Question

8．醋酸亚铬水合物[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O（相对分子质量为376）是一种深红色晶体．不溶于冷水，微溶于乙醇，不溶于乙醚（易挥发的有机溶剂）是常用的氧气吸收剂．实验室中以锌粒、三氯化铬溶液、醋酸钠溶液和盐酸为主要原料制备醋酸亚铬水合物，其装置如图所示，且仪器2中预先加入锌粒．已知二价铬不稳定，极易被氧气氧化，不与锌反应．制备过程中发生的相关反应如下：
Zn（s）+2HCl（aq）═ZnCl₂（aq）+H₂（g）
2CrCl₃（aq）+Zn（s）═2CrCl₂（aq）+ZnCl₂（aq）
2Cr²⁺（aq）+4CH₃COO^-（aq）+2H₂O（l）═[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O（s）
请回答下列问题：
（1）仪器1的名称是分液漏斗．
（2）往仪器2中加盐酸和三氯化铬溶液的顺序最好是C（选下面的A、B或C）；目的是让锌粒与盐酸先反应产生H₂，把装置2和3中的空气赶出，避免生成的亚铬离子被氧化．
A．盐酸和三氯化铬溶液同时加入
B．先加三氯化铬溶液一段时间后再加盐酸
C．先加盐酸一段时间后再加三氯化铬溶液
（3）为使生成的CrCl₂溶液与CH₃COONa溶液顺利混合，应关闭阀门B（填“A”或“B”，下同），打开阀门A．
（4）当仪器3中出现大量深红色晶体时，关闭分液漏斗的旋塞．将装置3中混合物快速过滤、洗涤和干燥．洗涤产品时，为了去除可溶性杂质和水分，下列试剂的正确使用顺序是b、c、a（填标号）．
a．乙醚    b．去氧、冷的蒸馏水    c．无水乙醇
（5）已知其它反应物足量，实验时取用的CrCl₃溶液中含溶质9.51g，取用的醋酸钠溶液为1.5L0.1mol/L；实验后得干燥纯净的[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O 9.4g，则该实验所得产品的产率为
83.3%（不考虑溶解的醋酸亚铬水合物）．
（6）铬的离子会污染水，常温下要除去上述实验中多余的Cr²⁺，最好往废液中通入足量的空气或氧气，再加入碱液，调节pH至少为5.6才能使铬的离子沉淀完全（铬的离子浓度应小于10^-5mol/L）．
[已知Cr（OH）₃的溶度积为6.3×10^-31，$\root{3}{63}$≈4，lg2≈0.3]．

Answer 1

分析 （1）根据仪器结构特征，可知仪器1为分液漏斗；
（2）二价铬不稳定，极易被氧气氧化，让锌粒与盐酸先反应产生H₂，把装置2和3中的空气赶出；
（3）利用生成氢气，使装置内气体增大，将CrCl₂溶液压入装置3中与CH₃COONa溶液顺利混合；
（4）醋酸亚铬水合物不溶于冷水和醚，微溶于醇，易溶于盐酸，据此选择洗涤试剂；
（5）CrCl₃为0.06mol，得到CrCl₂为0.06mol，而CH₃COONa为0.15mol，由方程式可知CH₃COONa足量，根据CrCl₂计算[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O 的理论产量，进而计算其产率；
（6）向废液中通入足量的空气或氧气，将Cr²⁺氧化为Cr³⁺，根据Ksp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）×c³（OH^-）=6.3×10^-31计算溶液中c（OH^-），再结合水的离子积计算c（H⁺），溶液pH=-lgc（H⁺）．

解答 解：（1）根据仪器结构特征，可知仪器1为分液漏斗，故答案为：分液漏斗；
（2）二价铬不稳定，极易被氧气氧化，让锌粒与盐酸先反应产生H₂，让锌粒与盐酸先反应产生H₂，把装置2和3中的空气赶出，避免生成的亚铬离子被氧化，故先加盐酸一段时间后再加三氯化铬溶液，
故答案为：C；让锌粒与盐酸先反应产生H₂，把装置2和3中的空气赶出，避免生成的亚铬离子被氧化；
（3）利用生成氢气，使装置内气体增大，将CrCl₂溶液压入装置3中与CH₃COONa溶液顺利混合，应关闭阀门B，打开阀门A，
故答案为：B；A；
（4）醋酸亚铬水合物不溶于冷水和醚，微溶于醇，易溶于盐酸，所以可以选用冷水和乙醚洗涤[Cr（CH₃COO）₂）]₂•2H₂O产品，最后再用乙醚洗涤干燥，故答案为：b、c、a；
（5）CrCl₃为$\frac{9.51g}{158.5g/mol}$=0.06mol，得到CrCl₂为0.06mol，而CH₃COONa为0.15mol，由方程式2Cr²⁺（aq）+4CH₃COO^-（aq）+2H₂O（l）═[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O（s）可知CH₃COONa足量，则得到[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O为0.06mol×$\frac{1}{2}$×376g/mol=11.28g，
所得产品的产率为：$\frac{9.4g}{11.28g}$×100%=83.3%，
故答案为：83.3%；
 （6）向废液中通入足量的空气或氧气，将Cr²⁺氧化为Cr³⁺，铬的离子沉淀完全时，浓度应小于10^-5mol/L，根据Ksp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）×c³（OH^-）=6.3×10^-31，此时溶液中c（OH^-）=4×10^-9，溶液pH=-lgc（H⁺）=-lg$\frac{10{\;}^{-14}}{4×10{\;}^{-9}}$=5.6，
故答案为：空气或氧气；5.6．

点评 本题考查物质制备实验方案的设计，为高考常见题型，题目难度中等，涉及化学仪器识别、对操作的分析评价、产率计算、溶度积有关计算、对信息的获取与运用等，注意对题目信息的应用，有利于培养学生分析、理解能力及化学实验能力．