Question

19．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，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）本实验中锌粒要过量，其原因除了让产生的H₂将CrCl₂溶液压入装置3与CH₃COONa溶液反应外，另一个作用是过量的锌与CrCl₃充分反应得到CrCl₂．
（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，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，$\root{3}{64}$≈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）过量的锌与CrCl₃充分反应得到CrCl₂；
（5）CrCl₃为0.06mol，得到CrCl₂为0.06mol，而CH₃COONa为1.5mol，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⁺，加入碱液调节溶液的pH，使c（Cr³⁺）×c³（OH^-）＞6.3×10^-31，生成Cr（OH）₃沉淀，铬的离子沉淀完全时，浓度应小于10^-5mol/L，根据Ksp[Cr（OH）₃]=c（Cr ³⁺ ）×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，盛装稀盐酸，盛装的稀盐酸与锌反应生成氢气，用来增大压强把生成的CrCl₂溶液压入装置3中，
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）锌粒要过量，其原因除了让产生的H₂将CrCl₂溶液压入装置3与CH₃COONa溶液反应外，另一个作用是：过量的锌与CrCl₃充分反应得到CrCl₂，
故答案为：过量的锌与CrCl₃充分反应得到CrCl₂；
（5）CrCl₃为n=$\frac{m}{M}$=$\frac{9.51g}{158.5g/mol}$=0.06mol，得到CrCl₂为0.06mol，而CH₃COONa为1.5mol，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）除去废水中的Cr²⁺，可先通入氧气或空气，将Cr²⁺氧化为Cr³⁺，然后加入碱液调节溶液的pH，要使铬的离子沉淀完全，c（Cr³⁺）＜10^-5mol/L，则c（OH^-）=$\root{3}{\frac{6.3×1{0}^{-31}}{1×1{0}^{-5}}}$mol/L=4×10^-9mol/L，pH=-lg（$\frac{1×1{0}^{-14}}{4×1{0}^{-9}}$）=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，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．