题目内容

10．实验室制备醋酸亚铬水合物的装置如图所示，涉及的化学方程式如下：

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）
醋酸亚铬水合物（[Cr（CH3COO）2）]2•2H2O，深红色晶体）是一种氧气吸收剂，通常以二聚体分子存在，不溶于冷水和醚，微溶于醇，易溶于盐酸．
请回答下列问题：
（1）检查虚框内装置气密性的方法是将装置连接好，关闭A、B阀门，往装置1中加水，打开活塞后，水开始下滴，一段时间后，如果水不再下滴，表明装置气密性良好．反之，则气密性不好．
（2）本实验中所有配制溶液的水需煮沸，其原因是去除水中的溶解氧，防止Cr2+被氧化．装置4的作用是保持装置压强平衡，同时避免空气进入装置3．
（3）将生成的CrCl2溶液与CH3COONa溶液混合时的操作是打开阀门A、关闭阀门B （填“打开”或“关闭”）．
（4）本实验中锌粒须过量，其原因是产生足够的H2，与CrCl3充分反应得到CrCl2．
（5）为洗涤[Cr（CH3COO）2）]2•2H2O产品，下列方法中最适合的是C．
A．先用盐酸洗，后用冷水洗        B．先用冷水洗，后用乙醇洗
C．先用冷水洗，后用乙醚洗        D．先用乙醇洗涤，后用乙醚洗
（6）铬元素在很多领域都有应用．氯化铬酰（CrO2Cl2）在有机合成中可作氧化剂或氯化剂，能与许多有机物反应．写出铬元素的基态原子外围电子排布式：3d54s1；与铬同周期的所有元素的基态原子中最外层电子数与铬原子相同的元素有钾、铜（填名称）；CrO2Cl2常温下为深红色液体，能与CCl4、CS2等互溶，据此可判断CrO2Cl2是非极性（填“极性”或“非极性”）分子．

分析 工作原理是：先在装置2中制备出二价的铬离子，在制备过程中，因为二价铬离子容易被空气中的氧气氧化成三价．因此在装置2中，我们要放入足够多的锌粒，一是还原三价铬，二是用来产生氢气排除装置内的空气．反应开始前，应该先打开B让氢气充满整个装置，然后再关闭B，打开A，让装置2中的二价铬离子进入装置3，跟醋酸钠反应生成醋酸亚铬水合物，醋酸钠溶液应放在装置3中，盐酸应放在装置1中，装置4的作用是：可以防止空气进入装置3．
（1）关闭A、B阀门，向三颈烧瓶内加水，使三颈烧瓶内外形成压强差，根据水能否滴下验证装置的气密性；
（2）水中溶解的氧气可以氧化Cr2+；装置4的作用是：可以防止空气进入装置3；
（3）利用氢气的压力将装置2中的溶液压往装置3中进行反应；
（4）本实验中锌粒须过量，其原因是：①产生足够的H2；②与CrCl3充分反应得到CrCl2 ；
（5）洗涤[Cr（CH3COO）2）]2•2H2O产品，主要是洗去附着在表面的没有反应掉的二价铬离子、氯离子、醋酸根离子、钠离子等，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；
（6）Cr的原子序数为24，根据能量最低原理书写基态原子的电子排布式；电子最后填入的能级是d能级的元素属于d区元素；根据最外层电子数为1判断；根据相似相溶原理确定CrO2Cl2分子的极性；

解答 解：工作原理是：先在装置2中制备出二价的铬离子，在制备过程中，因为二价铬离子容易被空气中的氧气氧化成三价．因此在装置2中，我们要放入足够多的锌粒，一是还原三价铬，二是用来产生氢气排除装置内的空气．反应开始前，应该先打开B让氢气充满整个装置，然后再关闭B，打开A，让装置2中的二价铬离子进入装置3，跟醋酸钠反应生成醋酸亚铬水合物，醋酸钠溶液应放在装置3中，盐酸应放在装置1中，装置4的作用是：可以防止空气进入装置3．
（1）可利用装置内外压强差来验证装置的气密性：将装置连接好，关闭A、B阀门，往装置1中加水，打开活塞后，水开始下滴，一段时间后，如果水不再下滴，表明装置气密性良好．反之，则气密性不好，
故答案为：将装置连接好，关闭A、B阀门，往装置1中加水，打开活塞后，水开始下滴，一段时间后，如果水不再下滴，表明装置气密性良好，反之，则气密性不好；
（2）实验中所用的溶液，配制用的蒸馏水都需事先煮沸，原因是：二价铬不稳定，极易被氧气氧化，需要去除水中的溶解氧，防止Cr2+被氧化；
由上述工作原理可知，装置4是保持装置压强平衡，同时避免空气进入装置3，
故答案为：去除水中的溶解氧，防止Cr2+被氧化；保持装置压强平衡，同时避免空气进入装置3；
（3）实验开始生成H2气后，为使生成的CrCl2溶液与CH3COONa溶液顺利混合，打开A关闭B，把生成的CrCl2溶液压入装置3中反应，
故答案为：打开；关闭；
（4）锌的作用是和盐酸反应生成氢气，增大仪器中的压强将生成的CrCl2溶液压入装置3，与CrCl3充分反应得到CrCl2，所锌要过量，
故答案为：产生足够的H2，与CrCl3充分反应得到CrCl2；
（5）洗涤[Cr（CH3COO）2）]2•2H2O产品，主要是洗去附着在表面的没有反应掉的二价铬离子、氯离子、醋酸根离子、钠离子等，不能用乙醇和盐酸，因为醋酸亚铬水合物，是微溶于醇，易溶于盐酸，因此先用水洗去杂质离子，再用乙醚来洗去多余的水，多余的乙醚可以挥发掉，
故答案为：C；
（6）Cr的原子序数为24，电子排布式为：1s22s22p63s23p63d54s1，铬元素的基态原子外围电子排布式为：3d54s1，电子最后填入的能级是d能级，属于d区元素；铬原子的最外层电子数为1，位于第四周期，与铬同周期的所有元素的基态原子中最外层电子数与铬原子相同的元素有K、Cu，CCl4、CS2都是非极性分子，非极性分子的溶质极易溶于非极性分子形成的溶剂，根据相似相溶原理知，CrO2Cl2是非极性分子；
故答案为：3d54s1；钾、铜；非极性．

点评 本题考查制备实验方案的设计，为高频考点，把握实验装置的作用、发生的反应为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意反应原理与实验装置的关系，题目难度中等．

练习册系列答案
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14．将V1ml 1.00mol/LHCl溶液和V2ml未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示（实验中始终保持V1+V2=50ml），下列叙述正确的是（　　）
A．实验操作时的环境温度为22℃
B．实验表明热能可转化为化学能
C．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
D．NaOH溶液的浓度约为1.50 mol/L
1．一定条件下铁可以和CO2发生反应：Fe（s）+CO2（g）?FeO（s）+CO（g）△H＞0，1100℃时，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示．
（1）该反应的平衡常数表达式K=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$．
（2）下列措施中能使平衡时K增大的是B（填序号）．
A．升高温度B．增大压强C．充入一定量COD．降低温度
（3）8分钟内，CO2的平均反应速率v（CO2）=0.0625mol•L-1•min-1．
（4）1100℃时，2L的密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：
容器甲乙
反应物投入量3mol Fe、
2mol CO2		4mol FeO、
3mol CO
CO的浓度（mol•L-1）c1c2
CO2的体积分数φ1φ2
体系压强（Pa）p1p2
气态反应物的转化率α1α2
①下列说法正确的是AB．
A．p1＜p2   B．φ1=φ2 C．2c1=3c2   D．α1=α2
②求c1=0.67mol•L-1、α2=33.3%．
18．实验室制取高纯NaI晶体（无色）可按下列步骤进行：按化学计量称取各原料，在三颈烧瓶中（如图）先加入适量的高纯水，然后按Na2CO3、I2和水合肼的投料顺序分批加入．
已知：I2+Na2CO3═NaI+NaIO+CO2↑；△H＜0
3I2+3Na2CO3═5NaI+NaIO3+3CO2↑；△H＜0
I2（s）+I-（aq）═I3-（aq）；
水合肼（N2H4•H2O）具有强还原性，可分别将IO-、IO3-和I2还原为I-，本身被氧化为N2（放热反应）；100℃左右水合肼分解为氮气和氨气等．
（1）常温常压时，I2与Na2CO3溶液反应很慢，下列措施能够加快反应速率的是abc（填字母）．
a．将碘块研成粉末                         b．起始时加少量NaI
c．将溶液适当加热                         d．加大高纯水的用量
（2）I2与Na2CO3溶液反应适宜温度为40～70℃，温度不宜超过70℃，除防止反应速率过快，另一个原因是防止碘升华．
（3）写出水合肼氧化IO-的离子方程式2IO-+N2H4．H2O=2I-+N2↑+3H2O或2IO3-+3N2N4．H2O=2I-+3N2↑+9H2O．
（4）所得溶液（偏黄，且含少量SO42-，极少量的K+和Cl-）进行脱色、提纯并结晶，可制得高纯NaI晶体．实验方案为：
①、将溶液在不断搅拌下依次加入稍过量的Ba（OH）2溶液、稍过量的Na2 CO3溶液、过滤，在滤液中加少量活性炭煮沸后趁热过滤（填操作名称），这样操作的目的是除去活性炭，并防止温度降低NaI结晶析出降低产率．
②、溶液在不断搅拌下加入（填试剂名称）至溶液的PH约为6，然后冷却结晶（填操作名称），再次过滤，用洗涤晶体2～3次，在真空干燥箱中干燥．
5．下列各组变化中，化学反应的反应热前者小于后者的一组是（　　）
①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H1；
CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H2；
②2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H1；
H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（l）△H2；
③t℃时，在一定条件下，将1mol SO2和1mol O2分别置于恒容和恒压的两个密闭容器中，达到平衡状态时放出的热量分别为Q1、Q2；
④CaCO3（s）═CaO（s）+CO2（g）△H1；
CaO（s）+H2O（l）═Ca（OH）2（s）△H2．
A．①②B．②③C．③④D．①②③
15．乳酸亚铁{[CH3CH（OH）COO]2Fe}是一种很好的食品铁强化剂，易溶于水，吸收效果比无机铁好，可由乳酸与FeCO3反应制得．
I．制备碳酸亚铁：装置如图所示．
（1）B中可观察到的现象是铁粉逐渐溶解，有气泡冒出，溶液变成浅绿色．
将B中生成的FeCl2溶液压入装置C的操作是关闭活塞3，打开活塞2．Ⅱ．制备乳酸亚铁：
将制得的FeCO3加入乳酸溶液中，加入少量铁粉，在75℃下搅拌使之充分反应，然后再加入适量乳酸．
（2）加入少量铁粉的作用是防止Fe2+被氧化，反应后加入适量乳酸的作用是除去剩余铁粉．
（3）从所得溶液中获得乳酸亚铁晶体所需的实验操作是冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
（4）设计实验证明乳酸亚铁中含Fe2+取少量乳酸亚铁溶液于试管中，先滴加几滴KSCN溶液，溶液不变色，再滴加新制氯水，溶液变成血红色．
2．低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，
发生的化学反应为：2NH3（g）+NO（g）+NO2（g）$?_{催化剂}^{180℃}$2N2（g）+3H2O（g）  正反应放热在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是（　　）
A．平衡时，其他条件不变，升高温度平衡正向移动
B．平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小
C．其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大
D．单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为1：2时，反应达到平衡
19．N2（g）与H2（g）在一定条件下经历如下过程生成NH3（g）．下列说法正确的是（　　）
A．Ⅰ中破坏的均为极性键B．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为放热过程
C．Ⅳ中NH2与H2生成NH3D．N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）是吸热反应
20．化学反应中通常伴随着能量变化，下列说法中错误的是（　　）
A．煤燃烧时并不能将化学能全部转化为热能
B．原电池将化学能转化为电能
C．二次电池放电时将电能转化为化学能
D．镁条燃烧时将部分化学能转化为光能

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