Question

12．醋酸亞鉻水合物[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O是一種氧氣吸收劑，為紅棕色晶體，易被氧化，微溶于乙醇，不溶于水和乙醚（易揮發(fā)的有機(jī)溶劑）．其制備裝置及步驟如圖：

①檢查裝置氣密性后，往三頸燒瓶中依次加入過量鋅粒、適量CrCl₃溶液．
②關(guān)閉k₂打開k₁，旋開分液漏斗的旋塞并控制好滴速．
③待三頸燒瓶內(nèi)的溶液由深綠色（Cr³⁺）變?yōu)榱了{(lán)色（Cr²⁺）時(shí)，把溶液轉(zhuǎn)移到裝置乙中，當(dāng)出現(xiàn)大量紅棕色晶體時(shí)，關(guān)閉分液漏斗的旋塞．
④將裝置乙中混合物快速過濾、洗滌和干燥，稱量．
（1）三頸燒瓶中的Zn除了與鹽酸生成H₂外，發(fā)生的另一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為2Cr³⁺+Zn═2Cr²⁺+Zn²⁺．
（2）實(shí)現(xiàn)步驟③中溶液自動(dòng)轉(zhuǎn)移至裝置乙中的實(shí)驗(yàn)操作為關(guān)閉k₁，打開k₂．
（3）裝置丙中導(dǎo)管口水封的目的是防止空氣進(jìn)入裝置乙中氧化Cr²⁺．
（4）為洗滌[Cr（CH₃COO）₂）]₂•2H₂O產(chǎn)品，下列方法中最適合的是C．
A．先用鹽酸洗，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．先用乙醇洗滌，后用乙醚洗
（5）已知其它反應(yīng)物足量，實(shí)驗(yàn)時(shí)取用的CrCl₃溶液中含溶質(zhì)9.51g，取用的醋酸鈉溶
液為1.5L0.1mol/L；實(shí)驗(yàn)后得干燥純凈的[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O 9.4g，則該實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)品的產(chǎn)率為83.3%（不考慮溶解的醋酸亞鉻水合物，M_r[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O=376g/mol）．
（6）鉻的離子會(huì)污染水，常溫下要除去上述實(shí)驗(yàn)中多余的Cr²⁺，最好往廢液中通入足量的空氣，再加入堿液，調(diào)節(jié)pH至少為5.6才能使鉻的離子沉淀完全．
【已知Cr（OH）₃的溶度積為6.3×10^-31，$\root{3}{63}$≈4，lg2≈0.3】
（7）一定條件下，[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O受熱得到CO和CO₂的混合氣體，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)這兩種氣體的存在．

Answer 1

分析 裝置甲：分液漏斗盛裝稀鹽酸，在圓底燒瓶中和鋅反應(yīng)Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑，同時(shí)發(fā)生2CrCl₃+Zn═2CrCl₂+ZnCl₂，生成氫氣，用來增大壓強(qiáng)把生成的CrCl₂溶液壓入裝置乙中；裝置乙：2Cr²⁺+4CH₃COO^-+2H₂O═[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O↓，裝置丙是保持裝置壓強(qiáng)平衡，同時(shí)避免空氣進(jìn)入．
（1）根據(jù)三頸燒瓶中發(fā)生的反應(yīng)進(jìn)行分析；
（2）實(shí)驗(yàn)開始生成H₂氣后，為使生成的CrCl₂溶液與CH₃COONa溶液順利混合，打開K₂關(guān)閉K₁，把生成的CrCl₂溶液壓入裝置3中反應(yīng)；
（3）裝置丙中導(dǎo)管口水封的目的是避免空氣進(jìn)入；
（4）醋酸亞鉻水合物不溶于冷水和醚，微溶于醇，易溶于鹽酸，據(jù)此選擇洗滌試劑；
（5）CrCl₃為0.06mol，得到CrCl₂為0.06mol，而CH₃COONa為1.5mol，由方程式可知CH₃COONa足量，根據(jù)CrCl₂計(jì)算[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O 的理論產(chǎn)量，進(jìn)而計(jì)算其產(chǎn)率；
（6）向廢液中通入足量的空氣或氧氣，將Cr²⁺氧化為Cr³⁺，根據(jù)Ksp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）×c³（OH^-）=6.3×10^-31計(jì)算溶液中c（OH^-），再結(jié)合水的離子積計(jì)算c（H⁺），溶液pH=-lgc（H⁺）；
（7）先用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳，然后用灼熱的氧化銅檢驗(yàn)CO，據(jù)此涉及檢驗(yàn)方案．

解答 解：（1）裝置甲：分液漏斗盛裝稀鹽酸，在圓底燒瓶中和鋅反應(yīng)Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑，同時(shí)發(fā)生2CrCl₃+Zn═2CrCl₂+ZnCl₂，該反應(yīng)的離子反應(yīng)為：2Cr³⁺+Zn═2Cr²⁺+Zn²⁺，
故答案為：2Cr³⁺+Zn═2Cr²⁺+Zn²⁺；
（2）實(shí)驗(yàn)開始生成H₂氣后，為使生成的CrCl₂溶液與CH₃COONa溶液順利混合，打開K₂關(guān)閉K₁，把生成的CrCl₂溶液壓入裝置乙中反應(yīng)，
故答案為：關(guān)閉k₁，打開k₂；
（3）二價(jià)鉻不穩(wěn)定，極易被氧氣氧化，裝置丙中導(dǎo)管口水封的目的是避免空氣進(jìn)入，
故答案為：防止空氣進(jìn)入裝置乙中氧化Cr²⁺；
（4）醋酸亞鉻水合物不溶于冷水和醚，微溶于醇，易溶于鹽酸，所以可以選用冷水和乙醚洗滌[Cr（CH₃COO）₂）]₂•2H₂O產(chǎn)品，
故答案為：C；
（5）CrCl₃為$\frac{9.51g}{158.5g/mol}$=0.06mol，得到CrCl₂為0.06mol，而CH₃COONa為1.5mol，由方程式可知CH₃COONa足量，則得到[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O為0.06mol×$\frac{1}{2}$×376g/mol=11.28g，所得產(chǎn)品的產(chǎn)率為 $\frac{9.4g}{11.2g}$×100%=83.3%，
故答案為：83.3%；
（6）向廢液中通入足量的空氣或氧氣，將Cr²⁺氧化為Cr³⁺，鉻的離子沉淀完全時(shí)，濃度應(yīng)小于10^-5mol/L，根據(jù)Ksp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）×c³（OH^-）=6.3×10^-31，此時(shí)溶液中c（OH^-）=4×10^-9，溶液pH=-lgc（H⁺）=-lg$\frac{1{0}^{-14}}{4×1{0}^{-9}}$=5.6，
故答案為：5.6．
（7）一定條件下，[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O受熱得到CO和CO₂的混合氣體，二氧化碳與澄清石灰水反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，CO能夠在加熱條件下還原CuO，據(jù)此可檢驗(yàn)二者，具體方法為：混合氣體通入澄清石灰水，溶液變渾濁，說明混合氣體中含有CO₂；混合氣體通入灼熱的CuO，固體顏色由黑色變?yōu)榧t色，說明混合氣體中含有CO，
答：混合氣體通入澄清石灰水，溶液變渾濁，說明混合氣體中含有CO₂；混合氣體通入灼熱的CuO，固體顏色由黑色變?yōu)榧t色，說明混合氣體中含有CO．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了制備方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，涉及化學(xué)儀器識(shí)別、對操作的分析評(píng)價(jià)、產(chǎn)率計(jì)算、溶度積有關(guān)計(jì)算等知識(shí)，注意對題目信息的提取與應(yīng)用，明確實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑榻獯痍P(guān)鍵，試題有利于培養(yǎng)學(xué)生分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>