Question

10．某化学兴趣小组用下图实验装置进行醋酸亚铬的制备研究．已知：醋酸亚铬（其中铬元素为二价）是红棕色晶体，不溶于水，在潮湿时，Cr²⁺极易被氧化成 Cr³⁺．（备注：Cr²⁺在溶液中为蓝色）．
实验步骤 
①将100mL 蒸馏水加热煮沸10min后，隔绝空气冷却制备无氧水，配制实验所需溶液．
②如图连接好仪器，检查装置气密性．
③在A中放入1.47g K₂Cr₂O₇ 粉末、7.50g 锌丝（过量），锥形瓶中放冷的醋酸钠溶液，250mL烧杯中放蒸馏水．塞紧瓶塞，A内的导管要伸到瓶底．向装置中通入一段时间N₂．
④在恒压滴液漏斗中放入35.00mL 8.00mol/L盐酸，夹紧弹簧夹1，打开弹簧夹2，向A内滴加盐酸，控制滴加速度使反应平稳进行．
⑤待反应结束后，将A中的液体转移到锥形瓶中，可见锥形瓶内有红棕色晶体析出．
⑥过滤、洗涤和干燥，获得醋酸亚铬晶体．
问题讨论
（1）上图装置中，A 仪器的名称为三颈烧瓶．
（2）对比分液漏斗，恒压滴液漏斗显著的优点①平衡气压或平衡压强；②更好地控制溶液滴入的速率．
（3）实验步骤④滴入盐酸后，装置A的溶液中所发生反应的离子方程式为Cr₂O₇^2-+3Zn+14H⁺?2Cr³⁺+3Zn²⁺+7H₂O；
反应完成的标志是溶液变为蓝色．
（4）实验中最困难的步骤是晶体的过滤和洗涤．洗涤产品时，最好选用以下试剂中的b．
（填字母序号）
a．水      b．无水乙醇      c．稀盐酸       d．氯化钠溶液
（5）最后获得的无水醋酸亚铬产品质量为 1.38g，则产品的产率为81.18%．
（6）金属锡（Sn）是第ⅣA的元素，通过下列方法可以测定金属锡样品的纯度：
①将试样溶于盐酸中，再加入过量的FeCl₃溶液，写出发生第二步反应的化学方程式为
SnCl₂+2FeCl₃=SnCl₄+2FeCl₂；
②用已知浓度的K₂Cr₂O₇溶液滴定生成的Fe²⁺．现有金属锡样品w g，经上述各步反应后，用K₂Cr₂O₇溶液滴定，K₂Cr₂O₇应放在酸式（填“酸式”或“碱式”）滴定管中，共用去c mol/L的K₂Cr₂O₇溶液v mL（锡的相对原子质量用M表示）．求样品中锡的质量分数为$\frac{3.0×1{0}^{-3}CVM}{ω}×100%$
（假定杂质不参加反应）．
（7）若用KOH滴定某溶液，之前排气泡时，应选择题中图③（填序号）．

Answer 1

分析 （1）根据仪器的特征和用途分析；
（2）恒压滴液漏斗代替分液漏斗可以平衡内外压强，使盐酸顺利滴下；
（3）从质量守恒、电荷守恒和电子守恒的角度配平方程式；Cr²⁺在溶液中为蓝色，据此确定反应完成的标志；
（4）洗涤产品最好选用有机溶剂易挥发易干燥，且溶解度小；
（5）根据铬守恒计算出1.47g K₂Cr₂O₇ 粉末的理论产品质量，结合产率=$\frac{实际质量}{理论质量}$×100%计算；
（6）①锡与盐酸发生反应：Sn+2HCl═SnCl₂+H₂↑；SnCl₂与氯化铁反应生成SnCl₄和FeCl₂；
②K₂Cr₂O₇溶液具有强氧化性，可氧化腐蚀橡胶，滴定时发生反应：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺═6Fe³⁺+2 Cr³⁺+7 H₂O，根据方程式可得关系式3Sn～3SnCl₂～6FeCl₃～6FeCl₂～K₂Cr₂O₇，根据n=cV计算反应中消耗的K₂Cr₂O₇的物质的量，根据关系式计算n（Sn），再根据m=nM计算m（Sn），利用质量分数定义计算试样中Sn的百分含量．
（7）依据碱式滴定管的使用方法分析判断，滴定前发现滴定管尖嘴处有少量气泡，排出气泡的正确操作是③．

解答 解：（1）上图装置中，A仪器有三个口，可以同时加入多种反应物，且连接冷凝管，为三颈烧瓶，
故答案为：三颈烧瓶；
（2）①和普通分液漏斗相比，恒压滴液漏斗上部和三颈烧瓶气压相通，可以保证恒压滴液漏斗中的液体顺利滴下，
故答案为：平衡气压或平衡压强；
（3）锌和重铬酸根离子反应，反应中Cr元素化合价由+6价降低到+3价，Zn元素化合价由0价升高到+2价，则最小公倍数为6，由电子守恒和原子守恒、电荷守恒可知配平后的离子方程式为Cr₂O₇^2-+3Zn+14H⁺?2Cr³⁺+3Zn²⁺+7H₂O，反应完成的标志是溶液变为蓝色，
故答案为：Cr₂O₇^2-+3Zn+14H⁺?2Cr³⁺+3Zn²⁺+7H₂O；溶液变为蓝色；
（4）洗涤产品时，最好选用无水乙醇，减小产品的损耗，同时因乙醇易挥发，易于干燥，
故答案为：b；
（5）1.47g K₂Cr₂O₇ 粉末的物质的量为$\frac{1.49g}{294g/mol}$=0.005mol，根据铬守恒，理论生成无水醋酸亚铬（Cr（CH₃COO）₂）产品质量为0.005mol×2×170g/mol=1.7g，最后获得的无水醋酸亚铬产品质量为 1.38g，则产品的产率为$\frac{1.38g}{1.7g}$×100%≈81.18%，
故答案为：81.18；
（6）①锡与盐酸发生反应：Sn+2HCl═SnCl₂+H₂↑，加入过量的FeCl₃溶液，发生的反应为：SnCl₂+2FeCl₃═SnCl₄+2FeCl₂，
故答案为：SnCl₂+2FeCl₃=SnCl₄+2FeCl₂；
②K₂Cr₂O₇溶液具有强氧化性，可氧化腐蚀橡胶，则K₂Cr₂O₇溶液应装在酸式滴定管中，滴定时发生反应：6 Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14 H⁺═6 Fe³⁺+2 Cr³⁺+7 H₂O，根据方程式可得关系式3Sn～3SnCl₂～6FeCl₃～6FeCl₂～K₂Cr₂O₇，反应中消耗的K₂Cr₂O₇的物质的量为Cmol/L×V×10^-3L，故n（Sn）=3n（K₂Cr₂O₇）=3×Cmol/L×V×10^-3L=3CV×10^-3mol，
Sn的质量为：3CV×10^-3mol×Mg/mol=3×10^-3CVMg，样品中锡的质量分数为：$\frac{3.0×1{0}^{-3}CVM}{ω}×100%$，
故答案为：酸式； $\frac{3.0×1{0}^{-3}CVM}{ω}×100%$；
（7）用KOH滴定某溶液，滴定选择碱式滴定管，图2中①、②都为酸式滴定管，滴定前发现滴定管尖嘴处有少量气泡，排出气泡的正确操作是将橡皮管稍向上弯曲，挤压玻璃球，气泡可被流水挤出，即选③，
故答案为：③．

点评 本题主要考查醋酸亚铬的制取、氧化还原、滴定计算等知识点，题目难度中等，为高考的高频题，试题综合性较强，知识点较全面，正确理解制备原理为解答关键，试题充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．