Question

12．醋酸亚铬水合物[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O是一种氧气吸收剂，为红棕色晶体，易被氧化，微溶于乙醇，不溶于水和乙醚（易挥发的有机溶剂）．其制备装置及步骤如图：

①检查装置气密性后，往三颈烧瓶中依次加入过量锌粒、适量CrCl₃溶液．
②关闭k₂打开k₁，旋开分液漏斗的旋塞并控制好滴速．
③待三颈烧瓶内的溶液由深绿色（Cr³⁺）变为亮蓝色（Cr²⁺）时，把溶液转移到装置乙中，当出现大量红棕色晶体时，关闭分液漏斗的旋塞．
④将装置乙中混合物快速过滤、洗涤和干燥，称量．
（1）三颈烧瓶中的Zn除了与盐酸生成H₂外，发生的另一个反应的离子方程式为2Cr³⁺+Zn═2Cr²⁺+Zn²⁺．
（2）实现步骤③中溶液自动转移至装置乙中的实验操作为关闭k₁，打开k₂．
（3）装置丙中导管口水封的目的是防止空气进入装置乙中氧化Cr²⁺．
（4）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
（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，M_r[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O=376g/mol）．
（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，再加入碱液，调节pH至少为5.6才能使铬的离子沉淀完全．
【已知Cr（OH）₃的溶度积为6.3×10^-31，$\root{3}{63}$≈4，lg2≈0.3】
（7）一定条件下，[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O受热得到CO和CO₂的混合气体，请设计实验检验这两种气体的存在．

Answer 1

分析 装置甲：分液漏斗盛装稀盐酸，在圆底烧瓶中和锌反应Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑，同时发生2CrCl₃+Zn═2CrCl₂+ZnCl₂，生成氢气，用来增大压强把生成的CrCl₂溶液压入装置乙中；装置乙：2Cr²⁺+4CH₃COO^-+2H₂O═[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O↓，装置丙是保持装置压强平衡，同时避免空气进入．
（1）根据三颈烧瓶中发生的反应进行分析；
（2）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K₂关闭K₁，把生成的CrCl₂溶液压入装置3中反应；
（3）装置丙中导管口水封的目的是避免空气进入；
（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⁺，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⁺）；
（7）先用澄清石灰水检验二氧化碳，然后用灼热的氧化铜检验CO，据此涉及检验方案．

解答 解：（1）装置甲：分液漏斗盛装稀盐酸，在圆底烧瓶中和锌反应Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑，同时发生2CrCl₃+Zn═2CrCl₂+ZnCl₂，该反应的离子反应为：2Cr³⁺+Zn═2Cr²⁺+Zn²⁺，
故答案为：2Cr³⁺+Zn═2Cr²⁺+Zn²⁺；
（2）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K₂关闭K₁，把生成的CrCl₂溶液压入装置乙中反应，
故答案为：关闭k₁，打开k₂；
（3）二价铬不稳定，极易被氧气氧化，装置丙中导管口水封的目的是避免空气进入，
故答案为：防止空气进入装置乙中氧化Cr²⁺；
（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，
故答案为：C；
（5）CrCl₃为$\frac{9.51g}{158.5g/mol}$=0.06mol，得到CrCl₂为0.06mol，而CH₃COONa为1.5mol，由方程式可知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 $\frac{9.4g}{11.2g}$×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$\frac{1{0}^{-14}}{4×1{0}^{-9}}$=5.6，
故答案为：5.6．
（7）一定条件下，[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O受热得到CO和CO₂的混合气体，二氧化碳与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀，CO能够在加热条件下还原CuO，据此可检验二者，具体方法为：混合气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，说明混合气体中含有CO₂；混合气体通入灼热的CuO，固体颜色由黑色变为红色，说明混合气体中含有CO，
答：混合气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，说明混合气体中含有CO₂；混合气体通入灼热的CuO，固体颜色由黑色变为红色，说明混合气体中含有CO．

点评 本题考查了制备方案的设计，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、溶度积有关计算等知识，注意对题目信息的提取与应用，明确实验原理、实验目的为解答关键，试题有利于培养学生分析、理解能力及化学实验能力．