Question

19．醋酸亞鉻水合物{[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O，相對分子質量為376}是一種深紅色晶體，不溶于冷水，是常用的氧氣吸收劑，實驗室中以鋅粒，三氯化鉻溶液、醋酸鈉溶液和鹽酸為主要原料制備醋酸亞鉻水合物，其裝置如圖所示，且儀器2中預先加入鋅粒，已知二價鉻不穩(wěn)定，極易被氧氣氧化，不與鋅反應．制備過程中發(fā)生的相關反應如下：
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）

請回答下列問題：
（1）儀器1的名稱是分液漏斗．
（2）往儀器2中加鹽酸和三氯化鉻溶液的順序最好是C（選下面的A、B或C）；目的是讓鋅粒與鹽酸先反應產生H2，把裝置2和3中的空氣趕出，避免生成的亞鉻離子被氧化．
A．鹽酸和三氯化鉻溶液同時加入 B．先加三氯化鉻溶液一段時間后再加鹽酸　C．先加鹽酸一段時間后再加三氯化鉻溶液
（3）為使生成的CrCl₂溶液與CH₃COONa溶液順利混合，應關閉閥門B（填“A”或“B”，下同），打開閥門A．
（4）本實驗中鋅粒要過量，其原因除了讓產生的H₂將CrCl₂溶液壓入裝置3與CH₃COONa溶液反應外，另一個作用是過量的鋅與CrCl₃充分反應得到CrCl₂．
（5）已知其它反應物足量，實驗時取用的CrCl3溶液中含溶質9.51g，取用的醋酸鈉溶液為1.5L0.1mol/L；實驗后得干燥純凈的[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O　9.4g，則該實驗所得產品的產率為83.3%（不考慮溶解的醋酸亞鉻水合物）．
（6）鉻的離子會污染水，常溫下要除去上述實驗中多余的Cr²⁺，最好往廢液中通入足量的，再加入堿液，調節(jié)pH至少為5.6才能使鉻的離子沉淀完全（鉻的離子濃度應小于10-5mol/L）．【已知Cr（OH）₃的溶度積為6.3×10^-31，$\root{3}{64}$≈4，lg₂≈0.3】

Answer 1

分析 （1）根據儀器結構特征，可知儀器1為分液漏斗；
（2）二價鉻不穩(wěn)定，極易被氧氣氧化，讓鋅粒與鹽酸先反應產生H₂，把裝置2和3中的空氣趕出；
（3）利用生成氫氣，使裝置內氣體增大，將CrCl₂溶液壓入裝置3中與CH₃COONa溶液順利混合；
（4）過量的鋅與CrCl₃充分反應得到CrCl₂；
（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CrCl₂計算[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O 的理論產量，進而計算其產率；
（6）向廢液中通入足量的空氣或氧氣，將Cr²⁺氧化為Cr³⁺，加入堿液調節(jié)溶液的pH，使c（Cr³⁺）×c³（OH^-）＞6.3×10^-31，生成Cr（OH）₃沉淀，鉻的離子沉淀完全時，濃度應小于10^-5mol/L，根據Ksp[Cr（OH）₃]=c（Cr ³⁺ ）×c³（OH^-）=6.3×10^-31計算溶液中c（OH^-），再結合水的離子積計算c（H⁺），溶液pH=-lgc（H⁺）．

解答 解：（1）根據儀器結構特征，可知儀器1為分液漏斗，盛裝稀鹽酸，盛裝的稀鹽酸與鋅反應生成氫氣，用來增大壓強把生成的CrCl₂溶液壓入裝置3中，
故答案為：分液漏斗；
（2）二價鉻不穩(wěn)定，極易被氧氣氧化，讓鋅粒與鹽酸先反應產生H₂，讓鋅粒與鹽酸先反應產生H₂，把裝置2和3中的空氣趕出，避免生成的亞鉻離子被氧化，故先加鹽酸一段時間后再加三氯化鉻溶液，
故答案為：C；讓鋅粒與鹽酸先反應產生H₂，把裝置2和3中的空氣趕出，避免生成的亞鉻離子被氧化；
（3）利用生成氫氣，使裝置內氣體增大，將CrCl₂溶液壓入裝置3中與CH₃COONa溶液順利混合，應關閉閥門B，打開閥門A，
故答案為：B；A；
（4）鋅粒要過量，其原因除了讓產生的H₂將CrCl₂溶液壓入裝置3與CH₃COONa溶液反應外，另一個作用是：過量的鋅與CrCl₃充分反應得到CrCl₂，
故答案為：過量的鋅與CrCl₃充分反應得到CrCl₂；
（5）CrCl₃為n=$\frac{m}{M}$=$\frac{9.51g}{158.5g/mol}$=0.06mol，得到CrCl₂為0.06mol，而CH₃COONa為1.5mol，由方程式2Cr²⁺（aq）+4CH₃COO^-（aq）+2H₂O（l）═[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O（s）可知CH₃COONa足量，則得到[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O為0.06mol×$\frac{1}{2}$×376g/mol=11.28g，
所得產品的產率為：$\frac{9.4g}{11.28g}$×100%=83.3%，
故答案為：83.3%；
（6）除去廢水中的Cr²⁺，可先通入氧氣或空氣，將Cr²⁺氧化為Cr³⁺，然后加入堿液調節(jié)溶液的pH，要使鉻的離子沉淀完全，c（Cr³⁺）＜10^-5mol/L，則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，
故答案為：空氣或氧氣；5.6．

點評 本題考查物質制備實驗方案的設計，題目難度中等，涉及化學儀器識別、對操作的分析評價、產率計算、溶度積有關計算、對信息的獲取與運用等，注意對題目信息的應用，有利于培養(yǎng)學生分析、理解能力及化學實驗能力．