Question

【題目】化合物M{ [(CH3COO)2Cr]2·2H2O，相對分子質(zhì)量為376}不溶于冷水，是常用的氧氣吸收劑。實驗室中以鋅粒、三氧化鉻溶液、醋酸鈉溶液和鹽酸為主要原料制備該化合物，其裝置如圖所示，且儀器2中預(yù)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(yīng)。制備過程中發(fā)生的相關(guān)反應(yīng)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]22H2O(s)

請回答下列問題：

（1）儀器1的名稱是__________；

（2）往儀器2中加鹽酸和三氯化鉻溶液的順序最好是__________（填序號）；目的是______________________________。

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溶液與醋酸鈉溶液順利混合，應(yīng)關(guān)閉閥門__________（填“A”或“B”，下同），打開閥門___________________。

（4）本實驗中鋅粒要過量，其原因除了讓產(chǎn)生的H2將CrCl2溶液壓入裝置3與醋酸鈉溶液反應(yīng)外，另一個作用是__________________________。

（5）已知其它反應(yīng)物足量，實驗時取用的CrCl3溶液中含溶質(zhì)9.51g，取用的醋酸鈉溶液為1.5L0.1mol/L；實驗后得干燥純凈的[Cr(CH3COO)2]22H2O 9.024g，則該實驗所得產(chǎn)品的產(chǎn)率為__________（不考慮溶解的M）。

（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(diào)節(jié)pH至少為________才能使鉻的離子沉淀完全(鉻的離子濃度應(yīng)小于10-5mol/L)。（已知Cr(OH)3的溶度積為6.3×10-31，=4，lg2≈0.3）

Answer 1

【答案】分液漏斗 C 讓鋅粒先與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，H2將裝置2和裝置3中的空氣排出，防止生成的Cr2+被氧化 B A 過量的Zn將Cr3+充分還原為Cr2+ 80.0% 或0.80 空氣或氧氣 5.6

【解析】

本題考查物質(zhì)制備實驗方案的設(shè)計。

（1）根據(jù)儀器結(jié)構(gòu)特征，判斷儀器1的名稱。

（2）二價鉻不穩(wěn)定，極易被氧氣氧化，讓鋅粒與鹽酸先反應(yīng)產(chǎn)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(nèi)氣體壓強增大，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(yīng)得到CrCl2

（5）CrCl3為0.06mol，得到CrCl2為0.06mol，而CH3COONa為0.15mol，由方程式可知CH3COONa足量，根據(jù)CrCl2計算[Cr(CH3COO)2]2·2H2O的理論產(chǎn)量，進而計算其產(chǎn)率。

（6）二價鉻不易除去，可將其氧化方便除去；依據(jù)Ksp[Cr（OH）3]=c（Cr3+）×c3（OH-）以及KW=c（H+）×c（OH-）計算pH即可。

（1）由圖可知，儀器1的名稱是分液漏斗。

（2）二價鉻不穩(wěn)定，極易被氧氣氧化，讓鋅粒與鹽酸先反應(yīng)產(chǎn)生H2，將裝置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，故選C。

（3）為使生成的CrCl2溶液與CH3COONa溶液順利混合，應(yīng)關(guān)閉閥門B，打開閥門A。

（4）本實驗中鋅粒要過量，其原因除了讓產(chǎn)生的H2將CrCl2溶液壓入裝置3與CH3COONa溶液反應(yīng)外，另一個作用是使鋅與CrCl3充分反應(yīng)得到CrCl2。

（5）CrCl3的物質(zhì)的量為： =0.06mol，得到CrCl2為0.06mol，而CH3COONa為0.15mol，由方程式可知CH3COONa足量，則得到[Cr(CH3COO)2]2·2H2O為0.06mol××376g/mol=11.28g，所得產(chǎn)品的產(chǎn)率為：×100%=80.0%。

（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，濃度應(yīng)小于10-5mol/L，根據(jù)Ksp[Cr（OH）3]=c（Cr3+）×c3（OH-）=6.3×10-31，此時溶液中c（OH-）=4×10-9mol/L，溶液pH=-lgc（H+）==5.6。