Question

10．實驗室制備醋酸亞鉻水合物的裝置如圖所示，涉及的化學(xué)方程式如下：

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）
醋酸亞鉻水合物（[Cr（CH₃COO）₂）]₂•2H₂O，深紅色晶體）是一種氧氣吸收劑，通常以二聚體分子存在，不溶于冷水和醚，微溶于醇，易溶于鹽酸．
請回答下列問題：
（1）檢查虛框內(nèi)裝置氣密性的方法是將裝置連接好，關(guān)閉A、B閥門，往裝置1中加水，打開活塞后，水開始下滴，一段時間后，如果水不再下滴，表明裝置氣密性良好．反之，則氣密性不好．
（2）本實驗中所有配制溶液的水需煮沸，其原因是去除水中的溶解氧，防止Cr²⁺被氧化．裝置4的作用是保持裝置壓強平衡，同時避免空氣進入裝置3．
（3）將生成的CrCl₂溶液與CH₃COONa溶液混合時的操作是打開閥門A、關(guān)閉閥門B （填“打開”或“關(guān)閉”）．
（4）本實驗中鋅粒須過量，其原因是產(chǎn)生足夠的H₂，與CrCl₃充分反應(yīng)得到CrCl₂．
（5）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
（6）鉻元素在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用．氯化鉻酰（CrO₂Cl₂）在有機合成中可作氧化劑或氯化劑，能與許多有機物反應(yīng)．寫出鉻元素的基態(tài)原子外圍電子排布式：3d⁵4s¹；與鉻同周期的所有元素的基態(tài)原子中最外層電子數(shù)與鉻原子相同的元素有鉀、銅（填名稱）；CrO₂Cl₂常溫下為深紅色液體，能與CCl₄、CS₂等互溶，據(jù)此可判斷CrO₂Cl₂是非極性（填“極性”或“非極性”）分子．

Answer 1

分析 工作原理是：先在裝置2中制備出二價的鉻離子，在制備過程中，因為二價鉻離子容易被空氣中的氧氣氧化成三價．因此在裝置2中，我們要放入足夠多的鋅粒，一是還原三價鉻，二是用來產(chǎn)生氫氣排除裝置內(nèi)的空氣．反應(yīng)開始前，應(yīng)該先打開B讓氫氣充滿整個裝置，然后再關(guān)閉B，打開A，讓裝置2中的二價鉻離子進入裝置3，跟醋酸鈉反應(yīng)生成醋酸亞鉻水合物，醋酸鈉溶液應(yīng)放在裝置3中，鹽酸應(yīng)放在裝置1中，裝置4的作用是：可以防止空氣進入裝置3．
（1）關(guān)閉A、B閥門，向三頸燒瓶內(nèi)加水，使三頸燒瓶內(nèi)外形成壓強差，根據(jù)水能否滴下驗證裝置的氣密性；
（2）水中溶解的氧氣可以氧化Cr²⁺；裝置4的作用是：可以防止空氣進入裝置3；
（3）利用氫氣的壓力將裝置2中的溶液壓往裝置3中進行反應(yīng)；
（4）本實驗中鋅粒須過量，其原因是：①產(chǎn)生足夠的H₂；②與CrCl₃充分反應(yīng)得到CrCl₂ ；
（5）洗滌[Cr（CH₃COO）₂）]₂•2H₂O產(chǎn)品，主要是洗去附著在表面的沒有反應(yīng)掉的二價鉻離子、氯離子、醋酸根離子、鈉離子等，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；
（6）Cr的原子序數(shù)為24，根據(jù)能量最低原理書寫基態(tài)原子的電子排布式；電子最后填入的能級是d能級的元素屬于d區(qū)元素；根據(jù)最外層電子數(shù)為1判斷；根據(jù)相似相溶原理確定CrO₂Cl₂分子的極性；

解答 解：工作原理是：先在裝置2中制備出二價的鉻離子，在制備過程中，因為二價鉻離子容易被空氣中的氧氣氧化成三價．因此在裝置2中，我們要放入足夠多的鋅粒，一是還原三價鉻，二是用來產(chǎn)生氫氣排除裝置內(nèi)的空氣．反應(yīng)開始前，應(yīng)該先打開B讓氫氣充滿整個裝置，然后再關(guān)閉B，打開A，讓裝置2中的二價鉻離子進入裝置3，跟醋酸鈉反應(yīng)生成醋酸亞鉻水合物，醋酸鈉溶液應(yīng)放在裝置3中，鹽酸應(yīng)放在裝置1中，裝置4的作用是：可以防止空氣進入裝置3．
（1）可利用裝置內(nèi)外壓強差來驗證裝置的氣密性：將裝置連接好，關(guān)閉A、B閥門，往裝置1中加水，打開活塞后，水開始下滴，一段時間后，如果水不再下滴，表明裝置氣密性良好．反之，則氣密性不好，
故答案為：將裝置連接好，關(guān)閉A、B閥門，往裝置1中加水，打開活塞后，水開始下滴，一段時間后，如果水不再下滴，表明裝置氣密性良好，反之，則氣密性不好；
（2）實驗中所用的溶液，配制用的蒸餾水都需事先煮沸，原因是：二價鉻不穩(wěn)定，極易被氧氣氧化，需要去除水中的溶解氧，防止Cr²⁺被氧化；
由上述工作原理可知，裝置4是保持裝置壓強平衡，同時避免空氣進入裝置3，
故答案為：去除水中的溶解氧，防止Cr²⁺被氧化；保持裝置壓強平衡，同時避免空氣進入裝置3；
（3）實驗開始生成H₂氣后，為使生成的CrCl₂溶液與CH₃COONa溶液順利混合，打開A關(guān)閉B，把生成的CrCl₂溶液壓入裝置3中反應(yīng)，
故答案為：打開；關(guān)閉；
（4）鋅的作用是和鹽酸反應(yīng)生成氫氣，增大儀器中的壓強將生成的CrCl₂溶液壓入裝置3，與CrCl₃充分反應(yīng)得到CrCl₂，所鋅要過量，
故答案為：產(chǎn)生足夠的H₂，與CrCl₃充分反應(yīng)得到CrCl₂；
（5）洗滌[Cr（CH₃COO）₂）]₂•2H₂O產(chǎn)品，主要是洗去附著在表面的沒有反應(yīng)掉的二價鉻離子、氯離子、醋酸根離子、鈉離子等，不能用乙醇和鹽酸，因為醋酸亞鉻水合物，是微溶于醇，易溶于鹽酸，因此先用水洗去雜質(zhì)離子，再用乙醚來洗去多余的水，多余的乙醚可以揮發(fā)掉，
故答案為：C；
（6）Cr的原子序數(shù)為24，電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，鉻元素的基態(tài)原子外圍電子排布式為：3d⁵4s¹，電子最后填入的能級是d能級，屬于d區(qū)元素；鉻原子的最外層電子數(shù)為1，位于第四周期，與鉻同周期的所有元素的基態(tài)原子中最外層電子數(shù)與鉻原子相同的元素有K、Cu，CCl₄、CS₂都是非極性分子，非極性分子的溶質(zhì)極易溶于非極性分子形成的溶劑，根據(jù)相似相溶原理知，CrO₂Cl₂是非極性分子；
故答案為：3d⁵4s¹；鉀、銅；非極性．

點評 本題考查制備實驗方案的設(shè)計，為高頻考點，把握實驗裝置的作用、發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實驗?zāi)芰Φ目疾�，注意反�?yīng)原理與實驗裝置的關(guān)系，題目難度中等．