摘 要: 本文对醋酸铬(II)水合物的制备实验装置进行了改进，节省了反应物的用量，缩短了反应时间，提高了产率，同时也达到了环保的效果。

　　关键词: 醋酸铬(II)水合物; 制备; 改进;环保

　　中图分类号：G423 文献标识码：A 文章编号：

　　0 引言

　　醋酸铬(II)水合物是一种红棕色的晶体, 其化学式结构为[Cr(CH3COO)2]2×2H2O, 不溶于水, 但易溶于盐酸。由于该物质属于二价铬的化合物，非常不稳定，它能够迅速被空气中的氧氧化为三价铬的化合物。醋酸铬(II)水合物的制备是无机化学实验课程中的重要内容之一。北京师范大学无机化学教研室编写的《无机化学实验》的中有关醋酸铬(II)水合物的制备[1], 其实验方案是在封闭体系中利用金属锌作为还原剂，把三价铬还原为二价铬, 再与醋酸钠溶液作用制得醋酸铬(II)水合物晶体，仪器装置如图1所示。

　　1. 滴液漏斗内装浓盐酸 2. 水封

　　抽滤瓶内装Zn粒，CrCl3和去氧水 4. 锥形瓶内装醋酸钠水溶液

　　图1 制备醋酸铬(II)原始装置图

　　按该装置制备醋酸铬(II)时发现存在以下问题：

　　(1)实验过程中需要边滴加浓盐酸边摇晃，学生不易控制分液漏斗的活塞;再加上实验玻璃仪器体积过大, 不易进行摇晃操作;

　　(2)插入中间抽滤瓶底部的导液管下端为刚性结构，实验后期不能将二价铬离子溶液顺利地压入到醋酸钠溶液中，药品转移不完全，造成产量偏低;

　　(3)产率不高。盛装醋酸钠水溶液的锥形瓶上方未密封, 使得醋酸亚铬的生成在非还原性气氛中进行, 使部分铬(II)被氧化, 使得产品纯度偏低;

　　(4) 实验含铬的有毒药品用量大, 盐酸的消耗量大而产生较多的盐酸蒸汽，不利于环保。

　　针对上述问题, 本实验主要对原来的实验装置进行了改进。改进后的实验节省了成本, 实验的成功率大大提高, 且提高了醋酸铬(II)水合物的产率。

　　1 实验仪器装置及内容改进

　　1.2　实验原理

　　在H2(盐酸与锌粒反应制得)气氛中用金属锌作还原剂, 将三价的铬离子还原为二价铬蓝色离子,再利用反应体系产生的氢气压力, 将二价铬离子溶液压入盛有醋酸钠溶液的容器中而制得醋酸铬(II)水合物。反应体系中产生的H2除了增大体系的压强使Cr(II)溶液进入醋酸钠溶液中，同时H2还起到隔绝空气使体系保持还原性气氛的作用。制备反应的离子方程式如下：

　　2Cr3++Zn= 2Cr2++Zn2+

　　2Cr2++4CH3COO-+2H2O= [Cr(CH3COO)2]2·2H2O

　　1.3　实验用品

　　仪器：吸滤瓶(50mL)、单孔橡皮塞、注射器(10 mL)、锥形瓶(50 mL)、烧杯(50 mL)、布氏漏斗、台称、量筒.

　　液体药品：浓盐酸、无水乙醇(分析纯)、乙醚(分析纯)、去氧水(已煮沸过的蒸馏水).

　　固体药品：金属锌粒、六水合三氯化铬(分析纯)、无水醋酸钠(分析纯).

　　材料：玻璃棒、止水夹.

　　1.4　实验步骤

　　改进的实验装置图如图2所示。

　　1. 注射器 2. 橡皮管 3. 橡皮塞

　　图2 制备醋酸铬(II)改进装置图

　　(1)称取2.0 g 的醋酸钠(通常为理论值的3倍[2]才能有效地提高产率)于锥形瓶中, 用5 mL 去氧水配成溶液, 用橡皮塞及时密封锥形瓶。

　　(2) 在吸滤瓶中加入4.0 g 的锌粒和1.0 g的三氯化铬晶体, 加入4 mL 去氧水并摇吸滤瓶, 可得到深绿色混合物。在小烧杯中加入30 mL 自来水, 注射器吸入10 mL的盐酸溶液(4 mL 浓盐酸与6 mL去氧水混合), 按图2所示的装置安装好, 检查装置的气密性。

　　(3) 缓慢推动注射器, 使盐酸滴入吸滤瓶中, 夹住通往醋酸钠的止水夹而开启通往左边烧杯的止水夹, 40分钟内滴入盐酸溶液 10 mL , 不断摇动吸滤瓶, 观察溶液的颜色变化，溶液逐渐变为蓝绿色到亮蓝色。

　　(4)当H2仍然有较快放出时，开启通往醋酸钠的止水夹而夹住通往左边烧杯的止水夹, 可以看到亮蓝色溶液缓慢流入锥形瓶中, 立刻生成砖红棕色的醋酸亚铬沉淀, 摇动锥形瓶, 用布氏漏斗将沉淀减压抽滤, 先用8 mL去氧水洗3 次, 然后用少量乙醇和乙醚各洗涤2次, 将产品铺于表面皿上, 室温下干燥, 称量所得产品质量, 计算产率, 保存产品。

　　2 结果与讨论

　　2.1　实验装置的改进

　　首先, 将分液漏斗改为注射器, 避免H2压力过大时, 盐酸溶液难于下滴的现象发生，因此使用注射器滴加HCl比分液漏斗操作起来更为方便。分液漏斗体积较大，摇晃操作很不方便，而且在摇晃过程中活塞容易松动造成HCl溶液漏出来。

　　其次，原有装置中插在抽滤瓶中的玻璃导管的下端属于刚性结构，实验后期不能将二价铬离子溶液有效地压入醋酸钠溶液中，药品转移不完全，造成产量偏低。在改进后的装置中，在玻璃导管的下端套上了一小段橡皮管，从而成为柔性结构，有利于将中间抽滤瓶中的二价铬离子溶液顺利地压入醋酸钠溶液中，提高产率。

　　第三，考虑到Cr(II)易被氧化，因此在改进装置中，右边锥形瓶上添加一个橡皮塞，可以有效减少空气中的溶解氧溶解于去氧水中，提高产品的产率。

　　2.2　反应物用量减少

　　按照原来的实验方案投加5.0 g 三氯化铬和过量的醋酸钠, 平均可以得到2.0 g左右的产品，但是在同样的反应物投加量下，若采用改进的实验装置基本上可以得到3.0 g 左右的产品，产率提高了50%。众所周知，含铬化合物具有很强的毒性，从绿色环保的角度看, 制备3.0 g左右的产物完全没有必要。我们可以通过减小反应物的用量，对毒性产品的量加以严格控制, 同时又要保证学生能收集到适量的产品。基于此目的，我们对反应物CrCl3×6H2O的用量进行了反复摸索, 得到的结论如下：如果其投加量小于0. 5 g, 大多数学生均得不到产品或产品小于0.2 g;而当其用量增加到1.0 g 时(为原实验方案中投加量的1/5), 普遍都可以得到0. 5 g 左右的产品，观察到的实验现象也很清楚，从而既达到了实验目的又获得了环保的效果。

　　2.3　反应时间缩短

　　实验结果还表明, 随着反应物的量的减少，溶液颜色变化(暗绿-绿-蓝绿-亮蓝)更为迅速, 转化过程只需要40分钟，比使用原有装置缩短了20分钟。若在蓝绿色阶段终止还原反应, 就无法得到产品或者所得产品量非常少。

　　2.4　盐酸浓度的改变

　　在改进装置中当反应原料CrCl3×6H2O减少时，实验中的另一种反应物浓HCl也需要相应减少。如果直接使用浓HCl进行反应，量取和滴加操作均不好控制。将部分去氧水用来稀释浓盐酸, 盐酸溶液的总体积增加，从而非常易于控制滴加速度, 一方面可以降低反应的剧烈程度，另一方面还可以防止实验过程中滴加速度过快, 造成H2无法将抽滤瓶中的亮蓝色溶液压入醋酸钠溶液中。

　　3 结论

　　与原来的实验装置相比，改进后的新实验装置具有下面的优点:

　　(1) 操作的合理和可行性: 改进装置的密封性良好, 相应的实验装置和操作均更加简化，避免了二价铬离子的氧化，使得此实验更容易成功，可以达到预期的实验效果和目的。

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