Question

【題目】已知Cr2＋不穩定，極易被氧氣氧化，不與鋅反應。醋酸亞鉻水合物[Cr(CH3COO)2]2·2H2O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、CrCl3溶液、CH3COONa溶液和鹽酸為主要原料制備醋酸亞鉻水合物，其裝置如下圖所示。制備過程中發生的相關反應如下所示：

Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑

Zn＋2CrCl3===2CrCl2＋ZnCl2

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

試回答下列問題：

(1)本實驗中配制溶液所用的蒸餾水需事先煮沸，原因是__________。

(2)往儀器Ⅱ中加鹽酸和CrCl3溶液的順序最好是__________________________，理由是____________。

(3)為使生成的CrCl2溶液與CH3COONa溶液混合，應關閉閥門____(填“A”或“B”，下同)，打開閥門_____。

(4)本實驗中鋅粒要過量，其原因除了使鋅與CrCl3充分反應得到CrCl2外，另一個作用是________。儀器Ⅳ的主要作用是___________。

(5)已知實驗時取用的CrCl3溶液中含溶質9.51 g，取用的CH3COONa溶液為1.5 L 0.1 mol/L，其他反應物足量。實驗后得干燥的[Cr(CH3COO)2]2·2H2O 9.4 g，則該實驗所得產品的產率為________(用百分數表示，保留3位有效數字)(不考慮溶解的醋酸亞鉻水合物)。

Answer 1

【答案】去除水中的溶解氧，防止Cr2＋被氧化先加鹽酸后加CrCl3溶液讓鋅粒與鹽酸先反應產生H2，把裝置Ⅱ和Ⅲ中的空氣趕出，避免生成的Cr2＋被氧化BA讓產生的H2趕出裝置Ⅱ和Ⅲ中的空氣并將CrCl2溶液壓入裝置Ⅲ與CH3COONa溶液反應防止空氣進入裝置Ⅲ83.3%

【解析】

（1）根據信息，Cr2＋不穩定，極易被氧氣氧化，因此在配制溶液時，所用蒸餾水事先煮沸，其原因是去除水中的溶解氧，防止Cr2＋被氧化；

（2）裝置中有氧氣，為防止Cr2＋被氧化，先排除裝置中氧氣，即先加鹽酸，再加CrCl3溶液，理由是讓鋅粒與鹽酸先反應產生H2，把裝置Ⅱ和Ⅲ中的空氣趕出，避免生成的Cr2＋被氧化；

（3）根據實驗目的，需要把裝置II的溶液壓入到裝置III，需要關閉閥門B，打開閥門A，Zn和鹽酸反應，產生氫氣，利用壓強差，把裝置II中溶液壓入到裝置III中；

（4）根據（3）過量Zn的另一個作用是讓產生的H2趕出裝置Ⅱ和Ⅲ中的空氣并將CrCl2溶液壓入裝置Ⅲ與CH3COONa溶液反應；儀器IV的作用是防止空氣進入裝置III；

（5）CrCl3的物質的量為9.51/158.5mol=0.06mol，根據元素守恒，則Cr2＋的物質的量為0.06mol，CH3COONa的物質的量為1.5×0.1mol=0.15mol，根據題中所給第三個反應，Cr2＋不足，CH3COONa過量，根據Cr2＋進行計算，得出[Cr(CH3COO)2]2·2H2O的質量為0.06×376/2g=11.28g，即產率為9.4/11.28×100%=83.3%。