化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新題解析

■江西師范大學(xué)附屬中學(xué) 熊 莉

例1 學(xué)習(xí)小組通過(guò)下列裝置(如圖1)探究M n O2與Fe Cl3·6 H2O能否反應(yīng)產(chǎn)生Cl2。

圖1

實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象如表1。

_表1

(1)現(xiàn)象ⅰ中的白霧是____,形成白霧的原因是____。

(2)分析現(xiàn)象ⅱ,該小組探究黃色氣體的成分,實(shí)驗(yàn)如下：

a.加熱Fe Cl3·6 H2O,產(chǎn)生白霧和黃色氣體。

b.用K S C N溶液檢驗(yàn)現(xiàn)象ⅱ和a中的黃色氣體,溶液均變紅。

通過(guò)該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明現(xiàn)象ⅱ中黃色氣體含有____。

(3)除氯氣可使B中溶液變藍(lán)外,推測(cè)還可能的原因是：

①實(shí)驗(yàn)b檢出的氣體使之變藍(lán),反應(yīng)的離子方程式是____。實(shí)驗(yàn)證實(shí)推測(cè)成立。

②在酸性條件下,裝置中的空氣使之變藍(lán)。通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了這種可能性,其實(shí)驗(yàn)方案是____。

(4)為進(jìn)一步確認(rèn)黃色氣體是否含有Cl2,小組提出兩種方案,證實(shí)了Cl2的存在。

方案1：在A、B間增加盛有某種試劑的洗氣瓶C。

方案2：將B中K I-淀粉溶液替換為Na B r溶液,檢驗(yàn)Fe2+。

現(xiàn)象如下：方案1B中溶液變?yōu)樗{(lán)色。

方案2B中溶液呈淺橙紅色,未檢出Fe2+。

①方案1的C中盛放的試劑是____。

②方案2中檢驗(yàn)Fe2+的原因是____。

③綜合方案1、2的現(xiàn)象,說(shuō)明選擇Na B r溶液的依據(jù)是____。

(5)將A中產(chǎn)物分離得到Fe2O3和M n Cl2,A中產(chǎn)生Cl2的化學(xué)方程式是____。

解析：(1)Fe Cl3是強(qiáng)酸弱堿鹽,水解產(chǎn)生氫氧化鐵和HCl,加熱時(shí)HCl及水蒸氣揮發(fā),在空氣中相遇,形成鹽酸小液滴,故出現(xiàn)白霧。(2)Fe3+可以使K S C N溶液變紅,說(shuō)明現(xiàn)象ⅱ中黃色氣體含有Fe Cl3。(3)①實(shí)驗(yàn)b檢出的氣體使B中溶液變藍(lán),說(shuō)明發(fā)生氧化還原反應(yīng),產(chǎn)生了I2,反應(yīng)的離子方程式是2 Fe3++2 I-2 Fe2++I2;②溶液變藍(lán)的另外一種原因是：在酸性條件下,裝置中的空氣使之變藍(lán)。通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了這種可能性,其實(shí)驗(yàn)方案是另取一支試管,向其中加入K I-淀粉溶液,再滴入幾滴HCl溶液,在空氣中放置。一段時(shí)間后觀察溶液是否變藍(lán),若變藍(lán)就證明該可能性的存在,否則假設(shè)不成立。(4)①方案1：氯化鐵能氧化碘離子,氧氣在酸性條件下也能氧化碘離子,所以需在A、B間增加盛有某種試劑的洗氣瓶C,除去Cl2中的Fe Cl3和O2(H+),若能觀察到B中溶液仍變?yōu)樗{(lán)色,則證明原氣體中確實(shí)存在Cl2。所以C中盛放的試劑是用來(lái)除去Fe Cl3和O2(H+)而不除Cl2的飽和Na Cl溶液。②方案2：將B中K I-淀粉溶液替換為Na B r溶液,若B中觀察到淺橙紅色,則證明有物質(zhì)能夠?qū) r-氧化成B r2,若未檢查到Fe2+,則證明是Cl2氧化的B r-,而不是Fe3+。③Na B r比K I-淀粉溶液好的原因,在于Fe3+能氧化I-對(duì)檢驗(yàn)Cl2產(chǎn)生干擾,而Fe3+不會(huì)氧化B r-,不會(huì)產(chǎn)生干擾。(5)氯化鐵晶體與M n O2混合加熱,發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生Fe2O3、M n Cl2、氯氣和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式是3 M n O2+4 Fe Cl3·6 H2O2 Fe2O3+3 M n Cl2+3 Cl2↑+24 H2O。

答案：(1)HCl小液滴 Fe Cl3·6 H2O受熱水解,生成HCl氣體,同時(shí)受熱失去結(jié)晶水,HCl和H2O結(jié)合形成鹽酸小液滴(2)Fe Cl3(3)①2 Fe3++2 I-2 Fe2++I2

②另取一支試管,向其中加入K I-淀粉溶液,再滴入幾滴H Cl溶液,在空氣中放置。一段時(shí)間后觀察溶液是否變藍(lán) (4)①飽和Na Cl溶液

②排除Fe3+將B r-氧化成B r2的可能性 ③B r-可以被Cl2氧化成B r2,但不會(huì)被Fe3+氧化為B r2(5)3 M n O2+4 Fe Cl3·6 H2O2 Fe2O3+3 M n Cl2+3 Cl2↑+24 H2O

例 2 醋酸亞鉻水合物{[C r(C H3CO O)2]2·2 H2O,相對(duì)分子質(zhì)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(shí)驗(yàn)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2所示,且儀器2中預(yù)先加入鋅粒。已知二價(jià)鉻不穩(wěn)定,極易被氧氣氧化,不與鋅反應(yīng)。制備過(guò)程中發(fā)生的相關(guān)反應(yīng)如下：

圖2

請(qǐng)回答下列問(wèn)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____(選下面的A、B或C);目的是____。

A.鹽酸和三氯化鉻溶液同時(shí)加入

B.先加三氯化鉻溶液一段時(shí)間后再加鹽酸

C.先加鹽酸一段時(shí)間后再加三氯化鉻溶液

(3)為使生成的C r Cl2溶液與C H3COONa溶液順利混合,應(yīng)關(guān)閉閥門____(填“A”或“B”,下同),打開(kāi)閥門____。

(4)本實(shí)驗(yàn)中鋅粒要過(guò)量,其原因除了讓產(chǎn)生的H2將C r Cl2溶液壓入裝置3與C H3COONa溶液反應(yīng)外,另一個(gè)作用是____。

(5)已知其他反應(yīng)物足量,實(shí)驗(yàn)時(shí)取用的C r Cl3溶液中含溶質(zhì)9.51g,取用的醋酸鈉溶液為1.5L0.1mol·L-1;實(shí)驗(yàn)后得干燥純凈的[C r(C H3COO)2]2·2 H2O9.4g,則該實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)品的產(chǎn)率為_(kāi)___(不考慮溶解的醋酸亞鉻水合物)。

解析：(1)儀器是分液漏斗。(2)由于需要先讓鋅粒和鹽酸反應(yīng)生成氫氣,把裝置2和裝置3中的空氣趕出去,避免生成亞鉻酸離子被氧化,所以先加鹽酸一段時(shí)間后再加入三氯化鉻溶液。(3)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始生成氫氣后,為了使生成的二氯化鉻溶液與醋酸鈉溶液順利混合,應(yīng)該打開(kāi)A關(guān)閉B,把生成的二氯化鉻溶液壓入裝置3中。(4)鋅的另外一個(gè)作用是與三氯化鉻充分反應(yīng)得到二氯化鉻。(5)三氯化鉻溶液中含溶質(zhì)9.51g,物質(zhì)的量為0.06 mol。而醋酸溶液為1.5 L 0.1mol·L-1,物質(zhì)的量為0.15mol,則理論上應(yīng)該生成的產(chǎn)品質(zhì)量是0.06 mol×376g·mol-1=11.28g,所以產(chǎn)率是×100%=84.0%。

答案：(1)分液漏斗 (2)C 讓鋅粒與鹽酸先反應(yīng)產(chǎn)生H2,把裝置2和裝置3中的空氣趕出,避免生成的亞鉻離子被氧化 (3)B

A (4)使鋅與C r Cl3充分反應(yīng)得到C r Cl2(5)84.0%