化學實驗創新題解析

■江西師范大學附屬中學 熊 莉

例1 學習小組通過下列裝置(如圖1)探究M n O2與Fe Cl3·6 H2O能否反應產生Cl2。

圖1

實驗操作和現象如表1。

_表1

(1)現象ⅰ中的白霧是____,形成白霧的原因是____。

(2)分析現象ⅱ,該小組探究黃色氣體的成分,實驗如下：

a.加熱Fe Cl3·6 H2O,產生白霧和黃色氣體。

b.用K S C N溶液檢驗現象ⅱ和a中的黃色氣體,溶液均變紅。

通過該實驗說明現象ⅱ中黃色氣體含有____。

(3)除氯氣可使B中溶液變藍外,推測還可能的原因是：

①實驗b檢出的氣體使之變藍,反應的離子方程式是____。實驗證實推測成立。

②在酸性條件下,裝置中的空氣使之變藍。通過進一步實驗確認了這種可能性,其實驗方案是____。

(4)為進一步確認黃色氣體是否含有Cl2,小組提出兩種方案,證實了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Fe2+。

現象如下：方案1B中溶液變為藍色。

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Fe2+的原因是____。

③綜合方案1、2的現象,說明選擇Na B r溶液的依據是____。

(5)將A中產物分離得到Fe2O3和M n Cl2,A中產生Cl2的化學方程式是____。

解析：(1)Fe Cl3是強酸弱堿鹽,水解產生氫氧化鐵和HCl,加熱時HCl及水蒸氣揮發,在空氣中相遇,形成鹽酸小液滴,故出現白霧。(2)Fe3+可以使K S C N溶液變紅,說明現象ⅱ中黃色氣體含有Fe Cl3。(3)①實驗b檢出的氣體使B中溶液變藍,說明發生氧化還原反應,產生了I2,反應的離子方程式是2 Fe3++2 I-2 Fe2++I2;②溶液變藍的另外一種原因是：在酸性條件下,裝置中的空氣使之變藍。通過進一步實驗確認了這種可能性,其實驗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。一段時間后觀察溶液是否變藍,若變藍就證明該可能性的存在,否則假設不成立。(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中溶液仍變為藍色,則證明原氣體中確實存在Cl2。所以C中盛放的試劑是用來除去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,則證明有物質能夠將B 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-對檢驗Cl2產生干擾,而Fe3+不會氧化B r-,不會產生干擾。(5)氯化鐵晶體與M n O2混合加熱,發生反應產生Fe2O3、M n Cl2、氯氣和水,反應的化學方程式是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,同時受熱失去結晶水,HCl和H2O結合形成鹽酸小液滴(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。一段時間后觀察溶液是否變藍 (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,相對分子質量為376}是一種深紅色晶體,不溶于冷水,是常用的氧氣吸收劑。實驗室中以鋅粒、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中預先加入鋅粒。已知二價鉻不穩定,極易被氧氣氧化,不與鋅反應。制備過程中發生的相關反應如下：

圖2

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____(選下面的A、B或C);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C r Cl2溶液與C H3COONa溶液順利混合,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,其原因除了讓產生的H2將C r Cl2溶液壓入裝置3與C H3COONa溶液反應外,另一個作用是____。

(5)已知其他反應物足量,實驗時取用的C r Cl3溶液中含溶質9.51g,取用的醋酸鈉溶液為1.5L0.1mol·L-1;實驗后得干燥純凈的[C r(C H3COO)2]2·2 H2O9.4g,則該實驗所得產品的產率為____(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間后再加入三氯化鉻溶液。(3)實驗開始生成氫氣后,為了使生成的二氯化鉻溶液與醋酸鈉溶液順利混合,應該打開A關閉B,把生成的二氯化鉻溶液壓入裝置3中。(4)鋅的另外一個作用是與三氯化鉻充分反應得到二氯化鉻。(5)三氯化鉻溶液中含溶質9.51g,物質的量為0.06 mol。而醋酸溶液為1.5 L 0.1mol·L-1,物質的量為0.15mol,則理論上應該生成的產品質量是0.06 mol×376g·mol-1=11.28g,所以產率是×100%=84.0%。

答案：(1)分液漏斗 (2)C 讓鋅粒與鹽酸先反應產生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充分反應得到C r Cl2(5)84.0%