化学实验创新题解析

■江西师范大学附属中学 熊 莉

例1 学习小组通过下列装置(如图1)探究M n O2与Fe Cl3·6 H2O能否反应产生Cl2。

图1

实验操作和现象如表1。

_表1

(1)现象ⅰ中的白雾是____,形成白雾的原因是____。

(2)分析现象ⅱ,该小组探究黄色气体的成分,实验如下：

a.加热Fe Cl3·6 H2O,产生白雾和黄色气体。

b.用K S C N溶液检验现象ⅱ和a中的黄色气体,溶液均变红。

通过该实验说明现象ⅱ中黄色气体含有____。

(3)除氯气可使B中溶液变蓝外,推测还可能的原因是：

①实验b检出的气体使之变蓝,反应的离子方程式是____。实验证实推测成立。

②在酸性条件下,装置中的空气使之变蓝。通过进一步实验确认了这种可能性,其实验方案是____。

(4)为进一步确认黄色气体是否含有Cl2,小组提出两种方案,证实了Cl2的存在。

方案1：在A、B间增加盛有某种试剂的洗气瓶C。

方案2：将B中K I-淀粉溶液替换为Na B r溶液,检验Fe2+。

现象如下：方案1B中溶液变为蓝色。

方案2B中溶液呈浅橙红色,未检出Fe2+。

①方案1的C中盛放的试剂是____。

②方案2中检验Fe2+的原因是____。

③综合方案1、2的现象,说明选择Na B r溶液的依据是____。

(5)将A中产物分离得到Fe2O3和M n Cl2,A中产生Cl2的化学方程式是____。

解析：(1)Fe Cl3是强酸弱碱盐,水解产生氢氧化铁和HCl,加热时HCl及水蒸气挥发,在空气中相遇,形成盐酸小液滴,故出现白雾。(2)Fe3+可以使K S C N溶液变红,说明现象ⅱ中黄色气体含有Fe Cl3。(3)①实验b检出的气体使B中溶液变蓝,说明发生氧化还原反应,产生了I2,反应的离子方程式是2 Fe3++2 I-2 Fe2++I2;②溶液变蓝的另外一种原因是：在酸性条件下,装置中的空气使之变蓝。通过进一步实验确认了这种可能性,其实验方案是另取一支试管,向其中加入K I-淀粉溶液,再滴入几滴HCl溶液,在空气中放置。一段时间后观察溶液是否变蓝,若变蓝就证明该可能性的存在,否则假设不成立。(4)①方案1：氯化铁能氧化碘离子,氧气在酸性条件下也能氧化碘离子,所以需在A、B间增加盛有某种试剂的洗气瓶C,除去Cl2中的Fe Cl3和O2(H+),若能观察到B中溶液仍变为蓝色,则证明原气体中确实存在Cl2。所以C中盛放的试剂是用来除去Fe Cl3和O2(H+)而不除Cl2的饱和Na Cl溶液。②方案2：将B中K I-淀粉溶液替换为Na B r溶液,若B中观察到浅橙红色,则证明有物质能够将B r-氧化成B r2,若未检查到Fe2+,则证明是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-对检验Cl2产生干扰,而Fe3+不会氧化B r-,不会产生干扰。(5)氯化铁晶体与M n O2混合加热,发生反应产生Fe2O3、M n Cl2、氯气和水,反应的化学方程式是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受热水解,生成HCl气体,同时受热失去结晶水,HCl和H2O结合形成盐酸小液滴(2)Fe Cl3(3)①2 Fe3++2 I-2 Fe2++I2

②另取一支试管,向其中加入K I-淀粉溶液,再滴入几滴H Cl溶液,在空气中放置。一段时间后观察溶液是否变蓝 (4)①饱和Na Cl溶液

②排除Fe3+将B r-氧化成B r2的可能性 ③B r-可以被Cl2氧化成B r2,但不会被Fe3+氧化为B r2(5)3 M n O2+4 Fe Cl3·6 H2O2 Fe2O3+3 M n Cl2+3 Cl2↑+24 H2O

例 2 醋酸亚铬水合物{[C r(C H3CO O)2]2·2 H2O,相对分子质量为376}是一种深红色晶体,不溶于冷水,是常用的氧气吸收剂。实验室中以锌粒、三氯化铬溶液、醋酸钠溶液和盐酸为主要原料制备醋酸亚铬水合物,其装置如图2所示,且仪器2中预先加入锌粒。已知二价铬不稳定,极易被氧气氧化,不与锌反应。制备过程中发生的相关反应如下：

图2

请回答下列问题：

(1)仪器1的名称是____。

(2)往仪器2中加盐酸和三氯化铬溶液的顺序最好是____(选下面的A、B或C);目的是____。

A.盐酸和三氯化铬溶液同时加入

B.先加三氯化铬溶液一段时间后再加盐酸

C.先加盐酸一段时间后再加三氯化铬溶液

(3)为使生成的C r Cl2溶液与C H3COONa溶液顺利混合,应关闭阀门____(填“A”或“B”,下同),打开阀门____。

(4)本实验中锌粒要过量,其原因除了让产生的H2将C r Cl2溶液压入装置3与C H3COONa溶液反应外,另一个作用是____。

(5)已知其他反应物足量,实验时取用的C r Cl3溶液中含溶质9.51g,取用的醋酸钠溶液为1.5L0.1mol·L-1;实验后得干燥纯净的[C r(C H3COO)2]2·2 H2O9.4g,则该实验所得产品的产率为____(不考虑溶解的醋酸亚铬水合物)。

解析：(1)仪器是分液漏斗。(2)由于需要先让锌粒和盐酸反应生成氢气,把装置2和装置3中的空气赶出去,避免生成亚铬酸离子被氧化,所以先加盐酸一段时间后再加入三氯化铬溶液。(3)实验开始生成氢气后,为了使生成的二氯化铬溶液与醋酸钠溶液顺利混合,应该打开A关闭B,把生成的二氯化铬溶液压入装置3中。(4)锌的另外一个作用是与三氯化铬充分反应得到二氯化铬。(5)三氯化铬溶液中含溶质9.51g,物质的量为0.06 mol。而醋酸溶液为1.5 L 0.1mol·L-1,物质的量为0.15mol,则理论上应该生成的产品质量是0.06 mol×376g·mol-1=11.28g,所以产率是×100%=84.0%。

答案：(1)分液漏斗 (2)C 让锌粒与盐酸先反应产生H2,把装置2和装置3中的空气赶出,避免生成的亚铬离子被氧化 (3)B

A (4)使锌与C r Cl3充分反应得到C r Cl2(5)84.0%