Question

3．實驗室中根據(jù)2SO₂+O₂$?_{△}^{Cr_{2}O_{3}}$2SO₃；△H=-393.2kJ•mol^-1設計如圖所示實驗裝置來制備SO₃固體，請回答下列問題．

（1）實驗前，必須進行的操作是（填操作名稱，不必寫具體過程）檢查裝置的氣密性．
（2）B裝置中發(fā)生反應的方程式是2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑．
（3）小試管C的作用是緩沖、防止倒吸．
（4）廣口瓶D內(nèi)盛的試劑是濃硫酸．裝置D的三個作用是①燥SO₂和O₂，②使SO₂和O₂混合均勻，③通過觀察控制氣體比例和氣流速度．
（5）實驗時當E中Cr₂O₃表面紅熱時，應將酒精燈移開一會兒再加熱，以防溫度過高，這樣做的原因是該反應放熱，溫度過高不利于SO₃的生成，且影響催化劑的活性．
（6）裝置F中U型關內(nèi)收集到的物質的顏色、狀態(tài)是無色晶體或白固固體．

Answer 1

分析 （1）制取氣體的裝置需要檢查裝置的氣密性；
（2）B裝置中氯酸鉀加熱分解生成氯化鉀和氧氣，據(jù)此寫出反應的方程式；
（3）C中的導管能夠起到緩沖、防倒吸的作用；
（4）A、B裝置中生成的氣體需要在E中加熱反應，所以氣體必須為干燥的，據(jù)此判斷D中試劑；利用裝置和反應速率、反應的轉化來分析；
（5）正反應為放熱反應，溫度過高不利于三氧化硫的生成；
（6）根據(jù)二氧化硫的物理性質分析裝置F中U型關內(nèi)收集到的物質的顏色、狀態(tài)．

解答 解：（1）凡是有到導氣的實驗裝置，都需要進行氣密性檢驗（特別是有毒氣體通過的裝置），這一步驟在安裝好整個裝置之后，裝入藥品之前進行．所以，實驗前，必須進行的操作是檢查裝置的氣密性，
故答案為：檢查裝置的氣密性；
（2）B中氯酸鉀在二氧化錳作催化劑條件下加熱分解生成氯化鉀和氧氣，反應的化學方程式為：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，
故答案為：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
（3）實驗過程用到加熱操作以及氣體易溶于水的要防倒吸，實驗中B裝置通過加熱制備O₂并將其通入溶液，要防止因反應容器內(nèi)壓強銳減而造成液體倒吸入熱的反應容器內(nèi)．所以小試管C的作用是緩沖、防止D中的液體倒吸到B中，
故答案為：緩沖、防止倒吸；
（4）生成的二氧化硫需要在裝置E中加熱反應，所以氣體進入裝置E前需要干燥，故D中為濃硫酸；
氣體SO₂和O₂ 在E試管中以Cr₂O₃作催化劑、加熱條件制備SO₃，并且SO₃易吸水．為實驗安全、防止催化劑中毒以便得到SO₃固體，進入E試管的氣體應干燥．氣體SO₂和O₂在催化劑表面反應生成SO₃，為充分反應、原料利用充分，防止浪費．進入E試管的氣體要充分混合，氣流不能過快；所以，裝置D的作用是①干燥SO₂和O₂ ②使SO₂和O₂混合均勻 ③通過觀察控制氣體比例和氣流速度，
故答案為：濃硫酸；干燥SO₂和O₂；使SO₂和O₂混合均勻；通過觀察控制氣體比例和氣流速度；
（5）當Cr₂O₃表面紅熱時，應將酒精燈移開一會兒再加熱，以防溫度過高，因生成三氧化硫的反應正反應為放熱反應，溫度過高不利于三氧化硫的生成，且影響催化劑的活性，
故答案為：該反應放熱，溫度過高不利于SO₃的生成，且影響催化劑的活性；
（6）E中二氧化硫與氧氣催化氧化生成三氧化硫，三氧化硫的熔點較低，則在F的冰鹽水中形成無色晶體或白固固體，
故答案為：無色晶體或白固固體．

點評 本題考查了制備方案的設計，題目難度中等，明確實驗目的、實驗原理為解答關鍵，注意二氧化硫、氧氣及三氧化硫的制備原理，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．