Question

3．实验室中根据2SO₂+O₂$?_{△}^{Cr_{2}O_{3}}$2SO₃；△H=-393.2kJ•mol^-1设计如图所示实验装置来制备SO₃固体，请回答下列问题．

（1）实验前，必须进行的操作是（填操作名称，不必写具体过程）检查装置的气密性．
（2）B装置中发生反应的方程式是2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑．
（3）小试管C的作用是缓冲、防止倒吸．
（4）广口瓶D内盛的试剂是浓硫酸．装置D的三个作用是①燥SO₂和O₂，②使SO₂和O₂混合均匀，③通过观察控制气体比例和气流速度．
（5）实验时当E中Cr₂O₃表面红热时，应将酒精灯移开一会儿再加热，以防温度过高，这样做的原因是该反应放热，温度过高不利于SO₃的生成，且影响催化剂的活性．
（6）装置F中U型关内收集到的物质的颜色、状态是无色晶体或白固固体．

Answer 1

分析 （1）制取气体的装置需要检查装置的气密性；
（2）B装置中氯酸钾加热分解生成氯化钾和氧气，据此写出反应的方程式；
（3）C中的导管能够起到缓冲、防倒吸的作用；
（4）A、B装置中生成的气体需要在E中加热反应，所以气体必须为干燥的，据此判断D中试剂；利用装置和反应速率、反应的转化来分析；
（5）正反应为放热反应，温度过高不利于三氧化硫的生成；
（6）根据二氧化硫的物理性质分析装置F中U型关内收集到的物质的颜色、状态．

解答 解：（1）凡是有到导气的实验装置，都需要进行气密性检验（特别是有毒气体通过的装置），这一步骤在安装好整个装置之后，装入药品之前进行．所以，实验前，必须进行的操作是检查装置的气密性，
故答案为：检查装置的气密性；
（2）B中氯酸钾在二氧化锰作催化剂条件下加热分解生成氯化钾和氧气，反应的化学方程式为：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，
故答案为：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
（3）实验过程用到加热操作以及气体易溶于水的要防倒吸，实验中B装置通过加热制备O₂并将其通入溶液，要防止因反应容器内压强锐减而造成液体倒吸入热的反应容器内．所以小试管C的作用是缓冲、防止D中的液体倒吸到B中，
故答案为：缓冲、防止倒吸；
（4）生成的二氧化硫需要在装置E中加热反应，所以气体进入装置E前需要干燥，故D中为浓硫酸；
气体SO₂和O₂ 在E试管中以Cr₂O₃作催化剂、加热条件制备SO₃，并且SO₃易吸水．为实验安全、防止催化剂中毒以便得到SO₃固体，进入E试管的气体应干燥．气体SO₂和O₂在催化剂表面反应生成SO₃，为充分反应、原料利用充分，防止浪费．进入E试管的气体要充分混合，气流不能过快；所以，装置D的作用是①干燥SO₂和O₂ ②使SO₂和O₂混合均匀 ③通过观察控制气体比例和气流速度，
故答案为：浓硫酸；干燥SO₂和O₂；使SO₂和O₂混合均匀；通过观察控制气体比例和气流速度；
（5）当Cr₂O₃表面红热时，应将酒精灯移开一会儿再加热，以防温度过高，因生成三氧化硫的反应正反应为放热反应，温度过高不利于三氧化硫的生成，且影响催化剂的活性，
故答案为：该反应放热，温度过高不利于SO₃的生成，且影响催化剂的活性；
（6）E中二氧化硫与氧气催化氧化生成三氧化硫，三氧化硫的熔点较低，则在F的冰盐水中形成无色晶体或白固固体，
故答案为：无色晶体或白固固体．

点评 本题考查了制备方案的设计，题目难度中等，明确实验目的、实验原理为解答关键，注意二氧化硫、氧气及三氧化硫的制备原理，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力．