《2025年学霸高考黑题化学人教版》

(2025·江西南昌一模)配合物[Co(Ⅱ)Salen]具有还原性,能模拟金属蛋白的载氧作用。它由水杨醛与乙二胺反应生成的配体与醋酸钴反应制得,其反应式为:

某实验小组制备配合物[Co(Ⅱ)Salen]并测定其载氧量的实验如下:
Ⅰ.制备配合物[Co(Ⅱ)Salen]
步骤1:在仪器A中加入1.6mL水杨醛和乙醇,在搅拌的作用下加0.75mL乙二胺,反应4~5min生成配体(双水杨醛缩乙二胺)。通入N₂并通过恒压滴液漏斗向含有双水杨醛缩乙二胺的溶液中缓慢滴加醋酸钴溶液,加热回流,合成装置如图1所示。
步骤2:回流1h,沉淀转化为暗红色晶体。
步骤3:充分冷却后将溶液过滤,洗涤并干燥,得到配合物[Co(Ⅱ)Salen]。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称是三颈烧瓶。
(2)向仪器A中通入N₂的目的是合成的配合物$[\mathrm{Co(Ⅱ)Salen}]$中$\mathrm{Co}$为 +2，空气中的氧气很容易将$\mathrm{Co(Ⅱ)}$氧化成$\mathrm{Co(Ⅲ)}$。
(3)回流结束后进行如下操作,正确的操作顺序为BCA(填字母)。
A.停止通氮气
B.停止加热
C.关闭冷凝水
Ⅱ.测定载氧量
步骤1:按图2安装仪器。
步骤2:……
步骤3:将mg的[Co(Ⅱ)Salen](相对分子质量为M)加入圆底烧瓶中,在恒压漏斗中加入二甲基甲酰胺(DMF)(配合物在DMF中可吸氧)。通入氧气,赶尽装置中的空气并使整个装置充满氧气后,关闭活塞停止通氧。
步骤4:调整水平仪高度,待量气管水位与水平仪水位齐平时,记录量气管水位的体积刻度为V₁。将DMF加入圆底烧瓶,待吸氧反应结束后,再次使量气管水位与水平仪水位齐平,记录量气管水位的体积刻度V₂。已知氧气的压强为p,温度为T。(p、T均已转换为国际单位)
(4)步骤2的操作是检查装置气密性,DMF的结构简式为$\mathrm{HCON(CH_3)_2}$。
(5)步骤3中要赶尽装置中的空气并使整个装置充满氧气的原因是要根据$pV = nRT$计算被吸收的氧气的物质的量，若测定过程中有空气，则无法计算吸氧量。
(6)配合物载氧量n(吸收的O₂):n[Co(Ⅱ)Salen]的计算式为$\frac{p(V_1 - V_2)}{RT}×\frac{m}{M}$。

答案： 巩固训练3
(1)三颈烧瓶
(2)合成的配合物$[\mathrm{Co(Ⅱ)Salen}]$中$\mathrm{Co}$为 +2，空气中的氧气很容易将$\mathrm{Co(Ⅱ)}$氧化成$\mathrm{Co(Ⅲ)}$
(3)BCA
(4)检查装置气密性 $\mathrm{HCON(CH_3)_2}$
(5)要根据$pV = nRT$计算被吸收的氧气的物质的量，若测定过程中有空气，则无法计算吸氧量
(6)$\frac{p(V_1 - V_2)}{RT}×\frac{m}{M}$
解析:
(3)回流结束后的操作为停止加热、关闭冷凝水、停止通入氮气，充分冷却后将溶液过滤、洗涤、干燥得到配合物。
(4)安装完仪器后需要检查装置气密性；DMF是二甲基甲酰胺，则含有酰胺基，结构简式为$\mathrm{HCON(CH_3)_2}$。
(5)本题需要计算吸氧量，若存在空气，空气中含有氧气，会干扰实验。
(6)根据$pV = nRT$知，$n(吸收的\mathrm{O_2})=\frac{p(O_2)×(V_1 - V_2)}{R× T}$，$n[\mathrm{Co(Ⅱ)Salen}]=\frac{m}{M}$，则$n(吸收的\mathrm{O_2}):n[\mathrm{Co(Ⅱ)Salen}]=\frac{p(V_1 - V_2)}{RT}×\frac{m}{M}$