Question

16．某化學興趣小組學生設計了制取KClO₃和氯水的實驗（裝置如圖所示），并進行相關性質(zhì)的探究．

請按要求回答下列問題：
（1）請在D處方框內(nèi)畫出所需裝置，并標注試劑名稱．
裝置A中發(fā)生反應的離子方程式：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；當產(chǎn)生2.24mL（標準狀況）Cl₂時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為1.204×10²²．
（2）B中反應的離子方程式：3Cl₂+6OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5Cl^-+ClO₃^-+3H₂O．該小組學生深入研討后將B和C裝置對調(diào)了位置，這樣做的優(yōu)點是提高氯酸鉀的純度．
（3）制取實驗結束后，取出上圖B中試管，經(jīng)冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，得晶體樣品．
另取圖C中氯水樣品，進行如下實驗，請分析：
①在少量樣品中滴入幾滴石蕊溶液后的現(xiàn)象是溶液先變紅后褪色．
②測定其中所含氯元素的總量；在一定量試樣中加入足量的H₂O₂溶液，充分反應后加熱除去過量的H₂O₂，冷卻，在加入足量的硝酸銀溶液，經(jīng)系列操作后，稱取沉淀質(zhì)量．其中加入的H₂O₂溶液的作用是將氯氣、次氯酸、次氯酸根離子還原為氯離子．
（4）欲證明相同條件下HClO的電離常數(shù)大于HCO₃^-，實驗方案是分別測同溫度物質(zhì)的量濃度的次氯酸鈉和碳酸氫鈉溶液的pH．
（5）在不同條件下KClO₃可將KI氧化成I₂或KIO₃．該小組設計了系列實驗研究反應條件對產(chǎn)物的影響，其中某系列實驗數(shù)據(jù)記錄如表（均室溫下進行）；

實驗 編號	試劑及其用量
	0.2mol•L-1kJ/mL	KClO3（s）/g	6.0mol•L-1H2SO4/mL	H2O/mL
1	1.0	0.1	0	a
2	1.0	0.1	3.0	b
3	1.0	0.1	6.0	c
4	1.0	0.1	9.0	0

①此系列實驗中a=9.0．此系列實驗目的是探究其他條件不變時，硫酸濃度對該反應產(chǎn)物的影響．
②為使實驗現(xiàn)象更加明顯，此系列實驗中還需添加的一種試劑是淀粉溶液．

Answer 1

分析 （1）氯氣有毒，過量的氯氣不能直接排放到空氣中應進行尾氣處理，結合氯氣能夠與氫氧化鈉反應，被氫氧化鈉溶液吸收畫出尾氣處理裝置；
二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應生成氯化錳、氯氣和水；依據(jù)方程式可知2Cl^-～Cl₂～2e^-，據(jù)此當產(chǎn)生2.24mL（標準狀況）Cl₂時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)目；
（2）氯氣與氫氧化鉀在加熱條件下發(fā)生歧化反應生成氯化鉀和氯酸鉀、水；實驗室用二氧化錳和濃鹽酸來制取氯氣，制得的氯氣中含有氯化氫，HCl極易溶于水，能和KOH反應生成KCl雜質(zhì)；
（3）從高溫的氯酸鉀溶液中得到氯酸鉀晶體，需要經(jīng)過冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；
①氯氣與水反應生成鹽酸與次氯酸，鹽酸具有酸性，次氯酸具有漂白性，據(jù)此判斷現(xiàn)象；
②氯水中氯氣、HClO、氯離子、次氯酸根離子都含有氯離子，將氧化性微粒物質(zhì)還原成Cl^-，再利用生成AgCl沉淀的質(zhì)量測定氯水中氯元素總量，選擇H₂O₂為還原劑；
（4）依據(jù)鹽類水解的規(guī)律：越弱越水解設計實驗；
（5）依據(jù)表格中數(shù)據(jù)：碘化鉀物質(zhì)的量、氯酸鉀的質(zhì)量相等，可知該實驗目的比較硫酸濃度對反應產(chǎn)物的影響，則應保證溶液體積相等，碘化鉀、氯酸鉀的濃度相等，據(jù)此確定a值；碘遇到淀粉變藍，此系列實驗中加入淀粉能夠使現(xiàn)象更明顯．

解答 解：（1）氯氣有毒，不能直接排放到空氣中，能夠與氫氧化鈉溶液反應，可以用氫氧化鈉溶液吸收氯氣，裝置圖為：
；
故答案為：；
（2）二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應生成氯化錳、氯氣和水，反應的離子方程式：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，依據(jù)方程式可知2Cl^-～Cl₂～2e^-，
當產(chǎn)生2.24mL（標準狀況）Cl₂時物質(zhì)的量為：$\frac{2.24×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$=10^-4mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為：10^-4mol×6.02×10²³mol^-1=1.204×10²²；
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；1.204×10²²；
氯氣與氫氧化鉀在加熱條件下發(fā)生歧化反應生成氯化鉀和氯酸鉀、水，離子方程式：3Cl₂+6OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5Cl^-+ClO₃^-+3H₂O；實驗室用二氧化錳和濃鹽酸來制取氯氣，制得的氯氣中含有氯化氫，HCl極易溶于水，能和KOH反應生成KCl雜質(zhì)，若對調(diào)B和C裝置，可以除去氯化氫雜質(zhì)，能提高B中氯酸鉀的產(chǎn)率；
故答案為：3Cl₂+6OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5Cl^-+ClO₃^-+3H₂O；提高氯酸鉀的純度；
（3）從高溫的氯酸鉀溶液中得到氯酸鉀晶體，需要經(jīng)過冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；
故答案為：冷卻結晶；
①氯氣與水反應生成鹽酸與次氯酸，鹽酸具有酸性，次氯酸具有漂白性，所以滴入石蕊后，溶液先變紅后褪色；
故答案為：先變紅后褪色；
②氯水中氯氣、HClO、氯離子、次氯酸根離子都含有氯離子，將氧化性微粒物質(zhì)還原成Cl^-，再利用生成AgCl沉淀的質(zhì)量測定氯水中氯元素總量，選擇H₂O₂為還原劑，將氯氣、次氯酸、次氯酸根離子還原為氯離子；
故答案為：將氯氣、次氯酸、次氯酸根離子還原為氯離子；
（4）欲證明相同條件下HClO的電離常數(shù)大于HCO₃^-，分別測同溫度物質(zhì)的量濃度的次氯酸鈉和碳酸氫鈉溶液的pH，依據(jù)越弱越水解規(guī)律，對應鈉鹽的pH值越大，則其對應酸越弱，電離常數(shù)越�。�
故答案為：分別測同溫度物質(zhì)的量濃度的次氯酸鈉和碳酸氫鈉溶液的pH；
（5）依據(jù)表格中數(shù)據(jù)：碘化鉀物質(zhì)的量、氯酸鉀的質(zhì)量相等，可知該實驗目的比較硫酸濃度對反應產(chǎn)物的影響，則應保證溶液體積相等，碘化鉀、氯酸鉀的濃度相等，依據(jù)數(shù)據(jù)4可知，溶液總體積為10mL，則a為9.0mL；碘遇到淀粉變藍，此系列實驗中加入淀粉能夠使現(xiàn)象更明顯；
故答案為：9.0；淀粉溶液．

點評 本題為實驗題以氯水、氯酸鉀的制備為載體考查氯及其化合物的性質(zhì)，側(cè)重考查化學儀器的使用、實驗方案的設計與評價、離子方程式的書寫等知識，掌握實驗室制取氯氣原理，明確氯氣、氯水的性質(zhì)是解答的關鍵，題目難度中等．