Question

10．某小組欲探究Cl₂的化學性質，設計以下反應實驗Cl₂+KOH+KI→KIO_X+KCl+H₂O（未配平）．
Ⅰ[實驗方案]實驗裝置如圖

各裝置中所使用的試劑如下所示：
A、MnO₂   B、飽和食鹽水  C、KI、KOH混合溶液  D、AgNO₃溶液   E、NaOH溶液   F、濃鹽酸
（1）儀器A的名稱蒸餾燒瓶，E裝置的作用是吸收多余氯氣，防止污染空氣．
（2）當D裝置中出現(xiàn)渾濁（或有白色沉淀） 時，停止加熱．
（3）應用平衡原理解釋B裝置的作用氯氣在水中的溶解平衡為：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，飽和食鹽水中C（CI^-）很大，可以抑制氯氣的溶解，而氯化氫又極易溶于水，因此采用飽和食鹽水既能除去HCI又能避免因溶解而造成CI₂的損失．
Ⅱ[檢驗產(chǎn)物]
①精確取C中液體20.00mL（均勻）于錐形瓶中，加入KI（過量）和足量稀硫酸
②向上述錐形瓶中滴加淀粉指示劑，溶液變藍，用0.5000mol/L的Na₂S₂O₃溶液滴定至藍色剛好褪去，耗Na₂S₂O₃溶液25.20mL．
已知：原C中KI的濃度為0.1000mol/L；I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-
（1）寫出①的離子反應方程式（2x-1）I^-+IO_X^-+2xH⁺=xI₂+xH₂O；
（2）經(jīng)過計算x=3.15．若與理論值相比偏高，你認為可能的原因是C中有殘余氯氣，會氧化KI生成I₂．若想修正此誤差，可采取的方法是加熱煮沸所取的20.00mL液體，趕走溶在其中的氯氣．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根據(jù)氧氣A的構造可知其名稱為蒸餾燒瓶；裝置中有殘留氯氣，E是吸收過量的氣體防止污染環(huán)境；
（2）D裝置盛放的是硝酸銀溶液，用于判斷氯氣是否過量，當D中有白色沉淀生成時，則氯氣已經(jīng)過量，應該停止加熱；
（3）氯氣和水反應生成鹽酸和次氯酸，是化學平衡，飽和氯化鈉溶液中氯離子濃度大，化學平衡逆向進行，氯化氫極易溶于水；
Ⅱ．（1）I^-和IO_X^-在酸性條件下反應生成碘單質，根據(jù)化合價變化配平該反應的離子方程式；
（2）根據(jù)消耗的硫代硫酸鈉的物質的量及反應方程式計算出生成碘單質的物質的量，結合方程式計算出消耗碘酸根離子的物質的量；根據(jù)原C溶液中碘化鉀的濃度可知生成碘酸根離子濃度，從而得出x；理論上x應該為3，根據(jù)計算結果判斷偏高還是偏低，并分析造成該結果的原因；通過加熱的方法可以剛走裝置中氯氣．

解答 解：Ⅰ．（1）根據(jù)圖示可知，A的名稱為蒸餾燒瓶，裝置中有殘留氯氣有毒，E中溶液是吸收過量的氯氣，防止污染環(huán)境，
故答案為：蒸餾燒瓶； 吸收多余氯氣，防止污染空氣；
（2）當氯氣過量時，裝置D中硝酸銀溶液會變渾濁，所以當D中出現(xiàn)渾濁（或有白色沉淀）時，停止加熱，
故答案為：渾濁（或有白色沉淀）；
（3）氯氣和水反應生成鹽酸和次氯酸，是化學平衡，飽和氯化鈉溶液中氯離子濃度大，化學平衡逆向進行，氯化氫極易溶于水，平衡原理解釋B裝置的作用是，氯氣在水中的溶解平衡為：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，飽和食鹽水中C（CI^-）很大，可以抑制氯氣的溶解，而氯化氫又極易溶于水，因此采用飽和食鹽水既能除去HCI又能避免因溶解而造成CI₂的損失，
故答案為：氯氣在水中的溶解平衡為：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，飽和食鹽水中C（CI^-）很大，可以抑制氯氣的溶解，而氯化氫又極易溶于水，因此采用飽和食鹽水既能除去HCI又能避免因溶解而造成CI₂的損失；
Ⅱ．（1）I^-和IO_X^-在酸性條件下反應生成碘單質，IO_X^-中碘元素的化合價為（2x-1）價，反應后變?yōu)?價，化合價變化為（2x-1），碘離子的化合價為-1，反應后變?yōu)?價，化合價變化為1，則碘離子的系數(shù)為（2x-1），IO_X^-的系數(shù)為1，然后根據(jù)質量守恒配平可得：（2x-1）I^-+IO_X^-+2xH⁺=xI₂+xH₂O，
故答案為：（2x-1）I^-+IO_X^-+2xH⁺=xI₂+xH₂O；
（2）0.5000mol/L的Na₂S₂O₃溶液滴定至藍色剛好褪去，耗Na₂S₂O₃溶液25.20mL，消耗硫代硫酸鈉的物質的量為：0.5000mol/L×0.0252L=0.0126mol，根據(jù)反應I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-可知，消耗碘單質的物質的量為：0.0126mol×$\frac{1}{2}$=0.0063mol，
原C中KI的濃度為0.1000mol/L，根據(jù)質量守恒，反應后生成IO_X^-的濃度也是0.1000mol/L，則20mL該溶液中含有IO_X^-的物質的量為：0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，根據(jù)反應：（2x-1）I^-+IO_X^-+2xH⁺=xI₂+xH₂O可知0.002molIO_X^-完全反應生成碘單質的物質的量為：0.002mol×x=0.0063mol，解得：x=3.15；理論上x應該為3，所以比理論值偏高；可能是裝置C中有殘余氯氣，會氧化KI生成I₂，導致x偏高，裝置C反應后的溶液中含有氯氣會影響測定結果，可加熱煮沸所取的20.00mL液體，趕走溶在其中的氯氣，
故答案為：3.15； C中有殘余氯氣，會氧化KI生成I₂；加熱煮沸所取的20.00mL液體，趕走溶在其中的氯氣．

點評 本題考查了性質實驗方案的設計與評價，題目難度中等，明確實驗目的及實驗原理為解答關鍵，試題側重考查學生的分析、理解能力及邏輯推理能力，注意掌握物質性質實驗方案設計與評價原則．