Question

【題目】“84消毒液”廣泛應(yīng)用于殺菌消毒，其有效成分是NaClO。實(shí)驗(yàn)小組制備消毒液，并利用其性質(zhì)探索制備碘水的方法。

資料：i.HClO的電離常數(shù)為Ka=4.7×10-8；

H2CO3的電離常數(shù)為K1=4.3×10-7、K2=5.6×10-11。

ii.碘的化合物主要以I-和IO3-的形式存在，IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O。

iii.碘單質(zhì)能與I-反應(yīng)：I2+I-I3-（I3-低濃度時(shí)顯黃色，高濃度時(shí)為棕色）。

Ⅰ.制備消毒液（夾持裝置略）

（1）制備NaClO消毒液的裝置是__________（填C或D）。

（2）制備完成后，向C裝置的溶液中添加NaOH、Na2SiO3等物質(zhì)，得到與某品牌成份相同的消毒液，用平衡移動(dòng)原理解釋NaOH的作用___________________。

（3）結(jié)合資料i，寫(xiě)出D中反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________。

Ⅱ.利用消毒液的性質(zhì)探究碘水的制備方法

將某品牌“84消毒液”稀釋10倍，各取100mL于三個(gè)燒杯中，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案制備碘水：

方案	操作	現(xiàn)象	反應(yīng)后加淀粉溶液
1	燒杯1溶液中加入9gKI固體	溶液為橙黃色	……
2	燒杯2溶液中加入9gKI固體再加入1mo/L鹽酸10mL	溶液顏色快速加深，呈紫紅色	變藍(lán)
3	燒杯3溶液中加入少量KI固體（小于0.5g）	振蕩后溶液保持無(wú)色	不變藍(lán)

（4）對(duì)比不同方案的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出制取碘水的最佳方法要關(guān)注的因素是________。

（5）針對(duì)燒杯3“滴加淀粉溶液不變藍(lán)”的原因，提出兩種假設(shè)：

假設(shè)1：過(guò)量的NaClO將反應(yīng)生成的I2氧化為IO3-。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了假設(shè)1成立。NaClO氧化I2生成IO3-的離子方程式是_____________。

假設(shè)2：生成的I2在堿性溶液中不能存在。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)a證實(shí)了假設(shè)2成立，實(shí)驗(yàn)a的操作及現(xiàn)象是______________________。

（6）某小組檢驗(yàn)燒杯3所得溶液中含IO3-：取燒杯3所得無(wú)色溶液少許，加入稀硫酸酸化的KI溶液，反應(yīng)后再滴加淀粉溶液，發(fā)現(xiàn)溶液變藍(lán)。該實(shí)驗(yàn)方案能否證明燒杯3所得溶液中存在IO3-，說(shuō)明理由______________________。

（7）預(yù)測(cè)燒杯1反應(yīng)后加淀粉溶液的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)合方程式說(shuō)明預(yù)測(cè)依據(jù)________。

Answer 1

【答案】C ClO-+H2OOH-+HClO，加入NaOH使c(OH-)增大，平衡逆移，使c(HClO)減小，分解速率減慢（或消毒液更穩(wěn)定） Cl2+NaHCO3=HClO+NaCl+CO2 溶液的酸堿性；消毒液和KI的相對(duì)用量 5ClO-+I2+H2O=2IO3+5Cl-+2H+ 向與燒杯3pH相同的NaOH溶液中加入滴有淀粉溶液的碘水，振蕩，藍(lán)色褪去 不能，溶液中存在大量ClO的干擾，ClO也可將I氧化為I2使溶液變藍(lán) “變藍(lán)，因?yàn)榘l(fā)生反應(yīng)ClO+2I-+H2O=I2+Cl-+2OH-（和I2+I-I3-），溶液中存在I2單質(zhì)”或“變藍(lán)，溶液顯橙黃色，肯定存在有色離子I2或I3-，反應(yīng)生成的I2存在平衡I2+I-I3-，有I2會(huì)變藍(lán)”；或“不變藍(lán)，I2在堿性溶液中不存在，發(fā)生反應(yīng)3I2+6OH-==IO3-+5I-+3H2O”

【解析】

（4）

（5）根據(jù)得失電子數(shù)目和原子守恒寫(xiě)出離子方程式�？赏ㄟ^(guò)向堿性溶液中加入淀粉溶液的碘水驗(yàn)證生成的I2在堿性溶液中不能存在。

（6）84消毒液中存在ClO，ClO具有氧化性，可將I氧化為I2，進(jìn)而對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾。

（7）結(jié)合題給資料iii進(jìn)行分析，燒杯1可能出現(xiàn)變藍(lán)、不變藍(lán)或橙黃色，據(jù)此進(jìn)行合理分析。

（1）分析題中Ⅰ.制備消毒液過(guò)程，該反應(yīng)原理為：濃鹽酸和KMnO4反應(yīng)生成Cl2，然后Cl2與NaOH反應(yīng)生成NaClO。實(shí)驗(yàn)中注意Cl2通入C裝置前要進(jìn)行除雜，則可知B裝置中應(yīng)盛有飽和食鹽水，實(shí)驗(yàn)后要考慮尾氣吸收問(wèn)題。分析實(shí)驗(yàn)裝置圖，可知裝置C為制備NaClO消毒液的裝置。答案為：C；

（2）C裝置生成了消毒液的主要成分——NaClO，ClO在水溶液中發(fā)生水解：ClO+H2OHClO+OH，HClO不穩(wěn)定易分解，故為了使消毒液保持穩(wěn)定，應(yīng)抑制ClO的水解，向其中加入NaOH，溶液中的OH濃度增大，使得ClO的水解平衡左移，進(jìn)而達(dá)到穩(wěn)定消毒液的目的，答案為：ClO+H2OOH+HClO，加入NaOH使c(OH)增大，平衡逆移，使c(HClO)減小，分解速率減慢（或消毒液更穩(wěn)定）；

（3）根據(jù)資料i，可知酸性：H2CO3＞HClO＞HCO3，Cl2與水發(fā)生反應(yīng)生成HCl和HClO，根據(jù)酸性強(qiáng)弱可知，最終發(fā)生的反應(yīng)為：Cl2+NaHCO3=HClO+NaCl+CO2。答案為：Cl2+NaHCO3=HClO+NaCl+CO2；

（4）分析Ⅱ中三個(gè)實(shí)驗(yàn)操作，方案2中生成了碘單質(zhì)，對(duì)比三個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的區(qū)別，可知成功制備碘水應(yīng)注意兩個(gè)因素：溶液的酸堿性；KI和消毒液的相對(duì)用量。答案為：溶液的酸堿性；消毒液和KI的相對(duì)用量；

（5）根據(jù)得失電子數(shù)目和原子守恒，可得出離子反應(yīng)方程式為：5ClO+I2+H2O=2IO3+5Cl+2H+；可在堿性溶液中加入滴有淀粉溶液的碘水進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)操作為：向與燒杯3pH相同的NaOH溶液中加入滴有淀粉溶液的碘水，振蕩，藍(lán)色褪去；答案為：5ClO+I2+H2O=2IO3+5Cl-+2H+；向與燒杯3pH相同的NaOH溶液中加入滴有淀粉溶液的碘水，振蕩，藍(lán)色褪去；

（6）84消毒液的主要成分為NaClO，ClO具有氧化性，同樣可以氧化I生成I2，進(jìn)而干擾實(shí)驗(yàn)，故不能證明燒杯3中存在IO3-，答案為：不能，溶液中存在大量ClO的干擾，ClO也可將I氧化為I2使溶液變藍(lán)；

（7）為了保證消毒液的穩(wěn)定性，84消毒液中加入了NaOH等物質(zhì)，結(jié)合題給資料iii進(jìn)行變藍(lán)，因?yàn)樯�成�?/span>I2；不變藍(lán)，生成的I2又與OH發(fā)生了反應(yīng)。故答案為：“變藍(lán)，因?yàn)榘l(fā)生反應(yīng)ClO+2I-+H2O=I2+Cl-+2OH-（和I2+I-I3-），溶液中存在I2單質(zhì)”或“變藍(lán)，溶液顯橙黃色，肯定存在有色離子I2或I3-，反應(yīng)生成的I2存在平衡I2+I-I3-，有I2會(huì)變藍(lán)”；或“不變藍(lán)，I2在堿性溶液中不存在，發(fā)生反應(yīng)3I2+6OH-==IO3-+5I-+3H2O”。