Question

19．某化學興趣小組制取氯酸鉀和氯水并進行有關探究實驗．實驗一制取氯酸鉀和氯水利用如圖1所示的實驗裝置進行實驗．

（1）制取實驗結束后，取出B中試管冷卻結晶、過濾、洗滌．該實驗操作過程需要的玻璃儀器有膠頭滴管、燒杯外，還需要的玻璃儀器是漏斗、玻璃棒．
（2）若對調(diào)B和C裝置的位置，能（填“能”或“不能”）提高B中氯酸鉀的產(chǎn)率．
實驗二  氯酸鉀與碘化鉀反應的探究
（3）在不同條件下KClO₃可將KI氧化為I₂或KIO₃．該小組設計了系列實驗研究反應條件對反應產(chǎn)物的影響，其中系列a實驗的記錄表如下（實驗在室溫下進行）：

試管編號	1	2	3	4
0.20mol•L-1KI/mL	1.0	1.0	1.0	1.0
KClO3（s）/g	0.10	0.10	0.10	0.10
6.0mol•L-1H2SO4/mL	0	3.0	6.0	9.0
蒸餾水	9.0	6.0	3.0	0
實驗現(xiàn)象

①系列a實驗的實驗目的是研究反應體系中硫酸濃度對反應產(chǎn)物的影響．
②設計1號試管實驗的作用是硫酸濃度為0的對照實驗．
③若2號試管實驗現(xiàn)象為“黃色溶液”，取少量該溶液加入淀粉溶液顯藍色；假設氧化產(chǎn)物唯一，還原產(chǎn)物為KCl，則此反應的離子方程式為ClO₃^-+6I^-+6H⁺=Cl^-+3I₂+3H₂O．
實驗三  測定飽和氯水中氯元素的總量
（4）該小組設計的實驗方案為：使用圖2裝置，加熱15.0ml飽和氯水試樣，測定產(chǎn)生氣體的體積．此方案是否可行否（填“是”或“否”）
（5）另一小組研究出的方案是，量取一定量的試樣，加入足的H₂O₂溶液，加熱除去過量的H₂O₂，冷卻，再加入足量的硝酸銀溶液，還需進行的操作是過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀質(zhì)量
已知：次氯酸或氯水可被SO₂、H₂O₂、FeCl₂等物質(zhì)還原成Cl^-．

Answer 1

分析 實驗一制取氯酸鉀和氯水
A裝置二氧化錳和濃鹽酸來制取氯氣，該反應為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，B裝置：氯氣與熱的KOH溶液發(fā)生反應3Cl₂+6KOH（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5KCl+KClO₃+3H₂O，產(chǎn)生氯酸鉀和氯化鉀及水，揮發(fā)出的HCl極易溶于水，和氫氧化鉀反應HCl+KOH=KCl+H₂O，尾氣用氫氧化鈉吸收，Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，
（1）制取實驗結束后，取出B中試管冷卻結晶需要玻璃儀器燒杯、過濾、洗滌需要漏斗、玻璃棒、膠頭滴管；
（2）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；
實驗二氯酸鉀與碘化鉀反應的探究
（3）①根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析：試管1、2、3、4中都是0.20mol•L^-1KI/mL，KClO₃（s）0.10g，改變的只有硫酸的體積和水的量，所以研究的目的就是研究反應體系中硫酸濃度對反應產(chǎn)物的影響；
②1號試管硫酸濃度未0，設計1號試管實驗的作用是做對照實驗，比較硫酸濃度對反應產(chǎn)物的影響；
③若2號試管實驗現(xiàn)象為“黃色溶液”，取少量該溶液加入淀粉溶液顯藍色說明有碘單質(zhì)生成，假設氧化產(chǎn)物唯一，還原產(chǎn)物為氯化鉀，根據(jù)氧化還原反應中電子守恒和原子守恒書寫該反應的離子方程式；
實驗三測定飽和氯水中氯元素的總量
（4）氯氣能溶于水，次氯酸不穩(wěn)定易分解生成氯化氫、氧氣，因存在氯氣的重新溶解以及次氯酸分解等，此方案無法測算試樣含氯總量；
（5）根據(jù)題干信息次氯酸會破壞酸堿指示劑，因此實驗設計時不用酸堿指示劑，可以利用氯水的強氧化性，向該溶液中加入足量的H₂O₂溶液，發(fā)生氧化還原，H₂O₂被氧化變?yōu)镺₂，氯氣被還原成Cl^-，然后加熱除去過量的H₂O₂，冷卻，再加入足量的硝酸銀溶液，發(fā)生沉淀反應Ag⁺+Cl^-=AgCl↓產(chǎn)生沉淀，稱量沉淀質(zhì)量，根據(jù)氯元素守恒確定氯元素的質(zhì)量．

解答 解：實驗一制取氯酸鉀和氯水
（1）制取實驗結束后，取出B中試管，進行冷卻結晶操作需要燒杯、過濾需要漏斗和玻璃棒，洗滌需要玻璃儀器燒杯盛放液體，需用玻璃棒引流、需用膠頭滴管移取少量液體，制取實驗結束后，取出B中試管冷卻結晶、過濾、洗滌．該實驗操作過程需要的玻璃儀器有膠頭滴管、燒杯外，還需要的玻璃儀器是漏斗、玻璃棒，
故答案為：漏斗、玻璃棒；
（2）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：能；
實驗二氯酸鉀與碘化鉀反應的探究
（3）①根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析：對照試管1、2、3、4中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)都是0.20mol•L^-1KI/mL，KClO₃（s）0.10g，改變的只有硫酸的體積和水的量，所以研究的目的是研究反應體系中硫酸濃度對反應產(chǎn)物的影響，
故答案為：研究反應體系中硫酸濃度對反應產(chǎn)物的影響；
②1號試管硫酸濃度為0，設計1號試管實驗的作用是做對照實驗，比較硫酸濃度影響反應產(chǎn)物，
故答案為：硫酸濃度為0的對照實驗；
③若2號試管實驗現(xiàn)象為“黃色溶液”，取少量該溶液加入淀粉溶液顯藍色說明有碘單質(zhì)生成，假設氧化產(chǎn)物唯一，還原產(chǎn)物為氯化鉀，Cl（+5→-1）I（-1→0），根據(jù)氧化還原反應中電子守恒和原子守恒，該反應的離子方程式為：ClO₃^-+6I^-+6H⁺=Cl^-+3I₂+3H₂O，
故答案為：ClO₃^-+6I^-+6H⁺=Cl^-+3I₂+3H₂O；
實驗三測定飽和氯水中氯元素的總量
（4）氯氣能溶于水且能和水反應Cl₂+H₂O?HCl+HClO，次氯酸不穩(wěn)定易分解2HClO$\frac{\underline{\;光照\;}}{\;}$2HCl+O₂↑，因存在氯氣的重新溶解以及次氯酸分解等，此方案無法測算試樣含氯總量，
故答案為：否；
（5）根據(jù)題干信息次氯酸會破壞酸堿指示劑，因此實驗設計時不用酸堿指示劑，可以利用氯水的強氧化性，向該溶液中加入足量的H₂O₂溶液，發(fā)生氧化還原，H₂O₂被氧化變?yōu)镺₂，氯氣被還原成Cl^-，充分反應，再加入足量的硝酸銀溶液，發(fā)生沉淀反應Ag⁺+Cl^-=AgCl↓產(chǎn)生沉淀，稱量沉淀質(zhì)量，根據(jù)氯元素守恒確定氯元素的質(zhì)量，量取一定量的試樣，加入足的H₂O₂溶液，加熱除去過量的H₂O₂，冷卻，再加入足量的硝酸銀溶液，還需進行的操作是過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀質(zhì)量，
故答案為：過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀質(zhì)量．

點評 本題考查氯及其化合物的性質(zhì)，側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是解答的關鍵，題目難度中等．