Question

11．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燒杯、漏斗、玻璃棒、膠頭滴管．
（2）若對調B和C裝置的位置，能（填“能”或“不能”）提高B中氯酸鉀的產率．
實驗二  氯酸鉀與碘化鉀反應的研究
（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物的影響，其中系列a實驗的記錄如下（實驗在室溫下進行）：

試管編號	1	2	3	4
0.2mol•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/mL	9.0	6.0	3.0	0
實驗現象

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；假設氧化產物唯一，還原產物為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：使用如圖2裝置，加熱15.0mL飽和氯水試樣，測定產生氣體的體積．此方案不可行的主要原因是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．（不考慮實驗裝置及操作失誤導致不可行的原因）
（5）根據下列資料，為該小組設計一個可行的實驗方案（不必描述操作過程的細節(jié)）：量取一定量的試樣，加入足量的H₂O₂溶液，充分反應，再加入足量的硝酸銀溶液，稱量沉淀質量．
資料：i．次氯酸會破壞酸堿指示劑；
ii．次氯酸或氯氣可被SO₂、H₂O₂和FeCl₂等物質還原成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，若對調B和C裝置，可以除去氯化氫雜質，能提高B中氯酸鉀的產率；
實驗二氯酸鉀與碘化鉀反應的探究
（3）①根據表格數據分析：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物的影響；
③若2號試管實驗現象為“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生成，假設氧化產物唯一，還原產物為氯化鉀，根據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↓產生沉淀，稱量沉淀質量，根據氯元素守恒確定氯元素的質量．

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，
故答案為：燒杯、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，若對調B和C裝置，可以除去氯化氫雜質，能提高B中氯酸鉀的產率，
故答案為：能；
實驗二氯酸鉀與碘化鉀反應的探究
（3）①根據表格數據分析：對照試管1、2、3、4中數據發(fā)現都是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物的影響，
故答案為：研究反應體系中硫酸濃度對反應產物的影響；
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生成，假設氧化產物唯一，還原產物為氯化鉀，Cl（+5→-1）I（-1→0），根據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：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↓產生沉淀，稱量沉淀質量，根據氯元素守恒確定氯元素的質量，
故答案為：量取一定量的試樣，加入足量的H₂O₂溶液，充分反應，再加入足量的硝酸銀溶液，稱量沉淀質量．

點評 本題考查氯及其化合物的性質，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．