Question

16．實(shí)驗(yàn)室可用MnO₂和KClO₃混合加熱的方法制取氧氣：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$3O₂↑+2KCl
I．現(xiàn)有如圖1儀器或裝置：

（1）A-D裝置中，用作KClO₃為原料制氧氣的反應(yīng)裝置是A（填序號(hào)）．
（2）排水法收集氧氣，接口順序是：氧氣出口→f→e→g→h→燒杯（填序號(hào)）．
Ⅱ．KClO₃分解時(shí)尚有副反應(yīng)，導(dǎo)致收集到的氣體有異味．據(jù)推測(cè)，副產(chǎn)物可能是O₃、Cl₂、ClO₂中的一種或幾種．資料表明：O₃、Cl₂、ClO₂的沸點(diǎn)依次為-111℃、-34℃和11℃，且O₃、ClO₂也能將KI氧化為I₂．為探究副反應(yīng)氣體產(chǎn)物的成分，將KClO₃分解產(chǎn)生的氣體經(jīng)干燥后通入如圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
（3）若要確認(rèn)副產(chǎn)物中含Cl₂，F(xiàn)中應(yīng)盛放AgNO₃溶液溶液．
（4）確定副產(chǎn)物中含有ClO₂的現(xiàn)象是C裝置試管中有液體生成．
（5）實(shí)驗(yàn)時(shí)若D中無(wú)現(xiàn)象，E中試紙變藍(lán)，能否得出副產(chǎn)物含有O₃的結(jié)論？
答：不能 （填“能”或“不能”）．理由是Cl₂也可以氧化KI產(chǎn)生I₂．
Ⅲ．ClO₂是飲用水消毒劑．用ClO₂處理過(guò)的飲用水（pH為5.5～6.5）除含有ClO₂外，常含有一定量對(duì)人體不利的ClO₂^-．為測(cè)定此飲用水中兩者成分，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：準(zhǔn)確量取v mL水樣加入到錐形瓶中，調(diào)節(jié)水樣pH=8，加人足量KI晶體，發(fā)生如下反應(yīng)：2ClO₂+2I^-═I₂₊2ClO₂^-，反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)生amol I₂；繼續(xù)調(diào)節(jié)溶液pH=1，又發(fā)生如下反應(yīng)：ClO₂^-+4H⁺═2I₂+Cl^-+2H₂O，反應(yīng)結(jié)束后叉產(chǎn)生b mol I₂．
（6）飲用水中c（ClO₂^-）=$\frac{1000（0.5b-2a）}{V}$mol•L^- 1（用含字母的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 Ⅰ．實(shí)驗(yàn)室可用MnO₂和KClO₃混合加熱的方法制取氧氣：2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$3O₂↑+2KCl，反應(yīng)是固體+固體$\stackrel{△}{→}$氣體，選擇在大試管中加熱反應(yīng)，選擇裝置A，氧氣是不溶于水的比空氣重的氣體，收集氣體排水法收集氧氣的操作，儀器連接為a-f-e-g-h通過(guò)廣口瓶中排水收集氣體，
（1）依據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇氣體發(fā)生裝置，反應(yīng)是固體+固體$\stackrel{△}{→}$氣體，選擇大試管加熱生成；
（2）氧氣是難溶于水的比空氣重的氣體，用排水法收集導(dǎo)氣管短進(jìn)長(zhǎng)出；
Ⅱ．KClO₃分解時(shí)尚有副反應(yīng)，導(dǎo)致收集到的氣體有異味．據(jù)推測(cè)，副產(chǎn)物可能是O₃、Cl₂、ClO₂中的一種或幾種．資料表明：O₃、Cl₂、ClO₂的沸點(diǎn)依次為-111℃、-34℃和11℃，且O₃、ClO₂也能將KI氧化為I₂．為探究副反應(yīng)氣體產(chǎn)物的成分，將KClO₃分解產(chǎn)生的氣體經(jīng)干燥后通入如圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)冰水混合氣體，ClO₂的沸點(diǎn)高0°C冷凝下來(lái)，通過(guò)裝置D中干燥的KI-淀粉試紙無(wú)現(xiàn)象，通過(guò)裝置E中濕潤(rùn)的KI-淀粉試紙，變藍(lán)色，若要確認(rèn)副產(chǎn)物中含Cl₂，F(xiàn)中應(yīng)盛放硝酸銀溶液，最后剩余氣體不能排放到空氣中需要通入氫氧化鈉溶液中吸收，
（3）確認(rèn)副產(chǎn)物中含Cl₂，利用氯氣和水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，加入硝酸銀溶液生成白色沉淀證明含有氯氣；
（4）ClO₂的沸點(diǎn)11℃，冷卻變化為液態(tài)，確定副產(chǎn)物中含有ClO₂的現(xiàn)象是裝置C中有液體生成；
（5）實(shí)驗(yàn)時(shí)若D中無(wú)現(xiàn)象，E中試紙變藍(lán)，說(shuō)明氣體中含有氧化性的氣體，O₃、氯氣都具有強(qiáng)氧化性；
Ⅲ．（6）依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算ClO₂反應(yīng)生成ClO₂^-，原水樣中的ClO₂^-和ClO₂反應(yīng)生成ClO₂^-，調(diào)節(jié)PH和碘離子反應(yīng)，依據(jù)反應(yīng)ClO₂^-+4H⁺+4I^-═2I₂+Cl^-+2H₂O，反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)生b mol I₂．計(jì)算得到ClO₂^-，物質(zhì)的量共為0.5bmol，減去第一個(gè)反應(yīng)生成的ClO₂^-，得到原水樣中含有的ClO₂^-，得到飲用水中ClO₂^-的濃度；

解答 解：Ⅰ．（1）用作KClO₃為原料制氧氣，選擇固體加熱裝置，上述裝置只有A符合，B為固體與液體反應(yīng)，C沒(méi)有加熱，D中試管口沒(méi)向下傾斜，故答案為：A；
（2）排水法收集氧氣，則選擇裝滿水的試劑瓶和導(dǎo)管、燒杯等，進(jìn)入盛滿水的試劑瓶應(yīng)短進(jìn)長(zhǎng)出，則儀器連接順序?yàn)檠鯕獬隹凇鷉→e→g→h→燒杯，
故答案為：f；e．
Ⅱ．（3）利用氯氣和水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，加入硝酸銀溶液生成白色沉淀證明含有氯氣，若要確認(rèn)副產(chǎn)物中含Cl₂，F(xiàn)中應(yīng)盛放硝酸銀溶液；
故答案為：AgNO₃溶液；
（4）ClO₂的沸點(diǎn)11℃，冷卻會(huì)變化為液態(tài)，所以確定副產(chǎn)物中含有ClO₂的現(xiàn)象是C裝置試管中有液體生成；
故答案為：C裝置試管中有液體生成；
（5）實(shí)驗(yàn)時(shí)若D中無(wú)現(xiàn)象，E中試紙變藍(lán)，說(shuō)明氣體中含有氧化性的氣體，O₃、氯氣都具有強(qiáng)氧化性，所以上述現(xiàn)象不能說(shuō)明副產(chǎn)物含有O₃的結(jié)論，氯氣也可以銀行碘化鉀生成碘單質(zhì)；
故答案為：不能，Cl₂也可以氧化KI產(chǎn)生I₂；
Ⅲ．（6）準(zhǔn)確量取v mL水樣加入到錐形瓶中，調(diào)節(jié)水樣pH=8，加人足量KI晶體，發(fā)生如下反應(yīng)：2ClO₂+2I^-═I₂+2ClO₂^-，反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)生amol I₂；繼續(xù)調(diào)節(jié)溶液pH=1，又發(fā)生如下反應(yīng)：ClO₂^-+4H⁺+4I^-═2I₂+Cl^-+2H₂O，反應(yīng)結(jié)束后叉產(chǎn)生b mol I₂；原水樣中的ClO₂^-和ClO₂反應(yīng)生成ClO₂^-，調(diào)節(jié)PH后，ClO₂^-和碘離子反應(yīng)，依據(jù)反應(yīng)ClO₂^-+4H⁺+4I^-═2I₂+Cl^-+2H₂O，反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)生b mol I₂．計(jì)算得到ClO₂^-，物質(zhì)的量共為0.5bmol，減去第一個(gè)反應(yīng)生成的ClO₂^-物質(zhì)的量，依據(jù)化學(xué)方程式2ClO₂+2I^-═I₂+2ClO₂^-，計(jì)算得到為2amol，得到原水樣中含有的ClO₂^-物質(zhì)的量=（0.5b-2a）mol，得到飲用水中ClO₂^-的濃度=$\frac{（0.5b-2a）mol}{V×1{0}^{-3}L}$=$\frac{1000（0.5b-2a）}{V}$mol/L；
故答案為：$\frac{1000（0.5b-2a）}{V}$；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氣體制備實(shí)驗(yàn)過(guò)程和裝置分析判斷，反應(yīng)過(guò)程中的現(xiàn)象和題干信息利用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．