Question

11．某化學(xué)興趣小組制取氯酸鉀和氯水并進(jìn)行有關(guān)探究實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)一  制取氯酸鉀和氯水
利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

（1）制取實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取出B中試管冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌．該實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)驗(yàn)二  氯酸鉀與碘化鉀反應(yīng)的研究
（3）在不同條件下KClO₃可將KI氧化為I₂或KIO₃．該小組設(shè)計(jì)了系列實(shí)驗(yàn)研究反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響，其中系列a實(shí)驗(yàn)的記錄如下（實(shí)驗(yàn)在室溫下進(jìn)行）：

試管編號(hào)	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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

①系列a實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯糠磻?yīng)體系中硫酸濃度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響．
②設(shè)計(jì)1號(hào)試管實(shí)驗(yàn)的作用是硫酸濃度為0的對(duì)照實(shí)驗(yàn)．
③若2號(hào)試管實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為“黃色溶液”，取少量該溶液加入淀粉溶液顯藍(lán)色；假設(shè)氧化產(chǎn)物唯一，還原產(chǎn)物為KCl，則此反應(yīng)的離子方程式為ClO₃^-+6I^-+6H⁺=Cl^-+3I₂+3H₂O．
實(shí)驗(yàn)三  測(cè)定飽和氯水中氯元素的總量
（4）該小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案為：使用如圖2裝置，加熱15.0mL飽和氯水試樣，測(cè)定產(chǎn)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(cè)算試樣含氯總量．（不考慮實(shí)驗(yàn)裝置及操作失誤導(dǎo)致不可行的原因）
（5）根據(jù)下列資料，為該小組設(shè)計(jì)一個(gè)可行的實(shí)驗(yàn)方案（不必描述操作過程的細(xì)節(jié)）：量取一定量的試樣，加入足量的H₂O₂溶液，充分反應(yīng)，再加入足量的硝酸銀溶液，稱量沉淀質(zhì)量．
資料：i．次氯酸會(huì)破壞酸堿指示劑；
ii．次氯酸或氯氣可被SO₂、H₂O₂和FeCl₂等物質(zhì)還原成Cl^-．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)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(yīng)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(yīng)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(yīng)HCl+KOH=KCl+H₂O，尾氣用氫氧化鈉吸收，Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，
（1）制取實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取出B中試管冷卻結(jié)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(shí)驗(yàn)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(yīng)生成KCl雜質(zhì)，若對(duì)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(shí)驗(yàn)二氯酸鉀與碘化鉀反應(yīng)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(yīng)體系中硫酸濃度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響；
②1號(hào)試管硫酸濃度未0，設(shè)計(jì)1號(hào)試管實(shí)驗(yàn)的作用是做對(duì)照實(shí)驗(yàn)，比較硫酸濃度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響；
③若2號(hào)試管實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為“黃色溶液”，取少量該溶液加入淀粉溶液顯藍(lán)色說明有碘單質(zhì)生成，假設(shè)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(yīng)中電子守恒和原子守恒書寫該反應(yīng)的離子方程式；
實(shí)驗(yàn)三測(cè)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(cè)算試樣含氯總量；
（5）根據(jù)題干信息次氯酸會(huì)破壞酸堿指示劑，因此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)不用酸堿指示劑，可以利用氯水的強(qiáng)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(yīng)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(shí)驗(yàn)一制取氯酸鉀和氯水
（1）制取實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取出B中試管，進(jìn)行冷卻結(jié)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(shí)驗(yàn)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(yīng)生成KCl雜質(zhì)，若對(duì)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(shí)驗(yàn)二氯酸鉀與碘化鉀反應(yīng)的探究
（3）①根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析：對(duì)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(yīng)體系中硫酸濃度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響，
故答案為：研究反應(yīng)體系中硫酸濃度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響；
②1號(hào)試管硫酸濃度為0，設(shè)計(jì)1號(hào)試管實(shí)驗(yàn)的作用是做對(duì)照實(shí)驗(yàn)，比較硫酸濃度影響反應(yīng)產(chǎn)物，
故答案為：硫酸濃度為0的對(duì)照實(shí)驗(yàn)；
③若2號(hào)試管實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為“黃色溶液”，取少量該溶液加入淀粉溶液顯藍(lán)色說明有碘單質(zhì)生成，假設(shè)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(yīng)中電子守恒和原子守恒，該反應(yīng)的離子方程式為：ClO₃^-+6I^-+6H⁺=Cl^-+3I₂+3H₂O，
故答案為：ClO₃^-+6I^-+6H⁺=Cl^-+3I₂+3H₂O；
實(shí)驗(yàn)三測(cè)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(yīng)Cl₂+H₂O?HCl+HClO，次氯酸不穩(wěn)定易分解2HClO$\frac{\underline{\;光照\(chéng);}}{\;}$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(cè)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(cè)算試樣含氯總量；
（5）根據(jù)題干信息次氯酸會(huì)破壞酸堿指示劑，因此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)不用酸堿指示劑，可以利用氯水的強(qiáng)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(yīng)，再加入足量的硝酸銀溶液，發(fā)生沉淀反應(yīng)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，
故答案為：量取一定量的試樣，加入足量的H₂O₂溶液，充分反應(yīng)，再加入足量的硝酸銀溶液，稱量沉淀質(zhì)量．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氯及其化合物的性質(zhì)，側(cè)重考查化學(xué)儀器的使用、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)、離子方程式的書寫等知識(shí)，掌握實(shí)驗(yàn)室制取氯氣是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．