Question

18．用如图所示装置制取氯水、氯酸钠、次氯酸钠．
（1）保存氯水的方法是保存在棕色细口瓶中，向氯水中加入一定量的碳酸钙，形成的溶液分为两份，一份加热有白色沉淀产生，另一份加入氢氧化钠溶液有白色沉淀生成，加入碳酸钙形成的溶液中溶质的成分是Ca（ClO）₂．
（2）制备KClO₃需在70℃～80℃进行，写出制备KClO₃的离子方程式3Cl₂+6OH^-=5Cl^-+ClO₃^-+3H₂O．
（3）制备NaClO需在0℃～5℃进行，实验中宜采取的措施是将装置C放在冰水浴中．温度过高还会生成NaClO₃，当n（NaClO）：n（NaClO₃）=1：a时，该反应中n（Cl₂）：n（NaOH）=1：2．
（4）制取氯酸盐和次氯酸盐条件的差异是碱溶液（或反应物）的浓度不同，反应温度不同．
（5）KClO₃、KCl的溶解度曲线如图2所示．反应结束后，从装置B中获得氯酸钾晶体的实验方案是冷却结晶，过滤洗涤．

Answer 1

分析 制取氯水、氯酸钠、次氯酸钠：A装置：用浓盐酸和二氧化锰在加热条件反应，MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，制取氯气，B装：试管里盛有15mL30%NaOH溶液来制取氯酸钠，并置于热水浴中，C装置：试管里盛有15mL8%NaOH溶液来制取次氯酸钠，并置于冰水浴中；D装置：试管里加有水，制取氯水，E装置：为尾气吸收装置．
（1）氯水见光易分解，应保存在棕色细口瓶中；氯水溶液中存在的分子为Cl₂、H₂O、HClO，存在的离子为H⁺、Cl^-、ClO^-、OH^-，据此分析加入碳酸钙溶液中溶质的成分；
（2）氯气通入氢氧化钾溶液在70℃～80℃发生反应生成氯酸钾、氯化钾和水；若有少量MnO₂进入试管B，则会生成K₂MnO₄，依据氧化还原反应分析可知二氧化锰做氧化剂在碱性溶液中氧化氯气生成氯化钾，结合原子守恒配平书写化学方程式；
（3）制备NaClO需在0℃～5℃进行，温度控制可以用冰水混合物，温度过高还会生成NaClO₃，当n（NaClO）：n（NaClO₃）=1：a时，依据氧化还原反应电子守恒计算；
（4）实验过程分析氯气和30%氢氧化钾溶液反应在70℃～80℃发生反应生成氯酸钾、氯化钾和水，在0℃～5℃氯气和8%KOH溶液反应生成氯化钾、次氯酸钾和水；
（5）溶解度图象分析可知同一温度下，KCl溶解度比KClO₃大．

解答 解：（1）氯水在空气中久置变质，发生Cl₂+H₂O═HCl+HClO，2HClO$\frac{\underline{\;光照\;}}{\;}$2HCl+O₂↑，氯水见光会分解，应保存在棕色细口瓶中，氯水中存在化学平衡Cl₂+H₂O?HCl+HClO，溶液中氯气呈黄绿色，溶液呈淡黄绿色，其中成分为Cl₂、H₂O、HCl、HClO，其中HCl是强电解质完全电离，HClO是弱电解质，溶液中存在的分子为Cl₂、H₂O、HClO，存在的离子为H⁺、Cl^-、ClO^-、OH^-，向氯水中加入一定量的碳酸钙，碳酸钙与溶液中的氢离子反应，促进氯水的电离平衡正向移动，一份加热有白色沉淀产生，为微溶的氢氧化钙，形成的溶液中溶质的成分是Ca（ClO）₂，
故答案为：保存在棕色细口瓶中；Ca（ClO）₂；
（2）氯气通入氢氧化钾溶液在70℃～80℃发生反应生成氯酸钾、氯化钾和水，反应的离子方程式为：3Cl₂+6OH^-=5Cl^-+ClO₃^-+3H₂O，
故答案为：3Cl₂+6OH^-=5Cl^-+ClO₃^-+3H₂O；
（3）制备NaClO需在0℃～5℃进行，实验中宜采取的措施是将装置C放在冰水浴中，温度过高还会生成NaClO₃，当n（NaClO）：n（NaClO₃）=1：a时，依据氧化还原反应电子守恒：（3a+1）Cl₂+（6a+2）KOH=aKClO₃+KClO+（5a+1）KCl+（3a+1）H₂O），该反应中n（Cl₂）：n（NaOH）=1：2，
故答案为：将装置C放在冰水浴中；1：2；
（4）实验过程分析氯气和30%氢氧化钾溶液反应在70℃～80℃发生反应生成氯酸钾、氯化钾和水，在0℃～5℃氯气和8%KOH溶液反应生成氯化钾、次氯酸钾和水，温度不同、碱溶液浓度不同，生成产物不同，
故答案为：碱溶液（或反应物）的浓度不同，反应温度不同；
（5）KClO₃、KCl的溶解度曲线分析可知同一温度下，KCl溶解度比KClO₃大，反应结束后，从装置B中获得氯酸钾晶体的实验方案是冷却结晶，过滤洗涤，
故答案为：冷却结晶，过滤洗涤．

点评 本题考查了氯元素的化合物制备，反应物浓度不同，反应温度不同得到反应产物不同、化学方程式书写和氧化还原反应电子守恒等，注意氯气和碱溶液反应产物的判断，题目难度中等．