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15.氯气与碱溶液反应,在低温和稀碱溶液中主要产物是ClO-和Cl-,在75℃以上和浓碱溶液中主要产物是ClO3-和Cl-.研究小组用如下实验装置制取氯酸钾(KClO3),并测定其纯度.

回答下列问题:
(1)检查装置气密性后,添加药品,待装置Ⅲ水温升至75℃开始反应.
①装置Ⅰ的作用是制备Cl2,反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O.
②若取消装置Ⅱ,对本实验的影响是杂质HCl气体消耗氢氧化钾,使KClO3产率降低.
③实验结束,拆解装置Ⅰ前为了防止大量氯气逸出,可采取的措施是将装置Ⅳ中的溶液从分液漏斗中注入圆底烧瓶.
④从装置Ⅲ的试管中分离得到KClO3粗产品,其中混有的杂质是KClO和KCl.
(2)已知碱性条件下,ClO-有强氧化性,而ClO3-氧化性很弱.设计实验证明:碱性条件下,H2O2能被ClO-氧化,而不能被ClO3-氧化分别取少量NaClO和NaClO3溶液于试管AB中,均滴加少量NaOH溶液,再分别滴加H2O2溶液,A中有气泡产生并能使带火星的木条复燃,B中无明显现象.
(3)为测定产品KClO3的纯度,进行如下实验:
步骤1:取2.45g样品溶于水配成250mL溶液.
步骤2:取25.00mL溶液于锥形瓶中,调至pH=10,滴加足量H2O2溶液充分振荡,然后煮沸溶液1~2分钟,冷却.
步骤3:加入过量KI溶液,再逐滴加入足量稀硫酸.(ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O)
步骤4:加入指示剂,用0.5000mol•L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液20.00mL.(2S2O32-+I2=S4O62-+2I-
①步骤2的目的是除去ClO-.写出煮沸时反应的化学方程式2H2O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H2O+O2↑.
②样品中KClO3的质量分数为83.3%.(KClO3式量:122.5)

分析 氯气与碱溶液反应,在低温和稀碱溶液中主要产物是ClO-和Cl-,在75℃以上和浓碱溶液中主要产物是ClO3-和Cl-.利用装置Ⅰ制备氯气,通过装置Ⅱ中的饱和Ⅱ水除去氯气中杂质气体HCl,氯气通入装置Ⅲ的d装置中的氢氧化钾溶液控制温度75℃以上发生反应生成氯酸钾,剩余氯气通过装置Ⅳ中的氢氧化钠溶液吸收过量氯气,避免污染空气,
(1)①Ⅰ中是二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气的发生装置;
②装置Ⅱ是饱和食盐水用来除去氯气中的氯化氢气体,避免影响生成氯酸钾的产量;
③拆解装置Ⅰ前为了防止大量氯气逸出,可以利用装置Ⅳ中的氢氧化钠溶液从分液漏斗加入吸收剩余的氯气;
④在75℃以上氯气和浓碱溶液中主要产物是ClO3-和Cl-,所以混有杂质为氯化钾;
(2)已知碱性条件下,ClO-有强氧化性,而ClO3-氧化性很弱,碱性条件下,H2O2能被ClO-氧化,而不能被ClO3-氧化,结合生成产物的性质和检验设计实验方案;
①测定产品KClO3的纯度,样品中含次氯酸钾,加入过氧化氢会和次氯酸根离子发生反应,煮沸过程中过氧化氢分解生成水和氧气;
②ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O,2S2O32-+I2=S4O62-+2I-,依据离子方程式定量关系计算,注意溶液体积的变化.

解答 解:氯气与碱溶液反应,在低温和稀碱溶液中主要产物是ClO-和Cl-,在75℃以上和浓碱溶液中主要产物是ClO3-和Cl-.利用装置Ⅰ制备氯气,通过装置Ⅱ中的饱和Ⅱ水除去氯气中杂质气体HCl,氯气通入装置Ⅲ的d装置中的氢氧化钾溶液控制温度75℃以上发生反应生成氯酸钾,剩余氯气通过装置Ⅳ中的氢氧化钠溶液吸收过量氯气,避免污染空气,
(1)①Ⅰ中是二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气的发生装置,反应的化学方程式为:MnO2+4HCl(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O,
故答案为:Cl2;MnO2+4HCl(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O;
②装置Ⅱ是饱和食盐水用来除去氯气中的氯化氢气体,避免影响生成氯酸钾的产量,若取消装置Ⅱ,对本实验的影响是杂质HCl气体消耗氢氧化钾,使KClO3产率降低,
故答案为;杂质HCl气体消耗氢氧化钾,使KClO3产率降低;
③拆解装置Ⅰ前为了防止大量氯气逸出,可以利用装置Ⅳ中的氢氧化钠溶液从分液漏斗加入吸收剩余的氯气,Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,将装置Ⅳ中的溶液从分液漏斗中注入圆底烧瓶吸收剩余氯气,
故答案为:将装置Ⅳ中的溶液从分液漏斗中注入圆底烧瓶;
④在75℃以上氯气和浓碱溶液中主要产物是ClO3-和Cl-,所以混有杂质为氯化钾,
故答案为:KCl;
(2)已知碱性条件下,ClO-有强氧化性,而ClO3-氧化性很弱,碱性条件下,H2O2能被ClO-氧化,而不能被ClO3-氧化,结合生成产物的性质和检验设计实验方案;
①测定产品KClO3的纯度,样品中含次氯酸钾,加入过氧化氢会和次氯酸根离子发生反应,步骤2的目的是除去ClO-,煮沸过程中过氧化氢分解生成水和氧气,反应的化学方程式为:2H2O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H2O+O2↑,
故答案为:除去ClO-;2H2O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H2O+O2↑;
②ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O,2S2O32-+I2=S4O62-+2I-,依据离子方程式定量关系计算,
ClO3-~3I2~6S2O32-
 1           6
 n         0.5000mol•L-1 ×0.02000L
n=$\frac{0.01}{6}$mol,
250ml溶液中所含KClO3的物质的量=$\frac{0.01}{6}$mol×$\frac{250}{25}$=$\frac{0.1}{6}$mol,
2.45g样品中KClO3的含量=$\frac{\frac{0.1}{6}mol×122.5g/mol}{2.45g}$×100%=83.3%,
故答案为:83.3%.

点评 本题考查了物质组成、物质成分的实验探究分析,实验探究、实验步骤、实验计算等知识点,主要是氧化还原反应产物的生成和判断,掌握基础是解题关键,题目难度中等.

练习册系列答案
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5.不同的金属在冶炼方法上也有所不同,下列说法正确的是(  )
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3.硫化锌(ZnS)是一种重要的化工原料,难溶于水,可由炼锌的废渣锌灰制取,其工艺流程如图1:

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③已知Na2SO4•10H2O及Na2SO4的溶解度随温度变化曲线如图2.从滤液中得到Na2SO4•10H2O的操作方法是蒸发浓缩,降温结晶,过滤.
(5)若步骤Ⅱ加入的ZnCO3为b mol,步骤Ⅲ所得Cd为d mol,最后得到VL、物质的量浓度为c mol/L的Na2SO4溶液.则理论上所用锌灰中含有锌元素的质量为65(Vc-b-d)g g.(Zn--65)

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10.短周期元素A、B可形成A3B2型化合物,若B的原子序数为 b,则A的原子序数不可能为(  )
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A.元素H的单质存在H2、D2、T2三种同素异形体
B.在该反应条件下,H2的还原性强于Fe的还原性
C.
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D.1molFe与水蒸气完全反应转移的电子数为3×6.02×1023

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7.Na2S2O3(俗称保险粉)在医药、印染中应用广泛,可通过下列方法制备:
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小火加热至微沸,反应1小时后过滤.滤液在100℃经蒸发、浓缩、冷却至10℃后析出Na2S2O3•5H2O.
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(2)滤液中除Na2S2O3和可能未反应完全的Na2SO3外,最可能存在的无机化合物杂质是Na2SO4
(3)某环境监测小组用含0.100mol•L-1Na2S2O3溶液[含少量的Na2SO3,且n(Na2S2O3):n(Na2SO3)=
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②I2+2S2O32-═2I-+S4O62-;③I2+SO32-+H2O═2I-+SO42-+2H+
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根据题意:2Ba2+~2BaCrO4~Cr2O72-~3I2~6S2O32-
2 6
n1 0.0036 mol
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2Ba2+~2BaCrO4~Cr2O72-~3I2~3SO32-
2 3
n2 0.00072mol
得得n2(Ba2+)=$\frac{0.00072mol×2}{3}$=0.00048 mol
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4.如表实验不能达到预期实验目的是(  )
序号实验操作实验目的
A在浓硫酸和稀硫酸中分别加入Cu片,加热比较稀、浓硫酸氧化性强弱
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A.AB.BC.CD.D

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1.下列各元素中,一定属于主族元素的是(  )
A.X元素能形成+7价的含氧酸及其盐
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