Question

19．某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验．实验一制取氯酸钾和氯水利用如图1所示的实验装置进行实验．

（1）制取实验结束后，取出B中试管冷却结晶、过滤、洗涤．该实验操作过程需要的玻璃仪器有胶头滴管、烧杯外，还需要的玻璃仪器是漏斗、玻璃棒．
（2）若对调B和C装置的位置，能（填“能”或“不能”）提高B中氯酸钾的产率．
实验二  氯酸钾与碘化钾反应的探究
（3）在不同条件下KClO₃可将KI氧化为I₂或KIO₃．该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响，其中系列a实验的记录表如下（实验在室温下进行）：

试管编号	1	2	3	4
0.20mol•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
蒸馏水	9.0	6.0	3.0	0
实验现象

①系列a实验的实验目的是研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响．
②设计1号试管实验的作用是硫酸浓度为0的对照实验．
③若2号试管实验现象为“黄色溶液”，取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色；假设氧化产物唯一，还原产物为KCl，则此反应的离子方程式为ClO₃^-+6I^-+6H⁺=Cl^-+3I₂+3H₂O．
实验三  测定饱和氯水中氯元素的总量
（4）该小组设计的实验方案为：使用图2装置，加热15.0ml饱和氯水试样，测定产生气体的体积．此方案是否可行否（填“是”或“否”）
（5）另一小组研究出的方案是，量取一定量的试样，加入足的H₂O₂溶液，加热除去过量的H₂O₂，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，还需进行的操作是过滤、洗涤、干燥、称量沉淀质量
已知：次氯酸或氯水可被SO₂、H₂O₂、FeCl₂等物质还原成Cl^-．

Answer 1

分析 实验一制取氯酸钾和氯水
A装置二氧化锰和浓盐酸来制取氯气，该反应为MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，B装置：氯气与热的KOH溶液发生反应3Cl₂+6KOH（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5KCl+KClO₃+3H₂O，产生氯酸钾和氯化钾及水，挥发出的HCl极易溶于水，和氢氧化钾反应HCl+KOH=KCl+H₂O，尾气用氢氧化钠吸收，Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，
（1）制取实验结束后，取出B中试管冷却结晶需要玻璃仪器烧杯、过滤、洗涤需要漏斗、玻璃棒、胶头滴管；
（2）实验室用二氧化锰和浓盐酸来制取氯气，制得的氯气中含有氯化氢，HCl极易溶于水，能和KOH反应生成KCl杂质，若对调B和C装置，可以除去氯化氢杂质，能提高B中氯酸钾的产率；
实验二氯酸钾与碘化钾反应的探究
（3）①根据表格数据分析：试管1、2、3、4中都是0.20mol•L^-1KI/mL，KClO₃（s）0.10g，改变的只有硫酸的体积和水的量，所以研究的目的就是研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响；
②1号试管硫酸浓度未0，设计1号试管实验的作用是做对照实验，比较硫酸浓度对反应产物的影响；
③若2号试管实验现象为“黄色溶液”，取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色说明有碘单质生成，假设氧化产物唯一，还原产物为氯化钾，根据氧化还原反应中电子守恒和原子守恒书写该反应的离子方程式；
实验三测定饱和氯水中氯元素的总量
（4）氯气能溶于水，次氯酸不稳定易分解生成氯化氢、氧气，因存在氯气的重新溶解以及次氯酸分解等，此方案无法测算试样含氯总量；
（5）根据题干信息次氯酸会破坏酸碱指示剂，因此实验设计时不用酸碱指示剂，可以利用氯水的强氧化性，向该溶液中加入足量的H₂O₂溶液，发生氧化还原，H₂O₂被氧化变为O₂，氯气被还原成Cl^-，然后加热除去过量的H₂O₂，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，发生沉淀反应Ag⁺+Cl^-=AgCl↓产生沉淀，称量沉淀质量，根据氯元素守恒确定氯元素的质量．

解答 解：实验一制取氯酸钾和氯水
（1）制取实验结束后，取出B中试管，进行冷却结晶操作需要烧杯、过滤需要漏斗和玻璃棒，洗涤需要玻璃仪器烧杯盛放液体，需用玻璃棒引流、需用胶头滴管移取少量液体，制取实验结束后，取出B中试管冷却结晶、过滤、洗涤．该实验操作过程需要的玻璃仪器有胶头滴管、烧杯外，还需要的玻璃仪器是漏斗、玻璃棒，
故答案为：漏斗、玻璃棒；
（2）实验室用二氧化锰和浓盐酸来制取氯气，制得的氯气中含有氯化氢，HCl极易溶于水，能和KOH反应生成KCl杂质，若对调B和C装置，可以除去氯化氢杂质，能提高B中氯酸钾的产率，
故答案为：能；
实验二氯酸钾与碘化钾反应的探究
（3）①根据表格数据分析：对照试管1、2、3、4中数据发现都是0.20mol•L^-1KI/mL，KClO₃（s）0.10g，改变的只有硫酸的体积和水的量，所以研究的目的是研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响，
故答案为：研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响；
②1号试管硫酸浓度为0，设计1号试管实验的作用是做对照实验，比较硫酸浓度影响反应产物，
故答案为：硫酸浓度为0的对照实验；
③若2号试管实验现象为“黄色溶液”，取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色说明有碘单质生成，假设氧化产物唯一，还原产物为氯化钾，Cl（+5→-1）I（-1→0），根据氧化还原反应中电子守恒和原子守恒，该反应的离子方程式为：ClO₃^-+6I^-+6H⁺=Cl^-+3I₂+3H₂O，
故答案为：ClO₃^-+6I^-+6H⁺=Cl^-+3I₂+3H₂O；
实验三测定饱和氯水中氯元素的总量
（4）氯气能溶于水且能和水反应Cl₂+H₂O?HCl+HClO，次氯酸不稳定易分解2HClO$\frac{\underline{\;光照\;}}{\;}$2HCl+O₂↑，因存在氯气的重新溶解以及次氯酸分解等，此方案无法测算试样含氯总量，
故答案为：否；
（5）根据题干信息次氯酸会破坏酸碱指示剂，因此实验设计时不用酸碱指示剂，可以利用氯水的强氧化性，向该溶液中加入足量的H₂O₂溶液，发生氧化还原，H₂O₂被氧化变为O₂，氯气被还原成Cl^-，充分反应，再加入足量的硝酸银溶液，发生沉淀反应Ag⁺+Cl^-=AgCl↓产生沉淀，称量沉淀质量，根据氯元素守恒确定氯元素的质量，量取一定量的试样，加入足的H₂O₂溶液，加热除去过量的H₂O₂，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，还需进行的操作是过滤、洗涤、干燥、称量沉淀质量，
故答案为：过滤、洗涤、干燥、称量沉淀质量．

点评 本题考查氯及其化合物的性质，侧重考查化学仪器的使用、实验方案的设计与评价、离子方程式的书写等知识，掌握实验室制取氯气是解答的关键，题目难度中等．