Question

過硫酸鉀（   ）具有強(qiáng)氧化性（常被還原為硫酸鉀），80℃以上易發(fā)生分解．實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)合成過硫酸鉀的流程如下：
（1）硫酸銨和硫酸配制成電解液，以鉑作電極進(jìn)行電解，生成過硫酸銨溶液．寫出電解時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

 

．
（2）已知相關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線如圖1所示．在實(shí)驗(yàn)室中提純過硫酸鉀粗產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)具體操作依次為：將過硫酸鉀粗產(chǎn)品溶于適量水中，

 

，干燥．
（3）樣品中過硫酸鉀的含量可用碘量法進(jìn)行測定．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
步驟1：稱取過硫酸鉀樣品0.3000g于碘量瓶中，加入30mL水溶解．
步驟2：向溶液中加入4.000g KI固體（略過量），搖勻，在暗處放置30min．
步驟3：在碘量瓶中加入適量醋酸溶液酸化，以淀粉溶液作指示劑，用0.1000mol?L^-1 Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，共消耗Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液21.00mL．
（已知反應(yīng)：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）
①若步驟2中未將碘量瓶“在暗處放置30min”，立即進(jìn)行步驟3，則測定的結(jié)果可能

 

（選填“偏大”、“偏小”、“無影響”）；上述步驟3中滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是

 

．
②根據(jù)上述步驟可計(jì)算出該樣品中過硫酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．
③為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，你認(rèn)為還需要

 

．
（4）將0.40mol過硫酸鉀與0.20mol硫酸配制成1L溶液，在80℃條件下加熱并在t時(shí)刻向溶液中滴加入少量FeCl₃溶液，測定溶液中各成分的濃度如圖2所示（H⁺濃度未畫出）．圖中物質(zhì)X的化學(xué)式為

 

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Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）硫酸銨和硫酸配制成電解液，以鉑作電極進(jìn)行電解，生成過硫酸銨溶液，說明電解時(shí)陽極上SO₄^2-被氧化生成S₂O₈^2-，溶液呈酸性，陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，以此可確定電解方程式；
（2）由圖1可知，過硫酸鉀溶解度較小，可用溶解、結(jié)晶、過濾、洗滌的方法提純；
（3）①若步驟2中未將碘量瓶“在暗處放置30min”，則KI為充分與過硫酸鉀發(fā)生反應(yīng)，溶液中生成的碘較少，則用Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定時(shí)測定結(jié)果偏�。坏味ńK點(diǎn)，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色；
②由信息過硫酸鉀（ ）具有強(qiáng)氧化性（常被還原為硫酸鉀），
可知過硫酸鉀與碘化鉀反應(yīng)反應(yīng)的離子方程式應(yīng)為S₂O₈^2-+2I^-=2SO₄^2-+I₂，加入Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液發(fā)生I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，可得關(guān)系式S₂O₈^2-～2S₂O₃^2-，根據(jù)反應(yīng)的關(guān)系式計(jì)算；
③為減少實(shí)驗(yàn)誤差，可重復(fù)操作1～2次；
（4）過硫酸鉀80℃以上易發(fā)生分解生成X，X在FeCl₃溶液作用下生成氣體，該氣體應(yīng)為氧氣，X應(yīng)為H₂O₂．

解答： 解：（1）硫酸銨和硫酸配制成電解液，以鉑作電極進(jìn)行電解，生成過硫酸銨溶液，說明電解時(shí)陽極上SO₄^2-被氧化生成S₂O₈^2-，溶液呈酸性，陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，則電解方程式為2SO₄^2-+2H⁺

電解  .

S₂O₈^2-+H₂↑，
故答案為：2SO₄^2-+2H⁺

電解  .

S₂O₈^2-+H₂↑；
（2）由圖1可知，過硫酸鉀溶解度較小，可用溶解、結(jié)晶、過濾、洗滌的方法提純，注意加熱溫度不能超過80℃，
故答案為：在不超過80℃的條件下加熱濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，用冷水洗滌；
（3）①若步驟2中未將碘量瓶“在暗處放置30min”，則KI為充分與過硫酸鉀發(fā)生反應(yīng)，溶液中生成的碘較少，則用Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定時(shí)測定結(jié)果偏��；滴定終點(diǎn)，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色，
故答案為：偏��； 最后一滴滴入后溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色，且30 s不變色；
②由信息過硫酸鉀（ ）具有強(qiáng)氧化性（常被還原為硫酸鉀），
可知過硫酸鉀與碘化鉀反應(yīng)反應(yīng)的離子方程式應(yīng)為S₂O₈^2-+2I^-=2SO₄^2-+I₂，加入Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液發(fā)生I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，可得關(guān)系式S₂O₈^2-～2S₂O₃^2-，
n（Na₂S₂O₃）=0.1000mol?L^-1×0.021L=2.1×10^-3mol，
則由S₂O₈^2-～2S₂O₃^2-，可知n（K₂S₂O₈）=1.05×10^-3mol，
m（K₂S₂O₈）=1.05×10^-3mol×270g/mol=0.2835g，
則ω（K₂S₂O₈）=

0.2835

0.3

×100%=94.50%（或0.9450），
故答案為：94.50%（或0.9450）；
③為減少實(shí)驗(yàn)誤差，可重復(fù)操作1～2次，故答案為：重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟1～2次；
（4）過硫酸鉀80℃以上易發(fā)生分解生成X，X在FeCl₃溶液作用下生成氣體，該氣體應(yīng)為氧氣，X應(yīng)為H₂O₂，故答案為：H₂O₂．

點(diǎn)評：本題考查物質(zhì)的制備方案的設(shè)計(jì)，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?jì)算能力的考查，注意從守恒的角度解答相關(guān)計(jì)算，難度中等．