Question

【題目】“84消毒液”廣泛應用于殺菌消毒，其有效成分是NaClO。實驗小組制備消毒液，并利用其性質(zhì)探索制備碘水的方法。

資料：i.HClO的電離常數(shù)為Ka=4.7×10-8；

H2CO3的電離常數(shù)為K1=4.3×10-7、K2=5.6×10-11。

ii.碘的化合物主要以I-和IO3-的形式存在，IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O。

iii.碘單質(zhì)能與I-反應：I2+I-I3-（I3-低濃度時顯黃色，高濃度時為棕色）。

Ⅰ.制備消毒液（夾持裝置略）

（1）制備NaClO消毒液的裝置是__________（填C或D）。

（2）制備完成后，向C裝置的溶液中添加NaOH、Na2SiO3等物質(zhì)，得到與某品牌成份相同的消毒液，用平衡移動原理解釋NaOH的作用___________________。

（3）結(jié)合資料i，寫出D中反應的化學方程式______________________。

Ⅱ.利用消毒液的性質(zhì)探究碘水的制備方法

將某品牌“84消毒液”稀釋10倍，各取100mL于三個燒杯中，設(shè)計如下實驗方案制備碘水：

方案	操作	現(xiàn)象	反應后加淀粉溶液
1	燒杯1溶液中加入9gKI固體	溶液為橙黃色	……
2	燒杯2溶液中加入9gKI固體再加入1mo/L鹽酸10mL	溶液顏色快速加深，呈紫紅色	變藍
3	燒杯3溶液中加入少量KI固體（小于0.5g）	振蕩后溶液保持無色	不變藍

（4）對比不同方案的實驗現(xiàn)象，得出制取碘水的最佳方法要關(guān)注的因素是________。

（5）針對燒杯3“滴加淀粉溶液不變藍”的原因，提出兩種假設(shè)：

假設(shè)1：過量的NaClO將反應生成的I2氧化為IO3-。

設(shè)計實驗證實了假設(shè)1成立。NaClO氧化I2生成IO3-的離子方程式是_____________。

假設(shè)2：生成的I2在堿性溶液中不能存在。

設(shè)計實驗a證實了假設(shè)2成立，實驗a的操作及現(xiàn)象是______________________。

（6）某小組檢驗燒杯3所得溶液中含IO3-：取燒杯3所得無色溶液少許，加入稀硫酸酸化的KI溶液，反應后再滴加淀粉溶液，發(fā)現(xiàn)溶液變藍。該實驗方案能否證明燒杯3所得溶液中存在IO3-，說明理由______________________。

（7）預測燒杯1反應后加淀粉溶液的實驗現(xiàn)象，結(jié)合方程式說明預測依據(jù)________。

Answer 1

【答案】C ClO-+H2OOH-+HClO，加入NaOH使c(OH-)增大，平衡逆移，使c(HClO)減小，分解速率減慢（或消毒液更穩(wěn)定） Cl2+NaHCO3=HClO+NaCl+CO2 溶液的酸堿性；消毒液和KI的相對用量 5ClO-+I2+H2O=2IO3+5Cl-+2H+ 向與燒杯3pH相同的NaOH溶液中加入滴有淀粉溶液的碘水，振蕩，藍色褪去 不能，溶液中存在大量ClO的干擾，ClO也可將I氧化為I2使溶液變藍 “變藍，因為發(fā)生反應ClO+2I-+H2O=I2+Cl-+2OH-（和I2+I-I3-），溶液中存在I2單質(zhì)”或“變藍，溶液顯橙黃色，肯定存在有色離子I2或I3-，反應生成的I2存在平衡I2+I-I3-，有I2會變藍”；或“不變藍，I2在堿性溶液中不存在，發(fā)生反應3I2+6OH-==IO3-+5I-+3H2O”

【解析】

（4）

（5）根據(jù)得失電子數(shù)目和原子守恒寫出離子方程式。可通過向堿性溶液中加入淀粉溶液的碘水驗證生成的I2在堿性溶液中不能存在。

（6）84消毒液中存在ClO，ClO具有氧化性，可將I氧化為I2，進而對實驗產(chǎn)生干擾。

（7）結(jié)合題給資料iii進行分析，燒杯1可能出現(xiàn)變藍、不變藍或橙黃色，據(jù)此進行合理分析。

（1）分析題中Ⅰ.制備消毒液過程，該反應原理為：濃鹽酸和KMnO4反應生成Cl2，然后Cl2與NaOH反應生成NaClO。實驗中注意Cl2通入C裝置前要進行除雜，則可知B裝置中應盛有飽和食鹽水，實驗后要考慮尾氣吸收問題。分析實驗裝置圖，可知裝置C為制備NaClO消毒液的裝置。答案為：C；

（2）C裝置生成了消毒液的主要成分——NaClO，ClO在水溶液中發(fā)生水解：ClO+H2OHClO+OH，HClO不穩(wěn)定易分解，故為了使消毒液保持穩(wěn)定，應抑制ClO的水解，向其中加入NaOH，溶液中的OH濃度增大，使得ClO的水解平衡左移，進而達到穩(wěn)定消毒液的目的，答案為：ClO+H2OOH+HClO，加入NaOH使c(OH)增大，平衡逆移，使c(HClO)減小，分解速率減慢（或消毒液更穩(wěn)定）；

（3）根據(jù)資料i，可知酸性：H2CO3＞HClO＞HCO3，Cl2與水發(fā)生反應生成HCl和HClO，根據(jù)酸性強弱可知，最終發(fā)生的反應為：Cl2+NaHCO3=HClO+NaCl+CO2。答案為：Cl2+NaHCO3=HClO+NaCl+CO2；

（4）分析Ⅱ中三個實驗操作，方案2中生成了碘單質(zhì)，對比三個實驗方案的區(qū)別，可知成功制備碘水應注意兩個因素：溶液的酸堿性；KI和消毒液的相對用量。答案為：溶液的酸堿性；消毒液和KI的相對用量；

（5）根據(jù)得失電子數(shù)目和原子守恒，可得出離子反應方程式為：5ClO+I2+H2O=2IO3+5Cl+2H+；可在堿性溶液中加入滴有淀粉溶液的碘水進行驗證，實驗操作為：向與燒杯3pH相同的NaOH溶液中加入滴有淀粉溶液的碘水，振蕩，藍色褪去；答案為：5ClO+I2+H2O=2IO3+5Cl-+2H+；向與燒杯3pH相同的NaOH溶液中加入滴有淀粉溶液的碘水，振蕩，藍色褪去；

（6）84消毒液的主要成分為NaClO，ClO具有氧化性，同樣可以氧化I生成I2，進而干擾實驗，故不能證明燒杯3中存在IO3-，答案為：不能，溶液中存在大量ClO的干擾，ClO也可將I氧化為I2使溶液變藍；

（7）為了保證消毒液的穩(wěn)定性，84消毒液中加入了NaOH等物質(zhì)，結(jié)合題給資料iii進行變藍，因為生成了I2；不變藍，生成的I2又與OH發(fā)生了反應。故答案為：“變藍，因為發(fā)生反應ClO+2I-+H2O=I2+Cl-+2OH-（和I2+I-I3-），溶液中存在I2單質(zhì)”或“變藍，溶液顯橙黃色，肯定存在有色離子I2或I3-，反應生成的I2存在平衡I2+I-I3-，有I2會變藍”；或“不變藍，I2在堿性溶液中不存在，發(fā)生反應3I2+6OH-==IO3-+5I-+3H2O”。