Question

10．中學(xué)常采用高錳酸鉀加熱分解法制取氧氣，某興趣小組經(jīng)查閱資料獲知：制得氧氣后固體殘余物中的錳酸鉀（K₂MnO₄）具有強(qiáng)氧化性，與還原劑、有機(jī)物、易燃物混合可形成爆炸性混合物，如不妥善處置將造成危險(xiǎn)．因此該小組對(duì)該殘余物進(jìn)行分離提純，得到錳酸鉀晶體，利用回收的錳酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證氯氣化學(xué)性質(zhì)．

（1）打開分液漏斗活塞及彈簧夾2，觀察到燒瓶壁有紫紅色物質(zhì)生成并逐漸消失，黃綠色氣體充滿燒瓶．反應(yīng)結(jié)束后，燒瓶內(nèi)有黑色固體殘余，寫出過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式：3K₂MnO₄+4HCl（濃鹽酸）=2KMnO₄+4KCl+MnO₂+2H₂O，2KMnO₄+16HCl（濃）═2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O
（2）該方法制取氯氣比用純凈的高錳酸鉀要緩和平穩(wěn)許多，試分析原因錳酸鉀生成高錳酸鉀與二氧化錳兩種物質(zhì)，形成均勻的固體分散系，可降低高錳酸鉀與鹽酸反應(yīng)速率．
（3）該小組利用裝置C吸收氯氣制備漂白粉．
①C中盛裝的試劑為石灰乳
②陶瓷多孔球泡的作用是增大氣體接觸面積，使氯氣吸收更充分
（4）測定漂白粉有效成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：稱取1.5g所制漂白粉配成溶液，調(diào)節(jié)pH值并加入指示劑，用0.1000mol/LKI溶液進(jìn)行滴定，三次平行實(shí)驗(yàn)平均每次消耗20.00mL標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)達(dá)到滴定終點(diǎn)，反應(yīng)原理涉及到的方程式為：3ClO^-+I^-=3Cl^-+IO₃^-； IO₃^-+5I^-+3H₂O=6OH^-+3I₂
①所選的指示劑為淀粉，達(dá)到滴定終點(diǎn)的標(biāo)志是最后一滴標(biāo)準(zhǔn)液滴下時(shí)，溶液變?yōu)闇\藍(lán)色，振蕩半分鐘不褪色
②該漂白粉中有效成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.3%
（5）打開分液漏斗活塞及彈簧夾1，可觀察到D中的現(xiàn)象為出現(xiàn)白色沉淀，
該現(xiàn)象能夠證明氯氣有氧化性．甲同學(xué)認(rèn)為取D中反應(yīng)后溶液，滴加硝酸酸化的硝酸銀，若有白色沉淀產(chǎn)生，也能證明氯氣氧化了亞硫酸氫鋇，你認(rèn)為是否正確并說明理由不正確，氯氣與水反應(yīng)也生成氯離子，不能證明溶液中的氯離子一定是氯氣氧化亞硫酸氫鋇所得產(chǎn)物．

Answer 1

分析 A裝置產(chǎn)生氯氣，飽和氯化鈉溶液的作用是吸收氯氣中的氯化氫氣體，并降低氯氣在水中的溶解度，C是制備漂白粉，D是驗(yàn)證氯氣具有氧化性，氫氧化鈉是吸收尾氣，（1）錳酸鉀（K₂MnO₄）具有強(qiáng)氧化性，與濃鹽酸反應(yīng)觀察到燒瓶壁有紫紅色物質(zhì)生成，該物質(zhì)為高錳酸鉀，錳元素的化合價(jià)在升高，根據(jù)K₂MnO₄中的化合價(jià)為+6價(jià)，處于中間價(jià)態(tài)，推測出在反應(yīng)中既作氧化劑又作還原劑，再結(jié)合燒瓶內(nèi)有黑色固體殘余，聯(lián)想到二氧化錳寫出第一個(gè)方程式；第二個(gè)反應(yīng)是高錳酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氯氣、氯化錳、氯化鉀、水；
（2）錳酸鉀氧化濃鹽酸比用高錳酸鉀氧化濃鹽酸反應(yīng)速率慢；
（3）①用石灰乳與氯氣制備漂白粉；
②陶瓷多孔球泡的作用是增大氣體接觸面積，使氯氣吸收更充分；
（4）①反應(yīng)產(chǎn)物有碘單質(zhì)生成，用淀粉作指示劑，最后一滴標(biāo)準(zhǔn)液滴下時(shí)，溶液變?yōu)闇\藍(lán)色，振蕩半分鐘不褪色，則達(dá)到終點(diǎn)；
②先根據(jù)反應(yīng)離子方程式確定出ClO^-與I^-的關(guān)系，計(jì)算次氯酸鈣的質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式計(jì)算；
（5）打開分液漏斗活塞及彈簧夾1，氯氣將亞硫酸氫鋇氧化成硫酸鋇沉淀；取D中反應(yīng)后溶液，滴加硝酸酸化的硝酸銀，若有白色沉淀產(chǎn)生，不能證明氯氣氧化了亞硫酸氫鋇，因?yàn)槁葰馀c水反應(yīng)也生成氯離子，不能證明溶液中的氯離子一定是氯氣氧化亞硫酸氫鋇所得產(chǎn)物．

解答 解：A裝置產(chǎn)生氯氣，飽和氯化鈉溶液的作用是吸收氯氣中的氯化氫氣體，并降低氯氣在水中的溶解度，C是制備漂白粉，D是驗(yàn)證氯氣具有氧化性，氫氧化鈉是吸收尾氣，
（1）錳酸鉀（K₂MnO₄）具有強(qiáng)氧化性，與濃鹽酸反應(yīng)觀察到燒瓶壁有紫紅色物質(zhì)生成，該物質(zhì)為高錳酸鉀，錳元素的化合價(jià)在升高，根據(jù)K₂MnO₄中的化合價(jià)為+6價(jià)，處于中間價(jià)態(tài)，推測出在反應(yīng)中既作氧化劑又作還原劑，再結(jié)合燒瓶內(nèi)有黑色固體殘余，聯(lián)想到二氧化錳寫出反應(yīng)方程式為：3K₂MnO₄+4HCl（濃鹽酸）=2KMnO₄+4KCl+MnO₂+2H₂O；第二個(gè)反應(yīng)是高錳酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氯氣、氯化錳、氯化鉀、水，方程式為：2KMnO₄+16HCl（濃）═2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，
故答案為：3K₂MnO₄+4HCl（濃鹽酸）=2KMnO₄+4KCl+MnO₂+2H₂O，2KMnO₄+16HCl（濃）═2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O；
（2）錳酸鉀生成高錳酸鉀與二氧化錳兩種物質(zhì)，形成均勻的固體分散系，可降低高錳酸鉀與鹽酸反應(yīng)速率，所以用錳酸鉀制取氯氣比用純凈的高錳酸鉀要緩和平穩(wěn)許多，
故答案為：錳酸鉀生成高錳酸鉀與二氧化錳兩種物質(zhì)，形成均勻的固體分散系，可降低高錳酸鉀與鹽酸反應(yīng)速率；
（3）①用石灰乳與氯氣制備漂白粉，
故答案為：石灰乳；
②陶瓷多孔球泡的作用是增大氣體接觸面積，使氯氣吸收更充分，
故答案為：增大氣體接觸面積，使氯氣吸收更充分；
（4）①反應(yīng)產(chǎn)物有碘單質(zhì)生成，用淀粉作指示劑，最后一滴標(biāo)準(zhǔn)液滴下時(shí)，溶液變?yōu)闇\藍(lán)色，振蕩半分鐘不褪色，則達(dá)到終點(diǎn)，
故答案為：淀粉；最后一滴標(biāo)準(zhǔn)液滴下時(shí)，溶液變?yōu)闇\藍(lán)色，振蕩半分鐘不褪色；
②先根據(jù)反應(yīng)離子方程式確定出ClO^-與I^-的關(guān)系，
3ClO^-+I^-=3Cl^-+IO₃^-①；IO₃^-+5I^-+3H₂O=6OH^-+3I₂②
將方程式①+②得：ClO^-+2I^-+H₂O=Cl^-+2OH^-+I₂
每次實(shí)驗(yàn)消耗KI溶液的體積為20.00mL，設(shè)次氯酸根離子的物質(zhì)的量為x，
ClO^-+2I^-+H₂O=Cl^-+2OH^-+I₂
1mol 2mol
x    0.1000mol•L^-1×0.020L
所以x=0.001mol
每次實(shí)驗(yàn)次氯酸鈣的質(zhì)量為：143g/mol×0.001mol×0.5=0.0715g，三次實(shí)驗(yàn)總質(zhì)量為0.0715g×3=0.2145g，
所以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.2145g}{1.5g}$×100%=14.3%，
故答案為：14.3%；
（5）打開分液漏斗活塞及彈簧夾1，氯氣將亞硫酸氫鋇氧化成硫酸鋇沉淀；取D中反應(yīng)后溶液，滴加硝酸酸化的硝酸銀，若有白色沉淀產(chǎn)生，不能證明氯氣氧化了亞硫酸氫鋇，因?yàn)槁葰馀c水反應(yīng)也生成氯離子，不能證明溶液中的氯離子一定是氯氣氧化亞硫酸氫鋇所得產(chǎn)物，
故答案為：出現(xiàn)白色沉淀；不正確，氯氣與水反應(yīng)也生成氯離子，不能證明溶液中的氯離子一定是氯氣氧化亞硫酸氫鋇所得產(chǎn)物．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氯氣的性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，難度較大，易錯(cuò)點(diǎn)第（1）題方程式的書寫，會(huì)根據(jù)信息用氧化還原反應(yīng)的規(guī)律進(jìn)行推斷，易錯(cuò)點(diǎn)第（4）題，注意ClO^-為0.001mol時(shí)，Ca（ClO）₂的物質(zhì)的量為0.001mol×0.5，三次平行實(shí)驗(yàn)漂白粉的總量是1.5g，題中沒有明確將1.5g所制漂白粉配成溶液后分成三等份，注意審題．