Question

【題目】Ⅰ:實驗室可用KMnO4和濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣。其變化可表述為：

2KMnO4＋16HCl(濃) =2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O

(1)請將上述化學(xué)方程式改寫為離子方程式__________________________；

(2)濃鹽酸在反應(yīng)中顯示出來的性質(zhì)是____________ (填寫編號)；

①只有還原性②還原性和酸性 ③只有氧化性④氧化性和酸性

(3)此反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是___________（填化學(xué)式），產(chǎn)生0.5 mol Cl2，則轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為___________mol。

(4)用雙線橋法表示該反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目_____________

2KMnO4＋16HCl(濃) =2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O

Ⅱ:某廢液中含有大量的K+、Cl-、Br-，還有少量的Ca2+、Mg2+、SO42-。某研究性學(xué)習(xí)小組利用這種廢液來制取較純凈的氯化鉀晶體及液溴（Br2常溫下是深紅棕色液體），設(shè)計了如下流程圖：

已知：可供選擇的試劑 a、試劑b（試劑 b代表一組試劑）如下：飽和Na2CO3溶液、飽和K2CO3溶液、KOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、H2O2溶液(H＋)、KMnO4溶液(H＋)、稀鹽酸。請根據(jù)流程圖，回答相關(guān)問題：

(5)若試劑a為H2O2溶液(H＋)，已知H2O2+2KBr+2HCl=Br2+2H2O+2KCl

①發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：__________；

②每消耗0.2molH2O2，反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為______mol；

③還原劑和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比是_______；

(6)操作①②③④⑤對應(yīng)的名稱分別是：______、分液、_____、過濾、______ ；

(7)為了除去無色液體I中的Ca2+、Mg2+、SO42-，從可供選擇的試劑中選出試劑b所代表的物質(zhì)，按滴加順序依次是____、____、____（填化學(xué)式）；

(8)調(diào)pH=7(中性)是為了除去雜質(zhì)離子________和_________，以提高氯化鉀晶體的純度。

Answer 1

【答案】2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O ② Cl2 1 H2O2+2Br-+2H+=Br2+2H2O 0.4 1：1 萃取 蒸餾 蒸發(fā)結(jié)晶 BaCl2 KOH K2CO3 OH- CO32-

【解析】

I.(1)根據(jù)離子方程式拆分原則，把易溶的易電離的物質(zhì)寫成離子形式，把難溶于水或難電離的物質(zhì)及單質(zhì)，仍以化學(xué)式表示，就改寫為離子方程式；

(2)根據(jù)化合價變化及氧化還原反應(yīng)中元素化合價與物質(zhì)性質(zhì)關(guān)系分析判斷鹽酸的性質(zhì)；

(3)根據(jù)氧化還原反應(yīng)中元素的化合價與物質(zhì)得失電子關(guān)系及物質(zhì)的作用分析判斷，并進(jìn)行計算；

(4)在用雙線橋表示電子轉(zhuǎn)移時，橋上要標(biāo)有元素化合價升高，失去電子數(shù)目，被氧化元素；元素化合價降低，獲得電子數(shù)目，被還原，并且電子得失數(shù)目相等；

II. 根據(jù)圖示可知，制備流程為：廢液中加入雙氧水，將溴離子氧化成溴單質(zhì)，然后加入四氯化碳后通過萃取、分液分離出溴，通過操作③蒸餾得到四氯化碳和溴單質(zhì)；無色液體Ⅰ中含有K+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-，分別加入BaCl2、K2CO3、KOH溶液過濾后得到無色溶液Ⅱ和固體A，再調(diào)節(jié)溶液Ⅱ的pH，除去碳酸根離子、氫氧根離子，得到無色溶液Ⅲ，最后通過蒸發(fā)結(jié)晶獲得氯化鉀固體。

(5)①根據(jù)物質(zhì)的拆分原則，改寫化學(xué)方程式為離子方程式；

②根據(jù)H2O2中O元素化合價的變化分析；

③根據(jù)氧化還原反應(yīng)的基本概念及物質(zhì)的作用解答；

6)根據(jù)分離的各種混合物的成分組成及性質(zhì)的不同采用不同分離方法；

(7)除去Ca2+，選用飽和K2CO3溶液；除去Mg2+，選用KOH溶液；除去SO42-，選用BaCl2溶液，結(jié)合除雜時不能引入新的雜質(zhì)，或引入新的雜質(zhì)要容易除去選擇合適的滴加順序；

(8)根據(jù)最后得到的物質(zhì)是KCl，需將溶液II中雜質(zhì)通過鹽酸除去。

(1)反應(yīng)2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O在溶液中進(jìn)行中，結(jié)合物質(zhì)存在形式，及離子方程式拆分原則，該反應(yīng)的離子反應(yīng)的方程式為：2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O；

(2)在反應(yīng)2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O中，HCl中的Cl一部分由-1價變?yōu)?/span>0價的Cl2，失去電子，被氧化，作還原劑；還有一部分Cl元素的化合價沒有發(fā)生變化，與反應(yīng)后溶液中的K+、Mn2+結(jié)合形成鹽，HCl提供的H+與其中的O結(jié)合形成H2O，起酸的作用，所以鹽酸的作用是酸性、還原性，故合理選項是②；

(3)在此反應(yīng)中氯元素的化合價升高，失去電子被氧化，所以HCl作還原劑，得到的氯氣是氧化產(chǎn)物，化學(xué)式為Cl2，產(chǎn)生1mol Cl2，則轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為2mol，則生成0.5mol Cl2，則轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為1mol；

(4)元素化合價的變化分別為：Mn元素由反應(yīng)前KMnO4的+7價變成MnCl2中的+2價，化合價降低，得電子2×5e-；生成MnCl2；Cl元素由 HCl中的-1價變成Cl2中的0價，化合價升高，失去5×2×e-，所以雙線橋法表示該反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目為：；

(5)①根據(jù)物質(zhì)的拆分原則，化學(xué)方程式H2O2+2KBr+2HCl=Br2+2H2O+2KCl改寫的離子方程式為：H2O2+2Br－+2H+=Br2+2H2O；

②在反應(yīng)H2O2+2KBr+2HCl=Br2+2H2O+2KCl中，O元素的化合價由反應(yīng)前H2O2中的-1價變?yōu)榉磻?yīng)后H2O中的-2價，化合價降低，每1個H2O2反應(yīng)獲得電子1e-×2=2e-，所以每消耗0.2molH2O2，反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.4mol；

③在反應(yīng)H2O2+2KBr+2HCl=Br2+2H2O+2KCl中，KBr作還原劑，H2O2作氧化劑，反應(yīng)產(chǎn)生的H2O是還原產(chǎn)物，所以反應(yīng)中還原劑與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量的比是2：2=1：1；

④由流程圖知，無色液體Ⅰ中含有K+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-，無色液體Ⅲ中只含有K+、Cl-，則試劑b的作用是除去Ca2+、Mg2+、SO42-；操作①是使H2O2氧化Br-反應(yīng)產(chǎn)生的Br2進(jìn)入到CCl4中，該操作是萃��；操作②是將互不相溶的兩種液體分開，方法為分液；操作③是將沸點不同、互溶的兩液體分開，該分離混合物的操作方法為蒸餾；操作④是將難溶性的固體與溶液混合物分開，該分離混合物的方法是過濾；操作⑤是將KCl從其水溶液中提取出來，可以將溶劑分蒸發(fā)得到，該分離混合物的方法稱為結(jié)晶法，故操作①、②、③、④、⑤的名稱是：萃取、分液、蒸餾、過濾、蒸發(fā)結(jié)晶；

(7)由于除雜時使用的除雜試劑需過量，且不能引入新雜質(zhì)，所以除去Ca2+，選用飽和K2CO3溶液；除去Mg2+，選用KOH溶液；除去SO42-，選用BaCl2溶液。而且只要滿足BaCl2溶液在飽和K2CO3溶液之前加入即可，所以滴加順序可以是BaCl2溶液、KOH溶液、飽和K2CO3溶液(或KOH溶液、BaCl2溶液、飽和K2CO3溶液或BaCl2溶液、飽和K2CO3溶液、KOH溶液）；

(8)根據(jù)(7)分析可知無色溶液I經(jīng)加入試劑b，經(jīng)過濾后得到的溶液II中含有過量的KOH、K2CO3，向其中加入鹽酸，調(diào)節(jié)溶液的pH=7，此時HCl可以與KOH、K2CO3反應(yīng)產(chǎn)生KCl，最后經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶獲得純凈的KCl晶體，所以調(diào)pH=7(中性)是為了除去雜質(zhì)離子OH-和CO32-，以提高氯化鉀晶體的純度。