Question

9．氯酸鉀是一個(gè)種強(qiáng)氧化劑，多用來(lái)制造火柴和煙花等．
已知：①KClO₃常溫下很穩(wěn)定，在400℃以上分解并放出氧氣．其分解分兩步進(jìn)行：加熱到365℃以上時(shí)分解為甲和乙，而幾乎不放出氧氣．當(dāng)溫度在400℃以上時(shí)，乙分解為甲和丙．其中甲是一種含氯的化合物．②化合物丁由丙物質(zhì)所含元素和氯元素組成，是一種紅黃色有強(qiáng)烈刺激性臭味的氣體．標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度為3.0134g•L^-1．
（1）甲的電子式；試比較穩(wěn)定性：KClO₃＜乙（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明KClO₃中氯元素的存在：將氯酸鉀加熱分解，將固體產(chǎn)物溶于水，再加入用硝酸酸化的AgNO₃溶液，產(chǎn)生白色沉淀，則證明氯酸鉀中含氯元素
（3）工業(yè)上KClO₃和乙均由電解和復(fù)分解反應(yīng)制得，其生產(chǎn)流程如圖所示：

①無(wú)隔膜電解熱的氯化鈉水溶液，電解后最終得到NaClO₃溶液，寫(xiě)出該電解池中發(fā)生的總反應(yīng)方程式NaCl+3H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{80℃}$NaCO₃+3H₂↑；當(dāng)溫度低于80℃時(shí)，會(huì)有部分NaClO生成，若NaCl、NaClO、NaClO₃的混合物中氯元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%，則混合物中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.6%
②寫(xiě)出由NaClO₃溶液和甲反應(yīng)制得KClO₃的化學(xué)方程式NaClO₃+KCl$\frac{\underline{\;40℃\;}}{\;}$KClO₃+NaCl．
③寫(xiě)出電解NaClO₃生成戊時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)式ClO₃^--2e^-+2OH^-=ClO₄^-+H₂O．
④NaClO₃還可以用于丁的生產(chǎn)：將NaClO₃溶液用H₂SO₄酸化后，通入SO₂氣體制得．試寫(xiě)出發(fā)生的離子反應(yīng)方程式2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-．

Answer 1

分析 氯酸鉀在400℃以上則分解并放出氧氣生成氯化鉀，分解分為兩步進(jìn)行：加熱到356℃以上時(shí)分解為氯化鉀和高氯酸鉀，高氯酸鉀受熱分解生成氯化鉀和氧氣，依據(jù)原子個(gè)數(shù)守恒結(jié)合圖表轉(zhuǎn)化可知甲為氯化鉀，乙為高氯酸鉀，丙為氧氣，依據(jù)丁標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度約為3.01g•L^-1，可知M（�。�=3.01g•L^-1×22.4L/mol=67.4g/mol，可知丁為二氧化氯，以此解答該題．

解答 解：氯酸鉀在400℃以上則分解并放出氧氣生成氯化鉀，分解分為兩步進(jìn)行：加熱到356℃以上時(shí)分解為氯化鉀和高氯酸鉀，高氯酸鉀受熱分解生成氯化鉀和氧氣，依據(jù)原子個(gè)數(shù)守恒結(jié)合圖表轉(zhuǎn)化可知甲為氯化鉀，乙為高氯酸鉀，丙為氧氣，依據(jù)丁標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度約為3.01g•L^-1，可知M（�。�=3.01g•L^-1×22.4L/mol=67.4g/mol，可知丁為二氧化氯，
（1）氯化鉀為離子化合物，是由鉀離子與氯離子通過(guò)離子鍵形成，電子式為：；  根據(jù)題意氯酸鉀在高溫下分解生成氯化鉀和高氯酸可知，高氯酸鉀穩(wěn)定性強(qiáng)于氯酸鉀，即：KClO₃＜KClO₄，故答案為：；＜；
（2）氯酸鉀不穩(wěn)定，在加熱條件下可發(fā)生分解生成氯化鉀和氧氣，可將分解后的固體溶于水，加入硝酸酸化的硝酸銀，如生成白色沉淀，則證明氯酸鉀中含氯元素，
故答案為：將氯酸鉀加熱分解，將固體產(chǎn)物溶于水，再加入用硝酸酸化的AgNO₃溶液，產(chǎn)生白色沉淀，則證明氯酸鉀中含氯元素；
（3）①電解氯化鈉溶液生成氫氧化鈉和氯氣、氫氣，化學(xué)方程式為：2NaCl+2H₂O=2NaOH+H₂↑+Cl₂↑①，氯氣與熱的氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)：6NaOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5NaCl+NaClO₃+3H₂O②，①×3+②得：NaCl+3H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{80℃}$NaClO₃+3H₂↑，
當(dāng)溫度低于80℃時(shí)，會(huì)有部分NaClO生成，若NaCl、NaClO、NaClO₃的混合物中氯元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%，由于混合物種n（Na）：n（Cl）=1：1，則鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{23}{35.5}$×50%=32.4%，則混合物中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-50%-32.4%=17.6%，
故答案為：NaCl+3H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{80℃}$NaCO₃+3H₂↑；17.6%；
②NaClO₃溶液和KCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)制得KClO₃，化學(xué)方程式為NaClO₃+KCl$\frac{\underline{\;40℃\;}}{\;}$KClO₃+NaCl，故答案為：NaClO₃+KCl$\frac{\underline{\;40℃\;}}{\;}$KClO₃+NaCl；
③電解NaClO₃生成高氯酸鈉，陽(yáng)極氯酸根離子失去電子生成高氯酸根離子，電極反應(yīng)式為：ClO₃^--2e^-+2OH^-=ClO₄^-+H₂O；
故答案為：ClO₃^--2e^-+2OH^-=ClO₄^-+H₂O；
④依據(jù)丁標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度約為3.01g•L^-1，可知M（�。�=3.01g•L^-1×22.4L/mol=67.4g/mol，可知丁為二氧化氯，NaClO₃溶液用H₂SO₄酸化后，通入SO₂氣體，發(fā)生反應(yīng)生成二氧化氯和硫酸鈉，依據(jù)得失電子守恒配平化學(xué)方程式為：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-，
故答案為：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-．

點(diǎn)評(píng) 本題為無(wú)機(jī)物的推斷，為高頻考點(diǎn)，題目難度較大，側(cè)重考查氧化還原反應(yīng)規(guī)律、電解池工作原理，準(zhǔn)確把握給出信息，熟悉框圖中物質(zhì)轉(zhuǎn)化的關(guān)系是解題關(guān)鍵．