Question

【題目】鹵素單質(zhì)在堿性溶液中容易發(fā)生歧化反應(yīng)，歧化的產(chǎn)物依反應(yīng)溫度的不同而不同。

Cl2＋2OH－ Cl－＋ClO－＋H2O

3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO3-＋3H2O

下圖為制取氯氣、氯酸鉀、次氯酸鈉和檢驗(yàn)氯氣性質(zhì)的微型實(shí)驗(yàn)裝置：

裝置中盛裝的藥品如下：

①多用滴管中裝有5 mL濃鹽酸；②微型具支試管中裝有1.5 g KMnO4；③微型具支試管中裝有2～3 mL濃硫酸；④U形反應(yīng)管中裝有30% KOH溶液；⑤U形反應(yīng)管中裝有2 mol·L－1 NaOH溶液；⑥、⑦雙U形反應(yīng)管中分別裝有0.1 mol·L－1 KI－淀粉溶液和KBr溶液；⑧尾氣出口用浸有0.5 mol·L－1 Na2S2O3溶液的棉花輕輕覆蓋住

（1）檢查整套裝置氣密性的方法是________。

（2）為了使裝置④⑤中的反應(yīng)順利完成，應(yīng)該控制的反應(yīng)條件分別為___________。

（3）裝置⑥⑦中能夠觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分別是_________。

（4）如果把裝置⑥⑦中的試劑互換位置，則______（填“能”或“不能”）證明氧化性Cl2>I2，理由是_______。

（5）已知氯酸鉀和氯化鉀的溶解度曲線如圖所示，反應(yīng)結(jié)束后，從裝置④所得溶液中提取氯酸鉀晶體的實(shí)驗(yàn)操作是______________。

（6）尾氣處理時(shí)Cl2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________。

（7）選擇微型實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)點(diǎn)有___________（任答兩點(diǎn)）。

Answer 1

【答案】連接好實(shí)驗(yàn)裝置，由⑧導(dǎo)管向⑦裝置中加水，若能形成一段穩(wěn)定的水柱，則裝置的氣密性良好（其他合理答案均可） 裝置④放入348 K（或75 ℃）熱水浴中；裝置⑤放入冷水浴中 裝置⑥中溶液變藍(lán)；裝置⑦中溶液變成橙色 能 Cl2與KBr反應(yīng)生成Br2，氧化性Cl2>Br2，Cl2與揮發(fā)出來(lái)的Br2均可與KI反應(yīng)，氧化性Br2>I2或Cl2>I2，均可證明氧化性Cl2>I2 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾（洗滌、干燥） S2O32-＋4Cl2＋5H2O=2SO42-＋8Cl－＋10H＋ 簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置、節(jié)約成本；試劑用量少、能源消耗少；節(jié)省空間，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間；減少污染等（任答兩點(diǎn)）

【解析】

（1）氣體經(jīng)過的裝置數(shù)目較多，可用液差法檢查整套裝置的氣密性；

（2）該實(shí)驗(yàn)的目的是制取氯酸鉀和次氯酸鈉，由于④U形反應(yīng)管中裝有30%KOH溶液，用于制取氯酸鉀，⑤U形反應(yīng)管中裝有2mol·L－1NaOH溶液用于制取次氯酸鈉，結(jié)合已知離子方程式寫出反應(yīng)條件；

（3）裝置⑥中KI溶液與Cl2反應(yīng)生成I2，使淀粉溶液變藍(lán)，裝置⑦中KBr溶液與Cl2反應(yīng)生成Br2；

（4）如果把裝置⑥、⑦中的試劑互換位置，Cl2與KBr反應(yīng)生成的Br2揮發(fā)出來(lái)會(huì)與KI反應(yīng)生成I2，據(jù)此分析解答；

（5）物質(zhì)的溶解度隨溫度的變化較快，常常選擇冷卻結(jié)晶方式析出晶體，物質(zhì)的溶解度隨溫度的變化相對(duì)平緩，常常選擇蒸發(fā)溶劑的結(jié)晶方式析出晶體；觀察溶解度曲線特點(diǎn)，選擇結(jié)晶方式；

（6）Na2S2O3和Cl2發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Na2SO4和NaCl，結(jié)合電子守恒、電荷守恒寫出離子方程式；

（7）結(jié)合微型實(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn)回答其優(yōu)點(diǎn)，如節(jié)約藥品，減少環(huán)境污染等等。

（1）整套裝置氣密性的檢查用液差法，方法是連接好實(shí)驗(yàn)裝置，由⑧導(dǎo)管向⑦裝置中加水，若能形成一段穩(wěn)定的水柱，則裝置的氣密性良好。

（2）裝置④中盛放30% KOH溶液，裝置④中發(fā)生的反應(yīng)為3Cl2＋6KOHKClO3＋5KCl＋3H2O，則裝置④用于制備KClO3；裝置⑤中盛放2 mol·L－1 NaOH溶液，裝置⑤中發(fā)生的反應(yīng)為Cl2＋2NaOHNaCl＋NaClO＋H2O，則裝置⑤用于制備NaClO。為了使裝置④中的反應(yīng)順利完成，裝置④應(yīng)放入348 K（或75 ℃）熱水浴中；為了使裝置⑤中的反應(yīng)順利完成，裝置⑤應(yīng)放入冷水浴中。

（3）裝置⑥中盛放KI－淀粉溶液，通入Cl2發(fā)生反應(yīng)Cl2＋2KI=2KCl＋I2，I2遇淀粉呈藍(lán)色，則裝置⑥中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是溶液變藍(lán)；裝置⑦中盛放KBr溶液，通入Cl2發(fā)生反應(yīng)Cl2＋2KBr=2KCl＋Br2，則裝置⑦中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是溶液變成橙色。

（4）如果把裝置⑥⑦中的試劑互換位置，即裝置⑥中盛放KBr溶液，裝置⑥中發(fā)生反應(yīng)Cl2＋2KBr=2KCl＋Br2，由此得出氧化性Cl2>Br2；裝置⑦中盛放KI－淀粉溶液，無(wú)論是Cl2還是裝置⑥中揮發(fā)出來(lái)的Br2（g）都能與KI反應(yīng)生成I2，則說(shuō)明Cl2或Br2（g）的氧化性強(qiáng)于I2。結(jié)合裝置⑥中得出的結(jié)論也能證明氧化性Cl2>I2。

（5）根據(jù)溶解度曲線可知，KClO3的溶解度隨溫度升高明顯增大，KCl在低溫時(shí)溶解度大于KClO3，高溫時(shí)溶解度小于KClO3，則從裝置④所得溶液中提取KClO3晶體的實(shí)驗(yàn)操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。

（6）尾氣用浸有0.5 mol·L－1 Na2S2O3溶液的棉花吸收，Cl2將S2O氧化成SO，自身被還原成Cl－，根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理可將尾氣吸收時(shí)Cl2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式配平為4Cl2＋S2O＋5H2O=2SO＋8Cl－＋10H＋。

（7）選擇微型實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)點(diǎn)有：簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置、節(jié)約成本；試劑用量少、能源消耗少；節(jié)省空間，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間；減少污染等。