Question

9．氯酸鉀是一個種強氧化劑，多用來制造火柴和煙花等．
已知：①KClO₃常溫下很穩定，在400℃以上分解并放出氧氣．其分解分兩步進行：加熱到365℃以上時分解為甲和乙，而幾乎不放出氧氣．當溫度在400℃以上時，乙分解為甲和丙．其中甲是一種含氯的化合物．②化合物丁由丙物質所含元素和氯元素組成，是一種紅黃色有強烈刺激性臭味的氣體．標準狀況下密度為3.0134g•L^-1．
（1）甲的電子式；試比較穩定性：KClO₃＜乙（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）設計實驗證明KClO₃中氯元素的存在：將氯酸鉀加熱分解，將固體產物溶于水，再加入用硝酸酸化的AgNO₃溶液，產生白色沉淀，則證明氯酸鉀中含氯元素
（3）工業上KClO₃和乙均由電解和復分解反應制得，其生產流程如圖所示：

①無隔膜電解熱的氯化鈉水溶液，電解后最終得到NaClO₃溶液，寫出該電解池中發生的總反應方程式NaCl+3H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{80℃}$NaCO₃+3H₂↑；當溫度低于80℃時，會有部分NaClO生成，若NaCl、NaClO、NaClO₃的混合物中氯元素的質量分數為50%，則混合物中氧元素的質量分數為17.6%
②寫出由NaClO₃溶液和甲反應制得KClO₃的化學方程式NaClO₃+KCl$\frac{\underline{\;40℃\;}}{\;}$KClO₃+NaCl．
③寫出電解NaClO₃生成戊時的陽極反應式ClO₃^--2e^-+2OH^-=ClO₄^-+H₂O．
④NaClO₃還可以用于丁的生產：將NaClO₃溶液用H₂SO₄酸化后，通入SO₂氣體制得．試寫出發生的離子反應方程式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，分解分為兩步進行：加熱到356℃以上時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，依據原子個數守恒結合圖表轉化可知甲為氯化鉀，乙為高氯酸鉀，丙為氧氣，依據丁標準狀況下密度約為3.01g•L^-1，可知M（丁）=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，分解分為兩步進行：加熱到356℃以上時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，依據原子個數守恒結合圖表轉化可知甲為氯化鉀，乙為高氯酸鉀，丙為氧氣，依據丁標準狀況下密度約為3.01g•L^-1，可知M（丁）=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離子鍵形成，電子式為：；  根據題意氯酸鉀在高溫下分解生成氯化鉀和高氯酸可知，高氯酸鉀穩定性強于氯酸鉀，即：KClO₃＜KClO₄，故答案為：；＜；
（2）氯酸鉀不穩定，在加熱條件下可發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，將固體產物溶于水，再加入用硝酸酸化的AgNO₃溶液，產生白色沉淀，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，化學方程式為：2NaCl+2H₂O=2NaOH+H₂↑+Cl₂↑①，氯氣與熱的氫氧化鈉發生反應：6NaOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5NaCl+NaClO₃+3H₂O②，①×3+②得：NaCl+3H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{80℃}$NaClO₃+3H₂↑，
當溫度低于80℃時，會有部分NaClO生成，若NaCl、NaClO、NaClO₃的混合物中氯元素的質量分數為50%，由于混合物種n（Na）：n（Cl）=1：1，則鈉的質量分數為$\frac{23}{35.5}$×50%=32.4%，則混合物中氧元素的質量分數為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發生復分解反應制得KClO₃，化學方程式為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，陽極氯酸根離子失去電子生成高氯酸根離子，電極反應式為：ClO₃^--2e^-+2OH^-=ClO₄^-+H₂O；
故答案為：ClO₃^--2e^-+2OH^-=ClO₄^-+H₂O；
④依據丁標準狀況下密度約為3.01g•L^-1，可知M（丁）=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，發生反應生成二氧化氯和硫酸鈉，依據得失電子守恒配平化學方程式為：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-，
故答案為：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-．

點評 本題為無機物的推斷，為高頻考點，題目難度較大，側重考查氧化還原反應規律、電解池工作原理，準確把握給出信息，熟悉框圖中物質轉化的關系是解題關鍵．