Question

11．某實驗小組欲制取氯酸鉀，并測定其純度．制取裝置如圖甲所示．請回答：

（1）Ⅱ中玻璃管a的作用為平衡壓強．
（2）為了提高KOH的利用率，可將上述實驗裝置進行適當改進，其方法是在Ⅰ與Ⅱ之間連接盛有飽和食鹽水的凈化裝置．
（3）反應完畢經冷卻后，Ⅱ的大試管中有大量KClO₃晶體析出．圖乙中符合該晶體溶解度曲線的是M（填編號字母）；要從Ⅱ的大試管中分離已析出晶體，下列儀器中不需要的是BDF（填儀器編號字母）．
A．鐵架臺   B．長頸漏斗    C．燒杯    D．蒸發皿    E．玻璃棒    F．酒精燈
（4）上述制得的晶體中含少量KClO、KCl雜質．
已知：堿性條件下，ClO^-有強氧化性，ClO₃^-很穩定；
     酸性條件下，ClO^-、ClO₃^-都具有較強的氧化性．
為測定KClO₃的純度，進行如下實驗：
步驟1：去上述晶體3.00g，溶于水配成100mL溶液．
步驟2：取20.00mL溶液于錐形瓶中，調至pH=10，滴加雙氧水至不再產生氣泡，煮沸．
步驟3：冷卻后，加入足量KI溶液，再逐漸滴加入足量稀硫酸．
發生反應：ClO₃^-+I^-+H⁺→Cl⁺+I₂+H₂O（未配平）
步驟4：加入指示劑，用0.5000mol•L^-1Na₂S₂O₃標準溶液滴定至終點，消耗標準溶液48.00mL，發生反應：2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-．
①步驟2中用雙氧水除去溶液中殘留ClO^-的離子方程式為ClO^-+H₂O₂═H₂O+Cl^-+O₂↑．
②該晶體中KClO₃的質量分數為81.7%．
③若步驟2中未進行煮沸，則所測KClO₃的質量分數偏高（填“偏低”、“偏高”或“無影響”）

Answer 1

分析 （1）Ⅱ中玻璃管a的作用是平衡壓強，防止壓強改變液體倒吸；
（2）裝置Ⅰ是制備氯氣的裝置，生成的氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，儀器進入裝置Ⅱ，氯化氫也消耗氫氧化鉀，需要通入前除去；
（3）在加熱條件下，氯氣與濃KOH溶液反應生成氯酸鉀，在常溫以下，氯氣與稀NaOH溶液反應生成次氯酸鈉，溶質的溶解度隨溫度的降低而降低，不溶性固體與液體的分離常采用過濾的方法；
（4）①用雙氧水除去溶液中殘留ClO^-的反應是利用次氯酸根離子的強氧化性氧化過氧化氫生成氧氣，本身被還原生成氯離子，結合原子守恒和電子守恒、電荷守恒配平書寫；
②依據過程中的反應ClO₃^-+6I^-+6H⁺=Cl^-+3I₂+3H₂O和2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，得到關系ClO₃^-～3I₂～6S₂O₃^2-，結合實驗過程中的數據計算；
③滴加雙氧水至不再產生氣泡，煮沸除去混有的氧氣，避免氧氣氧化碘離子為碘單質，消耗Na₂S₂O₃標準溶液體積增大；

解答 解：（1））Ⅱ中玻璃管a的作用為平衡壓強，防止壓強改變液體倒吸，
故答案為：平衡壓強；
（2）裝置Ⅰ是制備氯氣的裝置，生成的氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，儀器進入裝置Ⅱ，氯化氫也消耗氫氧化鉀，為了提高KOH的利用率需要通入前除去，在Ⅰ與Ⅱ之間連接盛有飽和食鹽水的凈化裝置，除去氯化氫氣體，
故答案為：在Ⅰ與Ⅱ之間連接盛有飽和食鹽水的凈化裝置；
（3）根據題中信息可知，在加熱條件下，氯氣與濃KOH溶液反應生成氯酸鉀，在常溫以下，氯氣與稀NaOH溶液反應生成次氯酸鈉，二者反應的濃度和溫度都不相同，反應完畢經冷卻后，②的試管中有大量晶體析出，說明溶質的溶解度隨溫度的降低而降低，只有M符合，不溶性固體與液體的分離常采用過濾的方法，過濾需要的儀器為燒杯、鐵架臺、玻璃棒、漏斗等，不需要的儀器為B．長頸漏斗、D．蒸發皿、F．酒精燈，
故答案為：M，BDF；
（4）①用雙氧水除去溶液中殘留ClO^-的反應是利用次氯酸根離子的強氧化性氧化過氧化氫生成氧氣，本身被還原生成氯離子，反應的離子方程式為：ClO^-+H₂O₂═H₂O+Cl^-+O₂↑，
故答案為：ClO^-+H₂O₂═H₂O+Cl^-+O₂↑；
②反應ClO₃^-+6I^-+6H⁺=Cl^-+3I₂+3H₂O和2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，得到關系ClO₃^-～3I₂～6S₂O₃^2-，注意溶液體積的關系，
  ClO₃^-～3I₂～6S₂O₃^2-，
  1           6
 n       0.500mol/L×0.0480L×$\frac{100}{20}$
n=0.02mol
晶體中KClO₃的質量分數=$\frac{0.02mol×122.5g/mol}{3.00g}$×100=81.7%，
故答案為：81.7%；
③滴加雙氧水至不再產生氣泡，煮沸除去混有的氧氣，避免氧氣氧化碘離子為碘單質，消耗Na₂S₂O₃標準溶液體積增大，所測KClO₃的質量分數偏高，
故答案為：偏高；

點評 本題考查了物質組成、物質檢驗、物質分離的方法、實驗基本操作和反應定量的計算等知識，題目難度中等．