Question

2．3名同學在用氯酸鉀和二氧化錳混合加熱制取氧氣的過程中，發現生成的氣體有刺激性氣味，針對這一“異常現象”進行了實驗探究及分析．
（1）甲用濕潤的KI-淀粉試紙檢驗上述生成的氣體，觀察到試紙變藍，據此判斷氧氣中混有Cl₂．用離子方程式解釋甲判斷試紙變藍的原因Cl₂+2I^-═2Cl^-+I₂．
（2）乙認為上述現象只能說明混合氣體具有氧化性，實驗中使試紙變藍的氣體單質還可能是O₃或O₂．為了進一步驗證甲的推測，乙補充了一個實驗：將上述生成的氣體冷卻后通入盛有硝酸酸化的硝酸銀溶液的洗氣瓶中，若現象為產生白色沉淀，則甲的推測合理．
（3）丙查閱文獻獲知，這種方法制取氧氣的過程中確有Cl₂產生，并且查到了以下反應歷程：
①2KClO₃+2MnO₂→2KMnO₄+Cl₂+O₂↑
②2KMnO₄═K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑
③K₂MnO₄+Cl₂→2KCl+MnO₂+O₂↑
總反應   2KClO₃→2KCl+3O₂↑丙設計實驗，通過觀察MnO₄^-的特征顏色來驗證反應歷程中①的發生，具體實驗操作為：將一定量的KClO₃ 和MnO₂混合于試管中，加熱，在KClO₃未完全分解前，冷卻混合物并把它倒入水中．
寫出歷程中反應②的化學方程式2KMnO₄═K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
（4）另據文獻記載：此法制取的氧氣中除了含有Cl₂，還混有化合物ClO₂．ClO₂具有強氧化性，可以將污水中的S^2-氧化成SO₄^2-，反應的離子方程式為8ClO₂+5S^2-+4H₂O═5SO₄^2-+8Cl^-+8H⁺或8ClO₂+5S^2-+8OH^-=5SO₄^2-+8Cl^-+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍色，說明有碘生成，氯氣具有強氧化性，能氧化碘離子生成碘；
（2）氧氣或臭氧也能氧化碘離子；如果為氯氣，氯氣和水反應生成HCl，導致溶液中含有氯離子，氯離子用硝酸酸化的硝酸銀檢驗；
（3）由總反應-①-③得到反應②；在KClO₃未完全分解前，冷卻混合物并把它倒入水中，根據溶液顏色判斷是否含有高錳酸鉀；
（4）ClO₂具有強氧化性，可以將污水中的S^2-氧化成SO₄^2-，自身被還原生成氯離子．

解答 解：（1）濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍色，說明有碘生成，氯氣具有強氧化性，能氧化碘離子生成碘，離子方程式為Cl₂+2I^-═2Cl^-+I₂，
故答案為：Cl₂+2I^-═2Cl^-+I₂；
（2）碘離子被氧化生成碘，說明氣體具有氧化性；O₃或O₂也能氧化碘離子，所以試紙變藍的氣體中可能含有氧氣或臭氧；如果為氯氣，氯氣和水反應生成HCl，導致溶液中含有氯離子，氯離子用硝酸酸化的硝酸銀檢驗，如果產生白色沉淀，就說明氣體中含有氯氣，所以可以用硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗，
故答案為：氧化；O₃或O₂；硝酸酸化的硝酸銀；產生白色沉淀；
（3）由總反應-①-③得到反應②，則反應②方程式為2KMnO₄═K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，高錳酸鉀溶液呈紫色，要想檢驗固體中含有高錳酸鉀，只要將固體加入水中根據溶液顏色判斷即可，所以操作是：在KClO₃未完全分解前，冷卻混合物并把它倒入水中，溶液為血紅色可說明，
故答案為：在KClO₃未完全分解前，冷卻混合物并把它倒入水中；2KMnO₄═K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（4）ClO₂具有強氧化性，可以將污水中的S^2-氧化成SO₄^2-，自身被還原生成氯離子，離子方程式為8ClO₂+5S^2-+4H₂O═5SO₄^2-+8Cl^-+8H⁺或8ClO₂+5S^2-+8OH^-=5SO₄^2-+8Cl^-+4H₂O，
故答案為：8ClO₂+5S^2-+4H₂O═5SO₄^2-+8Cl^-+8H⁺或8ClO₂+5S^2-+8OH^-=5SO₄^2-+8Cl^-+4H₂O．

點評 本題考查探究物質的組成，為高頻考點，側重考查物質性質、物質之間的反應及實驗能力，涉及氧化還原反應、離子檢驗、物質成分判斷等知識點，明確物質性質是解本題關鍵，注意常見離子檢驗方法、實驗現象等，題目難度中等．