Question

20．某化學小組同學用下列裝置（氣密性已檢驗）進行實驗．

（1）探究O₂與KI溶液發生反應的條件．
①甲、乙兩同學選用以下試劑進行實驗（0.1mol•L^-1 KI溶液，30% H₂O₂溶液、0.1mol•L^-1H₂SO₄溶液、淀粉溶液、MnO₂固體、KMnO₄固體），實驗記錄如下．

	操作	現象
甲	向Ⅰ中加入必要的試劑，并向Ⅳ中加入KI、淀粉溶液．連接Ⅰ、Ⅳ，打開活塞	Ⅰ中劇烈反應，產生無色氣體并伴隨大量白霧；Ⅳ中有氣泡冒出，溶液迅速變藍
乙	向Ⅱ中加入必要的試劑，并向Ⅳ中加入KI、淀粉溶液和稀硫酸．連接Ⅱ、Ⅳ，點燃酒精燈	Ⅳ中有氣泡冒出，溶液變藍

甲制取O₂的化學方程式是2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．乙實驗中O₂與KI溶液反應的離子方程式是O₂+4I^-+4H⁺=2I₂+2H₂O．
②甲用Ⅱ加入試劑替換Ⅰ后，Ⅳ中仍加入KI、淀粉溶液，再次實驗時Ⅳ中溶液不變藍．由此他猜測第一次實驗時可能是Ⅰ中的白霧使溶液變藍．甲又將Ⅰ中產生的氣體直接通入下列a溶液（填序號），證明了白霧中含有H₂O₂．
a．酸性KMnO₄           b．FeCl₂            c．Na₂S
③由甲、乙兩同學的實驗，可得出結論：KI溶液在酸性條件下易被O₂氧化．
（2）資料顯示：KI溶液在空氣中被緩慢氧化時CO₂參與了反應．丙、丁兩同學為探究該反應中CO₂的作用，進行下列實驗．

	操作	現象
丙	向Ⅰ中加入Na2CO3和稀硫酸，Ⅳ中加入KI、淀粉溶液并在上層覆蓋少量煤油．使Ⅰ中發生反應將裝置中空氣排盡后，再將氣體通入Ⅳ的溶液中	Ⅳ中有氣泡冒出，溶液不變藍
丁	向Ⅰ中加入Na2CO3和稀硫酸，Ⅲ中加入必要試劑，Ⅳ中加入KI、淀粉溶液．依次連接Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ，打開活塞	Ⅳ中有氣泡冒出，溶液變藍

①丙實驗的目的是證明CO₂不能氧化I^-．
②丁實驗的Ⅲ中發生反應方程式為Na₂O₂．
③為證明CO₂所起的作用，可進行的操作是：取上述丁實驗后Ⅳ中溶液，滴入CaCl₂（或BaCl₂）溶液．

Answer 1

分析 （1）①根據裝置Ⅰ不需要加熱制取氧氣可知利用的是雙氧水的分解，然后寫出反應的化學方程式；
碘離子具有還原性，在酸性條件下能夠被氧化氧化成碘單質，據此寫出反應的離子方程式；
②證明Ⅰ中產生的氣體中含有雙氧水，氧氣和雙氧水都具有氧化性，需要利用不同性質進行檢驗；
③根據甲和乙的實驗操作方法及反應現象得出結論；
（2）①根據丙的操作方法可知，通入碘化鉀溶液的氣體為純凈的二氧化碳，目的是驗證二氧化碳是否氧化碘離子；
②實驗丁的目的是驗證氧氣中含有二氧化碳后，碘化鉀溶液是否更容易被氧化，據此可知裝置Ⅲ中所盛放的試劑能夠與二氧化碳反應生成氧氣；
③碘離子與氧氣、二氧化碳在溶液中反應生成碘單質和碳酸鉀，丁實驗后Ⅳ中溶液會含有碳酸根離子，根據具有碳酸根離子的常用方法解答．

解答 解：（1）①裝置Ⅰ中不能加熱，應該選用雙氧水的分解，反應的化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，Ⅳ中有氣泡冒出，溶液變藍，說明氧氣將碘離子氧化成碘單質，反應的離子方程式為：O₂+4I^-+4H⁺=2I₂+2H₂O，
故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；O₂+4I^-+4H⁺=2I₂+2H₂O；
②a．KMnO₄，高錳酸鉀溶液能夠將雙氧水氧化，導致高錳酸鉀溶液褪色，而氧氣不與高錳酸鉀溶液反應，如果高錳酸鉀溶液褪色可證明混合氣體中含有雙氧水，故a正確；
b．FeCl₂，氧氣和高錳酸鉀溶液都能夠氧化亞鐵離子，無法證明混合氣體中含有雙氧水，故b錯誤；
c．Na₂S，高錳酸鉀和氧氣都能夠氧化硫化鈉，無法用硫化鈉檢驗混合氣體中是否含有雙氧水，故c錯誤；
故答案為：a；
③根據甲再次實驗后，由于碘化鉀不是在酸性條件下，則溶液沒有變藍，而用硫酸酸化的KI溶液容易變藍，證明了碘化鉀溶液在酸性條件下易被O₂氧化，
故答案為：KI溶液在酸性條件下易被O₂氧化；
（2）①根據丙的操作方法可知，通入碘化鉀溶液中的氣體只有二氧化碳，而溶液沒有變藍，從而證明CO₂不能氧化I^-，
故答案為：證明CO₂不能氧化I^-；
②裝置Ⅰ中產生了二氧化碳，裝置Ⅲ中應該與二氧化碳反應生成氧氣，從而驗證氧氣中混有二氧化碳后，碘化鉀溶液是否被氧化，由于過氧化鈉與二氧化碳反應生成碳酸鈉和氧氣，實驗實驗裝置Ⅲ中盛放的為Na₂O₂，
故答案為：Na₂O₂；
③為證明CO₂所起的作用，可進行的操作為：取上述丁實驗后Ⅳ中溶液滴入CaCl₂（或BaCl₂）溶液，溶液中如果生成了沉淀，則證明裝置Ⅳ中生成的碳酸根離子，二氧化碳在反應中提供氫離子，
故答案為：滴入CaCl₂（或BaCl₂）溶液．

點評 本題考查了物質性質實驗方案的設計與評價，題目難度中等，注意掌握實驗室中物質的性質實驗方案設計的方法，正確理解實驗原理及操作方法為解答關鍵，試題培養了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．