Question

實驗室可用MnO₂和KClO₃混合加熱的方法制取氧氣：
2KClO₃

MnO2 .

△

3O₂↑+2KCl．
現有下列儀器或裝置：

（1）A-D裝置中，用作KClO₃為原料制氧氣的反應裝置是

 

（填序號）．
（2）排水法收集氧氣，接口順序是：氧氣出口→

 

→

 

→g→h→燒杯（填序號）．
Ⅱ． KClO₃分解時尚有副反應，導致收集到的氣體有異味．據推測，副產物可能是O₃、Cl₂、ClO₂中的一種或幾種．資料表明：O₃、Cl₂、ClO₂的沸點依次為-111℃、-34℃和11℃，且O₃、ClO₂也能將KI氧化為I₂．為探究副反應氣體產物的成分，將KClO₃分解產生的氣體經干燥后通入下圖裝置進行實驗：

（3）若要確認副產物中含Cl₂，F中應盛放

 

溶液．
（4）確定副產物中含有ClO₂的現象是

 

．
（5）實驗時若D中無現象，E中試紙變藍，能否得出副產物含有O₃的結論？
答：

 

 （填“能”或“不能”）．理由是

 

．
Ⅲ．ClO₂是飲用水消毒劑．用ClO₂處理過的飲用水（pH為5.5～6.5）除含有ClO₂外，常含有一定量對人體不利的ClO₂^-．為測定此飲用水中兩者成分，進行如下實驗：準確量取v mL水樣加入到錐形瓶中，調節水樣pH=8，加人足量KI晶體，發生如下反應：2ClO₂+2I^-═I₂+2ClO₂^-，反應結束后產生amol I₂；繼續調節溶液pH=1，又發生如下反應：ClO₂^-+4H⁺+4I^-═2I₂+Cl^-+2H₂O，反應結束后叉產生b mol I₂．
（6）飲用水中c（ClO₂^-）=

 

mol?L^-1（用含字母的代數式表示）．

Answer 1

分析：（1）依據反應物狀態和反應條件選擇氣體發生裝置，反應是固體+固體

△   .

氣體，選擇大試管加熱生成；
（2）氧氣是難溶于水的比空氣重的氣體，用排水法收集導氣管短進長出；
（3）確認副產物中含Cl₂，利用氯氣和水反應生成鹽酸和次氯酸，加入硝酸銀溶液生成白色沉淀證明含有氯氣；
（4）ClO₂的沸點11℃，冷卻變化為液態，確定副產物中含有ClO₂的現象是裝置C中有液體生成；
（5）實驗時若D中無現象，E中試紙變藍，說明氣體中含有氧化性的氣體，O₃、氯氣都具有強氧化性；
（6）依據化學方程式計算ClO₂反應生成ClO₂^-，原水樣中的ClO₂^-和ClO₂反應生成ClO₂^-，調節PH和碘離子反應，依據反應ClO₂^-+4H⁺+4I^-═2I₂+Cl^-+2H₂O，反應結束后產生b mol I₂．計算得到ClO₂^-，物質的量共為0.5bmol，減去第一個反應生成的ClO₂^-，得到原水樣中含有的ClO₂^-，得到飲用水中ClO₂^-的濃度；

解答：解：（1）用作KClO₃為原料制氧氣的反應是固體+固體

△   .

氣體，選擇大試管加熱生成，試管口略向下傾斜，應選擇裝置A；
故答案為：A；
（2）氧氣是難溶于水的比空氣重的氣體，用排水法收集導氣管短進長出，接口順序是：氧氣出口fegh燒杯；
故答案為：f、e；
（3）利用氯氣和水反應生成鹽酸和次氯酸，加入硝酸銀溶液生成白色沉淀證明含有氯氣，若要確認副產物中含Cl₂，F中應盛放硝酸銀溶液；
故答案為：AgNO₃溶液；
（4）ClO₂的沸點11℃，冷卻會變化為液態，所以確定副產物中含有ClO₂的現象是C裝置試管中有液體生成；
故答案為：C裝置試管中有液體生成；
（5）實驗時若D中無現象，E中試紙變藍，說明氣體中含有氧化性的氣體，O₃、氯氣都具有強氧化性，所以上述現象不能說明副產物含有O₃的結論，氯氣也可以銀行碘化鉀生成碘單質；
故答案為：不能，Cl₂也可以氧化KI產生I₂；
（6）準確量取v mL水樣加入到錐形瓶中，調節水樣pH=8，加人足量KI晶體，發生如下反應：2ClO₂+2I^-═I₂+2ClO₂^-，反應結束后產生amol I₂；繼續調節溶液pH=1，又發生如下反應：ClO₂^-+4H⁺+4I^-═2I₂+Cl^-+2H₂O，反應結束后叉產生b mol I₂；原水樣中的ClO₂^-和ClO₂反應生成ClO₂^-，調節PH后，ClO₂^-和碘離子反應，依據反應ClO₂^-+4H⁺+4I^-═2I₂+Cl^-+2H₂O，反應結束后產生b mol I₂．計算得到ClO₂^-，物質的量共為0.5bmol，減去第一個反應生成的ClO₂^-物質的量，依據化學方程式2ClO₂+2I^-═I₂+2ClO₂^-，計算得到為2amol，得到原水樣中含有的ClO₂^-物質的量=（0.5b-2a）mol，得到飲用水中ClO₂^-的濃度=

(0.5b-2a)mol

V×10-3L

=

1000×(0.5b-2a)

V

mol/L；
故答案為：

1000×(0.5b-2a)

V

；

點評：本題考查了氣體制備實驗過程和裝置分析判斷，反應過程中的現象和題干信息利用是解題關鍵，題目難度中等．