Question

实验室可用MnO₂和KClO₃混合加热的方法制取氧气：
2KClO₃

MnO2 .

△

3O₂↑+2KCl．
现有下列仪器或装置：

（1）A-D装置中，用作KClO₃为原料制氧气的反应装置是

 

（填序号）．
（2）排水法收集氧气，接口顺序是：氧气出口→

 

→

 

→g→h→烧杯（填序号）．
Ⅱ． KClO₃分解时尚有副反应，导致收集到的气体有异味．据推测，副产物可能是O₃、Cl₂、ClO₂中的一种或几种．资料表明：O₃、Cl₂、ClO₂的沸点依次为-111℃、-34℃和11℃，且O₃、ClO₂也能将KI氧化为I₂．为探究副反应气体产物的成分，将KClO₃分解产生的气体经干燥后通入下图装置进行实验：

（3）若要确认副产物中含Cl₂，F中应盛放

 

溶液．
（4）确定副产物中含有ClO₂的现象是

 

．
（5）实验时若D中无现象，E中试纸变蓝，能否得出副产物含有O₃的结论？
答：

 

 （填“能”或“不能”）．理由是

 

．
Ⅲ．ClO₂是饮用水消毒剂．用ClO₂处理过的饮用水（pH为5.5～6.5）除含有ClO₂外，常含有一定量对人体不利的ClO₂^-．为测定此饮用水中两者成分，进行如下实验：准确量取v mL水样加入到锥形瓶中，调节水样pH=8，加人足量KI晶体，发生如下反应：2ClO₂+2I^-═I₂+2ClO₂^-，反应结束后产生amol I₂；继续调节溶液pH=1，又发生如下反应：ClO₂^-+4H⁺+4I^-═2I₂+Cl^-+2H₂O，反应结束后叉产生b mol I₂．
（6）饮用水中c（ClO₂^-）=

 

mol?L^-1（用含字母的代数式表示）．

Answer 1

分析：（1）依据反应物状态和反应条件选择气体发生装置，反应是固体+固体

△   .

气体，选择大试管加热生成；
（2）氧气是难溶于水的比空气重的气体，用排水法收集导气管短进长出；
（3）确认副产物中含Cl₂，利用氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，加入硝酸银溶液生成白色沉淀证明含有氯气；
（4）ClO₂的沸点11℃，冷却变化为液态，确定副产物中含有ClO₂的现象是装置C中有液体生成；
（5）实验时若D中无现象，E中试纸变蓝，说明气体中含有氧化性的气体，O₃、氯气都具有强氧化性；
（6）依据化学方程式计算ClO₂反应生成ClO₂^-，原水样中的ClO₂^-和ClO₂反应生成ClO₂^-，调节PH和碘离子反应，依据反应ClO₂^-+4H⁺+4I^-═2I₂+Cl^-+2H₂O，反应结束后产生b mol I₂．计算得到ClO₂^-，物质的量共为0.5bmol，减去第一个反应生成的ClO₂^-，得到原水样中含有的ClO₂^-，得到饮用水中ClO₂^-的浓度；

解答：解：（1）用作KClO₃为原料制氧气的反应是固体+固体

△   .

气体，选择大试管加热生成，试管口略向下倾斜，应选择装置A；
故答案为：A；
（2）氧气是难溶于水的比空气重的气体，用排水法收集导气管短进长出，接口顺序是：氧气出口fegh烧杯；
故答案为：f、e；
（3）利用氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，加入硝酸银溶液生成白色沉淀证明含有氯气，若要确认副产物中含Cl₂，F中应盛放硝酸银溶液；
故答案为：AgNO₃溶液；
（4）ClO₂的沸点11℃，冷却会变化为液态，所以确定副产物中含有ClO₂的现象是C装置试管中有液体生成；
故答案为：C装置试管中有液体生成；
（5）实验时若D中无现象，E中试纸变蓝，说明气体中含有氧化性的气体，O₃、氯气都具有强氧化性，所以上述现象不能说明副产物含有O₃的结论，氯气也可以银行碘化钾生成碘单质；
故答案为：不能，Cl₂也可以氧化KI产生I₂；
（6）准确量取v mL水样加入到锥形瓶中，调节水样pH=8，加人足量KI晶体，发生如下反应：2ClO₂+2I^-═I₂+2ClO₂^-，反应结束后产生amol I₂；继续调节溶液pH=1，又发生如下反应：ClO₂^-+4H⁺+4I^-═2I₂+Cl^-+2H₂O，反应结束后叉产生b mol I₂；原水样中的ClO₂^-和ClO₂反应生成ClO₂^-，调节PH后，ClO₂^-和碘离子反应，依据反应ClO₂^-+4H⁺+4I^-═2I₂+Cl^-+2H₂O，反应结束后产生b mol I₂．计算得到ClO₂^-，物质的量共为0.5bmol，减去第一个反应生成的ClO₂^-物质的量，依据化学方程式2ClO₂+2I^-═I₂+2ClO₂^-，计算得到为2amol，得到原水样中含有的ClO₂^-物质的量=（0.5b-2a）mol，得到饮用水中ClO₂^-的浓度=

(0.5b-2a)mol

V×10-3L

=

1000×(0.5b-2a)

V

mol/L；
故答案为：

1000×(0.5b-2a)

V

；

点评：本题考查了气体制备实验过程和装置分析判断，反应过程中的现象和题干信息利用是解题关键，题目难度中等．