Question

9．氯酸钾是一个种强氧化剂，多用来制造火柴和烟花等．
已知：①KClO₃常温下很稳定，在400℃以上分解并放出氧气．其分解分两步进行：加热到365℃以上时分解为甲和乙，而几乎不放出氧气．当温度在400℃以上时，乙分解为甲和丙．其中甲是一种含氯的化合物．②化合物丁由丙物质所含元素和氯元素组成，是一种红黄色有强烈刺激性臭味的气体．标准状况下密度为3.0134g•L^-1．
（1）甲的电子式；试比较稳定性：KClO₃＜乙（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）设计实验证明KClO₃中氯元素的存在：将氯酸钾加热分解，将固体产物溶于水，再加入用硝酸酸化的AgNO₃溶液，产生白色沉淀，则证明氯酸钾中含氯元素
（3）工业上KClO₃和乙均由电解和复分解反应制得，其生产流程如图所示：

①无隔膜电解热的氯化钠水溶液，电解后最终得到NaClO₃溶液，写出该电解池中发生的总反应方程式NaCl+3H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{80℃}$NaCO₃+3H₂↑；当温度低于80℃时，会有部分NaClO生成，若NaCl、NaClO、NaClO₃的混合物中氯元素的质量分数为50%，则混合物中氧元素的质量分数为17.6%
②写出由NaClO₃溶液和甲反应制得KClO₃的化学方程式NaClO₃+KCl$\frac{\underline{\;40℃\;}}{\;}$KClO₃+NaCl．
③写出电解NaClO₃生成戊时的阳极反应式ClO₃^--2e^-+2OH^-=ClO₄^-+H₂O．
④NaClO₃还可以用于丁的生产：将NaClO₃溶液用H₂SO₄酸化后，通入SO₂气体制得．试写出发生的离子反应方程式2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-．

Answer 1

分析 氯酸钾在400℃以上则分解并放出氧气生成氯化钾，分解分为两步进行：加热到356℃以上时分解为氯化钾和高氯酸钾，高氯酸钾受热分解生成氯化钾和氧气，依据原子个数守恒结合图表转化可知甲为氯化钾，乙为高氯酸钾，丙为氧气，依据丁标准状况下密度约为3.01g•L^-1，可知M（丁）=3.01g•L^-1×22.4L/mol=67.4g/mol，可知丁为二氧化氯，以此解答该题．

解答 解：氯酸钾在400℃以上则分解并放出氧气生成氯化钾，分解分为两步进行：加热到356℃以上时分解为氯化钾和高氯酸钾，高氯酸钾受热分解生成氯化钾和氧气，依据原子个数守恒结合图表转化可知甲为氯化钾，乙为高氯酸钾，丙为氧气，依据丁标准状况下密度约为3.01g•L^-1，可知M（丁）=3.01g•L^-1×22.4L/mol=67.4g/mol，可知丁为二氧化氯，
（1）氯化钾为离子化合物，是由钾离子与氯离子通过离子键形成，电子式为：；  根据题意氯酸钾在高温下分解生成氯化钾和高氯酸可知，高氯酸钾稳定性强于氯酸钾，即：KClO₃＜KClO₄，故答案为：；＜；
（2）氯酸钾不稳定，在加热条件下可发生分解生成氯化钾和氧气，可将分解后的固体溶于水，加入硝酸酸化的硝酸银，如生成白色沉淀，则证明氯酸钾中含氯元素，
故答案为：将氯酸钾加热分解，将固体产物溶于水，再加入用硝酸酸化的AgNO₃溶液，产生白色沉淀，则证明氯酸钾中含氯元素；
（3）①电解氯化钠溶液生成氢氧化钠和氯气、氢气，化学方程式为：2NaCl+2H₂O=2NaOH+H₂↑+Cl₂↑①，氯气与热的氢氧化钠发生反应：6NaOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5NaCl+NaClO₃+3H₂O②，①×3+②得：NaCl+3H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{80℃}$NaClO₃+3H₂↑，
当温度低于80℃时，会有部分NaClO生成，若NaCl、NaClO、NaClO₃的混合物中氯元素的质量分数为50%，由于混合物种n（Na）：n（Cl）=1：1，则钠的质量分数为$\frac{23}{35.5}$×50%=32.4%，则混合物中氧元素的质量分数为1-50%-32.4%=17.6%，
故答案为：NaCl+3H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{80℃}$NaCO₃+3H₂↑；17.6%；
②NaClO₃溶液和KCl发生复分解反应制得KClO₃，化学方程式为NaClO₃+KCl$\frac{\underline{\;40℃\;}}{\;}$KClO₃+NaCl，故答案为：NaClO₃+KCl$\frac{\underline{\;40℃\;}}{\;}$KClO₃+NaCl；
③电解NaClO₃生成高氯酸钠，阳极氯酸根离子失去电子生成高氯酸根离子，电极反应式为：ClO₃^--2e^-+2OH^-=ClO₄^-+H₂O；
故答案为：ClO₃^--2e^-+2OH^-=ClO₄^-+H₂O；
④依据丁标准状况下密度约为3.01g•L^-1，可知M（丁）=3.01g•L^-1×22.4L/mol=67.4g/mol，可知丁为二氧化氯，NaClO₃溶液用H₂SO₄酸化后，通入SO₂气体，发生反应生成二氧化氯和硫酸钠，依据得失电子守恒配平化学方程式为：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-，
故答案为：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-．

点评 本题为无机物的推断，为高频考点，题目难度较大，侧重考查氧化还原反应规律、电解池工作原理，准确把握给出信息，熟悉框图中物质转化的关系是解题关键．