Question

11．某实验小组欲制取氯酸钾，并测定其纯度．制取装置如图甲所示．请回答：

（1）Ⅱ中玻璃管a的作用为平衡压强．
（2）为了提高KOH的利用率，可将上述实验装置进行适当改进，其方法是在Ⅰ与Ⅱ之间连接盛有饱和食盐水的净化装置．
（3）反应完毕经冷却后，Ⅱ的大试管中有大量KClO₃晶体析出．图乙中符合该晶体溶解度曲线的是M（填编号字母）；要从Ⅱ的大试管中分离已析出晶体，下列仪器中不需要的是BDF（填仪器编号字母）．
A．铁架台   B．长颈漏斗    C．烧杯    D．蒸发皿    E．玻璃棒    F．酒精灯
（4）上述制得的晶体中含少量KClO、KCl杂质．
已知：碱性条件下，ClO^-有强氧化性，ClO₃^-很稳定；
     酸性条件下，ClO^-、ClO₃^-都具有较强的氧化性．
为测定KClO₃的纯度，进行如下实验：
步骤1：去上述晶体3.00g，溶于水配成100mL溶液．
步骤2：取20.00mL溶液于锥形瓶中，调至pH=10，滴加双氧水至不再产生气泡，煮沸．
步骤3：冷却后，加入足量KI溶液，再逐渐滴加入足量稀硫酸．
发生反应：ClO₃^-+I^-+H⁺→Cl⁺+I₂+H₂O（未配平）
步骤4：加入指示剂，用0.5000mol•L^-1Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液48.00mL，发生反应：2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-．
①步骤2中用双氧水除去溶液中残留ClO^-的离子方程式为ClO^-+H₂O₂═H₂O+Cl^-+O₂↑．
②该晶体中KClO₃的质量分数为81.7%．
③若步骤2中未进行煮沸，则所测KClO₃的质量分数偏高（填“偏低”、“偏高”或“无影响”）

Answer 1

分析 （1）Ⅱ中玻璃管a的作用是平衡压强，防止压强改变液体倒吸；
（2）装置Ⅰ是制备氯气的装置，生成的氯气中含有氯化氢和水蒸气，仪器进入装置Ⅱ，氯化氢也消耗氢氧化钾，需要通入前除去；
（3）在加热条件下，氯气与浓KOH溶液反应生成氯酸钾，在常温以下，氯气与稀NaOH溶液反应生成次氯酸钠，溶质的溶解度随温度的降低而降低，不溶性固体与液体的分离常采用过滤的方法；
（4）①用双氧水除去溶液中残留ClO^-的反应是利用次氯酸根离子的强氧化性氧化过氧化氢生成氧气，本身被还原生成氯离子，结合原子守恒和电子守恒、电荷守恒配平书写；
②依据过程中的反应ClO₃^-+6I^-+6H⁺=Cl^-+3I₂+3H₂O和2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，得到关系ClO₃^-～3I₂～6S₂O₃^2-，结合实验过程中的数据计算；
③滴加双氧水至不再产生气泡，煮沸除去混有的氧气，避免氧气氧化碘离子为碘单质，消耗Na₂S₂O₃标准溶液体积增大；

解答 解：（1））Ⅱ中玻璃管a的作用为平衡压强，防止压强改变液体倒吸，
故答案为：平衡压强；
（2）装置Ⅰ是制备氯气的装置，生成的氯气中含有氯化氢和水蒸气，仪器进入装置Ⅱ，氯化氢也消耗氢氧化钾，为了提高KOH的利用率需要通入前除去，在Ⅰ与Ⅱ之间连接盛有饱和食盐水的净化装置，除去氯化氢气体，
故答案为：在Ⅰ与Ⅱ之间连接盛有饱和食盐水的净化装置；
（3）根据题中信息可知，在加热条件下，氯气与浓KOH溶液反应生成氯酸钾，在常温以下，氯气与稀NaOH溶液反应生成次氯酸钠，二者反应的浓度和温度都不相同，反应完毕经冷却后，②的试管中有大量晶体析出，说明溶质的溶解度随温度的降低而降低，只有M符合，不溶性固体与液体的分离常采用过滤的方法，过滤需要的仪器为烧杯、铁架台、玻璃棒、漏斗等，不需要的仪器为B．长颈漏斗、D．蒸发皿、F．酒精灯，
故答案为：M，BDF；
（4）①用双氧水除去溶液中残留ClO^-的反应是利用次氯酸根离子的强氧化性氧化过氧化氢生成氧气，本身被还原生成氯离子，反应的离子方程式为：ClO^-+H₂O₂═H₂O+Cl^-+O₂↑，
故答案为：ClO^-+H₂O₂═H₂O+Cl^-+O₂↑；
②反应ClO₃^-+6I^-+6H⁺=Cl^-+3I₂+3H₂O和2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，得到关系ClO₃^-～3I₂～6S₂O₃^2-，注意溶液体积的关系，
  ClO₃^-～3I₂～6S₂O₃^2-，
  1           6
 n       0.500mol/L×0.0480L×$\frac{100}{20}$
n=0.02mol
晶体中KClO₃的质量分数=$\frac{0.02mol×122.5g/mol}{3.00g}$×100=81.7%，
故答案为：81.7%；
③滴加双氧水至不再产生气泡，煮沸除去混有的氧气，避免氧气氧化碘离子为碘单质，消耗Na₂S₂O₃标准溶液体积增大，所测KClO₃的质量分数偏高，
故答案为：偏高；

点评 本题考查了物质组成、物质检验、物质分离的方法、实验基本操作和反应定量的计算等知识，题目难度中等．