Question

20．某化学小组同学用下列装置（气密性已检验）进行实验．

（1）探究O₂与KI溶液发生反应的条件．
①甲、乙两同学选用以下试剂进行实验（0.1mol•L^-1 KI溶液，30% H₂O₂溶液、0.1mol•L^-1H₂SO₄溶液、淀粉溶液、MnO₂固体、KMnO₄固体），实验记录如下．

	操作	现象
甲	向Ⅰ中加入必要的试剂，并向Ⅳ中加入KI、淀粉溶液．连接Ⅰ、Ⅳ，打开活塞	Ⅰ中剧烈反应，产生无色气体并伴随大量白雾；Ⅳ中有气泡冒出，溶液迅速变蓝
乙	向Ⅱ中加入必要的试剂，并向Ⅳ中加入KI、淀粉溶液和稀硫酸．连接Ⅱ、Ⅳ，点燃酒精灯	Ⅳ中有气泡冒出，溶液变蓝

甲制取O₂的化学方程式是2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．乙实验中O₂与KI溶液反应的离子方程式是O₂+4I^-+4H⁺=2I₂+2H₂O．
②甲用Ⅱ加入试剂替换Ⅰ后，Ⅳ中仍加入KI、淀粉溶液，再次实验时Ⅳ中溶液不变蓝．由此他猜测第一次实验时可能是Ⅰ中的白雾使溶液变蓝．甲又将Ⅰ中产生的气体直接通入下列a溶液（填序号），证明了白雾中含有H₂O₂．
a．酸性KMnO₄           b．FeCl₂            c．Na₂S
③由甲、乙两同学的实验，可得出结论：KI溶液在酸性条件下易被O₂氧化．
（2）资料显示：KI溶液在空气中被缓慢氧化时CO₂参与了反应．丙、丁两同学为探究该反应中CO₂的作用，进行下列实验．

	操作	现象
丙	向Ⅰ中加入Na2CO3和稀硫酸，Ⅳ中加入KI、淀粉溶液并在上层覆盖少量煤油．使Ⅰ中发生反应将装置中空气排尽后，再将气体通入Ⅳ的溶液中	Ⅳ中有气泡冒出，溶液不变蓝
丁	向Ⅰ中加入Na2CO3和稀硫酸，Ⅲ中加入必要试剂，Ⅳ中加入KI、淀粉溶液．依次连接Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ，打开活塞	Ⅳ中有气泡冒出，溶液变蓝

①丙实验的目的是证明CO₂不能氧化I^-．
②丁实验的Ⅲ中发生反应方程式为Na₂O₂．
③为证明CO₂所起的作用，可进行的操作是：取上述丁实验后Ⅳ中溶液，滴入CaCl₂（或BaCl₂）溶液．

Answer 1

分析 （1）①根据装置Ⅰ不需要加热制取氧气可知利用的是双氧水的分解，然后写出反应的化学方程式；
碘离子具有还原性，在酸性条件下能够被氧化氧化成碘单质，据此写出反应的离子方程式；
②证明Ⅰ中产生的气体中含有双氧水，氧气和双氧水都具有氧化性，需要利用不同性质进行检验；
③根据甲和乙的实验操作方法及反应现象得出结论；
（2）①根据丙的操作方法可知，通入碘化钾溶液的气体为纯净的二氧化碳，目的是验证二氧化碳是否氧化碘离子；
②实验丁的目的是验证氧气中含有二氧化碳后，碘化钾溶液是否更容易被氧化，据此可知装置Ⅲ中所盛放的试剂能够与二氧化碳反应生成氧气；
③碘离子与氧气、二氧化碳在溶液中反应生成碘单质和碳酸钾，丁实验后Ⅳ中溶液会含有碳酸根离子，根据具有碳酸根离子的常用方法解答．

解答 解：（1）①装置Ⅰ中不能加热，应该选用双氧水的分解，反应的化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，Ⅳ中有气泡冒出，溶液变蓝，说明氧气将碘离子氧化成碘单质，反应的离子方程式为：O₂+4I^-+4H⁺=2I₂+2H₂O，
故答案为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；O₂+4I^-+4H⁺=2I₂+2H₂O；
②a．KMnO₄，高锰酸钾溶液能够将双氧水氧化，导致高锰酸钾溶液褪色，而氧气不与高锰酸钾溶液反应，如果高锰酸钾溶液褪色可证明混合气体中含有双氧水，故a正确；
b．FeCl₂，氧气和高锰酸钾溶液都能够氧化亚铁离子，无法证明混合气体中含有双氧水，故b错误；
c．Na₂S，高锰酸钾和氧气都能够氧化硫化钠，无法用硫化钠检验混合气体中是否含有双氧水，故c错误；
故答案为：a；
③根据甲再次实验后，由于碘化钾不是在酸性条件下，则溶液没有变蓝，而用硫酸酸化的KI溶液容易变蓝，证明了碘化钾溶液在酸性条件下易被O₂氧化，
故答案为：KI溶液在酸性条件下易被O₂氧化；
（2）①根据丙的操作方法可知，通入碘化钾溶液中的气体只有二氧化碳，而溶液没有变蓝，从而证明CO₂不能氧化I^-，
故答案为：证明CO₂不能氧化I^-；
②装置Ⅰ中产生了二氧化碳，装置Ⅲ中应该与二氧化碳反应生成氧气，从而验证氧气中混有二氧化碳后，碘化钾溶液是否被氧化，由于过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，实验实验装置Ⅲ中盛放的为Na₂O₂，
故答案为：Na₂O₂；
③为证明CO₂所起的作用，可进行的操作为：取上述丁实验后Ⅳ中溶液滴入CaCl₂（或BaCl₂）溶液，溶液中如果生成了沉淀，则证明装置Ⅳ中生成的碳酸根离子，二氧化碳在反应中提供氢离子，
故答案为：滴入CaCl₂（或BaCl₂）溶液．

点评 本题考查了物质性质实验方案的设计与评价，题目难度中等，注意掌握实验室中物质的性质实验方案设计的方法，正确理解实验原理及操作方法为解答关键，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力．