Question

（某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。

实验一　制取氯酸钾和氯水

利用下图所示的实验装置进行实验。

（1）制取实验结束后，取出B中试管冷却结晶，过滤，洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有________。

（2）若对调B和C装置的位置，________(填“能”或“不能”)提高B中氯酸钾的产率。

实验二　氯酸钾与碘化钾反应的研究

（3）在不同条件下KClO₃可将KI氧化为I₂或KIO₃。该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响，其中系列a实验的记录表如下(实验在室温下进行)：

试管编号	1	2	3	4
0.20 mol·L^－^1 KI/mL	1.0	1.0	1.0	1.0
KClO3(s)/g	0.10	0.10	0.10	0.10
6.0 mol·L^－^1H2SO4/mL	0	3.0	6.0	9.0
蒸馏水/mL	9.0	6.0	3.0	0
实验现象

①系列a实验的实验目的是________________。

②设计1号试管实验的作用是________________。

③若2号试管实验现象为“黄色溶液”，取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色；假设氧化产物唯一，还原产物为KCl，则此反应的离子方程式为___________________________。

实验三　测定饱和氯水中氯元素的总量

（4）该小组设计的实验方案为使用下图装置，加热15.0 mL饱和氯水试样，测定产生气体的体积。此方案不可行的主要原因是__________________________。(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)

（5）根据下列资料，为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节)：______________________________________________________________________。

资料：ⅰ.次氯酸会破坏酸碱指示剂；

ⅱ.次氯酸或氯气可被SO₂、H₂O₂和FeCl₂等物质还原成Cl^－。

Answer

（1）烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可)（2）能（3）①研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响；②硫酸浓度为0的对照实验 ③ClO3-＋6I－＋6H＋=Cl－＋3I2＋3H2O（4）因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等，此方案无法测定试样含氯总量(或其他合理答案)（5）量取一定量的试样，加入足量的H2O2溶液，加热除去过量的H2O2，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，称量沉淀质量(或其他合理答案)

【解析】

实验一制取氯酸钾和氯水 
A装置二氧化锰和浓盐酸来制取氯气，该反应为MnO2+4HCl（浓） MnCl2+Cl2↑+2H2O，B装置：氯气与热的KOH溶液发生反应3Cl2+6KOH（浓）5KCl+KClO3+3H2O，产生氯酸钾和氯化钾及水，挥发出的HCl极易溶于水，和氢氧化钾反应HCl+KOH=KCl+H2O，尾气用氢氧化钠吸收，Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，
（1）制取实验结束后，取出B中试管冷却结晶需要玻璃仪器烧杯、过滤、洗涤需要漏斗、玻璃棒、胶头滴管；
（2）实验室用二氧化锰和浓盐酸来制取氯气，制得的氯气中含有氯化氢，HCl极易溶于水，能和KOH反应生成KCl杂质，若对调B和C装置，可以除去氯化氢杂质，能提高B中氯酸钾的产率；
实验二氯酸钾与碘化钾反应的探究
（3）①根据表格数据试管1、2、3、4中都是0.20mol•L-1KI/mL，KClO3（s）0.10g，改变的只有硫酸的体积和水的量，所以研究的目的就是研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响；
②1号试管硫酸浓度未0，设计1号试管实验的作用是做对照实验，比较硫酸浓度对反应产物的影响；
③若2号试管实验现象为“黄色溶液”，取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色说明有碘单质生成，假设氧化产物唯一，还原产物为氯化钾，根据氧化还原反应中电子守恒和原子守恒书写该反应的离子方程式；
实验三测定饱和氯水中氯元素的总量
（4）氯气能溶于水，次氯酸不稳定易分解生成氯化氢、氧气，因存在氯气的重新溶解以及次氯酸分解等，此方案无法测算试样含氯总量；
（5）根据题干信息次氯酸会破坏酸碱指示剂，因此实验设计时不用酸碱指示剂，可以利用氯水的强氧化性，向该溶液中加入足量的H2O2溶液，发生氧化还原，H2O2被氧化变为O2，氯气被还原成Cl-，然后加热除去过量的H2O2，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，发生沉淀反应Ag++Cl-=AgCl↓产生沉淀，称量沉淀质量，根据氯元素守恒确定氯元素的质量。

试题（1）制取实验结束后，由取出B中试管进行的操作(冷却结晶、过滤、洗涤)，可知该实验操作过程中需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管，故答案为烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管；

（2）Cl2与热的KOH溶液反应生成KClO3、KCl和H2O，与冷的KOH溶液反应生成KClO、KCl和H2O。因此，若将装置B、C的位置对调，可以除去Cl2中的杂质气体HCl，故能提高B中KClO3的产率，故答案为能；

（3）①根据表格中的数据可知：KI、KClO3的物质的量及浓度不变，改变的是硫酸溶液的体积和水的多少，二者的总体积相等，由此可见系列a实验的目的是研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响，故答案为研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响；

②设计1号试管实验的作用是作对照实验，比较影响结果，故答案为硫酸浓度为0的对照实验；

③根据2号试管实验现象为“黄色溶液”，取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色，证明生成了I2；若氧化产物唯一，还原产物为KCl，根据氧化还原反应中电子守恒、电荷守恒及元素原子守恒可知该反应的离子方程式为：ClO3-＋6I－＋6H＋===Cl－＋3I2＋3H2O，故答案为ClO3-＋6I－＋6H＋=Cl－＋3I2＋3H2O；

（4）该小组设计的实验方案不可行的主要原因是溶液中存在Cl2的重新溶解以及HClO分解生成HCl和O2等，无法测定试样含氯总量，故答案为因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等，此方案无法测定试样含氯总量；

（5）由于HClO具有强氧化性会破坏酸碱指示剂，因此实验设计时不能用酸碱指示剂，可以利用氯水的强氧化性，向该溶液中加入足量的H2O2溶液，H2O2把氯元素完全还原为Cl－，H2O2被氧化成O2，然后加热除去过量的H2O2，冷却，再加入足量的AgNO3溶液，过滤、洗涤生成的AgCl沉淀，干燥后称量沉淀质量，结合氯原子守恒即可确定其中含有的氯元素的质量，故答案为量取一定量的试样，加入足量的H2O2溶液，加热除去过量的H2O2，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，称量沉淀质量。