Question

實驗室可用MnO₂和KClO₃混合加熱的方法制取氧氣：2KClO₃2KCl＋3O₂↑
I．現有下列儀器或裝置：

（1）A－D裝置中，用作KClO₃為原料制氧氣的反應裝置是＿＿＿＿(填序號)。
（2）排水法收集氧氣，接口順序是：氧氣出口→___→___→g→h→燒杯(填序號)。
Ⅱ．KClO₃分解時尚有副反應，導致收集到的氣體有異味。據推測，副產物可能是O₃、Cl₂、ClO₂中的一種或幾種。資料表明：O₃、Cl₂、ClO₂的沸點依次為-111℃、-34℃和11℃，且O₃、ClO₂也能將KI氧化為I₂。為探究副反應氣體產物的成分，將KClO₃分解產生的氣體經干燥后通入如右裝置進行實驗：
 
（3）若要確認副產物中含Cl₂，F中應盛放_____溶液。
（4）確定副產物中含有ClO₂的現象是_________________。
（5）實驗時若D中無現象，E中試紙變藍，能否得出副產物含有臭氧的結論?
答：_____ (填“能”或“不能”)。理由是________________________________。
Ⅲ．ClO₂是飲用水消毒劑。用ClO₂處理過的飲用水(pH為5.5～6.5)除含有ClO₂外，常含有一定量對人體不利的ClO₂^-。為測定此飲用水中兩者成分，進行如下實驗：準確量取v mL水樣加入到錐形瓶中，調節水樣pH＝8，加人足量KI晶體，發生如下反應：2ClO₂+2I^- ＝I₂+2ClO₂^-，反應結束后產生amolI₂；繼續調節溶液pH＝1，又發生如下反應：ClO₂^-+4H⁺+4I^- ＝2I₂+Cl^-+2H₂O，反應結束后叉產生bmolI₂。
（6）飲用水中c(ClO₂^-)＝_____________mol·L^{- 1}(用含字母的代數式表示)。

Answer 1

（1）A（2分）
（2）f 、e（2分）
（3）AgNO₃溶液（2分，其他合理答案也可）
（4）C裝置試管中有液體生成（3分）
（5）不能（1分）    Cl₂也可以氧化KI產生I₂（2分）
（6） （3分）

解析試題分析：I．（1）氯酸鉀制取氧氣屬于固體與固體加熱，因此主要儀器大試管，且試管口要低于試管底，屬于A－D裝置中，用作KClO₃為原料制氧氣的反應裝置是A。
（2）排水法收集氧氣時應該是長口進、短口出，所以接口順序是：氧氣出口→f→e→g→h→燒杯。
Ⅱ．（3）由于臭氧和氯氣均能將KI氧化為I₂，所以要檢驗氯氣不能利用氯氣的氧化性。由于氯氣溶于水生成鹽酸和次氯酸，所以可以通過檢驗氯離子的來檢驗氯氣，因此若要確認副產物中含Cl₂，F中應盛放硝酸銀溶液。
（4）O₃、Cl₂、ClO₂的沸點依次為-111℃、-34℃和11℃，所以通過冰水混合物時ClO₂顯變為變為液體。因此確定副產物中含有ClO₂的現象是C裝置試管中有液體生成。
（5）由于Cl₂也可以氧化KI產生I₂，且干燥的氯氣不能氧化碘化鉀，所以實驗時若D中無現象，E中試紙變藍，不能得出副產物含有臭氧的結論。
Ⅲ．（6）根據反應式2ClO₂+2I^- ＝I₂+2ClO₂^-可知，產生amolI₂的同時必然生成2amolClO₂^-。在反應ClO₂^-+4H⁺+4I^- ＝2I₂+Cl^-+2H₂O中產生bmolI₂，則參加反應的ClO₂^-的物質的量是0.5bmol，所以原溶液中ClO₂^-的物質的量是0.5bmol－2amol，因此飲用水中c(ClO₂^-)＝mol·L^{- 1}。
考點：考查氧氣制備、收集、物質檢驗以及物質含量測定的實驗方案設計與評價