Question

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以有效實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的要求．如下圖所示在一塊襯白紙的玻璃片的不同位置分別滴加濃度為0.1mol/L的KI（含淀粉溶液）、NaOH的酚酞（C₂₀H₁₄O₄）試液、FeCl₂（含KSCN）溶液各一滴，在圓心處放置一粒芝麻大小的KMnO₄的晶體，向KMnO₄的晶體上滴加一滴濃鹽酸，再立即用表面皿蓋好．
根據(jù)上述描述涉及到的元素，回答下列問(wèn)題
（1）a中反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為

 

；證明KI中含有鉀元素的方法是：

 

．
（2）c中反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為

 

，b中的現(xiàn)象是

 

．
（3）短周期原子半徑最大的原子共有

 

 種不同能量的電子．它與同周期原子半徑最小元素形成晶體，該晶體中每個(gè)陽(yáng)離子周圍距離最近有

 

個(gè)陰離子．
（4）把少許 KMnO₄撒入盛水燒杯中溶解，包含物理過(guò)程（即

 

過(guò)程和化學(xué)過(guò)程（即

 

過(guò)程．所以，溶液中的有色離子應(yīng)該是

 

（寫名稱）
（5）NH₃與H₂O分別能與H⁺結(jié)合成NH₄⁺與H₃O⁺．與NH₄⁺具有相同空間構(gòu)型的微粒是

 

；
a．H₃O⁺           b．CH₄          c．P₄            d．NH₃
（6）加碘鹽中含碘量為20mg～50mg/kg．制取加碘鹽（含KIO₃的食鹽）1000kg，若用KI與Cl₂反應(yīng)制KIO₃，至少需要消耗Cl₂

 

L（標(biāo)準(zhǔn)狀況，保留2位小數(shù)）．

Answer 1

考點(diǎn)：氯、溴、碘的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能把鹽酸氧化生成氯氣，自身被還原生成氯化錳，所以發(fā)生的反應(yīng)方程式為：2KMnO₄+16HCl=2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，生成的Cl₂具有強(qiáng)氧化性，與碘化鉀發(fā)生：2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-；與Fe²⁺發(fā)生：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；在堿性條件下自身發(fā)生氧化還原反應(yīng)：2OH^-+Cl₂=Cl^-+ClO^-+H₂O．
（1）氯氣與碘化鉀發(fā)生：2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-，單質(zhì)碘遇淀粉變藍(lán)；檢驗(yàn)鉀離子要通過(guò)焰色反應(yīng)；
（2）在堿性條件下氯氣自身發(fā)生氧化還原反應(yīng)；氯氣與Fe²⁺發(fā)生：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，鐵離子遇硫氰化鉀變紅；
（3）電子所處能級(jí)不同，則能量不同；根據(jù)氯化鈉的晶體模型分析；
（4）溶解過(guò)程包括擴(kuò)散過(guò)程和形成水合離子過(guò)程；
（5）根據(jù)NH₄⁺的空間結(jié)構(gòu)為正四面體；H₃O⁺、CH₄、P₄、NH₃的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形、正四面體、正四面題、三角錐形；
（6）由信息寫出反應(yīng)方程式：KI+3Cl₂+3H₂O=KIO₃+6HCl，根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算，按最小值計(jì)算．

解答： 解：（1）高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能把鹽酸氧化生成氯氣，自身被還原生成氯化錳，所以發(fā)生的反應(yīng)方程式為：2KMnO₄+16HCl=2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，氯氣與碘化鉀發(fā)生：2KI+Cl₂=2KCl+I₂，單質(zhì)碘遇淀粉變藍(lán)，無(wú)色碘化鉀溶液逐漸變成藍(lán)色；檢驗(yàn)鉀離子要通過(guò)焰色反應(yīng)，通過(guò)鈷玻璃觀察焰色反應(yīng)呈紫色證明含鉀離子；故答案為：
2KI+Cl₂=2KCl+I₂；焰色反應(yīng)；
（2）在堿性條件下自身發(fā)生氧化還原反應(yīng)：2OH^-+Cl₂=Cl^-+ClO^-+H₂O，氫氧化鈉濃度逐漸減小，酚酞溶液的紅色逐漸褪去；氯氣與Fe²⁺發(fā)生：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，鐵離子遇硫氰化鉀變紅，故答案為：2OH^-+Cl₂=Cl^-+ClO^-+H₂O；溶液變?yōu)榧t色；
（3）短周期原子半徑最大的原子為鈉元素，電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s¹，1s、2s、2p、3s能級(jí)上電子能量各不相同，故有4種不同能量的電子；第3周期原子半徑最小的為氯元素，鈉和氯形成的為離子晶體，每個(gè)鈉離子周圍距離最近的氯離子有6個(gè)（同一面上4個(gè)，上下各1個(gè)），故答案為：4；6；
（4）把少許 KMnO₄撒入盛水燒杯中溶解，包含物理過(guò)程即擴(kuò)散過(guò)程，化學(xué)過(guò)程即形成水合離子的過(guò)程，水合鉀離子無(wú)色，故有色離子為水合高錳酸根離子；
故答案為：擴(kuò)散；水合；水合高錳酸根離子；
（5）NH₄⁺的空間結(jié)構(gòu)為正四面體；H₃O⁺、CH₄、P₄、NH₃的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形、正四面體、正四面題、三角錐形，所以微粒與NH₄⁺具有相同空間構(gòu)型的微粒是CH₄、P₄，故選：B、C；
（6）1000kg加碘食鹽中含碘20g，KI+3Cl₂+3H₂O=KIO₃+6HCl，根據(jù)KIO₃～I(xiàn)～KI～3Cl₂可知，則需要消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下Cl₂的體積為：

20g

127g/mol

×3×22.4L/mol=10.58L．
故答案為：10.58．

點(diǎn)評(píng)：本題考查氯氣的性質(zhì)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)，題目難度不大，本題注意氯氣的強(qiáng)氧化性，以及一些粒子的還原性，注意反應(yīng)原理和現(xiàn)象，學(xué)習(xí)中注重相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的積累．