Question

12．某小組欲探究Cl₂的化學性質(zhì)，設計以下反應實驗Cl₂+KOH+KI→KIO_X+KCl+H₂O（未配平）
Ⅰ【實驗方案】實驗裝置如圖

A  MnO₂      B  飽和食鹽水     C  KI、KOH混合溶液    D  AgNO₃溶液
E  NaOH溶液       F 濃鹽酸
（1）儀器A的名稱蒸餾燒瓶，制備時加入MnO₂應多余理論量，其原因是氯氣過量有利于反應充分進行，裝置A、B中氯氣有殘留
（2）當D裝置中出現(xiàn)渾濁（或有白色沉淀） 時，停止加熱．
Ⅱ【檢驗產(chǎn)物】
①精確取C中液體20.00mL（均勻）于錐形瓶中，加入KI（過量）和足量稀硫酸
②向上述錐形瓶中滴加淀粉指示劑，溶液變藍，用0.5000mol/L的Na₂S₂O₃溶液滴定至藍色剛好褪去，耗Na₂S₂O₃溶液25.20mL．
已知：原C中KI的濃度為0.1000mol/L；I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-
（1）寫出①的離子反應方程式（2x-1）I^-+IO_X^-+2xH⁺=xI₂+xH₂O
（2）計算，x=3.15，其與理論值相比偏高（高或低），主要原因是C中有殘余氯氣，會氧化KI生成I₂
（3）若想修正此誤差，可采取的方法是加熱煮沸所取的20.00mL液體，趕走溶在其中的氯氣
Ⅲ【探究反思】
同學甲提出反應歷程猜想
①Cl₂先和 I^-反應生成I₂，I₂再和Cl₂反應生成 IO_X^-
②Cl₂先和 OH^-反應生成 ClO^-，ClO^-氧化I^-直接生成IO_X^-
（1）甲同學在KI、KOH混合溶液中加入淀粉指示劑，滴入一滴新制氯水后，溶液迅速變藍，他認為此現(xiàn)象可證實猜想①
（2）甲同學想測滴入氯水后用pH試紙測溶液pH，從pH變化以進一步證實猜想．乙同學認為應用pH計實驗．pH試紙不宜使用的原因是溶液為藍色，影響pH試紙顏色觀察
（3）不斷加入氯水，由pH計測得數(shù)據(jù)作圖如下，請分別寫出圖象對應的猜想．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根據(jù)氧氣A的構(gòu)造可知其名稱為蒸餾燒瓶；根據(jù)裝置中有殘留氯氣，且氯氣過量有利于反應充分進行角度進行分析；
（2）D裝置盛放的是硝酸銀溶液，用于判斷氯氣是否過量，當D中有白色沉淀生成時，則氯氣已經(jīng)過量，應該停止加熱；
Ⅱ．（1）I^-和IO_X^-在酸性條件下反應生成碘單質(zhì)，根據(jù)化合價變化配平該反應的離子方程式；
（2）根據(jù)消耗的硫代硫酸鈉的物質(zhì)的量及反應方程式計算出生成碘單質(zhì)的物質(zhì)的量，結(jié)合方程式計算出消耗碘酸根離子的物質(zhì)的量；根據(jù)原C溶液中碘化鉀的濃度可知生成碘酸根離子濃度，從而得出x；理論上x應該為3，根據(jù)計算結(jié)果判斷偏高還是偏低，并分析造成該結(jié)果的原因；
（3）通過加熱的方法可以剛走裝置中氯氣；
Ⅲ．（1）滴入一滴新制氯水后，溶液迅速變藍，說明氯氣先將碘離子氧化成碘單質(zhì)；
（2）碘單質(zhì)遇到淀粉顯示藍色，影響觀察pH的顏色；
（3）第一個圖象中溶液pH在開始階段不變，一段時間后溶液pH減小，第二個圖象中溶液的pH在開始階段就逐漸減小，說明氫氧根離子參與了反應，據(jù)此結(jié)合猜想進行判斷．

解答 解：Ⅰ．（1）根據(jù)圖示可知，A的名稱為蒸餾燒瓶；反應Cl₂+KOH+KI→KIO_X+KCl+H₂O中，氯氣過量有利于反應充分進行，且裝置A、B中氯氣有殘留，所以制備時加入的MnO₂應大于理論量，
故答案為：蒸餾燒瓶；氯氣過量有利于反應充分進行，裝置A、B中氯氣有殘留；
（2）當氯氣過量時，裝置D中硝酸銀溶液會變渾濁，所以當D中出現(xiàn)渾濁（或有白色沉淀）時，停止加熱，
故答案為：渾濁（或有白色沉淀）；
Ⅱ．（1）I^-和IO_X^-在酸性條件下反應生成碘單質(zhì)，IO_X^-中碘元素的化合價為（2x-1）價，反應后變?yōu)?價，化合價變化為（2x-1），碘離子的化合價為-1，反應后變?yōu)?價，化合價變化為1，則碘離子的系數(shù)為（2x-1），IO_X^-的系數(shù)為1，然后根據(jù)質(zhì)量守恒配平可得：（2x-1）I^-+IO_X^-+2xH⁺=xI₂+xH₂O，
故答案為：（2x-1）I^-+IO_X^-+2xH⁺=xI₂+xH₂O；
（2）0.5000mol/L的Na₂S₂O₃溶液滴定至藍色剛好褪去，耗Na₂S₂O₃溶液25.20mL，消耗硫代硫酸鈉的物質(zhì)的量為：0.5000mol/L×0.0252L=0.0126mol，根據(jù)反應I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-可知，消耗碘單質(zhì)的物質(zhì)的量為：0.0126mol×$\frac{1}{2}$=0.0063mol，
原C中KI的濃度為0.1000mol/L，根據(jù)質(zhì)量守恒，反應后生成IO_X^-的濃度也是0.1000mol/L，則20mL該溶液中含有IO_X^-的物質(zhì)的量為：0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，根據(jù)反應：（2x-1）I^-+IO_X^-+2xH⁺=xI₂+xH₂O可知0.002molIO_X^-完全反應生成碘單質(zhì)的物質(zhì)的量為：0.002mol×x=0.0063mol，解得：x=3.15；理論上x應該為3，所以比理論值偏高；可能是裝置C中有殘余氯氣，會氧化KI生成I₂，導致x偏高，
故答案為：3.15； 偏高；C中有殘余氯氣，會氧化KI生成I₂；
（3）裝置C反應后的溶液中含有氯氣會影響測定結(jié)果，可加熱煮沸所取的20.00mL液體，趕走溶在其中的氯氣，
故答案為：加熱煮沸所取的20.00mL液體，趕走溶在其中的氯氣；
Ⅲ．（1）甲同學在KI、KOH混合溶液中加入淀粉指示劑，滴入一滴新制氯水后，溶液迅速變藍，則反應歷程為Cl₂先和I^-反應生成I₂，所以猜想①正確，
故答案為：①；
（2）氯氣將碘離子氧化成碘單質(zhì)，碘單質(zhì)遇到淀粉顯示藍色，干擾了觀察pH的顏色變化，所以不能使用pH，應該選用pH計，
故答案為：溶液為藍色，影響pH試紙顏色觀察；
（3）根據(jù)圖象可知，第一個圖象中，在開始階段溶液的pH不變，之后溶液的pH逐漸減小，這與猜想①“Cl₂先和 I^-反應生成I₂，I₂再和Cl₂反應生成 IO_X^-
”一致，所以該圖象證明猜想①成立；
第二個圖象中，通入氯氣后溶液pH立刻下降，與猜想②“Cl₂先和 OH^-反應生成 ClO^-，ClO^-氧化I^-直接生成IO_X^-”一致，所以該圖象證明猜想②成立，
故答案為：①； ②．

點評 本題考查了性質(zhì)實驗方案的設計與評價，題目難度中等，明確實驗目的及實驗原理為解答關(guān)鍵，試題側(cè)重考查學生的分析、理解能力及邏輯推理能力，注意掌握物質(zhì)性質(zhì)實驗方案設計與評價原則．