Question

【題目】鋼鐵分析中常用高氯酸(HClO4)溶解礦樣，某研究性學(xué)習(xí)小組欲制備少量高氯酸。該學(xué)習(xí)小組查閱到：a.HClO4濃度高于60%時(shí)遇含碳化合物易爆炸，濃度低于60%時(shí)比較穩(wěn)定；b.NaClO4與濃硫酸反應(yīng)可制得高氯酸，若采用真空蒸餾可得純高氯酸；c.NaClO3 在673K(400℃)分解產(chǎn)生NaClO4、NaCl和一種氣體。該小組同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分三步制備高氯酸；(一)制氯氣并使制得的氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)制氯酸納；(二)氯酸鈉分解制高氯酸鈉；(三)高氯酸納與濃硫酸反應(yīng)制高氯酸[2NaClO4+H2SO4(濃) Na2SO4+2HClO4 ]。

(1)制取氯酸鈉的裝置連接順序?yàn)?/span>A，____________。由裝置可知該小組制氯氣時(shí)采用的氧化劑可以為___________(填化學(xué)式)。

(2)B裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________________。

(3)為了制備高氯酸鈉并推出氯酸鈉分解制高氯酸鈉的化學(xué)方程式，該小組設(shè)計(jì)了兩組裝置(甲，乙)如下：

該小組經(jīng)過分析決定選用甲裝置制備高氯酸鈉，取NaClO3樣品2.13 g，加熱充分反應(yīng)后集氣瓶中收集到224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________；不選用乙裝置的原因可能為____________________。

(4)用丙裝置制備高氯酸，向燒瓶中加入高氯酸鈉，然后加入濃硫酸后，加熱可制取高氯酸。實(shí)驗(yàn)開始前，膠塞及導(dǎo)管接口需要包錫箔紙，其原因是_________________，儀器E的名稱為________。該組同學(xué)發(fā)現(xiàn)操作中少加入一種物質(zhì)，該物質(zhì)的名稱為________。發(fā)現(xiàn)后的正確操作為_____________。

(5)工業(yè)上大量制備NaClO4 常用高電流密度電解NaClO3 的方法，試寫出以惰性電極電解時(shí)的陽極反應(yīng)式：___________________________________。

Answer 1

【答案】 C,B,D KMnO4 Cl2+ 6OH-5Cl- +ClO3-+3H2O 2NaClO3NaClO4+NaCl+O2 乙裝置不能快速判斷氯酸鈉是否完全反應(yīng)且反應(yīng)后氣體無法收集 橡膠中含有“碳”，若生成的高氯酸濃度高時(shí)遇膠塞及導(dǎo)管極有可能會(huì)爆炸 錐形瓶 碎瓷片（或沸石） 停止實(shí)驗(yàn)，冷卻后加入碎瓷片（或沸石）再繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn) ClO3--2e+H2O==ClO4-+2H+

【解析】本題主要考查對(duì)于制備高氯酸探究實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)。

(1)A制取的氯氣通過C除去氯化氫雜質(zhì)，在B制得的氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)制氯酸納，用D吸收氯氣的余氣，防止污染環(huán)境，所以制取氯酸鈉的裝置連接順序?yàn)?/span>A，C，B，D。制取氯氣的裝置不需要加熱，由裝置可知該小組制氯氣時(shí)采用的氧化劑可以為KMnO4。

(2)B裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O。

(3)該小組經(jīng)過分析決定選用甲裝置制備高氯酸鈉，2.13gNaClO3樣品的物質(zhì)的量為0.02mol，224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體的物質(zhì)的量為0.01mol，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO3NaClO4+NaCl+O2；不選用乙裝置的原因可能為乙裝置不能快速判斷氯酸鈉是否完全反應(yīng)且反應(yīng)后氣體無法收集。

(4)實(shí)驗(yàn)開始前，膠塞及導(dǎo)管接口需要包錫箔紙，其原因是橡膠中含有“碳”，若生成的高氯酸濃度高時(shí)遇膠塞及導(dǎo)管極有可能會(huì)爆炸，儀器E的名稱為錐形瓶。該組同學(xué)發(fā)現(xiàn)操作中少加入一種物質(zhì)，該物質(zhì)的名稱為碎瓷片（或沸石）。發(fā)現(xiàn)后的正確操作為停止實(shí)驗(yàn)，冷卻后加入碎瓷片（或沸石）再繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

(5)以惰性電極電解時(shí)的陽極反應(yīng)式：ClO3--2e+H2O==ClO4-+2H+。