Question

氯气与碱溶液反应，在低温和稀碱溶液中主要产物是ClO^-和Cl^-，在75℃以上和浓碱溶液中主要产物是ClO₃^-和Cl^-，研究小组用如图实验装置制取氯酸钾(KClO₃)，并测定其纯度。

a为浓盐酸  b为MnO₂ c为饱和食盐水 d为30%KOH溶液 e为NaOH溶液

回答下列问题：

(1)检查装置气密性后，添加药品，待装置Ⅲ水温升至开始反应。

①写出装置Ⅰ中反应的化学方程式为______。

②若取消装置Ⅱ，对本实验的影响是______。

③实验结束，拆解装置Ⅰ前为了防止大量氯气逸出，可采取的措施是______。

④从装置Ⅲ的试管中分离得到KClO₃粗产品，其中混有的杂质是KClO和______。

(2)已知碱性条件下，ClO^-有强氧化性，而ClO₃^-氧化性很弱。设计实验证明：碱性条件下，H₂O₂能被ClO^-氧化，而不能被ClO₃^-氧化。______。

(3)为测定产品KClO₃的纯度，进行如下实验：

步骤1：取2.45 g样品溶于水配成250 mL溶液。

步骤2：取25.00 mL溶液于锥形瓶中，调至pH=10，滴加足量H₂O₂溶液充分振荡，然后煮沸溶液1~2分钟，冷却。

步骤3：加入过量KI溶液，再逐滴加入足量稀硫酸。(ClO₃^-+6I^-+6H⁺=Cl^-+3I₂+3H₂O)

步骤4：加入指示剂，用0.5000 mol/LNa₂S₂O₃标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00 mL(2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I^-)

步骤2的目的是______。写出煮沸时反应的化学方程式______。

样品中KClO₃的质量分数为______。(KClO₃相对分子质量：122.5)

Answer

MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O 杂质HCl消耗KOH，使KClO3产率降低 将装置Ⅳ中的溶液从分液漏斗注入圆底烧瓶中 KCl 分别取少量NaClO和NaClO3溶液于试管A、B中，均滴加少量NaOH溶液，再分别滴加H2O2溶液，A中有气泡产生并能使带火星的木条复燃，B中无明显现象 除去ClO- 2H2O22H2O+O2↑ 83.3%

【解析】

氯气与碱溶液反应，在低温和稀碱溶液中主要产物是ClO-和Cl-，在75℃以上和浓碱溶液中主要产物是ClO3-和Cl-，由实验装置可知，利用装置Ⅰ制备氯气，通过装置Ⅱ中的饱和Ⅱ水除去氯气中杂质气体HCl，氯气通入装置Ⅲ的d装置中的氢氧化钾溶液控制温度75℃以上发生反应生成氯酸钾，剩余氯气通过装置Ⅳ中的氢氧化钠溶液吸收过量氯气，避免污染空气。

(1)①Ⅰ中是二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气的发生装置，反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O；

②装置Ⅱ是饱和食盐水用来除去氯气中的氯化氢气体，避免影响生成氯酸钾的产量，若取消装置Ⅱ，对本实验的影响是杂质HCl气体消耗氢氧化钾，使KClO3产率降低；

③拆解装置Ⅰ前为了防止大量氯气逸出，可以利用装置Ⅳ中的氢氧化钠溶液从分液漏斗加入吸收剩余的氯气，Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，将装置Ⅳ中的溶液从分液漏斗中注入圆底烧瓶中吸收剩余氯气；

④在75℃以上氯气和浓碱溶液中主要产物是ClO3-和Cl-，所以混有杂质为KCl；

(2)已知碱性条件下，ClO-有强氧化性，而ClO3-氧化性很弱，碱性条件下，H2O2能被ClO-氧化，而不能被ClO3-氧化，设计实验方案为分别取少量NaClO和NaClO3溶液于试管A、B中，均滴加少量NaOH溶液，再分别滴加H2O2溶液，A中有气泡产生并能使带火星的木条复燃，B中无明显现象(或者：分别取少量NaClO和NaClO3溶液于试管A、B中，均滴加少量NaOH溶液，再分别滴加H2O2溶液充分振荡，然后煮沸溶液1～2分钟，冷却。分别加入足量稀硝酸酸化，滴加AgNO3溶液，A中产生白色沉淀，B中无明显现象)；

(3)①测定产品KClO3的纯度，样品中含次氯酸钾，加入过氧化氢会和次氯酸根离子发生反应，步骤2的目的是除去ClO-，煮沸过程中过氧化氢分解生成水和氧气，反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑；

②ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O，2S2O32-+I2=S4O62-+2I-，则有ClO3-～3I2～6S2O32-，可见取25 mL溶液滴定至终点时消耗ClO3-的物质的量为n== mol，250 mL溶液中所含KClO3的物质的量为n’=，2.45 g样品中KClO3的含量为

=83.3%。