Question

卤素单质在碱性溶液中容易发生歧化反应，歧化的产物依反应温度的不同而不同。

Cl₂＋2OH^－ Cl^－＋ClO^－＋H₂O

3Cl₂＋6OH^－5Cl^－＋ClO₃^-＋3H₂O

下图为制取氯气、氯酸钾、次氯酸钠和检验氯气性质的微型实验装置：

装置中盛装的药品如下：

①多用滴管中装有5 mL浓盐酸；②微型具支试管中装有1.5 g KMnO₄；③微型具支试管中装有2～3 mL浓硫酸；④U形反应管中装有30% KOH溶液；⑤U形反应管中装有2 mol·L^－1 NaOH溶液；⑥、⑦双U形反应管中分别装有0.1 mol·L^－1 KI－淀粉溶液和KBr溶液；⑧尾气出口用浸有0.5 mol·L^－1 Na₂S₂O₃溶液的棉花轻轻覆盖住

（1）检查整套装置气密性的方法是________。

（2）为了使装置④⑤中的反应顺利完成，应该控制的反应条件分别为___________。

（3）装置⑥⑦中能够观察到的实验现象分别是_________。

（4）如果把装置⑥⑦中的试剂互换位置，则______（填“能”或“不能”）证明氧化性Cl₂>I₂，理由是_______。

（5）已知氯酸钾和氯化钾的溶解度曲线如图所示，反应结束后，从装置④所得溶液中提取氯酸钾晶体的实验操作是______________。

（6）尾气处理时Cl₂发生反应的离子方程式为_________。

（7）选择微型实验装置的优点有___________（任答两点）。

Answer

连接好实验装置，由⑧导管向⑦装置中加水，若能形成一段稳定的水柱，则装置的气密性良好（其他合理答案均可） 装置④放入348 K（或75 ℃）热水浴中；装置⑤放入冷水浴中 装置⑥中溶液变蓝；装置⑦中溶液变成橙色 能 Cl2与KBr反应生成Br2，氧化性Cl2>Br2，Cl2与挥发出来的Br2均可与KI反应，氧化性Br2>I2或Cl2>I2，均可证明氧化性Cl2>I2 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤、干燥） S2O32-＋4Cl2＋5H2O=2SO42-＋8Cl－＋10H＋ 简化实验装置、节约成本；试剂用量少、能源消耗少；节省空间，缩短实验时间；减少污染等（任答两点）

【解析】

（1）气体经过的装置数目较多，可用液差法检查整套装置的气密性；

（2）该实验的目的是制取氯酸钾和次氯酸钠，由于④U形反应管中装有30%KOH溶液，用于制取氯酸钾，⑤U形反应管中装有2mol·L－1NaOH溶液用于制取次氯酸钠，结合已知离子方程式写出反应条件；

（3）装置⑥中KI溶液与Cl2反应生成I2，使淀粉溶液变蓝，装置⑦中KBr溶液与Cl2反应生成Br2；

（4）如果把装置⑥、⑦中的试剂互换位置，Cl2与KBr反应生成的Br2挥发出来会与KI反应生成I2，据此分析解答；

（5）物质的溶解度随温度的变化较快，常常选择冷却结晶方式析出晶体，物质的溶解度随温度的变化相对平缓，常常选择蒸发溶剂的结晶方式析出晶体；观察溶解度曲线特点，选择结晶方式；

（6）Na2S2O3和Cl2发生氧化还原反应生成Na2SO4和NaCl，结合电子守恒、电荷守恒写出离子方程式；

（7）结合微型实验装置的特点回答其优点，如节约药品，减少环境污染等等。

（1）整套装置气密性的检查用液差法，方法是连接好实验装置，由⑧导管向⑦装置中加水，若能形成一段稳定的水柱，则装置的气密性良好。

（2）装置④中盛放30% KOH溶液，装置④中发生的反应为3Cl2＋6KOHKClO3＋5KCl＋3H2O，则装置④用于制备KClO3；装置⑤中盛放2 mol·L－1 NaOH溶液，装置⑤中发生的反应为Cl2＋2NaOHNaCl＋NaClO＋H2O，则装置⑤用于制备NaClO。为了使装置④中的反应顺利完成，装置④应放入348 K（或75 ℃）热水浴中；为了使装置⑤中的反应顺利完成，装置⑤应放入冷水浴中。

（3）装置⑥中盛放KI－淀粉溶液，通入Cl2发生反应Cl2＋2KI=2KCl＋I2，I2遇淀粉呈蓝色，则装置⑥中的实验现象是溶液变蓝；装置⑦中盛放KBr溶液，通入Cl2发生反应Cl2＋2KBr=2KCl＋Br2，则装置⑦中的实验现象是溶液变成橙色。

（4）如果把装置⑥⑦中的试剂互换位置，即装置⑥中盛放KBr溶液，装置⑥中发生反应Cl2＋2KBr=2KCl＋Br2，由此得出氧化性Cl2>Br2；装置⑦中盛放KI－淀粉溶液，无论是Cl2还是装置⑥中挥发出来的Br2（g）都能与KI反应生成I2，则说明Cl2或Br2（g）的氧化性强于I2。结合装置⑥中得出的结论也能证明氧化性Cl2>I2。

（5）根据溶解度曲线可知，KClO3的溶解度随温度升高明显增大，KCl在低温时溶解度大于KClO3，高温时溶解度小于KClO3，则从装置④所得溶液中提取KClO3晶体的实验操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。

（6）尾气用浸有0.5 mol·L－1 Na2S2O3溶液的棉花吸收，Cl2将S2O氧化成SO，自身被还原成Cl－，根据氧化还原反应原理可将尾气吸收时Cl2发生反应的离子方程式配平为4Cl2＋S2O＋5H2O=2SO＋8Cl－＋10H＋。

（7）选择微型实验装置的优点有：简化实验装置、节约成本；试剂用量少、能源消耗少；节省空间，缩短实验时间；减少污染等。