Question

10．某小组欲探究Cl₂的化学性质，设计以下反应实验Cl₂+KOH+KI→KIO_X+KCl+H₂O（未配平）．
Ⅰ[实验方案]实验装置如图

各装置中所使用的试剂如下所示：
A、MnO₂   B、饱和食盐水  C、KI、KOH混合溶液  D、AgNO₃溶液   E、NaOH溶液   F、浓盐酸
（1）仪器A的名称蒸馏烧瓶，E装置的作用是吸收多余氯气，防止污染空气．
（2）当D装置中出现浑浊（或有白色沉淀） 时，停止加热．
（3）应用平衡原理解释B装置的作用氯气在水中的溶解平衡为：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，饱和食盐水中C（CI^-）很大，可以抑制氯气的溶解，而氯化氢又极易溶于水，因此采用饱和食盐水既能除去HCI又能避免因溶解而造成CI₂的损失．
Ⅱ[检验产物]
①精确取C中液体20.00mL（均匀）于锥形瓶中，加入KI（过量）和足量稀硫酸
②向上述锥形瓶中滴加淀粉指示剂，溶液变蓝，用0.5000mol/L的Na₂S₂O₃溶液滴定至蓝色刚好褪去，耗Na₂S₂O₃溶液25.20mL．
已知：原C中KI的浓度为0.1000mol/L；I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-
（1）写出①的离子反应方程式（2x-1）I^-+IO_X^-+2xH⁺=xI₂+xH₂O；
（2）经过计算x=3.15．若与理论值相比偏高，你认为可能的原因是C中有残余氯气，会氧化KI生成I₂．若想修正此误差，可采取的方法是加热煮沸所取的20.00mL液体，赶走溶在其中的氯气．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根据氧气A的构造可知其名称为蒸馏烧瓶；装置中有残留氯气，E是吸收过量的气体防止污染环境；
（2）D装置盛放的是硝酸银溶液，用于判断氯气是否过量，当D中有白色沉淀生成时，则氯气已经过量，应该停止加热；
（3）氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，是化学平衡，饱和氯化钠溶液中氯离子浓度大，化学平衡逆向进行，氯化氢极易溶于水；
Ⅱ．（1）I^-和IO_X^-在酸性条件下反应生成碘单质，根据化合价变化配平该反应的离子方程式；
（2）根据消耗的硫代硫酸钠的物质的量及反应方程式计算出生成碘单质的物质的量，结合方程式计算出消耗碘酸根离子的物质的量；根据原C溶液中碘化钾的浓度可知生成碘酸根离子浓度，从而得出x；理论上x应该为3，根据计算结果判断偏高还是偏低，并分析造成该结果的原因；通过加热的方法可以刚走装置中氯气．

解答 解：Ⅰ．（1）根据图示可知，A的名称为蒸馏烧瓶，装置中有残留氯气有毒，E中溶液是吸收过量的氯气，防止污染环境，
故答案为：蒸馏烧瓶； 吸收多余氯气，防止污染空气；
（2）当氯气过量时，装置D中硝酸银溶液会变浑浊，所以当D中出现浑浊（或有白色沉淀）时，停止加热，
故答案为：浑浊（或有白色沉淀）；
（3）氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，是化学平衡，饱和氯化钠溶液中氯离子浓度大，化学平衡逆向进行，氯化氢极易溶于水，平衡原理解释B装置的作用是，氯气在水中的溶解平衡为：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，饱和食盐水中C（CI^-）很大，可以抑制氯气的溶解，而氯化氢又极易溶于水，因此采用饱和食盐水既能除去HCI又能避免因溶解而造成CI₂的损失，
故答案为：氯气在水中的溶解平衡为：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，饱和食盐水中C（CI^-）很大，可以抑制氯气的溶解，而氯化氢又极易溶于水，因此采用饱和食盐水既能除去HCI又能避免因溶解而造成CI₂的损失；
Ⅱ．（1）I^-和IO_X^-在酸性条件下反应生成碘单质，IO_X^-中碘元素的化合价为（2x-1）价，反应后变为0价，化合价变化为（2x-1），碘离子的化合价为-1，反应后变为0价，化合价变化为1，则碘离子的系数为（2x-1），IO_X^-的系数为1，然后根据质量守恒配平可得：（2x-1）I^-+IO_X^-+2xH⁺=xI₂+xH₂O，
故答案为：（2x-1）I^-+IO_X^-+2xH⁺=xI₂+xH₂O；
（2）0.5000mol/L的Na₂S₂O₃溶液滴定至蓝色刚好褪去，耗Na₂S₂O₃溶液25.20mL，消耗硫代硫酸钠的物质的量为：0.5000mol/L×0.0252L=0.0126mol，根据反应I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-可知，消耗碘单质的物质的量为：0.0126mol×$\frac{1}{2}$=0.0063mol，
原C中KI的浓度为0.1000mol/L，根据质量守恒，反应后生成IO_X^-的浓度也是0.1000mol/L，则20mL该溶液中含有IO_X^-的物质的量为：0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，根据反应：（2x-1）I^-+IO_X^-+2xH⁺=xI₂+xH₂O可知0.002molIO_X^-完全反应生成碘单质的物质的量为：0.002mol×x=0.0063mol，解得：x=3.15；理论上x应该为3，所以比理论值偏高；可能是装置C中有残余氯气，会氧化KI生成I₂，导致x偏高，装置C反应后的溶液中含有氯气会影响测定结果，可加热煮沸所取的20.00mL液体，赶走溶在其中的氯气，
故答案为：3.15； C中有残余氯气，会氧化KI生成I₂；加热煮沸所取的20.00mL液体，赶走溶在其中的氯气．

点评 本题考查了性质实验方案的设计与评价，题目难度中等，明确实验目的及实验原理为解答关键，试题侧重考查学生的分析、理解能力及逻辑推理能力，注意掌握物质性质实验方案设计与评价原则．