Question

高锰酸钾是一种典型的强氧化剂，无论在实验室还是在化工生产中都有重要的应用．
I．如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置（夹持设备已略）．
（1）制备氯气选用的药品为：高锰酸钾和浓盐酸，相关的化学反应方程式为：

 

．
（2）装置B是安全瓶，监测实验进行时C中可能发生堵塞，请写出发生堵塞时B中的现象

 

．
（3）装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，为此C中I、II、III依次放入

 

．（选a或b或c）

	a	b	c
I	干燥的有色布条	湿润的有色布条	湿润的有色布条
II	碱石灰	浓硫酸	无水氯化钙
III	湿润的有色布条	干燥的有色布条	干燥的有色布条

（4）设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性．当向D中缓缓通入足量氯气时，可以看到无色溶液逐渐变为红棕色，说明氯的非金属性大于溴．打开活塞，将装置D中少量溶液加入装置E中，振荡．观察到的现象是

 

．该现象不能说明溴的非金属性强于碘，原因是

 

．
II．硫酸钠-过氧化氢加合物（xNa₂SO₄?yH₂O₂?zH₂O）的组成可通过下列实验测定：
①准确称取1.7700g样品，配制成100ml溶液A．
②准确量取25.00ml溶液A，加入盐酸酸化的BaCl₂溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体0.5825g．
③准确量取25.00ml溶液A，加入适量稀硫酸酸化后，用0.02000mol?L^-1KMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液25.00ml．H₂O₂与KMnO₄反应的离子方程式如下：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑
（1）上述滴定不加稀硫酸酸化，MnO₄^-被还原成MnO₂，其离子方程式为：

 

．
（2）通过计算确定样品的化学式：

 

．

Answer 1

考点：氯气的实验室制法,探究物质的组成或测量物质的含量,氯、溴、碘的性质实验

专题：实验探究和数据处理题,实验设计题

分析：I．（1）高锰酸钾和浓盐酸在常温下反应生成氯气、氯化钾、氯化锰和水；
（2）依据C发生堵塞时，B中压强增大，分析解答；
（3）验证氯气是否具有漂白性，要验证干燥氯气无漂白性，湿润的有色布条中，氯气和水反应生成次氯酸具有漂白性；
（4）打开活塞，将装置D中少量溶液加入装置E中，生成的溴单质和碘化钾反应生成碘单质，碘单质溶解于苯中，振荡分层，苯层在上层；氯气和溴的氧化性均强于碘，D中过量的过量的Cl₂也可将I^-氧化为I₂；
II．（1）不加稀硫酸酸化，MnO₄^-被还原为MnO₂，双氧水被氧化生成氧气，根据电荷守恒可知有氢氧根离子生成，再根据原子守恒判断是否有水生成，配平书写；
（2）硫酸钠与氯化钡反应生成硫酸钡，依据硫原子个数守恒，由硫酸钡的质量计算硫酸钠的质量，求出硫酸钠的物质的量；
依据氧化还原反应滴定原理2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑求出双氧水的物质的量；
根据质量守恒，用总质量减去硫酸钠和双氧水的质量，求出水的质量，进而求出水的物质的量，依据n（Na₂SO₄）：n（H₂O₂）：n（H₂O）=x：y：z计算想x、y、z的值，写出化学式．

解答： 解：I．（1）高锰酸钾和浓盐酸在常温下反应制取氯气的化学方程式为：2KMnO₄+16HCl（浓）=2MnCl₂ +5Cl₂↑+2KCl+8H₂O；
故答案为：2KMnO₄+16HCl（浓）=2MnCl₂ +5Cl₂↑+2KCl+8H₂O；
（2）装置B是安全瓶，监测实验进行时C中是否发生堵塞，发生堵塞时B中的压强增大，锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升；
故答案为：锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升；
（3）装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，验证氯气是否具有漂白性，要验证干燥氯气无漂白性，湿润的有色布条中，氯气和水反应生成次氯酸具有漂白性，选项中abc的Ⅱ中都是干燥剂，再通入湿润的有色布条不能验证氯气的漂白性，所以C中I、II、III依次放入湿润的有色布条、无水氯化钙、干燥的有色布条，所以选c，
故答案为：c；
（4）氯气与D中的溴化钠反应生成溴单质，打开活塞，将装置D中少量溶液加入装置E中，生成的溴单质和碘化钾反应生成碘单质，碘单质溶解于苯中显紫红色，振荡分层，苯层在上层，该现象不能说明溴的非金属性强于碘，氯气和溴的氧化性均强于碘，D中过量的过量的Cl₂也可将I^-氧化为I₂；
故答案为：E中溶液分为两层，上层（苯层）为紫红色；过量的Cl₂也可将I^-氧化为I₂；
II．（1）不加稀硫酸酸化，MnO₄^-被还原为MnO₂，化合价由+7价将为+4价，得到3个电子，双氧水中两个-1价的氧均被氧化到氧气中的0价的氧，共失去2个电子，依据氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数，MnO₄^-的系数为2，则MnO₂的系数为2，H₂O₂的系数为3，则O₂系数为3，根据电荷守恒可知有OH^-生成，其系数为2，由原子守恒可知，有水生成，其系数为2，反应离子方程式为：2MnO₄^-+3H₂O₂=2MnO₂↓+3O₂↑+2OH^-+2H₂O，
故答案为：2MnO₄^-+3H₂O₂=2MnO₂↓+3O₂↑+2OH^-+2H₂O；
（2）依据原子硫原子个数守恒：
Na₂SO_4^～BaSO₄
  1     1                 
所以n（Na₂SO₄）=n（BaSO₄）=

0.5825g

233g/mol

=2.50×10^-3mol，
依据反应2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑
         2              5
0.02000mol?L^-1×0.025L   n（H₂O₂）
n（H₂O₂）=

5

2

×0.02000mol?L^-1×0.025L/=1.25×10^-3mol，
m（H₂O₂）=34g?mol^-1×1.25×10^-3mol=0.0425g，
依据质量守恒定律可知：n（H₂O）=（1.7700g×

25ml

100ml

-0.355g-0.0425g）÷18g?mol^-1=2.50×10^-3mol，
所以：n（Na₂SO₄）：n（H₂O₂）：n（H₂O）=x：y：z=2：1：2；
硫酸钠-过氧化氢加合物的化学式为2Na₂SO₄?H₂O₂?2H₂O
答：硫酸钠-过氧化氢加合物的化学式为2Na₂SO₄?H₂O₂?2H₂O．

点评：本题为综合题，考查了氯气的制备和性质的检验，氧化还原反应滴定，离子方程式书写及相关计算，难度中等，易错点为氧化还原方程式的配平，解题时注意得氧化还原反应中得失电子守恒、原子个数守恒等规律的应用．