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【题目】黄色超氧化钾(KO2)可作为宇宙飞船舱的氧源。某学习小组设计以下实验探究KO2的性质,请回答相关问题:

I.探究KO2与水的反应

实验操作

现象

结论与解释

1)取少量KO2固体于试管中,滴加少量水,将带火星的木条靠近试管口,反应结束后,溶液分成两份

快速产生气泡,木条复燃

产生的气体是______

2)一份滴加酚酞试液

先变红后褪色

可能的产物是______

3)另一份滴加FeCl3溶液

观察到______

II. 探究KO2SO2的反应

4)正确的操作依次是___________________

①打开K1通入N2 ,排尽装置内原气体后关闭

②拆卸装置至实验完成

③检查装置气密性,然后装入药品

④打开分液漏斗活塞K2

5A装置发生的化学方程式为____________________

6)用上述装置验证“KO2SO2反应生成O2”还存在不足,你的改进措施是_____

7)改进后再实验,待KO2完全反应后,将装置C中固体加水溶解,配成50.00mL溶液,等分为MN两份。

①向M溶液中加入足量的盐酸酸化的BaCl2溶液,充分反应后,将沉淀过滤、洗涤、__,称重为2.33g

②将N溶液移入_______(填仪器名称)中,用0.40mol/L酸性KMnO4溶液滴定,终点时消耗酸性KMnO4溶液20.00mL

③依据上述现象和数据,请写出该实验总反应的化学方程式___________

【答案】O2 KOH和H2O2 产生红褐色沉淀和气体 ③①④①②或③④①② H2SO4 + Na2SO3 = Na2SO4 + H2O + SO2 在B、C之间连接一个盛有浓硫酸的洗气瓶(或者将B装置中的饱和NaHSO3溶液替换为浓硫酸) 干燥 锥形瓶 6KO2+3SO2=2K2SO3+K2SO4+4O2

【解析】

(1)根据带火星的木条复燃判断;

(2)根据反应后溶液中滴加酚酞试液,溶液先变红后褪色分析判断;

(3)根据(1)(2)的分析,结合过氧化氢能够催化分解分析解答;

(4)根据题示的实验操作,结合实验装置图分析解答;

(5)A装置中70%H2SO4与亚硫酸钠反应生成二氧化硫,据此书写反应的化学方程式;

(6)从实验的装置图可知,进入硬质玻璃管的气体中含有水蒸气,据此分析解答;

(7)2.33g沉淀为硫酸钡,高锰酸钾与亚硫酸钠反应的方程式为2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4=6K2SO4+2MnSO4+3H2O,计算出生成的硫酸钾和亚硫酸钾的物质的量之比,然后书写反应的方程式。

(1)取少量KO2固体于试管中,滴加少量水,将带火星的木条靠近试管口,木条复燃,说明生成的气体为氧气,故答案为:O2

(2)KO2固体中滴加少量水,反应后溶液中滴加酚酞试液,溶液先变红后褪色,说明反应生成氢氧化钾和过氧化氢,故答案为:KOHH2O2

(3)KO2固体中滴加少量水,反应后溶液中滴加FeCl3溶液,氯化铁与氢氧化钾反应生成氢氧化铁红褐色沉淀,同时氯化铁催化过氧化氢分解放出氧气,因此看到的现象为产生红褐色沉淀和气体,故答案为:产生红褐色沉淀和气体;

(4)根据题示的实验操作,结合实验装置图,实验步骤为:首先检查装置气密性,然后装入药品,打开K1通入N2 ,排尽装置内的空气后关闭,再打开分液漏斗活塞K2,反应生成二氧化硫,打开K1通入N2 ,排尽装置内的二氧化硫后关闭,拆卸装置至实验完成,故答案为:③①④①②或③④①②;

(5)A装置中70%H2SO4与亚硫酸钠反应放出二氧化硫气体,反应的化学方程式为H2SO4 + Na2SO3 Na2SO4 + H2O + SO2,故答案为:H2SO4 + Na2SO3 Na2SO4 + H2O + SO2

(6)从实验的装置图可知,进入硬质玻璃管的气体中含有水蒸气,干扰了实验验证“KO2SO2反应生成O2的现象,改进措施为在BC之间连接一个盛有浓硫酸的洗气瓶(或者将B装置中的饱和NaHSO3溶液替换为浓硫酸),故答案为:在BC之间连接一个盛有浓硫酸的洗气瓶(或者将B装置中的饱和NaHSO3溶液替换为浓硫酸)

(7)改进后再实验,待KO2完全反应后,将装置C中固体加水溶解,配成50.00mL溶液,等分为MN两份。

①向M溶液中加入足量的盐酸酸化的BaCl2溶液,充分反应后,将沉淀过滤、洗涤、干燥,称重为2.33g

②将N溶液移入锥形瓶中,用0.40mol/L酸性KMnO4溶液滴定,终点时消耗酸性KMnO4溶液20.00mL,说明生成的产物中含有亚硫酸钾。

2.33g沉淀为硫酸钡,物质的量==0.01mol,因此原样品中含有0.02mol硫酸钾;高锰酸钾与亚硫酸钠反应的方程式为2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4=6K2SO4+2MnSO4+3H2O,因此原样品中亚硫酸钾的物质的量=2××0.40mol/L×0.020L=0.04mol,因此KO2SO2反应的化学方程式为6KO2+3SO22K2SO3+K2SO4+4O2,故答案为:干燥;锥形瓶;6KO2+3SO22K2SO3+K2SO4+4O2

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物质

Mn(OH)2

Fe(OH)2

Fe(OH)3

PbCl2

PbS

PbCO3

Ksp

2×10-13

8.0×10-16

1×10-38

1.6×10-5

8.0×10-28

7.4×10-14

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