Question

14．某小组欲探究Cl₂与KI溶液的反应，设计实验装置如下图．
已知：I₂在水中溶解度很小，在KI溶液中溶解度显著增大，I_2（S）+I^-?I₃^-_（aq）．
容器中盛放的试剂分别为：
A．MnO₂
C．0.5000mol/L的KI溶液
D．AgNO₃溶液
E．NaOH溶液
F．浓盐酸
完成下列填空：
（1）仪器A的名称蒸馏烧瓶，B中的试剂是饱和食盐水．
（2）当D装置中出现白色沉淀 时，停止加热；E的作用是吸收未反应的氯气．
（3）当氯气开始进入C时，C中看到的现象是溶液变棕黄色；不断向C中通入氯气，看到溶液颜色逐渐加深，后来出现深褐色沉淀，试运用平衡移动原理分析产生这些现象的原因被置换出来的I₂在KI溶液中溶解度、较大，所以溶液颜色逐渐加深，但随着反应KI被消耗，平衡I_2（S）+I^-?I₃^-_（aq）向左移动，碘在水中的溶解度较小，所以部分碘以沉淀的形式析出．
（4）持续不断地向C中通入氯气，看到C中液体逐渐澄清，最终呈无色．推测此时C中无色溶液里含碘物质的化学式HIO₃（此时溶液中只有一种含碘微粒）．
为确定含碘物质中碘元素的化合价，进行如下实验：
①取反应后C中溶液5.00mL（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0.6250mol/L的Na₂S₂O₃溶液滴定至蓝色刚好褪去，耗Na₂S₂O₃溶液24.00mL．
已知：I₂+2S₂O₃^2-→2I^-+S₄O₆^2-
计算：碘元素的化合价为+5．
（5）欲检验某溶液中是否含有I^-，可使用的试剂为氯水和淀粉溶液．合理的实验操作为取样，滴加淀粉溶液，振荡均匀后再逐滴加入氯水并振荡．

Answer 1

分析 F中的浓盐酸滴入烧瓶A中的二氧化锰中发生反应生成氯气、二氧化锰、水，生成的氯气中含氯化氢、水蒸气，通过B中的饱和食盐水除去氯化氢，通过C中KI溶液
，探究Cl₂与KI溶液的反应，通过D装置中AgNO₃溶液生成氯化银白色沉淀，最后剩余氯气通过氢氧化钠溶液吸收，不能排放到空气中，防止污染空气，
（1）A中是制备氯气的装置，所以A是蒸馏烧瓶；B是用来除去氯气中的氯化氢气体，所以用饱和食盐水．
（2）氯气的KI溶液反应之后，剩余的氯气进入硝酸银溶液，生成氯化银白色沉淀；未反应的氯气进入氢氧化钠溶液被吸收．
（3）氯气开始进入C时，将碘离子氧化成单质碘，所以开始溶液变棕黄色；不断向C中通入氯气，看到溶液颜色逐渐加深，后来出现深褐色沉淀，因为被置换出来的I₂在KI溶液中溶解度、较大，所以溶液颜色逐渐加深，但随着反应KI被消耗，平衡I_2（S）+I^-?I₃^-_（aq）向左移动，碘在水中的溶解度较小，所以部分碘以沉淀的形式析出．
（4）氯气过量时会将碘继续氧化成HIO₃；Na₂S₂O₃的物质的量=0.625×0.024=0.015mol，C中原I^-的物质的量=0.005×0.5=0.0025mol，设被氯气氧化为x价，据反应I₂+2S₂O₃^2-→2I^-+S₄O₆^2-，得反应的碘单质物质的量=0.015×$\frac{1}{2}$=0.0075mol，碘原子共0.015mol，x价碘生成的占0.0025mol，则碘离子生成的为0.015-0.0025=0.0125mol，据化合价升降相等得：0.0025x=0.0125，x=5，所以碘元素的化合价为+5价．
（5）检验某溶液中是否含有I^-，取样，滴加淀粉溶液，振荡均匀后再逐滴加入氯水并振荡．

解答 解：（1）A中是制备氯气的装置，依据仪器图形和用途可知A是蒸馏烧瓶，B中是用来除去氯气中的氯化氢气体，所以用饱和食盐水，
故答案为：蒸馏烧瓶，饱和食盐水；
（2）氯气的KI溶液反应之后，剩余的氯气进入硝酸银溶液，装置D中生成氯化银白色沉淀；未反应的氯气进入装置E中的氢氧化钠溶液被吸收，
故答案为：白色沉淀，吸收未反应的氯气；
（3）氯气开始进入C时，将碘离子氧化成单质碘，所以开始溶液变棕黄色；不断向C中通入氯气，看到溶液颜色逐渐加深，后来出现深褐色沉淀，因为被置换出来的I₂在KI溶液中溶解度、较大，所以溶液颜色逐渐加深，但随着反应KI被消耗，平衡I_2（S）+I^-?I₃^-_（aq）向左移动，碘在水中的溶解度较小，所以部分碘以沉淀的形式析出，
故答案为：溶液变棕黄色，被置换出来的I₂在KI溶液中溶解度、较大，所以溶液颜色逐渐加深，但随着反应KI被消耗，平衡I_2（S）+I^-?I₃^-_（aq）向左移动，碘在水中的溶解度较小，所以部分碘以沉淀的形式析出；
（4）氯气过量时会将碘继续氧化成HIO₃；Na₂S₂O₃的物质的量=0.625×0.024=0.015mol，C中原I^-的物质的量=0.005×0.5=0.0025mol，
设被氯气氧化为x价，据反应I₂+2S₂O₃^2-→2I^-+S₄O₆^2-，得反应的碘单质物质的量=0.015mol×$\frac{1}{2}$=0.0075mol，碘原子共0.015mol，
x价碘生成的占0.0025mol，则碘离子生成的为0.015-0.0025=0.0125mol，
据化合价升降相等得：0.0025x=0.0125，x=5，
所以碘元素的化合价为+5价，
故答案为：HIO₃，+5；
（5）检验某溶液中是否含有I^-，取样，滴加淀粉溶液，振荡均匀后再逐滴加入氯水并振荡，
故答案为：取样滴加淀粉溶液，振荡均匀后再逐滴加入氯水并振荡；

点评 本题考查了物质性质的实验设计过程分析判断，主要是氯气性质的理解应用，注意含碘物质中碘元素的化合价的确定和计算，题目难度中等．