(15 分)实验室用图所示装置制备 KClO 溶液,并通过…——2015 高考化学第 19 题答案解析

2015_江苏卷

2015 江苏 第 19 题 解答题 区分题
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19.(15 分)实验室用图所示装置制备 KClO 溶液,并通过 KClO 溶液与 $\mathrm { F e } \ \left( \mathrm { N O } _ { 3 } \right)$ <sub>3</sub>溶液的反应制备高效水处理剂 ${ \mathrm { K } } _ { 2 } { \mathrm { F e O } } _ { 4 }$ .已知 ${ \mathrm { K } } _ { 2 } { \mathrm { F e O } } _ { 4 }$ 具有下列性质①可溶于水、微溶于浓KOH 溶液,②在 $0 ^ { \circ } C - 5 ^ { \circ } C$ 、强碱性溶液中比较稳定, $\textcircled{3}$ 在 $\mathrm { F e } ^ { 3 + }$ 和Fe(OH)<sub>3</sub>催化作用下发生分解,④在酸性至弱碱性条件下,能与水反应生成 $\mathrm { F e } \ \left( \mathrm { O H } \right) \mathbf { \Omega } _ { 3 }$ 和 ${ { \mathrm O } _ { 2 } }$

(1)装置 A 中 ${ \mathrm { K M n O } } _ { 4 }$ 与盐酸反应生成 $\mathrm { M n C l } _ { 2 }$ 和 $\mathrm { C l } _ { 2 }$ ,其离子方程式为 $2 \mathrm { M n O } _ { 4 } \bar { - }$ $+ 1 6 \mathrm { H } ^ { + } + 1 0 \mathrm { C l } ^ { - } = 2 \mathrm { M n } ^ { 2 + } + 5 \mathrm { C l } _ { 2 } \uparrow + 8 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O }$ ,将制备的 $\mathrm { C l } _ { 2 }$ 通过装置 B 可除去 HCl (填化学式)

(2) $\mathrm { C l } _ { 2 }$ 和KOH 在较高温度下反应生成 $\mathrm { K C l O } _ { 3 }$ ,在不改变KOH 溶液的浓度和体积的条件下,控制反应在 $0 ^ { \circ } C { \sim } 5 ^ { \circ } C$ 进行,实验中可采取的措施是 缓慢滴加盐酸、装置C用冰水浴中

(3)制备 ${ \mathrm { K } } _ { 2 } { \mathrm { F e O } } _ { 4 }$ 时,KClO饱和溶液与 $\mathrm { F e } \ \left( \mathrm { N O } _ { 3 } \right) _ { 3 }$ 饱和溶液的混合方式为 在搅拌下,将 $\mathrm { F e } ~ ( \mathrm { N O } _ { 3 } )$ 饱和溶液缓慢滴加到KClO 饱和溶液中

(4)提纯 ${ \mathrm { K } } _ { 2 } { \mathrm { F e O } } _ { 4 }$ 粗产品[含有 $\mathrm { F e ~ O H } ) _ { 3 } . \mathrm { K C l }$ 等杂质]的实验方案为:将一定量的 ${ \mathrm { K } } _ { 2 } { \mathrm { F e O } } _ { 4 }$ 粗产品溶于冷的 $3 \mathrm { m o l } { \cdot } \mathrm { L } ^ { - 1 } \mathrm { K O H }$ 溶液中, 用砂芯漏斗过滤,将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和的 KOH 溶液,再用砂芯漏斗过滤,晶体用乙醇洗涤 2﹣3 次后,在真空干燥箱中干燥 (实验中须使用的试剂有:饱和KOH 溶液,乙醇;除常用仪器外须使用

的仪器有:砂芯漏斗,真空干燥箱)

参考答案

缓慢滴加盐酸、装置C用冰水浴中

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【考点】U3:制备实验方案的设计

【专题】24:实验设计题

【分析】(1) ${ \mathrm { K M n O } } _ { 4 }$ 具有强氧化性,将盐酸中氯离子氧化为 $\mathrm { C l } _ { 2 }$ ,反应还有水生成,${ \mathrm { K M n O } } _ { 4 }$ $\mathrm { H C l }$ $\mathbf { M n C l } _ { 2 }$ 改写成离子形式, $\mathrm { C l } _ { 2 }$ $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O }$ 为分子式形式,配平书写离子方程式;由于盐酸易挥发,制备的氯气中含有HCl,应饱和食盐水吸收HCl除去;

> ② $\mathrm { C l } _ { 2 }$ 和 KOH 在较高温度下反应生成 $\mathrm { K C l O } _ { 3 }$ ,制取 KClO 温度反应在 $0 ^ { \circ } \mathrm { C } \sim 5 ^ { \circ } \mathrm { C }$ ,装置C应放在冰水浴中,充分利用原料,应降低通入氯气的速率;

> ③ ${ \mathrm { K } } _ { 2 } { \mathrm { F e O } } _ { 4 }$ 在 $\mathrm { F e } ^ { 3 + }$ 和 $\mathrm { F e } \ \left( \mathrm { O H } \right) \mathbf { \Omega } _ { 3 }$ 催化作用下发生分解,应把 $\mathrm { F e } \ \left( \mathrm { N O } _ { 3 } \right)$ <sub>3</sub>饱和溶液滴加到KClO溶液中;

(4)用砂芯漏斗过滤,除去氢氧化铁,由于 ${ \mathrm { K } } _ { 2 } { \mathrm { F e O } } _ { 4 }$ 可溶于水、微溶于浓 KOH 溶液,将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和的KOH 溶液,析出 ${ \mathrm { K } } _ { 2 } { \mathrm { F e O } } _ { 4 }$ 晶体,再进行过滤,用乙醇洗涤,减少因溶解导致晶体损失,最后在真空干燥箱中干燥

【解答】解:(1) ${ \mathrm { K M n O } } _ { 4 }$ 具有强氧化性,将盐酸中氯离子氧化为 $\mathrm { C l } _ { 2 }$ ,反应还有水生成,${ \mathrm { K M n O } } _ { 4 }$ 、HCl、 $\mathrm { M n C l } _ { 2 }$ 改写成离子形式, ${ \mathrm { C l } } _ { 2 } , ~ { \mathrm { H } } _ { 2 } { \mathrm { O } }$ 为分子式形式,离子方程式为: $2 \mathrm { M n O } _ { 4 }$ $+ 1 6 \mathrm { H } ^ { + } + 1 0 \mathrm { C l } ^ { - } = 2 \mathrm { M n } ^ { 2 + } + 5 \mathrm { C l } _ { 2 } \uparrow + 8 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } ,$

由于盐酸易挥发,制备的氯气中含有HCl,应饱和食盐水吸收HCl除去,

$$ 2 \mathrm { M n O _ { 4 } } ^ { - } + 1 6 \mathrm { H } ^ { + } + 1 0 \mathrm { C l } ^ { - } = 2 \mathrm { M n } ^ { 2 + } + 5 \mathrm { C l } _ { 2 } \uparrow + 8 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } ; \mathrm { H C l } ; $$

> ② $\mathrm { C l } _ { 2 }$ 和 KOH 在较高温度下反应生成 $\mathrm { K C l O } _ { 3 }$ ,制取 KClO 温度反应在 $0 ^ { \circ } \mathrm { C } \sim 5 ^ { \circ } \mathrm { C }$ ,装置C应放在冰水浴中,充分利用原料,缓慢滴加盐酸,减慢生成氯气的速率,

故答案为:缓慢滴加盐酸、装置C用冰水浴中;

> ③ $\zeta _ { 2 } \mathrm { F e O } _ { 4 }$ 在 $\mathrm { F e } ^ { 3 + }$ 和 $\mathrm { F e } \ \left( \mathrm { O H } \right) \mathbf { \Omega } _ { 3 }$ 催化作用下发生分解,应把 $\mathrm { F e } \ \left( \mathrm { N O } _ { 3 } \right)$ <sub>3</sub>饱和溶液滴加到 KClO 溶液中,具体操作为:在搅拌下,将 $\mathrm { F e } \ \left( \mathrm { N O } _ { 3 } \right)$ )<sub>3</sub>饱和溶液缓慢滴加到 KClO饱和溶液中,

故答案为:在搅拌下,将 $\mathrm { F e } \ \left( \mathrm { N O } _ { 3 } \right) \ _ { 3 }$ 饱和溶液缓慢滴加到KClO 饱和溶液中;

(4)提纯 ${ \mathrm { K } } _ { 2 } { \mathrm { F e O } } _ { 4 }$ 粗产品[含有 $\mathrm { F e ~ O H } ) _ { 3 } . \mathrm { K C l }$ 等杂质]的实验方案为:将一定量的 ${ \mathrm { K } } _ { 2 } { \mathrm { F e O } } _ { 4 }$ 粗产品溶于冷的 $3 \mathrm { m o l } { \cdot } \mathrm { L } ^ { - 1 } \mathrm { K O H }$ 溶液中,用砂芯漏斗过滤,将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和的 KOH 溶液,再用砂芯漏斗过滤,晶体用乙醇洗涤 2﹣3 次后,在真空干燥箱中干燥,

故答案为:用砂芯漏斗过滤,将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和﹣﹣的KOH 溶液,

再用砂芯漏斗过滤,晶体用乙醇洗涤2﹣3次后,在真空干燥箱中干燥

【点评】本题考查实验制备方案、氧化还原反应、物质的分离提纯、对条件与操作的分析评价、阅读获取信息能力,是对学生综合能力的考查,注意题目信息的迁移运用,难度中等

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