Question

【題目】Ⅰ:實驗室可用KMnO4和濃鹽酸反應制取氯氣。其變化可表述為：

2KMnO4＋16HCl(濃) =2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O

(1)請將上述化學方程式改寫為離子方程式__________________________；

(2)濃鹽酸在反應中顯示出來的性質是____________ (填寫編號)；

①只有還原性②還原性和酸性 ③只有氧化性④氧化性和酸性

(3)此反應中氧化產物是___________（填化學式），產生0.5 mol Cl2，則轉移的電子的物質的量為___________mol。

(4)用雙線橋法表示該反應的電子轉移的方向和數目_____________

2KMnO4＋16HCl(濃) =2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O

Ⅱ:某廢液中含有大量的K+、Cl-、Br-，還有少量的Ca2+、Mg2+、SO42-。某研究性學習小組利用這種廢液來制取較純凈的氯化鉀晶體及液溴（Br2常溫下是深紅棕色液體），設計了如下流程圖：

已知：可供選擇的試劑 a、試劑b（試劑 b代表一組試劑）如下：飽和Na2CO3溶液、飽和K2CO3溶液、KOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、H2O2溶液(H＋)、KMnO4溶液(H＋)、稀鹽酸。請根據流程圖，回答相關問題：

(5)若試劑a為H2O2溶液(H＋)，已知H2O2+2KBr+2HCl=Br2+2H2O+2KCl

①發生反應的離子方程式為：__________；

②每消耗0.2molH2O2，反應轉移的電子數為______mol；

③還原劑和還原產物的物質的量之比是_______；

(6)操作①②③④⑤對應的名稱分別是：______、分液、_____、過濾、______ ；

(7)為了除去無色液體I中的Ca2+、Mg2+、SO42-，從可供選擇的試劑中選出試劑b所代表的物質，按滴加順序依次是____、____、____（填化學式）；

(8)調pH=7(中性)是為了除去雜質離子________和_________，以提高氯化鉀晶體的純度。

Answer 1

【答案】2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O ② Cl2 1 H2O2+2Br-+2H+=Br2+2H2O 0.4 1：1 萃取 蒸餾 蒸發結晶 BaCl2 KOH K2CO3 OH- CO32-

【解析】

I.(1)根據離子方程式拆分原則，把易溶的易電離的物質寫成離子形式，把難溶于水或難電離的物質及單質，仍以化學式表示，就改寫為離子方程式；

(2)根據化合價變化及氧化還原反應中元素化合價與物質性質關系分析判斷鹽酸的性質；

(3)根據氧化還原反應中元素的化合價與物質得失電子關系及物質的作用分析判斷，并進行計算；

(4)在用雙線橋表示電子轉移時，橋上要標有元素化合價升高，失去電子數目，被氧化元素；元素化合價降低，獲得電子數目，被還原，并且電子得失數目相等；

II. 根據圖示可知，制備流程為：廢液中加入雙氧水，將溴離子氧化成溴單質，然后加入四氯化碳后通過萃取、分液分離出溴，通過操作③蒸餾得到四氯化碳和溴單質；無色液體Ⅰ中含有K+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-，分別加入BaCl2、K2CO3、KOH溶液過濾后得到無色溶液Ⅱ和固體A，再調節溶液Ⅱ的pH，除去碳酸根離子、氫氧根離子，得到無色溶液Ⅲ，最后通過蒸發結晶獲得氯化鉀固體。

(5)①根據物質的拆分原則，改寫化學方程式為離子方程式；

②根據H2O2中O元素化合價的變化分析；

③根據氧化還原反應的基本概念及物質的作用解答；

6)根據分離的各種混合物的成分組成及性質的不同采用不同分離方法；

(7)除去Ca2+，選用飽和K2CO3溶液；除去Mg2+，選用KOH溶液；除去SO42-，選用BaCl2溶液，結合除雜時不能引入新的雜質，或引入新的雜質要容易除去選擇合適的滴加順序；

(8)根據最后得到的物質是KCl，需將溶液II中雜質通過鹽酸除去。

(1)反應2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O在溶液中進行中，結合物質存在形式，及離子方程式拆分原則，該反應的離子反應的方程式為：2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O；

(2)在反應2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O中，HCl中的Cl一部分由-1價變為0價的Cl2，失去電子，被氧化，作還原劑；還有一部分Cl元素的化合價沒有發生變化，與反應后溶液中的K+、Mn2+結合形成鹽，HCl提供的H+與其中的O結合形成H2O，起酸的作用，所以鹽酸的作用是酸性、還原性，故合理選項是②；

(3)在此反應中氯元素的化合價升高，失去電子被氧化，所以HCl作還原劑，得到的氯氣是氧化產物，化學式為Cl2，產生1mol Cl2，則轉移的電子的物質的量為2mol，則生成0.5mol Cl2，則轉移的電子的物質的量為1mol；

(4)元素化合價的變化分別為：Mn元素由反應前KMnO4的+7價變成MnCl2中的+2價，化合價降低，得電子2×5e-；生成MnCl2；Cl元素由 HCl中的-1價變成Cl2中的0價，化合價升高，失去5×2×e-，所以雙線橋法表示該反應的電子轉移的方向和數目為：；

(5)①根據物質的拆分原則，化學方程式H2O2+2KBr+2HCl=Br2+2H2O+2KCl改寫的離子方程式為：H2O2+2Br－+2H+=Br2+2H2O；

②在反應H2O2+2KBr+2HCl=Br2+2H2O+2KCl中，O元素的化合價由反應前H2O2中的-1價變為反應后H2O中的-2價，化合價降低，每1個H2O2反應獲得電子1e-×2=2e-，所以每消耗0.2molH2O2，反應轉移的電子數為0.4mol；

③在反應H2O2+2KBr+2HCl=Br2+2H2O+2KCl中，KBr作還原劑，H2O2作氧化劑，反應產生的H2O是還原產物，所以反應中還原劑與還原產物的物質的量的比是2：2=1：1；

④由流程圖知，無色液體Ⅰ中含有K+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-，無色液體Ⅲ中只含有K+、Cl-，則試劑b的作用是除去Ca2+、Mg2+、SO42-；操作①是使H2O2氧化Br-反應產生的Br2進入到CCl4中，該操作是萃取；操作②是將互不相溶的兩種液體分開，方法為分液；操作③是將沸點不同、互溶的兩液體分開，該分離混合物的操作方法為蒸餾；操作④是將難溶性的固體與溶液混合物分開，該分離混合物的方法是過濾；操作⑤是將KCl從其水溶液中提取出來，可以將溶劑分蒸發得到，該分離混合物的方法稱為結晶法，故操作①、②、③、④、⑤的名稱是：萃取、分液、蒸餾、過濾、蒸發結晶；

(7)由于除雜時使用的除雜試劑需過量，且不能引入新雜質，所以除去Ca2+，選用飽和K2CO3溶液；除去Mg2+，選用KOH溶液；除去SO42-，選用BaCl2溶液。而且只要滿足BaCl2溶液在飽和K2CO3溶液之前加入即可，所以滴加順序可以是BaCl2溶液、KOH溶液、飽和K2CO3溶液(或KOH溶液、BaCl2溶液、飽和K2CO3溶液或BaCl2溶液、飽和K2CO3溶液、KOH溶液）；

(8)根據(7)分析可知無色溶液I經加入試劑b，經過濾后得到的溶液II中含有過量的KOH、K2CO3，向其中加入鹽酸，調節溶液的pH=7，此時HCl可以與KOH、K2CO3反應產生KCl，最后經蒸發結晶獲得純凈的KCl晶體，所以調pH=7(中性)是為了除去雜質離子OH-和CO32-，以提高氯化鉀晶體的純度。