Question

已知將濃鹽酸滴入高錳酸鉀溶液中，產生黃綠色氣體，而溶液的紫紅色褪去．現有一個氧化還原反應的體系中共有KCl、Cl₂、H₂SO₄、H₂O、KMnO₄、MnSO₄、K₂SO₄七種物質．
（1）該反應中，化合價升高的反應物是______．
（2）寫出一個包含上述七種物質的氧化還原反應方程式：______．
（3）上述反應中，1mol氧化劑在反應中得到______mol電子．
（4）如圖：將濃鹽酸滴入高錳酸鉀固體中，制取適量黃綠色氣體的簡易裝置，請回答下列有關問題：裝置C、D的作用分別是：C______；D______．
（5）某濃鹽酸的密度1.198g?cm^-3，該鹽酸的物質的量濃度C₁=13.13mol?L^-1，溶質HCl的質量分數為W₁=40%．則質量分數W₂=20%的鹽酸其物質的量濃度C₂______（填大于、等于或小于）6.565mol?L^-1．

Answer 1

解：（1）在給出的物質中由Cl元素的化合價變化，則氧化反應為KCl→Cl₂，所以該反應中反應物化合價升高的是
KCl，故答案為：KCl；
（2）由題意可知，高錳酸鉀具有氧化性，則還原反應為KMnO₄→MnSO₄，則在給出的物質中由Cl元素的化合價變化，則氧化反應為KCl→Cl₂，
則反應為KMnO₄+KCl+H₂SO₄→MnSO₄+K₂SO₄+Cl₂↑+H₂O，由電子守恒及原子守恒可得配平后的化學反應為2KMnO₄+10KCl+8H₂SO₄═2MnSO₄+6K₂SO₄+5Cl₂↑+8H₂O，
故答案為：2KMnO₄+10KCl+8H₂SO₄═2MnSO₄+6K₂SO₄+5Cl₂↑+8H₂O；
（3）反應中氧化劑為KMnO₄，還原劑為KCl，根據化合價的變化KMnO₄～MnSO₄～5e^-；1mol氧化劑KMnO₄在反應中得到電子5mol，故答案為：5；
（4）將濃鹽酸滴入高錳酸鉀固體中，制取適量黃綠色氣體的簡易裝置中，B是收集氯氣的裝置，氯氣比空氣重，導氣管長進短出向上排氣法收集氣體，C裝置導氣管短進長出，是為了防止D中的溶液因壓強變化發生倒吸的裝置，順利收集氯氣起到安全作用；由于氯氣是有毒氣體不能排放到大氣中，需要尾氣吸收裝置；
故答案為：安全作用防止D中液體倒吸入集氣管B裝置中；尾氣吸收，防止有毒氣體氯氣擴散到空氣中污染空氣；
（5）濃鹽酸的密度l.198g?cm^-3，該鹽酸的物質的量濃度C₁=13.13mol?L^-1，溶質HCl的質量分數為W₁=40%，C₁==13.13mol/L
C₂=；
=
C₂=
因鹽酸密度大于1，所以濃度越大，密度越大，因此ρ＜1.98；C₂＜=6.565mol/L
故答案為：小于；
分析：（1）由濃鹽酸滴入高錳酸鉀溶液中，產生黃綠色氣體，而溶液的紫紅色褪去，則高錳酸鉀具有氧化性，則還原反應為KMnO₄→MnSO₄，則在給出的物質中由Cl元素的化合價變化，則氧化反應為KCl→Cl₂，所以該反應中反應物化合價升高的是KCl；
（2）由濃鹽酸滴入高錳酸鉀溶液中，產生黃綠色氣體，而溶液的紫紅色褪去，則高錳酸鉀具有氧化性，則還原反應為KMnO₄→MnSO₄，則在給出的物質中由Cl元素的化合價變化，則氧化反應為KCl→Cl₂，然后來書寫氧化還原反應；
（3）依據氧化還原反應的電子守恒計算分析判斷；
（4）根據氣體的性質和裝置中導氣管的位置和氣體流向分析判斷，氯氣有毒不能排放到大氣中，收集氣體需防倒吸；
（5）依據質量分數和物質的量濃度的換算關系計算比較，結合溶液密度是大于1的溶液，濃度越大密度越大；
點評：本題考查利用物質中元素的化合價變化來分析物質的性質并書寫反應方程式，明確氧化還原反應的電子守恒、原子守恒，溶液的質量分數和物質的量濃度的換算方法是解答本題的關鍵．