《2026年新高考5年真题化学河北专版》

15. (15分)市售的溴(纯度99%)中含有少量的Cl₂和I₂，某化学兴趣小组利用氧化还原反应原理，设计实验制备高纯度的溴。
回答下列问题：
(1)装置如图(夹持装置略)，将市售的溴滴入盛有浓CaBr₂溶液的B中，水浴加热至不再有红棕色液体馏出。仪器C的名称为直形冷凝管；CaBr₂溶液的作用为抑制液溴与水反应、除去市售的溴中少量Cl₂；D中发生的主要反应的化学方程式为K₂C₂O₄ + Br₂ =Δ= 2CO₂↑ + 2KBr。

(2)将D中溶液转移至蒸发皿(填仪器名称)中，边加热边向其中滴加酸化的KMnO₄溶液至出现红棕色气体，继续加热将溶液蒸干得固体R。该过程中生成I₂的离子方程式为2MnO₄⁻ + 16H⁺ + 10I⁻ =Δ= 2Mn²⁺ + 5I₂ + 8H₂O。
(3)利用图示相同装置，将R和K₂Cr₂O₇固体混合均匀放入B中，D中加入冷的蒸馏水。由A向B中滴加适量浓H₂SO₄，水浴加热蒸馏。然后将D中的液体分液、干燥、蒸馏，得到高纯度的溴。D中蒸馏水的作用为液封和降低温度。
(4)为保证溴的纯度，步骤(3)中K₂Cr₂O₇固体的用量按理论所需量的$\frac{3}{4}$计算，若固体R质量为m克(以KBr计)，则需称取0.31mg K₂Cr₂O₇(M = 294 g·mol⁻¹)(用含m的代数式表示)。
(5)本实验所用钾盐试剂均经重结晶的方法纯化。其中趁热过滤的具体操作为漏斗下端管口紧靠烧杯内壁，转移溶液时用玻璃棒引流,玻璃棒下端靠在三层滤纸处，滤液沿烧杯壁流下。

答案： 15. 参考答案
(1)直形冷凝管 抑制液溴与水反应、除去市售的溴中少量${Cl_{2}}$ ${K_{2}C_{2}O_{4} + Br_{2}\xlongequal{\Delta}2CO_{2}\uparrow + 2KBr}$
(2)蒸发皿 ${2MnO^{-}_{4} + 16H^{+} + 10I^{-}\xlongequal{\Delta}2Mn^{2+} + 5I_{2} + 8H_{2}O}$
(3)液封 降低温度
(4)$0.31m$
(5)玻璃棒引流,玻璃棒下端靠在三层滤纸处
命题意图 本题考查高纯度溴的制备实验,意在考查考生的实验分析能力,体现了“科学探究与创新意识”化学学科核心素养。
解题思路
(1)由仪器C的构造特点及在实验中的作用可知,仪器C为直形冷凝管。${CaBr_{2}}$溶液中的${Br^{-}}$可抑制液溴与水反应,并可将市售的溴中少量${Cl_{2}}$还原为${Cl^{-}}$,蒸馏时增大液溴的馏出量。仪器D中热的${K_{2}C_{2}O_{4}}$溶液吸收蒸馏出的${Br_{2}}$和${I_{2}}$,发生氧化还原反应,溴和碘分别转化为$-1$价,碳被氧化为${CO_{2}}$,由于馏分中的${I_{2}}$含量少,故D中发生的主要反应的化学方程式是${K_{2}C_{2}O_{4} + Br_{2}\xlongequal{\Delta}2CO_{2}\uparrow + 2KBr}$。
(2)由于还原性${I^{-}\gt Br^{-}}$,将D中溶液转移至蒸发皿中,边加热边向其中滴加酸性${KMnO_{4}}$溶液至出现红棕色气体(${Br_{2}}$)说明,${KMnO_{4}}$将${I^{-}}$全部氧化生成单质碘,离子方程式是${2MnO^{-}_{4} + 16H^{+} + 10I^{-}\xlongequal{\Delta}2Mn^{2+} + 5I_{2} + 8H_{2}O}$。${KBr}$几乎未被氧化,继续加热将溶液蒸干所得固体R中含大量${KBr}$。
(3)${KBr}$被${K_{2}Cr_{2}O_{7}}$氧化为溴蒸气,密度${Br_{2}\gt H_{2}O}$,且${Br_{2}}$易挥发,D中冷的蒸馏水起到液封的作用,同时冷的蒸馏水温度较低,均可减少溴的挥发。
(4)由得失电子守恒可得关系式:${6KBr\sim K_{2}Cr_{2}O_{7}}$,${KBr}$全部反应,则$n{(K_{2}Cr_{2}O_{7})}=\dfrac{1}{6}n{(KBr)}=\dfrac{1}{6}×\dfrac{m}{119}\ mol$,故称取的${K_{2}Cr_{2}O_{7}}$为$\dfrac{1}{6}×\dfrac{m}{119}\ mol×294\ g·\ mol^{-1}×\dfrac{3}{4}=\dfrac{21m}{68}\ g\approx0.31m\ g$。
(5)转移滤液时要用玻璃棒引流,玻璃棒下端靠在三层滤纸处,使滤液沿着烧杯内壁流下。