Question

【題目】氯氣是一種重要的化工原料，自來水的消毒、農藥的生產、藥物的合成都需要用氯氣。

I．工業上通常采用電解法制氯氣：觀察圖1，回答：

(1)電解反應的化學方程式為__________。

(2)若飽和食鹽水中通電后，b側產生的氣體檢驗方法是___________。

Ⅱ．某興趣小組設計如圖2所示的實驗裝置，利用氯氣與石灰乳反應制取少量漂白粉（這是一個放熱反應），回答下列問題：

(3)B中反應的化學方程式是_________。

(4)該興趣小組用100mL12mol/L鹽酸與8.7g MnO2制備氯氣，并將所得氯氣與過量的石灰乳反應，則理論上最多可制得Ca(ClO)2____g。

(5)此實驗所得漂白粉的有效成分偏低，該學生經分析并查閱資料發現，主要原因是在裝置B中還存在兩個副反應。

①溫度較高時氯氣與消石灰反應生成Ca(ClO3)2，為避免此副反應的發生，可采取的措施_______。

②試判斷另一個副反應(用化學方程式表示)_________，為避免此副反應的發生，可將裝置做何改進_________。

Answer 1

【答案】2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 移走燒杯，將濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在b導氣管口處，若試紙變藍，則說明產生的氣體為Cl2 2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 7.15g 冷卻B裝置(或把B放置在冷水浴中等合理答案) 2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O 在A與B之間連接一個裝有飽和氯化鈉溶液的洗氣瓶

【解析】

I.電解飽和食鹽水產生NaOH、H2、Cl2，在電解時，與電源正極連接的電極為陽極，發生氧化反應；與電源負極連接的電極為陰極，發生還原反應，根據產生氣體的性質進行檢驗；

II.在裝置A中制取Cl2，在裝置B中Cl2與石灰乳反應制取漂白粉，氯氣有毒，是大氣污染物，在尾氣排放前用NaOH溶液進行尾氣處理，據此分析解答。

I.(1)電解飽和食鹽水產生NaOH、H2、Cl2，反應方程式為：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；

(2)在電解時，與電源正極連接的電極為陽極，發生氧化反應。由于放電能力Cl->OH-，所以溶液中的陰離子Cl-放電，失去電子變為Cl2逸出，Cl2檢驗強氧化性，可以使KI變為I2，I2遇淀粉溶液變為藍色，所以檢驗Cl2的方法是移走燒杯，將濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在b導氣管口處，若試紙變藍，則說明產生的氣體為Cl2；

II.(3) 在裝置B中Cl2與石灰乳反應制取漂白粉，反應的方程式為：2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O；

(4)n(MnO2)=8.7g÷87g/mol=0.1mol，n(HCl)=12mol/L×0.1L=1.2mol，根據制取氣體方程式：MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O可知0.1mol MnO2能夠消耗0.4molHCl<1.2mol，說明HCl過量，制取的Cl2按MnO2計算，n(Cl2)=n(MnO2)=0.1mol，則根據反應關系2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O可知n[Ca(ClO)2]=n(Cl2)=0.05mol，所以理論上制取的漂白粉中Ca(ClO)2的質量為m[Ca(ClO)2]=0.05mol×143g/mol=7.15g；

(5)①溫度較高時氯氣與消石灰反應生成Ca(ClO3)2，為避免此副反應的發生，可采取的措施是冷卻B裝置(或把B放置在冷水浴中等合理答案)；

②試判斷另一個副反應是Cl2中含有雜質HCl與Ca(OH)2反應，用化學方程式表示為2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O，為避免此副反應的發生，可將裝置改進為：在A與B之間連接一個裝有飽和氯化鈉溶液的洗氣瓶，除去雜質HCl氣體。