Question

【題目】某化學興趣小組在實驗室制取漂白粉，并探究氯氣與石灰乳反應的條件和產物。

已知：氯氣和堿的反應為放熱反應。溫度較高時，氯氣和堿還能發生如下反應：3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O

該興趣小組設計了下列實驗裝置，進行實驗。請回答下列問題：

(1)①甲裝置用于制備氯氣，乙裝置的作用是_________。

②實驗室用足量NaOH溶液吸收從濃鹽酸和MnO2反應體系中導出的氣體。當吸收溫度不同時，生成的產物可能是NaClO、NaClO3、NaCl中的兩種或三種。下列說法不正確的是__。(填字母)

A 若產物為NaClO3、NaCl，則參加反應的氧化劑和還原劑的物質的量之比為1∶5

B 若產物為NaClO、NaCl，則吸收后的溶液中n(NaClO)=n(NaCl)

C 若產物為NaClO、NaClO3、NaCl，則NaOH與Cl2相互反應的物質的量之比為2∶1

(2)小組成員發現，產物中Ca(ClO)2的質量明顯小于理論值。他們討論后認為，其可能原因是部分氯氣未與石灰乳反應而逸出，以及溫度升高。為了探究反應條件對產物的影響，他們另取一定量的石灰乳，緩慢勻速地通入足量氯氣，得出了Ca(ClO)2、Ca(ClO3)2兩種物質的物質的量(n)與反應時間(t)的關系曲線，粗略表示為下圖(不考慮氯氣和水的反應)。

①圖中曲線II表示____(填物質的化學式)的物質的量隨反應時間變化的關系；

②所取石灰乳中含有Ca(OH)2的物質的量為____mol；

(3)為了提高Ca(ClO)2的產率，可對丙裝置作適當改進。請你給出一種改進方法____。

Answer 1

【答案】除去氯氣中混有的氯化氫 AB Ca（ClO3）2 0.25 將丙裝置浸在盛有冷水的水槽中

【解析】

(1)①飽和食鹽水的主要作用是除去氯氣中的氯化氫氣體；

②A．根據方程式：3Cl2+6NaOH=5NaCl+NaClO3+3H2O可知，氧化劑與還原劑的物質的量之比為5：1l；

B．導出的氣體含氯氣、HCl，而氯氣與氫氧化鈉反應生成等物質的量的次氯酸和鹽酸；

C．NaOH與Cl2相互反應生成氯化鈉、次氯酸鈉、氯酸鈉，由組成可知鈉與氯的物質的量之比為1：1；

(2)①當溫度低時，氯氣和氫氧化鈣反應生成氯化鈣和次氯酸鈣；當溫度高時，生成氯酸鈣和氯化鈣，根據溫度高低來判斷屬于哪種離子；

②根據氧化還原反應中得失電子數相等計算氯離子的物質的量，然后根據含氯化合物中鈣離子和陰離子的個數比計算氫氧化鈣的物質的量；

(3)根據題中信息，在高溫度下發生副反應，可以把丙裝置放入冰水中。

(1)①濃鹽酸和二氧化錳反應過程中會發出氯化氫氣體，所以通過飽和食鹽水的作用是除去Cl2中混有的HCl氣體；

②A．根據方程式：3Cl2+6NaOH=5NaCl+NaClO3+3H2O可知，氧化劑與還原劑的物質的量之比為5：1；故A錯誤；

B．導出的氣體含氯氣、HCl，而氯氣與氫氧化鈉反應生成等物質的量的次氯酸和鹽酸，所以則吸收后的溶液中n(ClO-)＜n(Cl-)，故B錯誤；

C．NaOH與Cl2相互反應生成氯化鈉、次氯酸鈉、氯酸鈉，由組成可知鈉與氯的物質的量之比為1：1，所以NaOH與Cl2相互反應的物質的量之比一定為2：1，故C正確。

故選AB；

(2)①當溫度低時，氯氣和氫氧化鈣反應生成氯化鈣和次氯酸鈣；當溫度高時，生成氯酸鈣和氯化鈣，剛開始反應時，溫度較低，氯氣和氫氧化鈣反應生成氯化鈣和次氯酸鈣，所以圖2中曲線I表示離子ClO-的物質的量隨反應時間變化的關系，圖中曲線II表示Ca(ClO3)2的物質的量隨反應時間變化的關系；

②根據氧化還原反應中得失電子數相等計算Cl-的物質的量，設被還原的氯離子的物質的量為n，則n×1=0.10mol×1+0.05mol×5=0.35mol，含氯離子的物質的量為：0.35mol+0.1mol+0.05mol=0.5mol，氯化鈣、次氯酸鈣、氯酸鈣中鈣離子和含氯離子的個數比為1：2，所以所取石灰乳中含有Ca(OH)2的物質的量為0.25mol；

(3)由于反應在高溫度下發生副反應，所以改進措施可以把丙裝置放入冰水中，避免發生3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O。