Question

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：①二氧化錳與濃鹽酸反應可制備氯氣，同時生成MnCl₂。
②氯氣和堿的反應的過程中放出熱量。溫度較高時，氯氣和堿還能發生如下反應：6Cl₂ + 6Ca(OH)₂5CaCl₂ + Ca(ClO₃)₂ + 6H₂O
該興趣小組設計了下列實驗裝置，進行實驗。

甲         乙           丙            丁
請回答下列問題：
（1）①甲裝置中發生反應的化學方程式是                                       。
②乙裝置中的試劑是             ，作用是                               。
③該興趣小組用300mL 12mol/L鹽酸與17.4g 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標況下氯氣      L，Ca(ClO)₂      g。
（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，部分氯氣未與石灰乳反應而逸出，以及溫度升高是可能原因。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ClO^—、ClO₃^— 兩種離子的物質的量（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         離子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另取一份與②等物質的量Ca(OH)₂的石灰乳，以較大的速率通入足量氯氣，反應后測得產物中Cl^—的物質的量為0.35mol，則產物中=                  。

Answer 1

（1）①4HCl (濃) + MnO ₂MnCl₂ + C1₂↑ + 2H₂O；
②飽和食鹽水；        除去氯氣中混有的氯化氫；
③4.48；               14.3；
（2）① ClO₃^—               ②0.25             ③ 2：1  

試題分析：（1）①MnO ₂具有強氧化性，能將濃HCl中的Cl^—氧化為C1₂，同時本身被還原為Mn²⁺。②濃鹽酸具有揮發性，制得的C1₂中混有HCl，HCl極易溶于水，為了減少C1₂的溶解，用飽和食鹽水除去。③根據方程式：4HCl (濃) + MnO ₂MnCl₂ + C1₂↑ + 2H₂O，300mL 12mol/L鹽酸與17.4g MnO₂反應，鹽酸過量，用二氧化錳計算可得V（Cl₂）=4.48L；再根據反應：6Cl₂ + 6Ca(OH)₂5CaCl₂ + Ca(ClO₃)₂ + 6H₂O可得生成m[Ca(ClO)₂]="14.3g" 。（2）①氯氣和堿開始反應時溫度較低，沒有Ca(ClO₃)₂生成，反應的過程中放出熱量，溫度升高生成了Ca(ClO₃)₂ 。 ②圖像顯示當Ca(OH)₂完全反應后，生成ClO₃^—0.05 mol，生成ClO^—0.1mol，根據關系式：6Ca(OH)₂～2ClO₃^—和Ca(OH)₂～Cl O^—可得消耗石灰乳0.25 mol；③設生成ClO^— amol 、生成ClO₃^— bmol ，根據電子守恒a +5b=0.35；無論生成CaCl₂、Ca(ClO)₂還是Ca(ClO₃)₂，氯原子都是鈣的2倍，根據原子守恒可得：a +b +0.35=0.25×2；聯立兩個守恒可得a =0.1， b=0.05。