Question

【題目】氯及其化合物在生活和生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。

(1)已知：900 K時(shí)，4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)，反應(yīng)自發(fā)。

①該反應(yīng)是放熱還是吸熱，判斷并說(shuō)明理由______________________________________。

②900 K時(shí)，體積比為4：l的HCl和O2在恒溫恒容的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率α(HCl) 隨壓強(qiáng)(P)變化曲線如圖。保持其他條件不變，升溫到T K(假定反應(yīng)歷程不變)，請(qǐng)畫出壓強(qiáng)在1.5×l05～4.5×105Pa范圍內(nèi)，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率α(HCl)隨壓強(qiáng)(P)變化曲線示意圖_________。

(2)已知：Cl2(g)+2NaOH(aq)==NaCl(aq)+NaClO(aq)+H2O(l) △Hl=―102 kJ·mol-1

3Cl2(g)+6NaOH(aq)==5NaCl(aq)+NaClO3(aq)+3H2O(1) △H2=―422 kJ·mol—1

①寫出在溶液中NaClO分解生成NaClO3的熱化學(xué)方程式_____________________。

②用過(guò)量的冷NaOH溶液吸收氯氣，制得NaClO溶液(不含NaClO3)，此時(shí)ClO―的濃度為c0 mol·L-1；加熱時(shí)NaClO轉(zhuǎn)化為NaClO3，測(cè)得t時(shí)刻溶液中ClO―濃度為ct mol·L-1，寫出該時(shí)刻溶液中Cl―濃度的表達(dá)式；c(Cl―)=_________ mol·L-1 (用c0、ct表示)

③有研究表明，生成NaClO3的反應(yīng)分兩步進(jìn)行：

I、2ClO―=ClO2―+Cl―

II、ClO2―+ClO―=ClO3―+Cl―

常溫下，反應(yīng)II能快速進(jìn)行，但氯氣與NaOH溶液反應(yīng)很難得到NaClO3，試用碰撞理論解釋其原因：_______________________________。

(3)電解NaClO3水溶液可制備NaClO4。在電解過(guò)程中由于陰極上吸附氫氣，會(huì)使電解電壓升高，電解效率下降。為抑制氫氣的產(chǎn)生，可選擇合適的物質(zhì)(不引入雜質(zhì))，寫出該電解的總化學(xué)方程式________________________________________。

Answer 1

【答案】 放熱，△S＜0，反應(yīng)自發(fā)滿足△H-T△S＜0 3NaClO（aq）=2NaCl（aq）+NaClO3（aq）△H=-116kJ/mol (5c0-2ct)/3 反應(yīng)Ⅰ的活化能高，活化分子百分?jǐn)?shù)低，不利于ClO-向ClO3-轉(zhuǎn)化 2NaClO3+O22NaClO4

【解析】（1）①反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)是△H-T△S＜0；

②根據(jù)溫度、壓強(qiáng)對(duì)平衡狀態(tài)的影響分析判斷；

（2）①蓋斯定律計(jì)算NaClO分解生成NaClO3的熱化學(xué)方程式；

②氯氣和氫氧化鈉生成氯離子，次氯酸鈉分解生成氯離子，溶液中氯離子為二者總和；

③根據(jù)活化能對(duì)反應(yīng)的影響分析；

（3）為抑制氫氣的產(chǎn)生，可選擇合適的物質(zhì)氧氣和氫氣反應(yīng)生成水。

（1）①900 Κ時(shí)，4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)的△S＜0，反應(yīng)自發(fā)滿足△H-T△S＜0，△H＜0；

②900K時(shí)，體積比為4：1的HCl和O2在恒溫恒容的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率α（HCl）隨壓強(qiáng)（P）變化曲線如圖。保持其他條件不變，升溫到T K，平衡逆向進(jìn)行，HCl轉(zhuǎn)化率減小，隨壓強(qiáng)增大平衡正向進(jìn)行，HCl轉(zhuǎn)化率增大，據(jù)此畫出圖象為；

（2）①已知：

Ⅰ、Cl2(g)+2NaOH(aq)==NaCl(aq)+NaClO(aq)+H2O(l) △Hl=―102 kJ·mol-1

Ⅱ、3Cl2(g)+6NaOH(aq)==5NaCl(aq)+NaClO3(aq)+3H2O(1) △H2=―422 kJ·mol—1

根據(jù)蓋斯定律可知Ⅱ-Ⅰ×3得到NaClO分解生成NaClO3的熱化學(xué)方程式：3NaClO（aq）=2NaCl（aq）+NaClO3（aq）△H=-116kJ/mol；

②用過(guò)量的冷NaOH溶液吸收氯氣，制得NaClO溶液（不含NaClO3），此時(shí)ClO-的濃度為c0 molL-1，則Cl2（g）+2NaOH（aq）=NaCl（aq）+NaClO（aq）+H2O（l）反應(yīng)中生成氯離子濃度為c0 molL-1，加熱時(shí)NaClO轉(zhuǎn)化為NaClO3，測(cè)得t時(shí)刻溶液中ClO-濃度為ct mol·L-1，反應(yīng)的次氯酸鈉濃度=c0 molL-1-ct mol·L-1

3NaClO（aq）=NaClO3（aq）+2NaCl（aq）

3 2

c0 molL-1-ct mol·L-1 2(c0 molL-1-ct mol·L-1)/3

該時(shí)刻溶液中Cl-濃度的表達(dá)式：c0 molL-1+2(c0 molL-1-ct mol·L-1)/3=(5c0-2ct)/3 mol·L-1；

③常溫下，反應(yīng)II能快速進(jìn)行，但氯氣與NaOH溶液反應(yīng)很難得到NaClO3，說(shuō)明反應(yīng)進(jìn)行決定于反應(yīng)Ⅰ，反應(yīng)Ⅰ的活化能高，活化分子百分?jǐn)?shù)低，不利于ClO-向ClO3-轉(zhuǎn)化；

（3）電解NaClO3水溶液可制備NaClO4，在電解過(guò)程中由于陰極上吸附氫氣，會(huì)使電解電壓升高，電解效率下降。為抑制氫氣的產(chǎn)生，可選擇合適的物質(zhì)氧氣和氫氣反應(yīng)生成水，該電解池中電解的化學(xué)方程式為：2NaClO3+O22NaClO4。