Question

【題目】某項目學(xué)習(xí)小組在實驗失室制取漂白粉，并探究氯氣與石灰乳反應(yīng)的條件和產(chǎn)物。已知：

①二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)可制備氯氣，同時生成MnCl2。

②氯氣和堿的反應(yīng)為放熱反應(yīng).溫度較高時，氯氣和堿還能發(fā)生如下反應(yīng)：3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O。

該項目小組設(shè)計了下列實驗裝置，進行實驗。

請回答下列問題：

（1）甲裝置用于制備氯氣。

①請你將裝置在圖中方框中補充完整___(并標明所加藥品）

②該項目小組用100mL12mol/L鹽酸與8.7gMnO2制備氯氣，并將所得氯氣與過量的石灰乳反應(yīng)，則理論上最多可制得Ca(ClO)2的物質(zhì)的量為___。

（2）小組成員發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)物中Ca(ClO)2的質(zhì)量明顯小于理論值。他們討論后認為，原因有二：

①部分氯氣未與石灰乳反應(yīng)而逸出；

②___。

（3）為了探究反應(yīng)條件對產(chǎn)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(zhì)的量（n）與反應(yīng)時間（t）的關(guān)系曲線，粗略表示為如圖（不考慮氯氣和水的反應(yīng)）。

①圖中曲線I表示___離子的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時間變化的關(guān)系。

②所取石灰乳中含有Ca(OH)2的物質(zhì)的量為___。

③另取一份與②等物質(zhì)的量的石灰乳，以較大的速率通入足量氯氣，反應(yīng)后測得產(chǎn)物中Cl-的物質(zhì)的量為0.37mol，則產(chǎn)物中=___（填比值）。

Answer 1

【答案】 0.05mol 氯氣與NaOH的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溶液溫度升高，生成了Ca（ClO3）2，使產(chǎn)物中Ca（ClO）2的質(zhì)量減少 ClO- 0.25 7：6

【解析】

根據(jù)實驗原理分析裝置圖；根據(jù)反應(yīng)方程式進行相關(guān)計算；根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移守恒及原子守恒進行相關(guān)計算。

（1）①濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)過程中會發(fā)出氯化氫氣體，可以通過飽和食鹽水除去Cl2中混有的HCl氣體，為了防止副反應(yīng)發(fā)生，氯氣與石灰乳的反應(yīng)可以放在冰水中進行，防止溫度升高發(fā)生副反應(yīng)，氯氣有毒，所以需要用氫氧化鈉溶液進行尾氣處理，故答案為：

②足量的濃鹽酸與8.7g MnO2制備氯氣，并將所得氯氣與過量的石灰乳反應(yīng)，則理論上最多可制得Ca（ClO）2；可以依據(jù)反應(yīng)MnO2+4HCl（濃）=MnCl2+Cl2↑+2H2O，2Cl2+2Ca（OH）2═CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O，得到定量關(guān)系：8.7g MnO2物質(zhì)的量為0.1mol；2MnO2～Ca（ClO）2，n(Ca（ClO）2)=n(MnO2)=，故答案為：0.05mol；

（2）根據(jù)題給信息知，氯氣與NaOH的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溶液溫度升高，生成了Ca（ClO3）2，使產(chǎn)物中Ca（ClO）2的質(zhì)量減少，故答案為：氯氣與NaOH的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溶液溫度升高，生成了Ca（ClO3）2，使產(chǎn)物中Ca（ClO）2的質(zhì)量減少；

（3）①當溫度低時，氯氣和氫氧化鈣反應(yīng)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(yīng)時，溫度較低，氯氣和氫氧化鈣反應(yīng)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(zhì)的量隨反應(yīng)時間變化的關(guān)系，故答案為：ClO-；

②根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等計算Cl-的物質(zhì)的量，設(shè)被還原的氯離子的物質(zhì)的量為n，則n×1=0.10mol×1+0.05mol×5=0.35mol，含氯離子的物質(zhì)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(shù)比為1：2，所以所取石灰乳中含有Ca（OH）2的物質(zhì)的量為0.25mol，故答案為：0.25；

③取一份與②等物質(zhì)的量的石灰乳，物質(zhì)的量為0.25mol，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等，生成氯離子得到電子和生成次氯酸根和氯酸根失去的電子守恒，設(shè)n（ClO-）=x，n（ClO3-）=y；則得到：0.37=x×1+y×5；依據(jù)氯化鈣、次氯酸鈣、氯酸鈣中鈣離子和含氯元素的物質(zhì)的量比為1：2，得到氯元素物質(zhì)的量為0.5mol；x+y+0.37=0.5，解得：x=0.07mol，y=0.06mol，則產(chǎn)物中=7：6，故答案為：7：6。