Question

液氯儲罐中常混有NCl₃，當液氯中NCl₃的質量分數達到4%以上就有爆炸危險．
（1）NCl₃易水解生成一種堿性氣體和一種具有漂白性的物質．寫出該反應的化學方程式

 

．
（2）為測定氯氣中的NCl₃含量，將一定量樣品先通過足量鹽酸吸收NCl₃（反應為：NCl₃+4HCl→NH₄Cl+3Cl₂），再用400mL 20.0%（ρ=1.22g/cm³）的工業NaOH溶液吸收所有的Cl₂，測得吸收后NaOH溶液增重51.4g．經測定NCl₃吸收管內NH₄⁺質量為0.270g．
①上述工業NaOH溶液的物質的量濃度為

 

．
②計算該樣品中NCl₃的質量分數，并判斷該樣品是否安全？
（3）一般情況下，較強的氧化劑如：MnO₂、KMnO₄、KClO₃、Ca（ClO）₂等氧化濃鹽酸時，有如下反應規律：氧化劑+濃鹽酸→金屬氯化物+水+氯氣．實驗室通常用該原理制取少量Cl₂．
①將214.5g Ca（ClO）₂放入500mL 12.0mol/L的濃鹽酸中，生成的Cl₂在標準狀況下的體積為39.2L．若反應前后溶液的體積保持不變，計算反應后溶液中HCl的物質的量濃度．
②漂白粉是 Ca（ClO）₂、CaCl₂、Ca（OH）₂、H₂O和CaO的混合物．漂白粉放出的氯氣具有漂白作用，叫有效氯．通常用有效氯表示漂白粉的純度．漂白粉中的有效氯含量常用滴定碘法進行測定，即在一定量的漂白粉中加入過量的KI，加H₂SO₄酸化，有效氯與I^-作用析出等量的I₂，析出的I₂以淀粉指示劑立即用Na₂S₂O₃標準溶液滴定．若測定漂白粉中有效氯時用鹽酸酸化，則鹽酸的濃度應小于

 

mol/L，否則測定的有效氯將

 

（選填“偏高”、“偏低”或“不變”）．

Answer 1

分析：（1）NCl₃易水解生成一種堿性氣體和一種具有漂白性的物質，由元素守恒及物質的性質可知，生成氨氣和HClO；
（2）①利用c=

1000ρw

M

計算；
②測定NCl₃吸收管內NH₄⁺質量為0.270g，n（NH₄⁺）=0.015mol，由反應可知，n（NCl₃）=0.015mol，則m（NCl₃）=0.015mol×120.5g/mol=1.8075g，用鹽酸處理生成氯氣為0.015mol×3×71g/mol=3.195g，結合質量分數計算方法及液氯中NCl₃的質量分數達到4%以上就有爆炸危險解答；
（3）①次氯酸鈣與濃鹽酸反應生成氯氣（該反應屬于歸中反應），濃鹽酸隨著反應的進行會變成稀鹽酸，即無法與次氯酸鈣反應繼續生成氯氣了，只能生成次氯酸．通過題中給出的氯氣的體積，可計算出消耗的HCl的物質的量，用反應前的濃鹽酸中的HCl的物質的量減去前面消耗的HCl的物質的量，即可得出不再與次氯酸鈣反應生成氯氣時的剩余HCl的物質的量；
②濃鹽酸要與Ca（ClO）₂反應生成Cl₂氣體，隨反應進行次氯酸鈣和稀鹽酸反應生成次氯酸，最后過量的鹽酸不再和次氯酸鈣發生反應，才能起到酸化的作用，漂白粉是 Ca（ClO）₂、CaCl₂?Ca（OH）₂?H₂O 和 CaO 的混合物中次氯酸根離子和氯離子在酸溶液中1：1發生反應，加入鹽酸只是起到酸化的作用．

解答：解：（1）NCl₃易水解生成一種堿性氣體和一種具有漂白性的物質，由元素守恒及物質的性質可知，生成氨氣和HClO，該反應為NCl₃+3H₂O=NH₃+3HClO，
故答案為：NCl₃+3H₂O=NH₃+3HClO；
（2）（1）20.0%（ρ=1.22g/cm³）的工業NaOH溶液，其濃度為

1000×1.22×20%

40

=6.1mol/L，故答案為：6.1mol/L；
（2）測定NCl₃吸收管內NH₄⁺質量為0.270g，n（NH₄⁺）=0.015mol，由反應可知，n（NCl₃）=0.015mol，則m（NCl₃）=0.015mol×120.5g/mol=1.8075g，用鹽酸處理生成氯氣為0.015mol×3×71g/mol=3.195g，原氯氣的質量為51.4-3.195=48.205 g，則NCl₃%=

1.8075g

48.205g

×100%=3.61%＜4%，則該樣品安全，
答：該樣品安全；
（3）①生成的Cl₂在標準狀況下的體積為39.2 L，n（Cl₂）=

39.2L

22.4L/mol

=1.75mol/L，
          Ca（ClO）₂+4HCl=CaCl₂+2Cl₂↑+2H₂O
            1        4           2
n（Ca（ClO）₂）    n₁（HCl）    1.75mol
解得n（Ca（ClO）₂）=0.875mol，n₁（HCl）=3.5mol，
由化學方程式計算只顯酸性的氯化氫和次氯酸鈣反應的氯化氫物質的量=

214.5g

143g/mol

-0.875 mol=0.625 mol，
    Ca（ClO）₂+2HCl=CaCl₂+2HClO
      1         2
   0.625mol    n₂（HCl） 
n₂（HCl）=1.25 mol  
反應后溶液中n（HCl）=0.5 L×12 mol/L-3.5 mol-1.25 mol=1.25 mol，
c（HCl）=

1.25mol

0.5L

=2.5 mol/L，
答：反應后溶液中HCl的物質的量濃度為2.5mol/L；
②濃鹽酸要與Ca（ClO）₂反應生成Cl₂氣體，隨反應進行次氯酸鈣和稀鹽酸反應生成次氯酸，最后過量的鹽酸不再和次氯酸鈣發生反應，而一定量的漂白粉中加入過量的KI，加H₂SO₄酸化，有效氯與I^-作用析出等量的I₂，漂白粉是 Ca（ClO）₂、CaCl₂?Ca（OH）₂?H₂O 和 CaO 的混合物中次氯酸根離子和氯離子在酸溶液中1：1發生反應，加入鹽酸只是起到酸化的作用，但Ca（OH）₂和CaO均與鹽酸反應，則鹽酸的濃度應小于2.5mol/L×2=5mol/L，否則濃度大時發生Ca（ClO）₂+4HCl=CaCl₂+2Cl₂↑+2H₂O，測定的有效氯將偏高，
故答案為：5；偏高．

點評：本題考查較綜合，涉及氯及其化合物質的性質、化學反應的計算等，側重學生分析能力和計算能力的考查，（3）中計算為解答的難點，題目綜合性強，難度較大．