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：①二氧化錳與濃鹽酸反應可制備氯氣，同時生成MnCl2；

②氯氣和堿的反應為放熱反應。溫度較高時，氯氣和堿還能發生如下反應：3Cl2＋6NaOH 5NaCl＋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 0.5 將丙裝置浸在盛有冷水的水槽中

【解析】

裝置甲用于制取氯氣，利用濃鹽酸制取的氯氣中常含有HCl氣體，需要除雜，利用飽和食鹽水除去氯氣中的HCl，氯氣與石灰乳反應制取漂白粉，最后用NaOH溶液吸收尾氣。

(1) ①利用濃鹽酸制取的氯氣中常含有HCl氣體，HCl也會與Ca(OH)2發生反應，使得有效成分含量降低，需要除雜，乙裝置的作用就是用于除去氯氣中的HCl；

答案是除去氯氣中混有的氯化氫；

②A. 若產物為NaClO3、NaCl，化學方程式6NaOH＋3Cl2=5NaCl＋NaClO3＋3H2O，根據方程式可知，氯氣化合價升高得到NaClO3，只有0.5mol，而氯氣化合價降低得到NaCl有2.5mol；氧化劑、還原劑均為氯氣，其物質的量之比為2.5:0.5=5:1，A項錯誤；

B. 濃鹽酸和MnO2反應體系中導出的氣體中含氯氣和HCl，氯氣與NaOH反應生成NaClO和NaCl的方程式2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O，NaClO和NaCl的物質的量之比為1：1，但是HCl也會與NaOH反應生成NaCl，因此比例不再是1：1，B項錯誤；

C．不管是NaCl、NaClO還是NaClO3中，Na和Cl的比例均為1：1，1mol氯氣中含有2molCl原子，根據原子守恒，則NaOH和Cl2的比例為1：2，C項正確；

答案為AB；

(2)①反應剛開始的時候，氯氣與Ca(OH)2生成Ca(ClO)2，溶液的溫度并不高，雖然反應放熱，溫度逐漸升高，氯氣與Ca(OH)2反應生成Ca(ClO3)2，所以曲線Ⅱ表示的是Ca(ClO3)2的物質的量隨反應時間變化的關系；

答案為Ca(ClO3)2；

②根據圖像可知，Ca(ClO)2的物質的量為0.1mol，Ca(ClO3)2的物質的量為0.05mol，根據化學方程式2Ca(OH)2＋2Cl2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O，6Ca(OH)2＋6Cl2=5CaCl2＋Ca(ClO3)2＋6H2O，則總共消耗Ca(OH)2的物質的量為0.1mol×2＋0.05mol×6=0.5mol；

答案為0.5；

(3)要提高Ca(ClO)2的產率，就需要控制反應的溫度，可以將裝置丙放入冰水中；

答案是將丙裝置浸在盛有冷水的水槽中。