Question

【题目】次氯酸溶液是常用的消毒剂、漂白剂。某学习小组根据需要欲制备浓度不小于0.8mol/L的次氯酸溶液。

（查阅资料）资料1：常温常压下，Cl2O为棕黄色气体，沸点为3.8 ℃，42 ℃以上会分解生成Cl2和O2，Cl2O易溶于水并与水立即反应生成HClO。

资料2：将氯气和空气(不参与反应)按体积比1∶3混合通入潮湿的碳酸钠中发生反应2Cl2＋2Na2CO3＋H2O=Cl2O＋2NaCl＋2NaHCO3，用水吸收Cl2O(不含Cl2)制得次氯酸溶液。

（装置及实验）用以下装置制备次氯酸溶液

回答下列问题：

（1）各装置的连接顺序为____→_____→_____→____→E；

（2）装置 A 中反应的离子方程式是__________________；

（3）装置 E中反应的化学方程式是_____________________；

（4）装置 B 中多孔球泡和搅拌棒的作用是____，反应过程中，装置B需放在冷水中，其目的是____。

（5）装置C的主要作用是_____________________；

（6）此方法相对于用氯气直接溶于水制备次氯酸溶液的优点是（答出一条即可）______________。

（7）若装置B中生成的Cl2O气体有20%滞留在E前各装置中，其余均溶于装置E的水中，装置E所得500mL次氯酸溶液浓度为0.8mol/L，则至少需要含水8%的碳酸钠的质量为___g。

（8）配平下列离子方程式：______Fe(OH)3+ ClO+ OH— FeO42-+ Cl-+ H2O。

Answer 1

【答案】ADBC MnO2+4H＋+2Cl－Mn2＋+Cl2↑+2H2O Cl2O+H2O=2HClO 加快反应速率，使反应充分进行 防止反应放热后温度过高导致Cl2O分解 除去Cl2O中的Cl2 制得的次氯酸溶液浓度较大或制得的次氯酸溶液纯度较高或制得的次氯酸溶液不含有Cl-离子或氯元素的利用率高等 57.6 2，3，4，2，3，5

【解析】

（1）实验的原理是2Cl2＋2Na2CO3＋H2O=Cl2O＋2NaCl＋2NaHCO3，Cl2O＋H2O=2HClO，首先制备氯气，装置A为制备氯气的装置，制备氯气中混有HCl和水蒸气，HCl能与Na2CO3发生反应生成CO2，需要除去氯气中HCl，即装置D的作用是除去氯气中的HCl，然后通入装置B制备Cl2O，根据信息，用水吸收Cl2O制备次氯酸溶液，Cl2O中不含Cl2，装置C的作用是除去Cl2O中的Cl2，装置E的作用是制备HClO，即各装置的连接顺序是A→D→B→C→E；

答案为A→D→B→C→E；

（2）根据（1）的分析，装置A为制备氯气，其离子反应方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O；答案为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O；

（3）装置E制备次氯酸，其化学反应方程式为Cl2O＋H2O=2HClO；答案为Cl2O＋H2O=2HClO；

（4）多孔球泡增加Cl2O与水的接触面积，使其充分反应；搅拌棒的目的是增加Cl2与Na2CO3接触面积，加快反应速率，使其充分反应；根据题中信息，Cl2O在42℃以上会分解生成Cl2和O2，因此装置B需放在冷水中，其目的是防止反应放热后温度过高导致Cl2O分解；

（5）根据题中信息，与H2O反应生成次氯酸的Cl2O中不含Cl2，利用Cl2易溶于有机溶剂，即装置C的作用是除去Cl2O中的Cl2；答案为除去Cl2O中的Cl2；

（6）氯气与水反应生成Cl2＋H2O HCl＋HClO，该方法制备次氯酸中含有Cl－，次氯酸的浓度较小等；答案为制得的次氯酸溶液浓度较大或制得的次氯酸溶液纯度较高或制得的次氯酸溶液不含有Cl－离子或氯元素的利用率高等；

（7）Cl2O＋H2O=2HClO，得出生成次氯酸Cl2O的物质的量为=0.2mol，生成Cl2O有20%滞留在E前各装置中，因此生成Cl2O总物质的量为=0.25mol，根据2Cl2＋2Na2CO3＋H2O=Cl2O＋2NaCl＋2NaHCO3，消耗Na2CO3的物质的量为0.25mol×2=0.5mol，则至少需要含水8%的碳酸钠的质量为=57.6g；答案为57.6g；

（8）铁元素的化合价由＋3价→＋6价，化合价升高3价，ClO－作氧化剂，Cl元素的化合价由＋1价→－1价，化合价降低2价，按照得失电子数目守恒，配平其他，该离子方程式为2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2FeO42－＋3Cl－＋5H2O；答案为2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2FeO42－＋3Cl－＋5H2O。