Question

【题目】某化学兴趣小组在实验室制取漂白粉，并探究氯气与石灰乳反应的条件和产物。

已知：①二氧化锰与浓盐酸反应可制备氯气，同时生成MnCl2；

②氯气和碱的反应为放热反应。温度较高时，氯气和碱还能发生如下反应：3Cl2＋6NaOH 5NaCl＋NaClO3＋3H2O

该兴趣小组设计了下列实验装置，进行实验。

请回答下列问题：

（1）①甲装置用于制备氯气，乙装置的作用是____。

②实验室用足量NaOH溶液吸收从浓盐酸和MnO2反应体系中导出的气体。当吸收温度不同时，生成的产物可能是NaClO、NaClO3、NaCl中的两种或三种。下列说法不正确的是___。（填字母）

A．若产物为NaClO3、NaCl，则参加反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶5

B．若产物为NaClO、NaCl，则吸收后的溶液中n(NaClO)=n(NaCl)

C．若产物为NaClO、NaClO3、NaCl，则NaOH与Cl2相互反应的物质的量之比为2∶1

（2）小组成员发现，产物中Ca(ClO)2的质量明显小于理论值。他们讨论后认为，其可能原因是部分氯气未与石灰乳反应而逸出，以及温度升高。为了探究反应条件对产物的影响，他们另取一定量的石灰乳，缓慢匀速地通入足量氯气，得出了Ca(ClO)2、Ca(ClO3)2两种物质的物质的量（n）与反应时间（t）的关系曲线，粗略表示为下图(不考虑氯气和水的反应)。

①图中曲线II表示___(填物质的化学式)的物质的量随反应时间变化的关系；

②所取石灰乳中含有Ca(OH)2的物质的量为___mol；

（3）为了提高Ca(ClO)2的产率，可对丙装置作适当改进。请你给出一种改进方法___。

Answer 1

【答案】除去氯气中混有的氯化氢 AB Ca(ClO3)2 0.5 将丙装置浸在盛有冷水的水槽中

【解析】

装置甲用于制取氯气，利用浓盐酸制取的氯气中常含有HCl气体，需要除杂，利用饱和食盐水除去氯气中的HCl，氯气与石灰乳反应制取漂白粉，最后用NaOH溶液吸收尾气。

(1) ①利用浓盐酸制取的氯气中常含有HCl气体，HCl也会与Ca(OH)2发生反应，使得有效成分含量降低，需要除杂，乙装置的作用就是用于除去氯气中的HCl；

答案是除去氯气中混有的氯化氢；

②A. 若产物为NaClO3、NaCl，化学方程式6NaOH＋3Cl2=5NaCl＋NaClO3＋3H2O，根据方程式可知，氯气化合价升高得到NaClO3，只有0.5mol，而氯气化合价降低得到NaCl有2.5mol；氧化剂、还原剂均为氯气，其物质的量之比为2.5:0.5=5:1，A项错误；

B. 浓盐酸和MnO2反应体系中导出的气体中含氯气和HCl，氯气与NaOH反应生成NaClO和NaCl的方程式2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O，NaClO和NaCl的物质的量之比为1：1，但是HCl也会与NaOH反应生成NaCl，因此比例不再是1：1，B项错误；

C．不管是NaCl、NaClO还是NaClO3中，Na和Cl的比例均为1：1，1mol氯气中含有2molCl原子，根据原子守恒，则NaOH和Cl2的比例为1：2，C项正确；

答案为AB；

(2)①反应刚开始的时候，氯气与Ca(OH)2生成Ca(ClO)2，溶液的温度并不高，虽然反应放热，温度逐渐升高，氯气与Ca(OH)2反应生成Ca(ClO3)2，所以曲线Ⅱ表示的是Ca(ClO3)2的物质的量随反应时间变化的关系；

答案为Ca(ClO3)2；

②根据图像可知，Ca(ClO)2的物质的量为0.1mol，Ca(ClO3)2的物质的量为0.05mol，根据化学方程式2Ca(OH)2＋2Cl2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O，6Ca(OH)2＋6Cl2=5CaCl2＋Ca(ClO3)2＋6H2O，则总共消耗Ca(OH)2的物质的量为0.1mol×2＋0.05mol×6=0.5mol；

答案为0.5；

(3)要提高Ca(ClO)2的产率，就需要控制反应的温度，可以将装置丙放入冰水中；

答案是将丙装置浸在盛有冷水的水槽中。