Question

【题目】氯气是一种重要的化工原料，在生产生活中有广泛的应用。

(1)一种环保型家用“84”消毒液的发生装置如右图，电源的b极为________极，电解制取NaClO的离子反应方程式为_______。

(2)用CO和Cl2在高温、活性炭催化作用下合成光气：Cl2(g)＋CO(g) COCl2(g) H＝-108 kJ·mol-1。t℃时，在5 L恒容密闭容器中加入0.6 mol CO和0.45 mol Cl2，CO和COCl2的浓度在不同时刻的变化状况如图所示。

在0~6 min内υ(Cl2)=____________________，第8 min时改变的条件是________________。在第12 min时升高温度，重新达到平衡时，COCl2的体积分数将________（填“增大”“不变”或“减小”）。

(3)氯在饮用水处理中常用作杀菌剂，且HClO的杀菌能力比ClO－强。25℃时氯气——氯水体系中存在以下平衡关系：

Cl2(g) Cl2(aq) K1=10-0.6

Cl2(aq) + H2O HClO + H+ +Cl－ K2=10-3.4

HClO H+ + ClO－ Ka

其中Cl2(aq)、HClO和ClO－分别在三者中所占分数(α)随pH变化的关系如图所示。

则①Ka = __________；

②Cl2(g) + H2O HClO + H+ +Cl－ K = __________；

③用氯处理饮用水时，pH=6.5时杀菌效果比pH=7.5时___（填“好”、“差”或“相同”）。

Answer 1

【答案】正 Cl- + H2OClO-+H2↑或2Cl- + 2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑、Cl2+2OH- = ClO- + Cl- + H2O 0.005 mol ·L-1·min-1 减小CO的浓度（或分离出一定量CO） 减小 10-7.5 10－4.6 好

【解析】

（1）在电解池的阴极上是阳离子得电子发生得电子的还原反应，在阳极上是阴离子发生失电子的氧化反应，制备消毒液，氯气可以和强碱反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，b为正极，电解食盐水生成NaOH、氢气、氯气，氯气与NaOH反应生成NaClO；

（2）根据图像可分析出CO和COCl2的浓度在不同时刻的变化状况，三行式运算即可，根据图象观察第8 min时CO、COCl2浓度变化，判断改变条件，根据勒夏特略原理分析平衡移动方向得出结论；

（3）①分析图象知，选特殊的点，pH=7.5，此时c（HClO）=c（ClO-），计算Ka值 ；

②利用盖斯定律找出K与K1、K2、Ka的关系，以此计算；

③HClO的杀菌能力比ClO-强，所以HClO的浓度越大，其杀菌效果越好。

（1）制备消毒液，应产生氯气，让它和强氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，所以，氯气应该在下端生成，下端为阳极生成氯气，b为正极，a为负极，电解食盐水生成NaOH、氢气、氯气，氯气与NaOH反应生成NaClO，则电解饱和食盐水制备84消毒液（NaClO溶液）的离子方程式为 Cl- + H2OClO-+H2↑或2Cl- + 2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ Cl2+2OH- = ClO- + Cl- + H2O；

（2）

在0～6 min内v（Cl2）=△c /△t =（0.03mol/L）/ (6min) =0.005mol/（Lmin），

由图象可知第8 min时CO的浓度增大，但比原平衡小，且COCl2浓度减小，平衡逆向移动，所以改变的条件为减小CO的浓度（或分离出一定量CO），正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，则COCl2的体积分数将减小；

（3）①由图象知，HClOH++ClO-中pH=7.5，此时c（HClO）=c（ClO-），；

Ⅰ.Cl2(g) Cl2(aq) K1=10-0.6

Ⅱ.Cl2(aq) + H2O HClO + H+ +Cl－ K2=10-3.4

根据盖斯定律可得到：Ⅰ×2+Ⅱ可得Cl2（g）+H2OHClO+H++Cl- K，所以K=K12×K2=（10-0.6）2×10-3.4=10－4.6；

③起杀菌作用的是HClO，由图象可知，pH=6.5时c（HClO）比H=7.5时要大，HClO浓度越大，杀菌效果好，所以pH=6.5时杀菌效果比pH=7.5时好。