Question

标准状况下H₂和Cl₂组成的混合气体a mol，其中氯气的体积分数为w．经光照后缓缓通入含b mol NaOH的溶液中充分反应，测得最终溶液中含有c mol NaClO（c＞0），则下列说法正确的是（　　）

• A、若c＞b-a，则w=1-

  b-c

  2a

• B、若a+c＞b，则w=1-

  b-2c

  2a

• C、若b=a+c，则w=0.5
• D、若a＜b-c，则w=

  a+c

  2a

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算,化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：最终溶液中含有c mol NaClO，说明氢气与氯气反应后氯气有剩余，则光照后气体是HCl、Cl₂的混合物，由H₂+Cl₂=2HCl可知，H₂、Cl₂物质的量总共为amol，再通入NaOH溶液，发生反应：HCl+NaOH=NaCl+H₂O，Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，
若HCl、Cl₂完全反应，可知n（NaCl）+n（NaClO）=（a+c）mol，根据钠离子守恒，需要氢氧化钠为（a+c）mol，
①a+c=b时，NaOH与HCl、Cl₂恰好完全反应，得到NaCl、NaClO，根据钠原子守恒计算氯化钠和次氯酸钠的物质的量，根据氯原子计算氯气的物质的量，据此计算w；
②若a+c＜b时，NaOH有剩余，由Cl原子守恒，2 n（Cl₂）=n（NaCl）+n（NaClO）=amol+cmol，据此计算w；
③a+c＞b时，NaOH不足，根据次氯酸钠计算氯气反应消耗的NaOH=2cmol，与HCl反应的NaOH为（b-2c）mol，根据H原子守恒计算氢气的物质的量，则n（Cl₂）=n（混合气体）-n（H₂），最后计算氯气体积分数．

解答： 解：最终溶液中含有c mol NaClO，说明氢气与氯气反应后氯气有剩余，则光照后气体是HCl、Cl₂的混合物，由H₂+Cl₂=2HCl可知，H₂、Cl₂物质的量总共为amol，再通入NaOH溶液，发生反应：HCl+NaOH=NaCl+H₂O，Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，
若HCl、Cl₂完全反应，含有氯元素物质的物质的量=n（NaCl）+n（NaClO）=（a+c）mol，根据钠离子守恒，需要n（NaOH）=（a+c）mol，
①a+c=b时，NaOH与HCl、Cl₂恰好完全反应，得到NaCl、NaClO，可知n（Cl）=n（Na），可知n（Cl）=n（Na）=bmol，则氯气的物质的量=0.5bmol，氯气的体积分数=

0.5bmol

amol

×100%；
②若a+c＜b时，NaOH有剩余，由Cl原子守恒，2 n（Cl₂）=n（NaCl）+n（NaClO）=（a+c）mol，氯气的体积分数=

a+c 2

a

×100%=

a+c

2a

×100%=

a+c

2a

；
③若a+c＞b时，NaOH不足，根据Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O得n（NaOH）=2cmol，根据钠原子守恒得与HCl反应的n（NaOH）=（b-2c）mol，根据H原子守恒得n（H2）=

1

2

n（HCl）=

b-2c

2

mol，则n（Cl₂）=n（混合气体）-n（H₂）=[a-

b-2c

2

]mol，w=

2a-b+2c 2

a

=1-

b-2c

2a

．
A．通过以上分析知，若c＞b-a，则w=1-

b-2c

2a

，故A错误；
B．若a+c＞b，则w=1-

b-2c

2a

，故B正确；
C．若b=a+c，且w=0.5，则氯气和氢气恰好反应生成HCl，没有氯气剩余，则溶液中不可能存在次氯酸钠，不符合题意，故C错误；
D．通过以上分析知，若a＜b-c，则w=

a+c

2a

，故D正确；
故选BD．

点评：本题考查了混合物的计算，关键物质之间的反应及物质的性质结合原子守恒分析解答，注意：加入的NaOH可能完全反应也可能不完全反应，要分情况讨论，为易错点，题目难度较大．