Question

8．某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室制取漂白粉，并探究氯氣與石灰乳反應(yīng)的條件和產(chǎn)物．已知：①二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)可制備氯氣，同時(shí)生成MnCl₂．②氯氣和堿的反應(yīng)為放熱反應(yīng)．溫度較高時(shí)，氯氣和堿還能發(fā)生如下反應(yīng)：3Cl₂+6OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5Cl^-+ClO₃^-+3H₂O．該興趣小組設(shè)計(jì)了如圖1實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

請(qǐng)回答下列問題：
（1）①甲裝置用于制備氯氣，其反應(yīng)的化學(xué)方程式是MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；乙裝置的作用是除去氯氣中混有的氯化氫．
②該興趣小組用100mL 12mol/L鹽酸與 8.7gMnO₂制備氯氣，并將所得氯氣與過量的石灰乳反應(yīng)，則理論上最多可制得Ca（ClO）₂7.15g．
（2）小組成員發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)物中Ca（ClO）₂的質(zhì)量明顯小于理論值．為了探究反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)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ClO^-、ClO₃^-兩種離子的物質(zhì)的量（n）與反應(yīng)時(shí)（t）的關(guān)系曲線，粗略表示為圖2（不考慮氯氣和水的反應(yīng)）．
①圖中曲線I表示ClO^-離子的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間變化的關(guān)系．
②所取石灰乳中含有Ca（OH）₂的物質(zhì)的量為0.25mol．
（3）為了提高Ca（ClO）₂的產(chǎn)率，可對(duì)丙裝置作適當(dāng)改進(jìn)．請(qǐng)你給出一種改進(jìn)方法：將丙裝置浸在盛有冷水的水槽中．

Answer 1

分析 （1）①飽和食鹽水的主要作用是除去氯氣中的氯化氫氣體；
②依據(jù)MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；2Cl₂+2Ca（OH）₂═CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，結(jié)合定量關(guān)系計(jì)算理論值；
（2）①當(dāng)溫度低時(shí)，氯氣和氫氧化鈣反應(yīng)生成氯化鈣和次氯酸鈣；當(dāng)溫度高時(shí)，生成氯酸鈣和氯化鈣，根據(jù)溫度高低來判斷屬于哪種離子；
②根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等計(jì)算氯離子的物質(zhì)的量，然后根據(jù)含氯化合物中鈣離子和陰離子的個(gè)數(shù)比計(jì)算氫氧化鈣的物質(zhì)的量；
（3）根據(jù)題中信息，在高溫度下發(fā)生副反應(yīng)，可以把丙裝置放入冰水中．

解答 解：（1）①濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)制取氯氣的方程式為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；反應(yīng)過程中會(huì)發(fā)出氯化氫氣體，所以通過飽和食鹽水的作用是除去Cl₂中混有的HCl氣體，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；除去氯氣中混有的氯化氫；
②足量的濃鹽酸與8.7g MnO₂制備氯氣，并將所得氯氣與過量的石灰乳反應(yīng)，則理論上最多可制得Ca（ClO）₂；可以依據(jù)反應(yīng)MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；2Cl₂+2Ca（OH）₂═CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，得到定量關(guān)系：8.7g MnO₂物質(zhì)的量為0.1mol；
 2MnO₂～Ca（ClO）₂
 2       1
0.1mol 0.05mol
所以理論上最多可制得Ca（ClO）₂ 質(zhì)量=0.05mol×143g/mol=7.15g，
故答案為：7.15；
（2）①當(dāng)溫度低時(shí)，氯氣和氫氧化鈣反應(yīng)生成氯化鈣和次氯酸鈣；當(dāng)溫度高時(shí)，生成氯酸鈣和氯化鈣，剛開始反應(yīng)時(shí)，溫度較低，氯氣和氫氧化鈣反應(yīng)生成氯化鈣和次氯酸鈣，所以圖2中曲線I表示離子ClO^-的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間變化的關(guān)系，
故答案為：ClO^-；
②根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等計(jì)算Cl^-的物質(zhì)的量，設(shè)被還原的氯離子的物質(zhì)的量為n，則n×1=0.10mol×1+0.05mol×5=0.35mol，含氯離子的物質(zhì)的量為：0.35mol+0.1mol+0.05mol=0.5mol，氯化鈣、次氯酸鈣、氯酸鈣中鈣離子和含氯離子的個(gè)數(shù)比為1：2，所以所取石灰乳中含有Ca（OH）₂的物質(zhì)的量為0.25mol，
故答案為：0.25；
（3）由于反應(yīng)在高溫度下發(fā)生副反應(yīng)，所以改進(jìn)措施可以把丙裝置放入冰水中，避免發(fā)生3Cl₂+6OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5Cl^-+ClO₃^-+3H₂O，
故答案為：將丙裝置浸在盛有冷水的水槽中．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了性質(zhì)方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹��?shí)驗(yàn)原理為解答關(guān)鍵，注意熟練掌握氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法及守恒思想在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用方法是，他培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算能力．