Question

17．氯及其化合物在生活和生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛．
（1）已知：900 Κ時，4HCl（g）+O₂?2Cl₂（g）+2H₂O（g），反應(yīng)自發(fā)．
①該反應(yīng)是放熱還是吸熱，判斷并說明理由放熱，△S＜0，反應(yīng)自發(fā)滿足△H-T△S＜0．
②900K時，體積比為4：1的HCl和O₂在恒溫恒容的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率α（HCl）隨壓強（P）變化曲線如圖．保持其他條件不變，升溫到T K（假定反應(yīng)歷程不變），請畫出壓強在1.5×10⁵～4.5×10⁵Pa范圍內(nèi)，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率α（HCl）隨壓強（P）變化曲線示意圖．
（2）已知：
Cl₂（g）+2NaOH（aq）=NaCl（aq）+NaClO（aq）+H₂O（l）△H_l=-102kJ•mol^-1
3Cl₂（g）+6NaOH（aq）=5NaCl（aq）+NaClO₃（aq）+3H₂O（1）△H₂=-422kJ•mol^-1
①寫出在溶液中NaClO分解生成NaClO₃的熱化學方程式：3NaClO（aq）=2NaCl（aq）+NaClO₃（aq）△H=-116KJ/mol．
②用過量的冷NaOH溶液吸收氯氣，制得NaClO溶液（不含NaClO₃），此時ClO^-的濃度為c₀ mol•L^-1；加熱時NaClO轉(zhuǎn)化為NaClO₃，測得t時刻溶液中ClO^-濃度為c₁ mol•L^-1，寫出該時刻溶液中Cl^-濃度的表達式：
c（Cl^-）=$\frac{5{c}_{0}-2{c}_{1}}{3}$mol•L^-1（用c₀、c₁表示）
③有研究表明，生成NaClO₃的反應(yīng)分兩步進行：
I     2ClO^-=ClO₂^-+Cl^-
II    ClO₂^-+ClO^-=ClO₃^-+Cl^-
常溫下，反應(yīng)II能快速進行，但氯氣與NaOH溶液反應(yīng)很難得到NaClO₃，試用碰撞理論解釋其原因：反應(yīng)Ⅰ的活化能高，活化分子百分數(shù)低，不利于ClO^-向ClO₃^-轉(zhuǎn)化．
（3）電解NaClO₃水溶液可制備NaClO₄．在電解過程中由于陰極上吸附氫氣，會使電解電壓升高，電解效率下降．為抑制氫氣的產(chǎn)生，可選擇合適的物質(zhì)（不引入雜質(zhì)），寫出該電解的總化學方程式2NaClO₃+O₂ $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaClO₄．

Answer 1

分析 （1）①反應(yīng)自發(fā)進行的判斷依據(jù)是△H-T△S＜0；
②900K時，體積比為4：1的HCl和O₂在恒溫恒容的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率α（HCl）隨壓強（P）變化曲線如圖．保持其他條件不變，升溫到T K，平衡逆向進行，HCl轉(zhuǎn)化率減小，隨壓強增大平衡正向進行，HCl轉(zhuǎn)化率增大，據(jù)此畫出；
（2）①Ⅰ．Cl₂（g）+2NaOH（aq）=NaCl（aq）+NaClO（aq）+H₂O（l）△H_l=-102kJ•mol^-1
Ⅱ.3Cl₂（g）+6NaOH（aq）=5NaCl（aq）+NaClO₃（aq）+3H₂O（1）△H₂=-422kJ•mol^-1
蓋斯定律計算Ⅱ-Ⅰ×3得到NaClO分解生成NaClO₃的熱化學方程式；
②氯氣和氫氧化鈉生成氯離子，次氯酸鈉分解生成氯離子，溶液中氯離子為二者總和；
③常溫下，反應(yīng)II能快速進行，但氯氣與NaOH溶液反應(yīng)很難得到NaClO₃，說明反應(yīng)進行決定于反應(yīng)Ⅰ，反應(yīng)Ⅰ活化能大難于進行；
（3）電解NaClO₃水溶液可制備NaClO₄．在電解過程中由于陰極上吸附氫氣，會使電解電壓升高，電解效率下降．為抑制氫氣的產(chǎn)生，可選擇合適的物質(zhì)氧氣和氫氣反應(yīng)生成水；

解答 解：（1）①900 Κ時，4HCl（g）+O₂?2Cl₂（g）+2H₂O（g），△S＜0，反應(yīng)自發(fā)滿足△H-T△S＜0，△H＜0，故答案為：放熱，△S＜0，反應(yīng)自發(fā)滿足△H-T△S＜0；
②900K時，體積比為4：1的HCl和O₂在恒溫恒容的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率α（HCl）隨壓強（P）變化曲線如圖．保持其他條件不變，升溫到T K，平衡逆向進行，HCl轉(zhuǎn)化率減小，隨壓強增大平衡正向進行，HCl轉(zhuǎn)化率增大，據(jù)此畫出圖象為：，
故答案為：；
（2）①Ⅰ．Cl₂（g）+2NaOH（aq）=NaCl（aq）+NaClO（aq）+H₂O（l）△H_l=-102kJ•mol^-1
Ⅱ.3Cl₂（g）+6NaOH（aq）=5NaCl（aq）+NaClO₃（aq）+3H₂O（1）△H₂=-422kJ•mol^-1
蓋斯定律計算Ⅱ-Ⅰ×3得到NaClO分解生成NaClO₃的熱化學方程式：
3NaClO（aq）=2NaCl（aq）+NaClO₃（aq）△H=-116KJ/mol，
故答案為：3NaClO（aq）=2NaCl（aq）+NaClO₃（aq）△H=-116KJ/mol；
②用過量的冷NaOH溶液吸收氯氣，制得NaClO溶液（不含NaClO₃），此時ClO^-的濃度為c₀ mol•L^-1，則Cl₂（g）+2NaOH（aq）=NaCl（aq）+NaClO（aq）+H₂O（l）反應(yīng)中生成氯離子濃度為c₀ mol•L^-1，加熱時NaClO轉(zhuǎn)化為NaClO₃，測得t時刻溶液中ClO^-濃度為c₁ mol•L^-1，反應(yīng)的次氯酸鈉濃度=c₀ mol•L^-1-c₁ mol•L^-1
                  3NaClO（aq）=2NaCl（aq）+NaClO₃（aq）
                        3                         2                    1
c₀ mol•L^-1-c₁ mol•L^-1 $\frac{2}{3}$×（c₀ mol•L^-1-c₁ mol•L^-1）

該時刻溶液中Cl^-濃度的表達式：c₀ mol•L^-1+$\frac{2}{3}$×（c₀ mol•L^-1-c₁ mol•L^-1 ）=$\frac{5{c}_{0}-2{c}_{1}}{3}$，
故答案為：$\frac{5{c}_{0}-2{c}_{1}}{3}$；
③③常溫下，反應(yīng)II能快速進行，但氯氣與NaOH溶液反應(yīng)很難得到NaClO₃，說明反應(yīng)進行決定于反應(yīng)Ⅰ，反應(yīng)Ⅰ的活化能高，活化分子百分數(shù)低，不利于ClO^-向ClO₃^-轉(zhuǎn)化，
故答案為：反應(yīng)Ⅰ的活化能高，活化分子百分數(shù)低，不利于ClO^-向ClO₃^-轉(zhuǎn)化；
（3）電解NaClO₃水溶液可制備NaClO₄．在電解過程中由于陰極上吸附氫氣，會使電解電壓升高，電解效率下降．為抑制氫氣的產(chǎn)生，可選擇合適的物質(zhì)氧氣和氫氣反應(yīng)生成水，該電解池中電解的化學方程式為：2NaClO₃+O₂$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaClO₄，
故答案為：2NaClO₃+O₂$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaClO₄；

點評 本題考查了反應(yīng)自發(fā)進行的判斷依據(jù)、熱化學方程式書寫、反應(yīng)過程中微粒濃度計算、電解化學方程式書寫等，注意知識積累和題干信息的分析，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．