Question

【題目】氯及其化合物在生活和生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。

(1)已知：900 K時(shí)，4HCl(g)＋O2(g)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___________________________。

②900 K時(shí)，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(qiáng)(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(qǐng)畫出壓強(qiáng)在1.5×105～4.5×105Pa范圍內(nèi)，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率α(HCl)隨壓強(qiáng)(p)變化曲線示意圖。_____________________

(2)已知：Cl2(g)＋2NaOH(aq)===NaCl(aq)＋NaClO(aq)＋H2O(l)　 ΔHl＝－102 kJ·mol－1

3Cl2(g)＋6NaOH(aq)===5NaCl(aq)＋NaClO3(aq)＋3H2O(l)　ΔH2＝－422 kJ·mol－1

①寫出在溶液中NaClO分解生成NaClO3的熱化學(xué)方程式：________________________________。

②用過量的冷NaOH溶液吸收氯氣，制得NaClO溶液(不含NaClO3)，此時(shí)ClO－的濃度為c0 mol·L－1；加熱時(shí)NaClO轉(zhuǎn)化為NaClO3，測(cè)得t時(shí)刻溶液中ClO－濃度為ct mol·L－1，寫出該時(shí)刻溶液中Cl－濃度的表達(dá)式：c(Cl－)＝________________(用c0、ct表示)mol·L－1。

③有研究表明，生成NaClO3的反應(yīng)分兩步進(jìn)行：

Ⅰ.2ClO－===ClO＋ Cl－

Ⅱ.ClO＋ClO－===ClO＋Cl－

常溫下，反應(yīng)Ⅱ能快速進(jìn)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：______________________________________________________。

Answer 1

【答案】 放熱反應(yīng)，ΔS<0且反應(yīng)自發(fā) 3NaClO(aq)===2NaCl(aq)＋NaClO3(aq) ΔH＝－116 kJ·mol－1 c0＋(或) 反應(yīng)Ⅰ的活化能高，活化分子百分?jǐn)?shù)低，不利于ClO－向ClO轉(zhuǎn)化

【解析】(1)①900Κ時(shí)，4HCl(g)+O22Cl2(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(shí)，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(qiáng)(P)變化曲線如圖。保持其他條件不變，升溫到TK，平衡逆向進(jìn)行，HCl轉(zhuǎn)化率減小，隨壓強(qiáng)增大平衡正向進(jìn)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)△Hl=-102kJmol-1，Ⅱ.3Cl2(g)+6NaOH(aq)=5NaCl(aq)+NaClO3(aq)+3H2O(1)△H2=-422kJmol-1，蓋斯定律計(jì)算Ⅱ-Ⅰ×3得到NaClO分解生成NaClO3的熱化學(xué)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(shí)ClO-的濃度為c0molL-1，則Cl2(g)+2NaOH(aq)=NaCl(aq)+NaClO(aq)+H2O(l)反應(yīng)中生成氯離子濃度為c0molL-1，加熱時(shí)NaClO轉(zhuǎn)化為NaClO3，測(cè)得t時(shí)刻溶液中ClO-濃度為c1molL-1，反應(yīng)的次氯酸鈉濃度=c0molL-1-c1molL-1

3NaClO(aq)=2NaCl(aq)+NaClO3(aq)

3 2

c0molL-1-c1molL-1 ×(c0molL-1-c1molL-1)

該時(shí)刻溶液中Cl-濃度的表達(dá)式：c0molL-1+×(c0molL-1-c1molL-1 )= ，故答案為： ；

③③常溫下，反應(yīng)II能快速進(jìn)行，但氯氣與NaOH溶液反應(yīng)很難得到NaClO3，說明反應(yīng)進(jìn)行決定于反應(yīng)Ⅰ，反應(yīng)Ⅰ的活化能高，活化分子百分?jǐn)?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?jǐn)?shù)低，不利于ClO-向ClO3-轉(zhuǎn)化。