Question

6．某學(xué)生設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)裝置利用氯氣與潮濕的消石灰反應(yīng)制取少量漂白粉（這是一個(gè)放熱反應(yīng)），據(jù)此回答下列問(wèn)題：

（1）A儀器的名稱是分液漏斗，D的作用吸收尾氣．
（2）漂白粉將在U型管中產(chǎn)生，其化學(xué)反應(yīng)方程式是2Cl₂ +2Ca（OH）₂=CaCl₂ +Ca（ClO）₂ +2H₂O．
（3）有同學(xué)建議在兩個(gè)橡皮套管內(nèi)的玻璃管口應(yīng)盡量緊靠，原因是Cl₂易腐蝕橡皮塞
（4）此實(shí)驗(yàn)結(jié)果所得Ca（ClO）₂產(chǎn)率太低．經(jīng)分析并查閱資料發(fā)現(xiàn)主要原因是在U型管中存在兩個(gè)副反應(yīng)：
①溫度較高時(shí)氯氣與消石灰反應(yīng)生成了Ca（ClO₃）₂，為避免此副反應(yīng)的發(fā)生，可采取的措施是將U型管置于冷水浴中，有同學(xué)測(cè)出了反應(yīng)后溶液中ClO^-、ClO₃^-兩種離子的物質(zhì)的量（n）與反應(yīng)時(shí)間（t）的關(guān)系曲線，粗略表示為下圖（不考慮氯氣和水的反應(yīng)）．
a、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．
b、所取石灰乳中含有Ca（OH）₂的物質(zhì)的量為0.25mol．
c、另取一份等物質(zhì)的量的石灰乳，以較大的速率通入足量氯氣，反應(yīng)后測(cè)得產(chǎn)物中Cl^-的物質(zhì)的量為0.37mol，則產(chǎn)物中n（ClO^-）/n（ClO₃^-）=7：6
②試判斷另一個(gè)副反應(yīng)是（寫(xiě)出此反應(yīng)方程式）2HCl+Ca（OH）₂=CaCl₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）由儀器圖形可判斷儀器名稱，二氧化錳和濃鹽酸在加熱條件下生成氯氣，氯氣和分別與氫氧化鈣、氫氧化鈉溶液反應(yīng)；
（2）工業(yè)制取漂白粉的反應(yīng)原理書(shū)寫(xiě)反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）在兩個(gè)橡皮套管內(nèi)的玻璃管口應(yīng)盡量緊靠，因?yàn)槁葰馐菑?qiáng)氧化劑能氧化橡膠管；
（4）①因?yàn)闇囟雀邥r(shí)易生成Ca（ClO₃）₂，所以避免此反應(yīng)發(fā)生可以采取降溫措施；
a、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(lái)判斷屬于哪種離子；
b、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；
c、另取一份與②等物質(zhì)的量的石灰乳，以較大的速率通入足量氯氣，反應(yīng)后測(cè)得產(chǎn)物中Cl^-的物質(zhì)的量為0.37mol，依據(jù)氯化鈣、次氯酸鈣、氯酸鈣中鈣離子和含氯元素的物質(zhì)的量比為1：2，結(jié)合b計(jì)算得到氫氧化鈣物質(zhì)的量計(jì)算氯元素物質(zhì)的量，依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒，生成產(chǎn)物中氯元素守恒列式計(jì)算；
②裝置中無(wú)氯氣的除雜裝置，揮發(fā)出的氯化氫會(huì)和氫氧化鈣反應(yīng)．

解答 解：（1）裝置中添加濃鹽酸通過(guò)分液漏斗；氯氣有毒，不能排放到空氣中，氫氧化鈉溶液的作用是吸收過(guò)量的氯氣；故答案為：分液漏斗；吸收尾氣；
（2）漂白粉將在U形管中產(chǎn)生，是氯氣和氫氧化鈣反應(yīng)生成氯化鈣、次氯酸鈣、水；其化學(xué)方程式為：2Cl₂ +2Ca（OH）₂=CaCl₂ +Ca（ClO）₂ +2H₂O；
故答案為：2Cl₂ +2Ca（OH）₂=CaCl₂ +Ca（ClO）₂ +2H₂O；
（3）Cl₂易腐蝕橡皮塞，在兩個(gè)橡皮套管內(nèi)的玻璃管口應(yīng)盡量緊靠，故答案為：Cl₂易腐蝕橡皮塞；
（4）①溫度較高時(shí)氯氣與消石灰反應(yīng)生成Ca（ClO₃）₂，為避免此副反應(yīng)的發(fā)生，用冰水或冷水冷卻；
a、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(kāi)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；
b、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，設(shè)氯離子的物質(zhì)的量為n，則n×1=0.10mol×1+0.05mol×5=0.35mol，含氯元素的物質(zhì)的量=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；
c、取一份與②等物質(zhì)的量的石灰乳，物質(zhì)的量為0.25mol，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等，生成氯離子得到電子和生成次氯酸根和氯酸根失去的電子守恒，設(shè)n（ClO^-）=x，n（ClO₃^-）=y；則得到：①0.37=x×1+y×5；依據(jù)氯化鈣、次氯酸鈣、氯酸鈣中鈣離子和含氯元素的物質(zhì)的量比為1：2，得到氯元素物質(zhì)的量為0.5mol；②x+y+0.37=0.5；①②聯(lián)立得到：
x=0.07mol，y=0.06mol；則n（ClO^-）/n（ClO₃^-）=7：6；
故答案為：將U型管置于冷水浴中；ClO^-；0.25；7：6；
②裝置中無(wú)氯氣的除雜裝置，揮發(fā)出的氯化氫會(huì)和氫氧化鈣反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2HCl+Ca（OH）₂=CaCl₂+2H₂O，
故答案為：2HCl+Ca（OH）₂=CaCl₂+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)室制漂白粉的裝置分析和制備條件判斷，為高考常見(jiàn)題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，溫度不同產(chǎn)物不同，圖象分析是解題關(guān)鍵，通過(guò)氧化還原反應(yīng)的電子守恒計(jì)算應(yīng)用是解題關(guān)鍵，實(shí)驗(yàn)裝置和步驟的分析需要熟練掌握實(shí)驗(yàn)基本操作，題目難度較大．