Question

9．某研究小組探究電解CuCl₂溶液制取少量漂白液，并將氯氣和空氣（不參與反應(yīng)）以體積比約1：3混合通入含水8%的碳酸鈉中制備Cl₂O，再用水吸收Cl₂O制備次氯酸鈉溶液．

已知：Cl₂O極易溶于水并與水反應(yīng)生成HClO．
（1）電極Y應(yīng)該連接電源的正極（填“正極”或“負(fù)極”）．
（2）裝置D中為使反應(yīng)充分進(jìn)行，采取的措施有攪拌、使用多孔球泡．
（3）裝置D中產(chǎn)生Cl₂O的化學(xué)方程式為2Cl₂+Na₂CO₃═Cl₂O+2NaCl+CO₂．
（4）裝置E中使用棕色平底燒瓶的原因是HClO見光易分解．
（5）已知NaClO或HClO均可被H₂O₂還原成Cl^-．測定漂白液中NaClO濃度的方案為：準(zhǔn)確取20.00mL裝置B中溶液，加入20.00mL m mol•L^-1H₂O₂溶液（過量）充分反應(yīng)，再用nmol•L^-1的KMnO₄酸性溶液滴定至終點（測定過程中Cl^-沒有發(fā)生反應(yīng)），消耗KMnO₄酸性溶液VmL，
①H₂O₂還原NaClO的化學(xué)方程式為NaClO+H₂O₂=O₂↑+NaCl+H₂O．
②若忽略裝置B中的副反應(yīng)及溶液體積的變化，裝置B所得漂白液中NaClO的濃度為m-$\frac{1}{8}$nVmol•L^-1．
（6）測定裝置E中次氯酸溶液的物質(zhì)的量濃度的實驗方案為用酸式滴定管（填儀器名稱）取20.00mL的次氯酸溶液，加入足量的H₂O₂溶液，再加入足量的硝酸銀溶液，過濾、洗滌，在真空干燥箱中干燥沉淀，用電子天平稱量沉淀的質(zhì)量（填實驗過程）．（可用的試劑：H₂O₂溶液、AgNO₃溶液．除常用儀器外須使用的儀器有電子天平、真空干燥箱）

Answer 1

分析 利用惰性電解CuCl₂溶液得到的氯氣通入B裝置NaOH溶液中可得到NaClO的溶液有漂白性，剩余氯氣通過C裝置與空氣形成1：3的混合氣體通入D裝置，在攪拌棒的作用下與含水8%的碳酸鈉充分反應(yīng)制備Cl₂O，并用水吸收Cl₂O制備次氯酸鈉溶液，同時用堿石灰吸收含有Cl₂O的尾氣，防止污染環(huán)境．
（1）惰性電解CuCl₂溶液，陰極析出銅，陽極生成氯氣；
（2）為了氯氣和原溶液充分接觸完全反應(yīng)，可以通過增加氣體與溶液的接觸面積、并用攪拌棒攪拌等方法；
（3）裝置D 中，氯氣本身既作為氧化劑又作還原劑，本身被氧化到+1價的Cl₂O，被還原到-1價的氯化鈉；
（4）裝置E是用水吸收Cl₂O制備次氯酸溶液，但生成的HClO見光易分解，反應(yīng)裝置須選擇避光；
（5）①H₂O₂還原NaClO生成NaCl，自身被氧化生成氧氣，可結(jié)合電子守恒和原子守恒配平反應(yīng)方程式；
②加入的20.00mL m mol•L^-1H₂O₂溶液（過量）分成二部分，一部分還原NaClO，另一部分被VmLnmol•L^-1的KMnO₄酸性溶液氧化，H₂O₂的氧化產(chǎn)物均為氧氣，可結(jié)合電子守恒建立等式求解；
（6）需要20.00mL的次氯酸溶液，根據(jù)精確度應(yīng)選用酸、堿式滴管，再根據(jù)HClO溶液既有酸性，又有強氧化性確定滴定管的類型；實驗原理是結(jié)合所提供的試劑H₂O₂是還原HClO生成Cl^-，再滴加過量提供的硝酸銀溶液，根據(jù)生成的AgCl沉淀質(zhì)量計算原溶液HClO的濃度；

解答 解：利用惰性電解CuCl₂溶液得到的氯氣通入B裝置NaOH溶液中可得到NaClO的溶液有漂白性，剩余氯氣通過C裝置與空氣形成1：3的混合氣體通入D裝置，在攪拌棒的作用下與含水8%的碳酸鈉充分反應(yīng)制備Cl₂O，并用水吸收Cl₂O制備次氯酸鈉溶液，同時用堿石灰吸收含有Cl₂O的尾氣，防止污染環(huán)境；
（1）惰性電極電解CuCl₂溶液時，要求Y極生成氯氣，則Y須連接電源的正極，故答案為：正極：
（2）裝置D中通過攪拌棒攪拌、使用多孔球泡等方法使氯氣與碳酸鈉充分反應(yīng)，故答案為：攪拌、使用多孔球泡；
（3）裝置D中，氯氣本身既作為氧化劑又作還原劑，本身被氧化到+1價的Cl₂O，被還原到-1價的氯化鈉，故化學(xué)方程式為2Cl₂+Na₂CO₃═Cl₂O+2NaCl+CO₂，
故答案為：2Cl₂+Na₂CO₃═Cl₂O+2NaCl+CO₂；
（4）裝置E中使用棕色平底燒瓶，目的是可以避光，防止反應(yīng)生成的HClO見光分解，故答案為：HClO見光易分解；
（5）①根據(jù)H₂O₂和NaClO反應(yīng)生成NaCl和氧氣，并借助電子守恒和原子守恒得反應(yīng)方程式為NaClO+H₂O₂=O₂↑+NaCl+H₂O，故答案為：NaClO+H₂O₂=O₂↑+NaCl+H₂O；
②20.00mL m mol•L^-1H₂O₂溶液中H₂O₂的物質(zhì)的量為0.02L×m mol•L^-1=0.02mmol，VmLnmol•L^-1的KMnO₄酸性溶液中KMnO₄的物質(zhì)的量為0.001Vnmol，假設(shè)NaClO的物質(zhì)的量為xmol，根據(jù)電子守恒得：
0.02mmol×2=0.001Vnmol×5+xmol×2，解得x=（0.02m-0.0025Vn）mol，裝置B所得漂白液中NaClO的濃度為$\frac{（0.02m-0.0025Vn）mol}{0.02L}$=（m-$\frac{1}{8}$nV）mol•L^-1，故答案為：m-$\frac{1}{8}$nV；
（6）選擇使用酸式滴定管量取20.00mL的次氯酸溶液，具體實驗操作是，向20.00mL的次氯酸溶液里加入足量的H₂O₂溶液，再加入足量的硝酸銀溶液，過濾、洗滌，在真空干燥箱中干燥沉淀，用電子天平稱量沉淀的質(zhì)量，故答案為：加入足量的H₂O₂溶液，再加入足量的硝酸銀溶液，過濾、洗滌，在真空干燥箱中干燥沉淀，用電子天平稱量沉淀的質(zhì)量．

點評 本題考查了物質(zhì)的制備和性質(zhì)實驗，涉及電解原理的應(yīng)用、實驗的基本操作及滴定原理應(yīng)用與計算，根據(jù)題目給定的基本信息解題，理清整個制備的流程及操作方法是解題的關(guān)鍵，要求具備扎實的基礎(chǔ)知識和分析問題的能力，難度中等．