Question

12．Cl₂及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛用途，回答下列問題．
（1）氯氣溶于水得到氯水，氯水中含有氯元素并且具有氧化性的微粒有Cl₂、HClO、ClO^-．
（2）新制氯水體系中，存在多個(gè)含氯元素之間的平衡關(guān)系，請(qǐng)寫出任意兩個(gè)平衡關(guān)系：Cl₂（aq）+H₂OHClO+H⁺+Cl^-或Cl₂（aq）+H₂OHClO+HCl、HClOH⁺+ClO^-．
（3）25℃時(shí)將氯氣溶于水形成氯氣-氯水體系，該體系中Cl₂（aq）、HClO和ClO^-三種微粒分別所占分?jǐn)?shù)（α）隨pH變化的關(guān)系如圖所示．
已知HClO的殺菌能力比ClO-強(qiáng)，由圖分析，用氯氣處理飲用水時(shí)，pH=7.5與pH=6時(shí)殺菌效果較強(qiáng)的是pH=6．
（4）ClO2是一種更高效的殺菌消毒劑，工業(yè)上可用電解法制備ClO₂，方法如下：在80℃時(shí)電解氯化鈉飽和溶液得到NaClO3，然后與鹽酸反應(yīng)得到ClO₂．電解時(shí)，產(chǎn)生ClO₃^-的電極是陽(yáng)極極，生成ClO₃^-的電極反應(yīng)式為Cl^--6e^-+3H₂O=6H⁺+ClO₃^-．
（5）已知PCl5的熱分解反應(yīng)為：PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g），某溫度下，在固定容積為10.0L的密閉容器中充入2.00mol PCl₅，達(dá)到平衡后，測(cè)得容器內(nèi)PCl₃的濃度為0.15mol/L．
①上述反應(yīng)達(dá)到平衡后繼續(xù)向容器充入PCl₅，則上述平衡將逆向移動(dòng)（填“正向”、“逆向”或“不”），PCl5的轉(zhuǎn)化率將減小（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②計(jì)算該溫度下PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）的平衡常數(shù)K（寫出計(jì)算過程）．

Answer 1

分析 （1）氯氣溶于水，部分與水反應(yīng)生成氯化氫和次氯酸，次氯酸部分電離，氯化氫完全電離，結(jié)合氯元素化合價(jià)判斷；
（2）氯氣溶于水，部分與水反應(yīng)生成氯化氫和次氯酸，次氯酸部分電離生成氫離子與次氯酸根離子；
（3）次氯酸具有強(qiáng)的氧化性，具有殺菌消毒作用，依據(jù)圖中數(shù)據(jù)分析；
（4）電解氯化鈉飽和溶液得到NaClO₃，氯離子被氧化生成氯酸根離子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電解池中陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)；
（5）①在保持容器體積不變的條件下，再充入PCl₅，等效增大壓強(qiáng)，平衡向體積減小的方向移動(dòng)；
②根據(jù)三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分的濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算．

解答 解：（1）氯氣溶于水，部分與水反應(yīng)生成氯化氫和次氯酸，次氯酸部分電離，氯化氫完全電離，所以氯水中含有氯元素并且具有氧化性的微粒，Cl₂、HClO、ClO^-中氯元素化合價(jià)都可以降價(jià)，都具有氧化性；
故答案為：Cl₂、HClO、ClO^-；
（2）氯氣溶于水，部分與水反應(yīng)生成氯化氫和次氯酸，方程式：Cl₂（aq）+H₂OHClO+H⁺+Cl^-或Cl₂（aq）+H₂OHClO+HCl，次氯酸部分電離生成氫離子與次氯酸根離子，電離方程式：HClOH⁺+ClO^-；
故答案為：Cl₂（aq）+H₂OHClO+H⁺+Cl^-或Cl₂（aq）+H₂OHClO+HCl、HClOH⁺+ClO^-；
（3）次氯酸具有強(qiáng)的氧化性，具有殺菌消毒作用，依據(jù)圖數(shù)據(jù)可知pH=6時(shí)，次氯酸含量較高，所以殺菌效果較強(qiáng)；
故答案為：6；
（4）電解氯化鈉飽和溶液得到NaClO₃，氯離子被氧化生成氯酸根離子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電解池中陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電解氯化鈉溶液時(shí)，陽(yáng)極上氯離子失電子和水反應(yīng)生成氯酸根離子和氫離子，電極反應(yīng)式為：Cl^--6e^-+3 H₂O=6H⁺+ClO₃^-；
故答案為：陽(yáng)；Cl^--6e^-+3 H₂O=6H⁺+ClO₃^-；
（5）①在保持容器體積不變的條件下，再充入PCl₅，等效增大壓強(qiáng)，平衡向體積減小的方向移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率減��；
故答案為：逆向，減小；
②PCl₅（g）  PCl₃ （g）+Cl₂（g）
起始濃度（mol/L）      0.20          0        0
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）      0.15         0.15     0.15
平衡濃度（mol/L）      0.05         0.15     0.15
由K=$\frac{{c（PC{l_3}）×c（C{l_2}）}}{{c（PC{l_5}）}}$=$\frac{0.15mol/L×0.15mol/L}{0.05mol/L}$=0.45mol/L；
故答案為：0.45mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題為綜合題，考查了氯水的成分及性質(zhì)、電解反應(yīng)式的書寫、化學(xué)平衡移動(dòng)方向判斷及化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算，明確物質(zhì)的性質(zhì)及電解池工作原理、化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式是解題關(guān)鍵，題目難度中等．