Question

某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)失室制取漂白粉，并探究氯氣與石灰乳反應(yīng)的條件和產(chǎn)物．已知：
①二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)可制備氯氣，同時生成MnCl₂．
②氯氣和堿的反應(yīng)為放熱反應(yīng)．溫度較高時，氯氣和堿還能發(fā)生如下反應(yīng)：3Cl₂+6OH^-=△5Cl^-+ClO₃^-+3H₂O
該興趣小組設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
請回答下列問題：
（1）①甲裝置用于制備氯氣，乙裝置的作用是

除去氯氣中混有的氯化氫

．
②該興趣小組用100mL 12mol/L鹽酸與8.7g MnO₂制備氯氣，并將所得氯氣
與過量的石灰乳反應(yīng)，則理論上最多可制得Ca（ClO）₂

7.15

g．
（2）小組成員發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)物中Ca（ClO）2的質(zhì)量明顯小于理論值．他們討論后認(rèn)為，部分氯氣未與石灰乳反應(yīng)而逸出，以及溫度升高是可能原因．為了探究反應(yīng)條件對產(chǎn)物的影響，他們另取一定量的石灰乳，緩慢．勻速地通入足量氯氣，得出了ClO^-、ClO₃^-兩種離子的物質(zhì)的量（n）與反應(yīng)時間（t）的關(guān)系曲線，粗略表示為右圖（不考慮氯氣和水的反應(yīng)）．
①圖中曲線I表示

ClO^-

離子的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時間變化的關(guān)系．
②所取石灰乳中含有Ca（OH）₂的物質(zhì)的量為

0.25

mol．
③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

．
（3）為了提高Ca（ClO）₂的產(chǎn)率，可對丙裝置作適當(dāng)改進(jìn)．請你給出一種改進(jìn)方法：

將丙裝置浸在盛有冷水的水槽中

．

Answer 1

分析：（1）①飽和食鹽水的主要作用是除去氯氣中的氯化氫氣體；
②依據(jù)MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；2Cl₂+2Ca（OH）₂═CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，結(jié)合定量關(guān)系計(jì)算理論值；
（2）①當(dāng)溫度低時，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，生成氯酸鈣和氯化鈣，根據(jù)溫度高低來判斷屬于哪種離子；
②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數(shù)比計(jì)算氫氧化鈣的物質(zhì)的量；
③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；
（3）根據(jù)題中信息，在高溫度下發(fā)生副反應(yīng)，可以把丙裝置放入冰水中．

解答：解：（1）①濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)過程中會發(fā)出氯化氫氣體，所以通過飽和食鹽水的作用是除去Cl₂中混有的HCl氣體，
故答案為：除去氯氣中混有的氯化氫；
②足量的濃鹽酸與8.7g MnO₂制備氯氣，并將所得氯氣與過量的石灰乳反應(yīng)，則理論上最多可制得Ca（ClO）₂；可以依據(jù)反應(yīng)MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；2Cl₂+2Ca（OH）₂═CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，得到定量關(guān)系：8.7g MnO₂物質(zhì)的量為0.1mol；
 2MnO₂～Ca（ClO）₂
 2       1
0.1mol 0.05mol
所以理論上最多可制得Ca（ClO）₂ 質(zhì)量=0.05mol×143g/mol=7.15g，
故答案為：7.15；
（2）①當(dāng)溫度低時，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，生成氯酸鈣和氯化鈣，剛開始反應(yīng)時，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)時間變化的關(guān)系，
故答案為：ClO^-；
②根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等計(jì)算Cl^-的物質(zhì)的量，設(shè)被還原的氯離子的物質(zhì)的量為n，則n×1=0.10mol×1+0.05mol×5=0.35mol，含氯離子的物質(zhì)的量為：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，
故答案為：0.25；
③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：0.37=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；x+y+0.37=0.5，
解得：x=0.07mol，y=0.06mol，
則產(chǎn)物中

n(ClO-)

n(ClO3-)

=7：6，
故答案為：ClO^-；0.25；7：6；
（3）由于反應(yīng)在高溫度下發(fā)生副反應(yīng)，所以改進(jìn)措施可以把丙裝置放入冰水中，避免發(fā)生3Cl₂+6OH^-

△   .

5Cl^-+ClO₃^-+3H₂O，
故答案為：將丙裝置浸在盛有冷水的水槽中．

點(diǎn)評：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，溫度不同產(chǎn)物不同，圖象分析是解題關(guān)鍵，注意通過氧化還原反應(yīng)的電子守恒計(jì)算應(yīng)用，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．