Question

某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)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(shí)生成MnCl₂．②氯氣和堿的反應(yīng)的過程中放出熱量．溫度較高時(shí)，氯氣和堿還能發(fā)生如下反應(yīng)：6Cl₂+6Ca（OH）₂ 

△   .

 5CaCl₂+Ca（ClO₃）₂+6H₂O
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甲裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
②乙裝置中的試劑是

 

，作用是

 

．
③該興趣小組用300mL 12mol/L鹽酸與17.4g 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標(biāo)況下氯氣

 

L，Ca（ClO）₂

 

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(shí)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Ⅱ表示

 

離子的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)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

 

mol．
③另取一份與②等物質(zhì)的量Ca（OH）₂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0.35mol，則產(chǎn)物中

n(CIO-)

n(CI O - 3 )

=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）①二氧化錳可以和濃鹽酸之間反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水；
②HCl易揮發(fā)，制得的氯氣中含有氯化氫，可以用食鹽水來除雜；
③根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算生成的氯氣以及Ca（ClO）₂的質(zhì)量；
（2）①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(gè)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．

解答： 解：（1）①二氧化錳可以和濃鹽酸之間反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，反應(yīng)為：4HCl （濃）+MnO₂ 

△   .

MnCl₂+C1₂↑+2H₂O，
故答案為：4HCl （濃）+MnO₂ 

△   .

MnCl₂+C1₂↑+2H₂O；
②濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)過程中會(huì)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：飽和食鹽水；除去氯氣中混有的氯化氫；
②用300mL 12mol/L鹽酸與17.4g，物質(zhì)的量是：

17.4g

87g/mol

=0.2molMnO₂制備氯氣，設(shè)生成的氯氣的物質(zhì)的量是n，則
     MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
     1      4                 1
0.2mol  0.3L×12mol/L         n
則鹽酸是過量的，生成的氯氣的物質(zhì)的量是n=0.2mol，體積是0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
結(jié)合反應(yīng)：2Cl₂+2Ca（OH）₂═CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，得到定量關(guān)系：
 2MnO₂～Ca（ClO）₂
 2       1
0.2mol  0.1mol
所以理論上最多可制得Ca（ClO）₂ 質(zhì)量=0.1mol×143g/mol=14.3g，
故答案為：4.48；14.3；
（2）①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，圖中曲線Ⅱ表示ClO₃^-的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間變化的關(guān)系，
故答案為：ClO₃^-；
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(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，
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：0.35=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+0.35=0.5，
解得：x=0.1mol，y=0.05mol，
則產(chǎn)物中

n(CIO-)

n(CI O - 3 )

=2：1，
故答案為：2：1．

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．