Question

【題目】氯氣是一種重要的化工原料，自來水的消毒、農(nóng)藥的生產(chǎn)、藥物的合成都需要用氯氣。

I．工業(yè)上通常采用電解法制氯氣：觀察圖1，回答：

(1)電解反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。

(2)若飽和食鹽水中通電后，b側(cè)產(chǎn)生的氣體檢驗方法是___________。

Ⅱ．某興趣小組設(shè)計如圖2所示的實驗裝置，利用氯氣與石灰乳反應(yīng)制取少量漂白粉（這是一個放熱反應(yīng)），回答下列問題：

(3)B中反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________。

(4)該興趣小組用100mL12mol/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____g。

(5)此實驗所得漂白粉的有效成分偏低，該學(xué)生經(jīng)分析并查閱資料發(fā)現(xiàn)，主要原因是在裝置B中還存在兩個副反應(yīng)。

①溫度較高時氯氣與消石灰反應(yīng)生成Ca(ClO3)2，為避免此副反應(yīng)的發(fā)生，可采取的措施_______。

②試判斷另一個副反應(yīng)(用化學(xué)方程式表示)_________，為避免此副反應(yīng)的發(fā)生，可將裝置做何改進_________。

Answer 1

【答案】2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 移走燒杯，將濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在b導(dǎo)氣管口處，若試紙變藍(lán)，則說明產(chǎn)生的氣體為Cl2 2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 7.15g 冷卻B裝置(或把B放置在冷水浴中等合理答案) 2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O 在A與B之間連接一個裝有飽和氯化鈉溶液的洗氣瓶

【解析】

I.電解飽和食鹽水產(chǎn)生NaOH、H2、Cl2，在電解時，與電源正極連接的電極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)；與電源負(fù)極連接的電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)產(chǎn)生氣體的性質(zhì)進行檢驗；

II.在裝置A中制取Cl2，在裝置B中Cl2與石灰乳反應(yīng)制取漂白粉，氯氣有毒，是大氣污染物，在尾氣排放前用NaOH溶液進行尾氣處理，據(jù)此分析解答。

I.(1)電解飽和食鹽水產(chǎn)生NaOH、H2、Cl2，反應(yīng)方程式為：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；

(2)在電解時，與電源正極連接的電極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)。由于放電能力Cl->OH-，所以溶液中的陰離子Cl-放電，失去電子變?yōu)?/span>Cl2逸出，Cl2檢驗強氧化性，可以使KI變?yōu)?/span>I2，I2遇淀粉溶液變?yōu)樗{(lán)色，所以檢驗Cl2的方法是移走燒杯，將濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在b導(dǎo)氣管口處，若試紙變藍(lán)，則說明產(chǎn)生的氣體為Cl2；

II.(3) 在裝置B中Cl2與石灰乳反應(yīng)制取漂白粉，反應(yīng)的方程式為：2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O；

(4)n(MnO2)=8.7g÷87g/mol=0.1mol，n(HCl)=12mol/L×0.1L=1.2mol，根據(jù)制取氣體方程式：MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O可知0.1mol MnO2能夠消耗0.4molHCl<1.2mol，說明HCl過量，制取的Cl2按MnO2計算，n(Cl2)=n(MnO2)=0.1mol，則根據(jù)反應(yīng)關(guān)系2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O可知n[Ca(ClO)2]=n(Cl2)=0.05mol，所以理論上制取的漂白粉中Ca(ClO)2的質(zhì)量為m[Ca(ClO)2]=0.05mol×143g/mol=7.15g；

(5)①溫度較高時氯氣與消石灰反應(yīng)生成Ca(ClO3)2，為避免此副反應(yīng)的發(fā)生，可采取的措施是冷卻B裝置(或把B放置在冷水浴中等合理答案)；

②試判斷另一個副反應(yīng)是Cl2中含有雜質(zhì)HCl與Ca(OH)2反應(yīng)，用化學(xué)方程式表示為2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O，為避免此副反應(yīng)的發(fā)生，可將裝置改進為：在A與B之間連接一個裝有飽和氯化鈉溶液的洗氣瓶，除去雜質(zhì)HCl氣體。