Question

【題目】次氯酸溶液由于其具有極強(qiáng)的氧化性，可以使病毒的核酸物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，從而殺滅病毒，是常用的消毒劑和漂白劑。已知：

Ⅰ.常溫常壓下，Cl2O 為棕黃色氣體，沸點(diǎn)為 3.8℃，42 ℃以上會(huì)分解生成 Cl2 和 O2，Cl2O 易溶于水并與水立即反應(yīng)生成 HClO。

Ⅱ.將氯氣和空氣(不參與反應(yīng))按體積比1∶3 混合通入潮濕的碳酸鈉中生成Cl2O 氣體，用水吸收Cl2O(不含 Cl2)制得次氯酸溶液。某實(shí)驗(yàn)室利用以下裝置制備濃度不小于 0.8mol/L 的次氯酸溶液。

A. B. C. D. E.

回答下列問題：

(1)裝置D 的作用為_______________。

(2)配平裝置 B 中的反應(yīng)___________：Cl2+Na2CO3+H2O = Cl2O+NaCl+NaHCO3。寫出Cl2O 的結(jié)構(gòu)式為_____。

(3)裝置C 中加入的試劑X 為CCl4，其作用是__________。

(4)各裝置的連接順序?yàn)?/span> A→____________→____________→______________→E。

(5)此方法相對于氯氣直接溶于水制備次氯酸溶液的優(yōu)點(diǎn)是__________。(答出 1 條即可)

(6)若裝置 B 中生成的 Cl2O 氣體有 20%滯留在E 前各裝置中，其余均溶于裝置E 的水中，裝置E 所得 500mL 次氯酸溶液濃度為 0.8mol/L，則至少需要含水 8%的碳酸鈉的質(zhì)量為_____g。

Answer 1

【答案】除去氯氣中的HCl氣體；觀察產(chǎn)生氣泡的速度來調(diào)節(jié)流速和體積比 1:3 2Cl2＋2Na2CO3＋H2O=Cl2O＋2NaCl＋2NaHCO3 Cl-O-Cl 除去Cl2O 中的 Cl2，提高制得的 HClO 的純度 D B C 制備的HClO的濃度大，純度高，不含有Cl- 57.6

【解析】

該實(shí)驗(yàn)屬于物質(zhì)制備類實(shí)驗(yàn)，所需原料為氯氣和空氣，并且要注意體積比1:3這個(gè)要求；因此就出現(xiàn)了這兩個(gè)問題：(1)原料Cl2含有雜質(zhì)需要除雜；(2)如何準(zhǔn)確地控制兩種原料氣體積比；帶著問題分析每個(gè)裝置的作用就不難發(fā)現(xiàn)D裝置就恰好能解決上述兩個(gè)問題。接下來，由于B中的制備反應(yīng)是氣體與固體的反應(yīng)，所以產(chǎn)物中肯定含有未反應(yīng)完全的原料氣，所以這里又出現(xiàn)了一個(gè)問題：未反應(yīng)完的原料氣是否會(huì)干擾后續(xù)的制備，如何除去；通過分析不難發(fā)現(xiàn)裝置C恰好可以解決上述問題；最終在裝置E中，成功制備了純度較高的次氯酸溶液。

(1)裝置D的作用一方面要對裝置A制備的Cl2進(jìn)行凈化除雜，另一方面也要保證空氣和氯氣的最佳體積比；所以D的作用為：除去氯氣中的HCl雜質(zhì)，同時(shí)觀察氣泡的速度來調(diào)節(jié)氯氣和空氣的體積比至1:3；

(2)根據(jù)題意，B中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl2＋2Na2CO3＋H2O=Cl2O＋2NaCl＋2NaHCO3，Cl2O中的O為-2價(jià)，Cl為+1價(jià)，所以該反應(yīng)是氯元素的歧化反應(yīng)；根據(jù)Cl2O中氯和氧的價(jià)態(tài)可推測其結(jié)構(gòu)為Cl-O-Cl；

(3)題干中提到，用水吸收Cl2O制得次氯酸溶液，Cl2O中不能含有Cl2，而B處的反應(yīng)是氣體與固體的反應(yīng)，必然會(huì)有一部分Cl2無法反應(yīng)，因此，需要對B裝置的出口氣體進(jìn)行除氯氣操作，C中的CCl4由于與Cl2極性相近，可以將Cl2吸收，所以C的作用即：除去中的Cl2，提高次氯酸溶液的純度；

(4)結(jié)合以上分析，可知連接順序?yàn)?/span>A→D→B→C→E；

(5)氯氣直接溶解在水中會(huì)生成鹽酸雜質(zhì)，并且由于Cl2在水中溶解度很小，所以制備的次氯酸的濃度也不高，因此該方法的優(yōu)點(diǎn)為：制備的次氯酸溶液濃度大，純度高；

(6)由題可知，E中次氯酸的含量為0.4mol，根據(jù)E中發(fā)生的反應(yīng)：，可知E中參與反應(yīng)的n(Cl2O)=0.2mol，所以總共生成的Cl2O的物質(zhì)的量為。根據(jù)Cl2O的制備反應(yīng)方程式可知，所需碳酸鈉的物質(zhì)的量為：，那么至少需要含水量8%的碳酸鈉的質(zhì)量為。