Question

【題目】次氯酸及其鹽溶液有殺菌、消毒、漂白的作用。在此次抗擊新冠疫情中發(fā)揮了巨大作用。某學(xué)習(xí)小組根據(jù)需要欲制備濃度不小于0.8mol·L-1的次氯酸溶液。

（查閱資料）

資料1：常溫常壓下，Cl2O是黃棕色具有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，是一種強(qiáng)氧化劑，易溶于水，且會與水反應(yīng)生成次氯酸。

資料2：Cl2O的沸點(diǎn)為3.8℃，42℃以上會分解生成Cl2和O2；Cl2的沸點(diǎn)為-34.6℃

該小組用Cl2與潮濕的碳酸鈉制取Cl2O，并進(jìn)一步制取次氯酸，裝置如下。

回答下列問題：

（1）裝置連接順序?yàn)?/span>Cl2→___。（用字母表示）

（2）裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是___。

（3）裝置B的作用___，整個實(shí)驗(yàn)加快反應(yīng)速率所采用的方法有___。

（4）裝置D中反應(yīng)的化學(xué)方程式是___。

（5）如果要收集Cl2O，則可以在B裝置后連接E裝置進(jìn)行收集，這樣做的依據(jù)是什么___，逸出氣體的主要成分是___。

（6）此方法相對于用氯氣直接溶于水制備次氯酸溶液的優(yōu)點(diǎn)是___（答出一條即可）。

（7）測定反應(yīng)完成后A中物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：取mg樣品加適量蒸餾水使之溶解，加入幾滴酚酞，用0.1molL-1的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由紅色變?yōu)闊o色，消耗鹽酸V1mL；再向已變無色的溶液中加入幾滴甲基橙，繼續(xù)用該鹽酸滴定至溶液由黃色變橙色，又消耗鹽酸V2mL。

①則由上述實(shí)驗(yàn)可測定反應(yīng)完成后A中物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___（說明具體物質(zhì)并用含m、V1和V2的代數(shù)式表示）。

②若用甲基橙作指示劑滴定結(jié)束時，滴定管尖嘴有氣泡，對測定結(jié)果的影響是___。

Answer 1

【答案】CABD 2Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaCl+2NaHCO3 除去Cl2O中混有的Cl2 攪拌棒和使用多空球泡裝置 Cl2O+H2O=2HClO E中液氨作制冷劑，使Cl2O冷凝成液態(tài) 空氣 制得的次氯酸溶液濃度較大或制得的次氯酸溶液純度較高或制得的次氯酸溶液不含有Cl-離子或氯元素的利用率高等 Na2CO3：×100%；NaHCO3：×100% Na2CO3：不變；NaHCO3：偏低

【解析】

實(shí)驗(yàn)室制取的氯氣中混有HCl氣體雜質(zhì)，所以將氯氣通入裝置A中反應(yīng)之前要先通過飽和食鹽水將HCl氣體除去；裝置A中氯氣和潮濕的碳酸鈉反應(yīng)生成Cl2O氣體，之后將氣體通過足量的四氯化碳，除去混合氣體中未反應(yīng)和少量Cl2O分解產(chǎn)生的氣體，通入水中，Cl2O與水反應(yīng)生成次氯酸。

(7)反應(yīng)完成后A中主要成分有反應(yīng)生成的NaCl和NaHCO3，以及未反應(yīng)的Na2CO3，所以樣品的水溶液呈堿性，滴入鹽酸先發(fā)生Na2CO3+HCl=NaHCO3+H2O，再發(fā)生NaHCO3+HCl=NaCl+CO2+H2O；第一個反應(yīng)終點(diǎn)溶質(zhì)為碳酸氫鈉，溶液顯堿性，滴定時用酚酞做指示劑，第二個反應(yīng)終點(diǎn)溶質(zhì)為NaCl，用甲基橙做指示劑。

(1)根據(jù)分析可知裝置連接順序?yàn)?/span>Cl2→C→A→B→D；

(2)裝置A中氯氣與潮濕的碳酸鈉反應(yīng)生成Cl2O，該過程為Cl2的歧化過程，由于水較少，生成的HCl較少，所以只能與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸氫鈉，根據(jù)電子守恒和元素守恒可得方程式為：2Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaCl+2NaHCO3；

(3)根據(jù)分析可知裝置B的作用是除去Cl2O中混有的Cl2；加快整個反應(yīng)速率的關(guān)鍵是加快氯氣與潮濕碳酸鈉的反應(yīng)，據(jù)圖可知本實(shí)驗(yàn)中采用了攪拌棒進(jìn)行攪拌，同時采用多孔球泡裝置，以增大接觸面積加快反應(yīng)速率；

(4)D裝置中Cl2O與水反應(yīng)制取HClO，元素化合價(jià)沒有變化，根據(jù)元素守恒可得方程式為Cl2O+H2O=2HClO；

(5)根據(jù)題目信息可知Cl2O的沸點(diǎn)為3.8℃，E中液氨作制冷劑，可使Cl2O冷凝成液態(tài)，從而收集Cl2O；因氯氣通入D裝置之前已被除去，Cl2O與水反應(yīng)并不產(chǎn)生氣體，收集裝置中溫度較低Cl2O不會分解，所以逸出的氣體主要成分為空氣；

(6)制得的次氯酸溶液濃度較大，且制得的次氯酸溶液純度較高，制得的次氯酸溶液不含有Cl-離子，而且此法的氯元素的利用率高；

(7)①根據(jù)分析可知碳酸鈉轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉消耗的鹽酸體積為V1mL，則n(Na2CO3)=0.1V1×10-3mol，反應(yīng)生成的n(NaHCO3)=0.1V1×10-3mol；第二次滴定過程碳酸氫鈉消耗的鹽酸體積為V2mL，則n總(NaHCO3)=0.1V2×10-3mol，所以樣品中n總(NaHCO3)=0.1V2×10-3mol-0.1V1×10-3mol，所以樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%，碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%；

②若用甲基橙作指示劑滴定結(jié)束時，滴定管尖嘴有氣泡，讀取的HCl體積會偏小，此時測得n總(NaHCO3)會偏小，從而使碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，對碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒有影響。