Question

某化学兴趣小组在实验室制取漂白粉，并探究氯气与石灰乳反应的条件和产物。

已知：氯气和碱的反应为放热反应。温度较高时，氯气和碱还能发生如下反应：3Cl₂+6NaOH5NaCl+NaClO₃+3H₂O

该兴趣小组设计了下列实验装置，进行实验。请回答下列问题：

(1)①甲装置用于制备氯气，乙装置的作用是_________。

②实验室用足量NaOH溶液吸收从浓盐酸和MnO₂反应体系中导出的气体。当吸收温度不同时，生成的产物可能是NaClO、NaClO₃、NaCl中的两种或三种。下列说法不正确的是__。(填字母)

A 若产物为NaClO₃、NaCl，则参加反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶5

B 若产物为NaClO、NaCl，则吸收后的溶液中n(NaClO)=n(NaCl)

C 若产物为NaClO、NaClO₃、NaCl，则NaOH与Cl₂相互反应的物质的量之比为2∶1

(2)小组成员发现，产物中Ca(ClO)₂的质量明显小于理论值。他们讨论后认为，其可能原因是部分氯气未与石灰乳反应而逸出，以及温度升高。为了探究反应条件对产物的影响，他们另取一定量的石灰乳，缓慢匀速地通入足量氯气，得出了Ca(ClO)₂、Ca(ClO₃)₂两种物质的物质的量(n)与反应时间(t)的关系曲线，粗略表示为下图(不考虑氯气和水的反应)。

①图中曲线II表示____(填物质的化学式)的物质的量随反应时间变化的关系；

②所取石灰乳中含有Ca(OH)₂的物质的量为____mol；

(3)为了提高Ca(ClO)₂的产率，可对丙装置作适当改进。请你给出一种改进方法____。

Answer

除去氯气中混有的氯化氢 AB Ca（ClO3）2 0.25 将丙装置浸在盛有冷水的水槽中

【解析】

(1)①饱和食盐水的主要作用是除去氯气中的氯化氢气体；

②A．根据方程式：3Cl2+6NaOH=5NaCl+NaClO3+3H2O可知，氧化剂与还原剂的物质的量之比为5：1l；

B．导出的气体含氯气、HCl，而氯气与氢氧化钠反应生成等物质的量的次氯酸和盐酸；

C．NaOH与Cl2相互反应生成氯化钠、次氯酸钠、氯酸钠，由组成可知钠与氯的物质的量之比为1：1；

(2)①当温度低时，氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙和次氯酸钙；当温度高时，生成氯酸钙和氯化钙，根据温度高低来判断属于哪种离子；

②根据氧化还原反应中得失电子数相等计算氯离子的物质的量，然后根据含氯化合物中钙离子和阴离子的个数比计算氢氧化钙的物质的量；

(3)根据题中信息，在高温度下发生副反应，可以把丙装置放入冰水中。

(1)①浓盐酸和二氧化锰反应过程中会发出氯化氢气体，所以通过饱和食盐水的作用是除去Cl2中混有的HCl气体；

②A．根据方程式：3Cl2+6NaOH=5NaCl+NaClO3+3H2O可知，氧化剂与还原剂的物质的量之比为5：1；故A错误；

B．导出的气体含氯气、HCl，而氯气与氢氧化钠反应生成等物质的量的次氯酸和盐酸，所以则吸收后的溶液中n(ClO-)＜n(Cl-)，故B错误；

C．NaOH与Cl2相互反应生成氯化钠、次氯酸钠、氯酸钠，由组成可知钠与氯的物质的量之比为1：1，所以NaOH与Cl2相互反应的物质的量之比一定为2：1，故C正确。

故选AB；

(2)①当温度低时，氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙和次氯酸钙；当温度高时，生成氯酸钙和氯化钙，刚开始反应时，温度较低，氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙和次氯酸钙，所以图2中曲线I表示离子ClO-的物质的量随反应时间变化的关系，图中曲线II表示Ca(ClO3)2的物质的量随反应时间变化的关系；

②根据氧化还原反应中得失电子数相等计算Cl-的物质的量，设被还原的氯离子的物质的量为n，则n×1=0.10mol×1+0.05mol×5=0.35mol，含氯离子的物质的量为：0.35mol+0.1mol+0.05mol=0.5mol，氯化钙、次氯酸钙、氯酸钙中钙离子和含氯离子的个数比为1：2，所以所取石灰乳中含有Ca(OH)2的物质的量为0.25mol；

(3)由于反应在高温度下发生副反应，所以改进措施可以把丙装置放入冰水中，避免发生3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O。