Question

某项目学习小组在实验失室制取漂白粉，并探究氯气与石灰乳反应的条件和产物。已知：

①二氧化锰与浓盐酸反应可制备氯气，同时生成MnCl₂。

②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+6OH^-5Cl^-+ClO₃^-+3H₂O。

该项目小组设计了下列实验装置，进行实验。

请回答下列问题：

（1）甲装置用于制备氯气。

①请你将装置在图中方框中补充完整___(并标明所加药品）

②该项目小组用100mL12mol/L盐酸与8.7gMnO₂制备氯气，并将所得氯气与过量的石灰乳反应，则理论上最多可制得Ca(ClO)₂的物质的量为___。

（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，原因有二：

①部分氯气未与石灰乳反应而逸出；

②___。

（3）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ClO^-、ClO₃^-两种离子的物质的量（n）与反应时间（t）的关系曲线，粗略表示为如图（不考虑氯气和水的反应）。

①图中曲线I表示___离子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___。

③另取一份与②等物质的量的石灰乳，以较大的速率通入足量氯气，反应后测得产物中Cl^-的物质的量为0.37mol，则产物中=___（填比值）。

Answer

0.05mol 氯气与NaOH的反应是放热反应，溶液温度升高，生成了Ca（ClO3）2，使产物中Ca（ClO）2的质量减少 ClO- 0.25 7：6

【解析】

根据实验原理分析装置图；根据反应方程式进行相关计算；根据氧化还原反应中电子转移守恒及原子守恒进行相关计算。

（1）①浓盐酸和二氧化锰反应过程中会发出氯化氢气体，可以通过饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl气体，为了防止副反应发生，氯气与石灰乳的反应可以放在冰水中进行，防止温度升高发生副反应，氯气有毒，所以需要用氢氧化钠溶液进行尾气处理，故答案为：

②足量的浓盐酸与8.7g MnO2制备氯气，并将所得氯气与过量的石灰乳反应，则理论上最多可制得Ca（ClO）2；可以依据反应MnO2+4HCl（浓）=MnCl2+Cl2↑+2H2O，2Cl2+2Ca（OH）2═CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O，得到定量关系：8.7g MnO2物质的量为0.1mol；2MnO2～Ca（ClO）2，n(Ca（ClO）2)=n(MnO2)=，故答案为：0.05mol；

（2）根据题给信息知，氯气与NaOH的反应是放热反应，溶液温度升高，生成了Ca（ClO3）2，使产物中Ca（ClO）2的质量减少，故答案为：氯气与NaOH的反应是放热反应，溶液温度升高，生成了Ca（ClO3）2，使产物中Ca（ClO）2的质量减少；

（3）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，故答案为：ClO-；

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，故答案为：0.25；

③取一份与②等物质的量的石灰乳，物质的量为0.25mol，根据氧化还原反应中得失电子数相等，生成氯离子得到电子和生成次氯酸根和氯酸根失去的电子守恒，设n（ClO-）=x，n（ClO3-）=y；则得到：0.37=x×1+y×5；依据氯化钙、次氯酸钙、氯酸钙中钙离子和含氯元素的物质的量比为1：2，得到氯元素物质的量为0.5mol；x+y+0.37=0.5，解得：x=0.07mol，y=0.06mol，则产物中=7：6，故答案为：7：6。