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某化学兴趣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，

分类: 作业答案 • 2022-01-09 18:02:51
问题描述：

某化学兴趣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该兴趣小组用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______g．
（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，部分氯气未与石灰乳反应而逸出，以及温度升高是可能原因．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，粗略表示为右图（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______mol．
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

n(ClO−)
n(ClO3−)
=______．
（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：______．

答

（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，
故答案为：除去氯气中混有的氯化氢；
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
 2       1
0.1mol 0.05mol
所以理论上最多可制得Ca（ClO）2 质量=0.05mol×143g/mol=7.15g，
故答案为：7.15；
（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，
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
n(ClO−)
n(ClO3−)
=7：6，
故答案为：ClO-；0.25；7：6；
（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，
故答案为：将丙装置浸在盛有冷水的水槽中．

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