Question

6．某學生設計如下實驗裝置利用氯氣與潮濕的消石灰反應制取少量漂白粉（這是一個放熱反應），據(jù)此回答下列問題：

（1）A儀器的名稱是分液漏斗，D的作用吸收尾氣．
（2）漂白粉將在U型管中產(chǎn)生，其化學反應方程式是2Cl₂ +2Ca（OH）₂=CaCl₂ +Ca（ClO）₂ +2H₂O．
（3）有同學建議在兩個橡皮套管內的玻璃管口應盡量緊靠，原因是Cl₂易腐蝕橡皮塞
（4）此實驗結果所得Ca（ClO）₂產(chǎn)率太低．經(jīng)分析并查閱資料發(fā)現(xiàn)主要原因是在U型管中存在兩個副反應：
①溫度較高時氯氣與消石灰反應生成了Ca（ClO₃）₂，為避免此副反應的發(fā)生，可采取的措施是將U型管置于冷水浴中，有同學測出了反應后溶液中ClO^-、ClO₃^-兩種離子的物質的量（n）與反應時間（t）的關系曲線，粗略表示為下圖（不考慮氯氣和水的反應）．
a、圖中曲線I表示ClO^-離子的物質的量隨反應時間變化的關系．
b、所取石灰乳中含有Ca（OH）₂的物質的量為0.25mol．
c、另取一份等物質的量的石灰乳，以較大的速率通入足量氯氣，反應后測得產(chǎn)物中Cl^-的物質的量為0.37mol，則產(chǎn)物中n（ClO^-）/n（ClO₃^-）=7：6
②試判斷另一個副反應是（寫出此反應方程式）2HCl+Ca（OH）₂=CaCl₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）由儀器圖形可判斷儀器名稱，二氧化錳和濃鹽酸在加熱條件下生成氯氣，氯氣和分別與氫氧化鈣、氫氧化鈉溶液反應；
（2）工業(yè)制取漂白粉的反應原理書寫反應的化學方程式；
（3）在兩個橡皮套管內的玻璃管口應盡量緊靠，因為氯氣是強氧化劑能氧化橡膠管；
（4）①因為溫度高時易生成Ca（ClO₃）₂，所以避免此反應發(fā)生可以采取降溫措施；
a、當溫度低時，氯氣和氫氧化鈣反應生成氯化鈣和次氯酸鈣；當溫度高時，生成氯酸鈣和氯化鈣，根據(jù)溫度高低來判斷屬于哪種離子；
b、根據(jù)氧化還原反應中得失電子數(shù)相等計算氯離子的物質的量，然后根據(jù)含氯化合物中鈣離子和陰離子的個數(shù)比計算氫氧化鈣的物質的量；
c、另取一份與②等物質的量的石灰乳，以較大的速率通入足量氯氣，反應后測得產(chǎn)物中Cl^-的物質的量為0.37mol，依據(jù)氯化鈣、次氯酸鈣、氯酸鈣中鈣離子和含氯元素的物質的量比為1：2，結合b計算得到氫氧化鈣物質的量計算氯元素物質的量，依據(jù)氧化還原反應電子守恒，生成產(chǎn)物中氯元素守恒列式計算；
②裝置中無氯氣的除雜裝置，揮發(fā)出的氯化氫會和氫氧化鈣反應．

解答 解：（1）裝置中添加濃鹽酸通過分液漏斗；氯氣有毒，不能排放到空氣中，氫氧化鈉溶液的作用是吸收過量的氯氣；故答案為：分液漏斗；吸收尾氣；
（2）漂白粉將在U形管中產(chǎn)生，是氯氣和氫氧化鈣反應生成氯化鈣、次氯酸鈣、水；其化學方程式為：2Cl₂ +2Ca（OH）₂=CaCl₂ +Ca（ClO）₂ +2H₂O；
故答案為：2Cl₂ +2Ca（OH）₂=CaCl₂ +Ca（ClO）₂ +2H₂O；
（3）Cl₂易腐蝕橡皮塞，在兩個橡皮套管內的玻璃管口應盡量緊靠，故答案為：Cl₂易腐蝕橡皮塞；
（4）①溫度較高時氯氣與消石灰反應生成Ca（ClO₃）₂，為避免此副反應的發(fā)生，用冰水或冷水冷卻；
a、當溫度低時，氯氣和氫氧化鈣反應生成氯化鈣和次氯酸鈣；當溫度高時，生成氯酸鈣和氯化鈣，剛開始反應時，溫度較低，氯氣和氫氧化鈣反應生成氯化鈣和次氯酸鈣，所以圖2中曲線I表示離子ClO^-的物質的量隨反應時間變化的關系；
b、根據(jù)氧化還原反應中得失電子數(shù)相等計算氯離子的物質的量，設氯離子的物質的量為n，則n×1=0.10mol×1+0.05mol×5=0.35mol，含氯元素的物質的量=0.35mol+0.1mol+0.05mol=0.5mol，氯化鈣、次氯酸鈣、氯酸鈣中鈣離子和含氯離子的個數(shù)比為1：2，所以所取石灰乳中含有Ca（OH）₂的物質的量為0.25mol；
c、取一份與②等物質的量的石灰乳，物質的量為0.25mol，根據(jù)氧化還原反應中得失電子數(shù)相等，生成氯離子得到電子和生成次氯酸根和氯酸根失去的電子守恒，設n（ClO^-）=x，n（ClO₃^-）=y；則得到：①0.37=x×1+y×5；依據(jù)氯化鈣、次氯酸鈣、氯酸鈣中鈣離子和含氯元素的物質的量比為1：2，得到氯元素物質的量為0.5mol；②x+y+0.37=0.5；①②聯(lián)立得到：
x=0.07mol，y=0.06mol；則n（ClO^-）/n（ClO₃^-）=7：6；
故答案為：將U型管置于冷水浴中；ClO^-；0.25；7：6；
②裝置中無氯氣的除雜裝置，揮發(fā)出的氯化氫會和氫氧化鈣反應，反應的化學方程式為：2HCl+Ca（OH）₂=CaCl₂+2H₂O，
故答案為：2HCl+Ca（OH）₂=CaCl₂+2H₂O．

點評 本題考查了實驗室制漂白粉的裝置分析和制備條件判斷，為高考常見題型，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，溫度不同產(chǎn)物不同，圖象分析是解題關鍵，通過氧化還原反應的電子守恒計算應用是解題關鍵，實驗裝置和步驟的分析需要熟練掌握實驗基本操作，題目難度較大．