Question

【題目】次氯酸溶液是常用的消毒劑和漂白劑。某學(xué)習(xí)小組根據(jù)需要欲制備濃度不小于0.8mol/L的次氯酸溶液。

資料1：常溫常壓下，Cl2O為棕黃色氣體，沸點為3.8℃，42 ℃以上會分解生成Cl2和O2，Cl2O易溶于水并與水立即反應(yīng)生成 HClO。

資料2：將氯氣和空氣(不參與反應(yīng))按體積比1∶3混合通入潮濕的碳酸鈉中發(fā)生反應(yīng)2Cl2＋2Na2CO3＋H2O=Cl2O＋2NaCl＋2NaHCO3，用水吸收Cl2O(不含Cl2)制得次氯酸溶液。

（裝置及實驗）用以下裝置制備次氯酸溶液。

回答下列問題：

（1）各裝置的連接順序為_____→_____→_____→____→E。

（2）裝置A中反應(yīng)的離子方程式是__________________________。

（3）實驗中控制氯氣與空氣體積比的方法是_____________________。

（4）反應(yīng)過程中，裝置B需放在冷水中，其目的是_________________________。

（5）裝置E采用棕色圓底燒瓶是因為______________________。

（6）若裝置B中生成的Cl2O氣體有20%滯留在E前各裝置中，其余均溶于裝置E的水中，裝置E所得500mL次氯酸溶液濃度為0.8mol/L,則至少需要含水8%的碳酸鈉的質(zhì)量為_________g。

（7）已知次氯酸可被H2O2、FeCl2等物質(zhì)還原成Cl－。測定E中次氯酸溶液的物質(zhì)的量濃度的實驗方案為：用________________準(zhǔn)確量取20.00 mL次氯酸溶液，加入足量的________溶液，再加入足量的________溶液，過濾，洗滌，真空干燥，稱量沉淀的質(zhì)量。（可選用的試劑：H2O2溶液、FeCl2溶液、AgNO3溶液。）

Answer 1

【答案】A D B C MnO2 + 4H＋+2Cl－ Mn2＋+ Cl2 ↑+ 2H2O 通過觀察B中產(chǎn)生氣泡的速率調(diào)節(jié)流速 防止反應(yīng)放熱后溫度過高導(dǎo)致 Cl2O 分解 HClO見光易分解 57.6 酸式滴定管 H2O2 AgNO3

【解析】

A裝置用二氧化錳和濃鹽酸制備氯氣，由D裝置飽和食鹽水吸收氯氣中的氯化氫氣體，與空氣形成1：3的混合氣體通入B裝置，發(fā)生反應(yīng)2Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaCl+2NaHCO3，防止反應(yīng)放熱后溫度過高導(dǎo)致Cl2O分解，裝置B需放在冷水中，在攪拌棒的作用下與含水8%的碳酸鈉充分反應(yīng)制備Cl2O，通入C裝置吸收除去Cl2O中的Cl2，并在E裝置中用水吸收Cl2O制備次氯酸溶液，據(jù)此分析作答。

(1)A裝置制備氯氣，D裝置吸收吸收氯氣中的氯化氫氣體，與空氣形成1：3的混合氣體通入B裝置，與含水8%的碳酸鈉充分反應(yīng)制備Cl2O，C裝置吸收除去Cl2O中的Cl2，E裝置中用水吸收Cl2O制備次氯酸溶液，所以各裝置的連接順序為A→D→B→C→E；

(2)二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)生成氯氣，反應(yīng)方程式為：MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O，對應(yīng)離子方程式為：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；

(3)將氯氣和空氣(不參與反應(yīng))以體積比約1：3混合通入含水8%的碳酸鈉中制備Cl2O，可通過觀察A中產(chǎn)生氣泡的速率調(diào)節(jié)流速，從而控制氯氣與空氣體積比；

(4)由題可知：Cl2O42℃以上會分解生成Cl2和O2，故為防止反應(yīng)放熱后溫度過高導(dǎo)致Cl2O分解，裝置B需放在冷水中；

(5)裝置C中使用棕色平底燒瓶可以避光，防止反應(yīng)生成的HClO見光分解；

(6)裝置E所得500mL次氯酸溶液濃度為0.8mol/L，n=cv=0.5mol×0.8mol/L=0.4mol，Cl2O+H2O2HClO，反應(yīng)的二氧化氯為0.2mol，裝置B中生成的Cl2O氣體有20%滯留在E前各裝置中，制得的二氧化氯的物質(zhì)的量為=0.25mol，2Cl2+2Na2CO3+H2O＝Cl2O+2NaCl+2NaHCO3，需碳酸鈉的物質(zhì)的量為0.5mol，質(zhì)量為0.5mol×106g/mol=53g，則至少需要含水8%的碳酸鈉的質(zhì)量為≈57.6g；

(7)次氯酸具有酸性和強(qiáng)氧化性，需要選用酸式滴定管盛放；FeCl2溶液中含有氯離子，本實驗中需要用硝酸銀溶液測定氯離子，干擾了檢驗結(jié)果，故應(yīng)該選用雙氧水，具體實驗操作方法是：用酸性滴定管準(zhǔn)確量取20.00mL次氯酸溶液，加入足量的H2O2溶液，再加入足量的AgNO3溶液，過濾，洗滌沉淀，在真空干燥箱中干燥，用電子天平稱量沉淀質(zhì)量。