Question

17．氯元素是生產(chǎn)生活中常見的非金屬元素
（1）將Cl₂通入NaOH溶液中得到以NaClO為有效成分的漂白液，寫出該反應的離子方程式：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．
（2）使用Cl₂為自來水消毒時，會與水中的有機物生成對人體有害的有機氯化物．下列物質(zhì)中可以替代Cl₂為自來水殺菌消毒的是ad（填字母序號）．
a．臭氧         b．NH₃        c．明礬         d．ClO₂
（3）生物質(zhì)混煤燃燒是當今能源燃燒利用的最佳方式之一，但生物質(zhì)中氯含量較多，燃燒過程中會形成金屬氯化物（如NaCl）和Cl₂等物質(zhì)，對金屬爐壁造成腐蝕．
①NaCl和Cl₂中化學鍵的類型分別是離子鍵 和共價鍵．
②燃煤過程中生成的SO₂會與NaCl等物質(zhì)發(fā)生反應，生成硫酸鹽和Cl₂．若生成Cl₂ 22.4L（標況）時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4×6.02×10²³，該反應的化學方程式是2NaCl+SO₂+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+Cl₂．
③已知：
2H₂O₂（l）═2H₂O（l）+O₂（g）△H₁=-196.46kJ•mol^-1
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H₂=-285.84kJ•mol^-1
Cl₂（g）+H₂（g）═2HCl（g）△H₃=-184.60kJ•mol^-1
在催化劑作用下，用H₂O₂（l）可除去上述燃燒過程中產(chǎn)生的Cl₂．依據(jù)上述已知反應，寫出該反應的熱化學方程式：H₂O₂（l）+Cl₂（g）=2HCl（g）+O₂（g）△H=+3.01 kJ/mol．
（4）工業(yè)上通過如下轉(zhuǎn)化可制得KClO₃晶體：NaCl溶液$→_{Ⅰ}^{80℃，通電}$NaClO₃溶液$→_{Ⅱ}^{室溫，KCl}$KClO₃晶體，完成Ⅰ中電解過程中陽極的反應式：Cl^--6e^-+3H₂O═ClO^-₃+6H⁺．
（5）一定條件下，在水溶液中1mol Cl^-、ClO_x^-（x=1，2，3，4）的能量（kJ）相對大小如圖所示．
①D是ClO₄^-（填離子符號）．
②B→A+C反應的熱化學方程式為3ClO^-（aq）═ClO₃^-（aq）+2Cl^-（aq）△H=-117kJ•mol^-1（用離子符號表示）．

Answer 1

分析 （1）Cl₂通入NaOH溶液，反應生成NaClO、NaCl和水；
（2））替代Cl₂為自來水殺菌消毒的物質(zhì)應具有強氧化性；
（3）①NaCl屬于離子化合物，含有離子鍵，Cl₂中氯原子之間形成共價鍵；
②由題目信息可知，SO₂與NaCl等物質(zhì)生成硫酸鈉和Cl₂，根據(jù)S、O原子比例關系可知，應有氧氣參與反應，配平書寫化學方程式；
③發(fā)生反應：H₂O₂（l）+Cl₂（g）=2HCl（g）+O₂（g），
已知①2H₂O₂（l）═2H₂O（l）+O₂（g）△H₁=-196.46kJ•mol^-1
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H₂=-285.84kJ•mol^-1
③Cl₂（g）+H₂（g）═2HCl（g）△H₃=-184.60kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，①×$\frac{1}{2}$+③-②可得：H₂O₂（l）+Cl₂（g）=2HCl（g）+O₂（g），反應熱也進行相應的計算，進而書寫熱化學方程式；
（4）Ⅰ中電解過程中陽極上Cl失去電子；
（5）一定條件下，在水溶液1 mol Cl^-、ClO_x^-（x=1，2，3，4，）的能量（kJ）相對大小如圖所示．
①D中Cl元素化合價為+7價，據(jù)此判斷x值；
②B→A+C，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得該反應方程式為3ClO^-=ClO₃^-+2Cl^-，反應熱=（63kJ/mol+2×0kJ/mol）-3×60kJ/mol=-117kJ/mol．

解答 解：（1）氯氣與氫氧化鈉反應生成氯化鈉、次氯酸與水，反應離子方程式為Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O，故答案為：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O；
（2）替代Cl₂為自來水殺菌消毒的物質(zhì)應具有強氧化性，可以用臭氧、ClO₂代替，氨氣不能殺菌消毒、硫酸鋁可以除去懸浮物質(zhì)，不能殺菌消毒，故答案為：ad；
（3）①NaCl屬于離子化合物，含有離子鍵，Cl₂中氯原子之間形成共價鍵，故答案為：離子鍵；共價鍵；
②由題目信息可知，SO₂與NaCl等物質(zhì)生成硫酸鈉和Cl₂，根據(jù)S、O原子比例關系可知，應有氧氣參與反應，反應化學方程式為2NaCl+SO₂+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+Cl₂，
故答案為：2NaCl+SO₂+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+Cl₂；
③發(fā)生反應：H₂O₂（l）+Cl₂（g）=2HCl（g）+O₂（g），
已知①2H₂O₂（l）═2H₂O（l）+O₂（g）△H₁=-196.46kJ•mol^-1
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H₂=-285.84kJ•mol^-1
③Cl₂（g）+H₂（g）═2HCl（g）△H₃=-184.60kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，①×$\frac{1}{2}$+③-②可得：H₂O₂（l）+Cl₂（g）=2HCl（g）+O₂（g），△H=（-196.46kJ•mol^-1）×$\frac{1}{2}$+（-184.60kJ•mol^-1）-（-285.84kJ•mol^-1）=+3.01kJ•mol^-1，故熱化學方程式為：H₂O₂（l）+Cl₂（g）=2HCl（g）+O₂（g）△H=+3.01 kJ/mol，
故答案為：H₂O₂（l）+Cl₂（g）=2HCl（g）+O₂（g）△H=+3.01 kJ/mol；
（4）由NaCl溶液$→_{Ⅰ}^{80℃，通電}$NaClO₃溶液可知，I中陽極上Cl失去電子，則陽極反應為Cl^--6e^-+3H₂O═ClO^-₃+6H⁺，故答案為：Cl^--6e^-+3H₂O═ClO^-₃+6H⁺；
（5）①根據(jù)圖象知，D中Cl元素化合價為+7價，所以ClO_x^-中x為4，則D為ClO₄^-，故答案為：ClO₄^-；
②B→A+C，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得該反應方程式為3ClO^-=ClO₃^-+2Cl^-，△H=（63kJ/mol+2×0kJ/mol）-3×60kJ/mol=-117kJ/mol，所以生成1molC時，放出117kJ熱量，熱化學方程式為3ClO^-（aq）═ClO₃^-（aq）+2Cl^-（aq）△H=-117kJ•mol^-1，
故答案為：3ClO^-（aq）═ClO₃^-（aq）+2Cl^-（aq）△H=-117kJ•mol^-1．

點評 本題考查物質(zhì)的性質(zhì)及反應原理，為高頻考點，把握物質(zhì)的性質(zhì)、發(fā)生的反應、蓋斯定律計算反應熱、電解等為解答的關鍵，側(cè)重元素化合物知識及反應原理的綜合考查，題目難度不大．