Question

4．由氢气和氯气组成的混合气体（氯气过量），经光照充分反应后，通入100mL 1.0mol•L^-1的NaOH溶液中．下图中图甲表示溶液中某种离子的物质的量随通入气体体积的变化曲线，图乙表示溶液的导电性随气体体积的变化曲线．请填空：

（1）图甲表示溶液中ClO^-离子的变化曲线；
（2）对溶液进行导电性实验，当通入的混合气体体积大于V₁时，引起的溶液导电性明显增强的主要阴、阳离子为Cl^-和H⁺；
（3）当n=0.01mol时，光照前的混合气体中H₂与Cl₂的物质的量之比为4：5．

Answer 1

分析 （1）氯气过量，光照后为HCl与氯气混合气体，HCl和Cl₂都与NaOH溶液反应：Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O、HCl+NaClO=NaCl+HClO，根据图象知，随着混合气体的通入，某种离子的物质的量先增大后减小，该离子是ClO^-；
（2）ClO^-浓度最小，即其转化为HClO后，再通入气体，溶液导电能力逐渐增大，说明氯气和氢氧化钠溶液反应完全后HCl仍然有剩余，氯化氢溶于水生成盐酸；
（3）当n（ClO^-）=0.01 mol时，氢氧化钠完全反应，发生反应：Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，NaOH+HCl=NaCl+H₂O，根据方程式计算反应后氯气、HCl物质的量，再结合H₂+Cl₂=2HCl计算．

解答 解：（1）氯气过量，光照后为HCl与氯气混合气体，HCl和Cl₂都与NaOH溶液反应，Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O、HCl+NaClO=NaCl+HClO，根据图象知，随着混合气体的通入，某种离子的物质的量先增大后减小，该离子是ClO^-，故答案为：ClO^-；
（2）ClO^-浓度最小，即其转化为HClO后，再通入气体，溶液导电能力逐渐增大，说明氯气和氢氧化钠溶液反应完全后HCl仍然有剩余，氯化氢溶于水生成盐酸，氯化氢在水分子的作用下电离出氢离子和氢氧根离子而使溶液导电性增强，故答案为：Cl^-和H⁺；
（3）氢氧化钠的物质的量=0.1L×1mol/L=0.1mol，
当n（ClO^-）=0.01 mol时，氢氧化钠完全反应，则：
     Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，
0.01mol 0.02mol    0.01mol
            NaOH+HCl=NaCl+H₂O，
（0.1-0.02）mol 0.08 mol
      H₂ +Cl₂ =2 HCl
0.04mol 0.04mol 0.08mol，
因此光照前的混合气体中H₂和Cl₂的物质的量之比为0.04mol：（0.01mol+0.04mol）=4：5，
故
故答案为：4：5．

点评 本题考查化学方程式计算、混合物计算，明确图象中阶段发生的反应是关键，难度较大．