题目内容
标准状况下H2和Cl2组成的混合气体a mol,其中氯气的体积分数为w.经光照后缓缓通入含b mol NaOH的溶液中充分反应,测得最终溶液中含有c mol NaClO(c>0),则下列说法正确的是( )
A、若c>b-a,则w=1-
| ||
B、若a+c>b,则w=1-
| ||
C、若b=a+c,则w=0.5 | ||
D、若a<b-c,则w=
|
考点:有关混合物反应的计算,化学方程式的有关计算
专题:计算题
分析:最终溶液中含有c mol NaClO,说明氢气与氯气反应后氯气有剩余,则光照后气体是HCl、Cl2的混合物,由H2+Cl2=2HCl可知,H2、Cl2物质的量总共为amol,再通入NaOH溶液,发生反应:HCl+NaOH=NaCl+H2O,Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,
若HCl、Cl2完全反应,可知n(NaCl)+n(NaClO)=(a+c)mol,根据钠离子守恒,需要氢氧化钠为(a+c)mol,
①a+c=b时,NaOH与HCl、Cl2恰好完全反应,得到NaCl、NaClO,根据钠原子守恒计算氯化钠和次氯酸钠的物质的量,根据氯原子计算氯气的物质的量,据此计算w;
②若a+c<b时,NaOH有剩余,由Cl原子守恒,2 n(Cl2)=n(NaCl)+n(NaClO)=amol+cmol,据此计算w;
③a+c>b时,NaOH不足,根据次氯酸钠计算氯气反应消耗的NaOH=2cmol,与HCl反应的NaOH为(b-2c)mol,根据H原子守恒计算氢气的物质的量,则n(Cl2)=n(混合气体)-n(H2),最后计算氯气体积分数.
若HCl、Cl2完全反应,可知n(NaCl)+n(NaClO)=(a+c)mol,根据钠离子守恒,需要氢氧化钠为(a+c)mol,
①a+c=b时,NaOH与HCl、Cl2恰好完全反应,得到NaCl、NaClO,根据钠原子守恒计算氯化钠和次氯酸钠的物质的量,根据氯原子计算氯气的物质的量,据此计算w;
②若a+c<b时,NaOH有剩余,由Cl原子守恒,2 n(Cl2)=n(NaCl)+n(NaClO)=amol+cmol,据此计算w;
③a+c>b时,NaOH不足,根据次氯酸钠计算氯气反应消耗的NaOH=2cmol,与HCl反应的NaOH为(b-2c)mol,根据H原子守恒计算氢气的物质的量,则n(Cl2)=n(混合气体)-n(H2),最后计算氯气体积分数.
解答:
解:最终溶液中含有c mol NaClO,说明氢气与氯气反应后氯气有剩余,则光照后气体是HCl、Cl2的混合物,由H2+Cl2=2HCl可知,H2、Cl2物质的量总共为amol,再通入NaOH溶液,发生反应:HCl+NaOH=NaCl+H2O,Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,
若HCl、Cl2完全反应,含有氯元素物质的物质的量=n(NaCl)+n(NaClO)=(a+c)mol,根据钠离子守恒,需要n(NaOH)=(a+c)mol,
①a+c=b时,NaOH与HCl、Cl2恰好完全反应,得到NaCl、NaClO,可知n(Cl)=n(Na),可知n(Cl)=n(Na)=bmol,则氯气的物质的量=0.5bmol,氯气的体积分数=
×100%;
②若a+c<b时,NaOH有剩余,由Cl原子守恒,2 n(Cl2)=n(NaCl)+n(NaClO)=(a+c)mol,氯气的体积分数=
×100%=
×100%=
;
③若a+c>b时,NaOH不足,根据Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O得n(NaOH)=2cmol,根据钠原子守恒得与HCl反应的n(NaOH)=(b-2c)mol,根据H原子守恒得n(H2)=
n(HCl)=
mol,则n(Cl2)=n(混合气体)-n(H2)=[a-
]mol,w=
=1-
.
A.通过以上分析知,若c>b-a,则w=1-
,故A错误;
B.若a+c>b,则w=1-
,故B正确;
C.若b=a+c,且w=0.5,则氯气和氢气恰好反应生成HCl,没有氯气剩余,则溶液中不可能存在次氯酸钠,不符合题意,故C错误;
D.通过以上分析知,若a<b-c,则w=
,故D正确;
故选BD.
若HCl、Cl2完全反应,含有氯元素物质的物质的量=n(NaCl)+n(NaClO)=(a+c)mol,根据钠离子守恒,需要n(NaOH)=(a+c)mol,
①a+c=b时,NaOH与HCl、Cl2恰好完全反应,得到NaCl、NaClO,可知n(Cl)=n(Na),可知n(Cl)=n(Na)=bmol,则氯气的物质的量=0.5bmol,氯气的体积分数=
0.5bmol |
amol |
②若a+c<b时,NaOH有剩余,由Cl原子守恒,2 n(Cl2)=n(NaCl)+n(NaClO)=(a+c)mol,氯气的体积分数=
| ||
a |
a+c |
2a |
a+c |
2a |
③若a+c>b时,NaOH不足,根据Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O得n(NaOH)=2cmol,根据钠原子守恒得与HCl反应的n(NaOH)=(b-2c)mol,根据H原子守恒得n(H2)=
1 |
2 |
b-2c |
2 |
b-2c |
2 |
| ||
a |
b-2c |
2a |
A.通过以上分析知,若c>b-a,则w=1-
b-2c |
2a |
B.若a+c>b,则w=1-
b-2c |
2a |
C.若b=a+c,且w=0.5,则氯气和氢气恰好反应生成HCl,没有氯气剩余,则溶液中不可能存在次氯酸钠,不符合题意,故C错误;
D.通过以上分析知,若a<b-c,则w=
a+c |
2a |
故选BD.
点评:本题考查了混合物的计算,关键物质之间的反应及物质的性质结合原子守恒分析解答,注意:加入的NaOH可能完全反应也可能不完全反应,要分情况讨论,为易错点,题目难度较大.
练习册系列答案
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