Question

7．Cl₂及其化合物在生产、生活中具有广泛的用途．

（1）25℃时将氯气溶于水形成氯气-氯水体系，该体系中Cl₂（aq）、HClO和ClO^-分别在三者中所占分数（α）随pH变化的关系如图1所示．
①已知HClO的杀菌能力比Cl₂（aq）和ClO^-强，由图1分析，用氯气处理饮用水时杀菌效果强的是B（选填A、B或者C）；
A．pH=7.5          B．pH=6          C．pH=0
②氯气-氯水体系中，存在多个含氯元素的平衡关系，除Cl₂（g）?Cl₂（aq）外，还有的平衡方程式表示为Cl₂（aq）+H₂O?HClO+H⁺+Cl^-、HClO?H⁺+ClO^-．（写出一个即可）
（2）①ClO₂是一种新的消毒剂，工业上可用Cl₂氧化NaClO₂溶液制取ClO₂，写出该反应的化学方程式Cl₂+2NaClO₂=2NaCl+2ClO₂；
②工业上还可用下列方法制备ClO₂，在80℃时电解氯化钠溶液得到NaClO₃，然后与盐酸反应得到ClO₂．电解氯化钠溶液时，生成ClO₃^-的电极反应式为Cl^--6e^-+3 H₂O=6H⁺+ClO₃^-．
（3）一定条件下，在水溶液中 1mol Cl^-、1mol ClO_x^-（x=1，2，3，4）的能量大小与化合价的关系如图2所示．
①从能量角度看，C、D、E中最不稳定的离子是ClO₂^-（填离子符号）；
②B→A+D反应的热化学方程式为3ClO^-（aq）=ClO₃^-（aq）+2Cl^-（aq）△H=-117kJ/mol（用离子符号表示）．

Answer 1

分析 （1）①HClO的杀菌能力比ClO^-强，所以HClO的浓度越大，其杀菌效果越好；
②依据图象分析可知，含氯的物质存在平衡的状态为氯气和水反应，次氯酸电离平衡，液态氯气和气态氯气的平衡等；
（2）①ClO₂是一种新的消毒剂，工业上可用Cl₂氧化NaClO₂溶液制取ClO₂，结合原则守恒和电子守恒写出该反应的化学方程；
②工业上还可用下列方法制备ClO₂，在80℃时电解氯化钠溶液得到NaClO₃，氯离子失电子在阳极生成氯酸根离子；
（3）①能量越高越活泼分析；
②B→A+C，根据转移电子守恒得该反应方程式为3ClO^-=ClO₃^-+2Cl^-，反应热=（62kJ/mol+2×0kJ/mol）-3×60kJ/mol=-116kJ/mol．

解答 解：（1）①起杀菌作用的是HClO，由图象可知，pH=6.5时c（HClO）比pH=7.5时要大，HClO浓度越大，杀菌效果好，所以pH=7.5时杀菌效果比pH=6.5时差，故B正确，
故答案为：B；
②含氯的物质存在平衡的状态为氯气和水反应，次氯酸电离平衡，液态氯气和气态氯气的平衡等，氯气-氯水体系中，存在多个含氯元素的平衡关系，分别用平衡方程式表示为Cl₂（aq）+H₂O?HClO+H⁺+Cl^-； HClO?H⁺+ClO^-，Cl₂（g）?Cl₂（aq）；
故答案为：Cl₂（aq）+H₂O?HClO+H⁺+Cl^-、HClO?H⁺+ClO^-；
（2）①ClO₂是一种新的消毒剂，工业上可用Cl₂氧化NaClO₂溶液制取ClO₂，结合原则守恒和电子守恒写出该反应的化学方程Cl₂+2NaClO₂=2NaCl+2ClO₂；
故答案为：Cl₂+2NaClO₂=2NaCl+2ClO₂；
②工业上还可用下列方法制备ClO₂，在80℃时电解氯化钠溶液得到NaClO₃，氯离子失电子在阳极生成氯酸根离子，电极反应为：Cl^--6e^-+3 H₂O=6H⁺+ClO₃^-；
故答案为：Cl^--6e^-+3 H₂O=6H⁺+ClO₃^-；
（3）①图象分析可知，能量越高越活泼，+3价的离子最活泼为ClO₂^-；
故答案为：ClO₂^-；
②B→A+C，根据转移电子守恒得该反应方程式为3ClO^-=ClO₃^-+2Cl^-，反应热=（62kJ/mol+2×0kJ/mol）-3×60kJ/mol=-116kJ/mol，所以该热化学反应方程式为3ClO^-（aq）=ClO₃^-（aq）+2Cl^-（aq）△H=-116kJ/mol，
故答案为：3ClO^-（aq）=ClO₃^-（aq）+2Cl^-（aq）△H=-117kJ/mol．

点评 本题以氯水为载体考查了化学平衡常数的计算、物质的稳定性等知识点，正确分析图象中各个物理量的关系是解本题关键，再结合盖斯定律、物质的性质等知识点来分析解答，题目难度中等．