Question

氯在饮用水处理中常用作杀菌剂，且HClO的杀菌能力比ClO^-强．25℃时氯气氯水体系中存在以下平衡关系：Cl₂（g）?Cl₂（aq）  K₁=10^-1.2；
Cl₂（aq）+H₂O?HClO+H⁺+Cl^-　 K₂=10^-3.4； HClO?H⁺+ClO^-　K_a=？
其中Cl₂（aq）、HClO和ClO^-分别在三者中占分数（α）随pH变化的关系如图1所示．

请回答下列问题：
（1）计算数值：K_a=

 

；Cl₂（g）+H₂O?HClO+H⁺+Cl^-　K=

 

．
（2）向pH=1.5的氯处理剂中分多次加入少量苏打固体至过量，杀菌效果如何变化

 

原因

 

．
（3）升温会加快反应速率，氯处理饮用水时，试分析夏季杀菌效果比冬季如何？简述原因

 

．
（4）一定条件下，在水溶液中1mol Cl^-、ClO

- x

（x=1，2，3，4）的能量（kJ）相对大小如图2所示．
B→A+C反应的热化学方程式为

 

（用离子符号表示）．

Answer 1

考点：氯、溴、碘及其化合物的综合应用,弱电解质在水溶液中的电离平衡

专题：

分析：（1）根据图象知，HClO?H⁺+ClO^-中pH=7.5，此时c（HClO）=c（ClO^-），K_a=

c(H+)c(ClO-)

c(HClO)

；
（2）HClO的杀菌能力比ClO^-强，所以HClO的浓度越大，其杀菌效果越好；
（3）HClO不稳定，受热易分解；
（4）B→A+C，根据转移电子守恒得该反应方程式为3ClO^-=ClO₃^-+2Cl^-，反应热=（63kJ/mol+2×0kJ/mol）-3×60kJ/mol=-117kJ/mol．

解答： 解：（1）根据图象知，HClO?H⁺+ClO^-中pH=7.5，此时c（HClO）=c（ClO^-），K_a=

c(H+)c(ClO-)

c(HClO)

=

10-7.5×c(ClO-)

c(HClO)

=10^-7.5；
依据盖斯定律将已知的三个式子相加可得A选项式，所以K=K₁×K₂×K_a=K₁=10^-1.2×10^-3.4×10^-7.5=10^-12.1，
故答案为：10^-7.5；10^-12.1；
（2）起杀菌作用的是HClO，向pH=1.5的氯处理剂中分多次加入少量苏打固体至过量，HClO的浓度先增大后减小，杀菌效果先增强后减弱，
故答案为：先增强后减弱；HClO的浓度先增大后减小；
（3）夏季相比冬季温度高，HClO易分解，所以杀菌效果不如冬季，故答案为：夏季相比冬季温度高，HClO易分解；
（4）B→A+C，根据转移电子守恒得该反应方程式为3ClO^-=ClO₃^-+2Cl^-，反应热=（63kJ/mol+2×0kJ/mol）-3×60kJ/mol=-117kJ/mol，所以该热化学反应方程式为3ClO^-（aq）=ClO₃^-（aq）+2Cl^-（aq）△H=-117kJ/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．