Question

3．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^-分别在三者中所占分数（α）随pH变化的关系如图所示．下列表述正确的是（　　）

• A． Cl₂（g）+H₂O?2H⁺+ClO^-+Cl^-  K=10^-12.1
• B． 在氯处理水体系中，c（HClO）+c（ClO^-）=c（H⁺）-c（OH^-）
• C． 用氯处理饮用水时，pH=7.5时杀菌效果比pH=6.5时好
• D． 氯处理饮用水时，在夏季的杀菌效果比在冬季好

Answer 1

分析 根据图象知，HClO?H⁺+ClO^-中pH=7.5，此时c（HClO）=c（ClO^-），K_a=$\frac{c（{H}^{+}）•c（Cl{O}^{-}）}{c（HClO）}$=$\frac{1{0}^{-7.5}×c（Cl{O}^{-}）}{c（HClO）}$=10^-7.5；
A．将已知的三个式子相加可得A选项式，所以K=K₁×K₂×K_a；
B．任何电解质溶液中都存在电荷守恒；
C．HClO的杀菌能力比ClO^-强，所以HClO的浓度越大，其杀菌效果越好；
D．HClO不稳定，受热易分解．

解答 解：根据图象知，HClO?H⁺+ClO^-中pH=7.5，此时c（HClO）=c（ClO^-），K_a=$\frac{c（{H}^{+}）•c（Cl{O}^{-}）}{c（HClO）}$=$\frac{1{0}^{-7.5}×c（Cl{O}^{-}）}{c（HClO）}$=10^-7.5；
A．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A正确；
B．体系中存在电荷守恒c（H⁺）=c（Cl^-）+c（ClO^-）+c（OH^-），即c（Cl^-）+c（ClO^-）=c（H⁺）-c（OH^-），pH=7.5时，c（HClO）＜c（Cl^-），所以c（HClO）=c（ClO^-），所以，c（Cl^-）+c（HClO）=c（H⁺）-c（OH^-），故B错误；
C．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=6.5时杀菌效果比pH=7.5时好，故C错误；
D．夏季相比冬季温度高，HClO易分解，所以杀菌效果不如冬季，故D错误；
故选A．

点评 本题以氯水为载体考查了化学平衡常数的计算、离子浓度大小比较、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，再结合物质的性质等知识点来分析解答，题目难度中等．