Question

12．Cl₂及其化合物在生产、生活中有广泛用途，回答下列问题．
（1）氯气溶于水得到氯水，氯水中含有氯元素并且具有氧化性的微粒有Cl₂、HClO、ClO^-．
（2）新制氯水体系中，存在多个含氯元素之间的平衡关系，请写出任意两个平衡关系：Cl₂（aq）+H₂OHClO+H⁺+Cl^-或Cl₂（aq）+H₂OHClO+HCl、HClOH⁺+ClO^-．
（3）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^-三种微粒分别所占分数（α）随pH变化的关系如图所示．
已知HClO的杀菌能力比ClO-强，由图分析，用氯气处理饮用水时，pH=7.5与pH=6时杀菌效果较强的是pH=6．
（4）ClO2是一种更高效的杀菌消毒剂，工业上可用电解法制备ClO₂，方法如下：在80℃时电解氯化钠饱和溶液得到NaClO3，然后与盐酸反应得到ClO₂．电解时，产生ClO₃^-的电极是阳极极，生成ClO₃^-的电极反应式为Cl^--6e^-+3H₂O=6H⁺+ClO₃^-．
（5）已知PCl5的热分解反应为：PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g），某温度下，在固定容积为10.0L的密闭容器中充入2.00mol PCl₅，达到平衡后，测得容器内PCl₃的浓度为0.15mol/L．
①上述反应达到平衡后继续向容器充入PCl₅，则上述平衡将逆向移动（填“正向”、“逆向”或“不”），PCl5的转化率将减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
②计算该温度下PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）的平衡常数K（写出计算过程）．

Answer 1

分析 （1）氯气溶于水，部分与水反应生成氯化氢和次氯酸，次氯酸部分电离，氯化氢完全电离，结合氯元素化合价判断；
（2）氯气溶于水，部分与水反应生成氯化氢和次氯酸，次氯酸部分电离生成氢离子与次氯酸根离子；
（3）次氯酸具有强的氧化性，具有杀菌消毒作用，依据图中数据分析；
（4）电解氯化钠饱和溶液得到NaClO₃，氯离子被氧化生成氯酸根离子，发生氧化反应，电解池中阳极发生氧化反应；
（5）①在保持容器体积不变的条件下，再充入PCl₅，等效增大压强，平衡向体积减小的方向移动；
②根据三段式计算平衡时各组分的浓度，代入平衡常数表达式计算．

解答 解：（1）氯气溶于水，部分与水反应生成氯化氢和次氯酸，次氯酸部分电离，氯化氢完全电离，所以氯水中含有氯元素并且具有氧化性的微粒，Cl₂、HClO、ClO^-中氯元素化合价都可以降价，都具有氧化性；
故答案为：Cl₂、HClO、ClO^-；
（2）氯气溶于水，部分与水反应生成氯化氢和次氯酸，方程式：Cl₂（aq）+H₂OHClO+H⁺+Cl^-或Cl₂（aq）+H₂OHClO+HCl，次氯酸部分电离生成氢离子与次氯酸根离子，电离方程式：HClOH⁺+ClO^-；
故答案为：Cl₂（aq）+H₂OHClO+H⁺+Cl^-或Cl₂（aq）+H₂OHClO+HCl、HClOH⁺+ClO^-；
（3）次氯酸具有强的氧化性，具有杀菌消毒作用，依据图数据可知pH=6时，次氯酸含量较高，所以杀菌效果较强；
故答案为：6；
（4）电解氯化钠饱和溶液得到NaClO₃，氯离子被氧化生成氯酸根离子，发生氧化反应，电解池中阳极发生氧化反应，电解氯化钠溶液时，阳极上氯离子失电子和水反应生成氯酸根离子和氢离子，电极反应式为：Cl^--6e^-+3 H₂O=6H⁺+ClO₃^-；
故答案为：阳；Cl^--6e^-+3 H₂O=6H⁺+ClO₃^-；
（5）①在保持容器体积不变的条件下，再充入PCl₅，等效增大压强，平衡向体积减小的方向移动，反应物转化率减小；
故答案为：逆向，减小；
②PCl₅（g）  PCl₃ （g）+Cl₂（g）
起始浓度（mol/L）      0.20          0        0
转化浓度（mol/L）      0.15         0.15     0.15
平衡浓度（mol/L）      0.05         0.15     0.15
由K=$\frac{{c（PC{l_3}）×c（C{l_2}）}}{{c（PC{l_5}）}}$=$\frac{0.15mol/L×0.15mol/L}{0.05mol/L}$=0.45mol/L；
故答案为：0.45mol/L．

点评 本题为综合题，考查了氯水的成分及性质、电解反应式的书写、化学平衡移动方向判断及化学平衡常数计算，明确物质的性质及电解池工作原理、化学平衡常数表达式是解题关键，题目难度中等．