Question

17．一定条件下，将一定体积的H₂和Cl₂的混合气体点燃，充分反应后，将混合气体通入含amol NaOH的热溶液中，气体恰好被完全吸收，NaOH无剩余，测得反应后溶液中含有Cl^-、ClO^-、ClO₃^-且三者物质的量之比为8：1：1，则：
（1）原混合气体中Cl₂的物质的量为$\frac{1}{2}$amol（用含a的数学式表示）．
（2）氢气和氯气的物质的量之比为1：5．

Answer 1

分析 将混合气体通入含amolNaOH的热溶液中，气体恰好被完全吸收，NaOH无剩余，测得反应后溶液中含Cl^-、ClO^-、ClO^-₃，根据电荷守恒可知，溶液中n（Na⁺）=n（Cl^-）+n（ClO^-）+n（ClO^-₃），溶液中Cl^-、ClO^-、ClO^-₃三者的物质的量之比为8：1：1，据此计算各离子物质的量，根据电子转移守恒，计算氯气发生氧化还原反应生成的氯离子的物质的量，溶液中Cl^-来源于氯化氢及氯气与氢氧化钠的反应，计算反应后混合气体中氯化氢的物质的量，根据氢元素守恒计算氢气的物质的量．

解答 解：（1）混合气体通入含amolNaOH的热溶液中，气体恰好被完全吸收，NaOH无剩余，测得反应后溶液中含Cl^-、ClO^-、ClO^-₃，根据电荷守恒可知，溶液中n（Na⁺）=n（Cl^-）+n（ClO^-）+n（ClO^-₃），
根据氯元素守恒可知，
H₂和Cl₂的混合气体中n（Cl₂）=$\frac{1}{2}$[n（Cl^-）+n（ClO^-）+n（ClO^-₃）]=$\frac{1}{2}$n（Na⁺）=$\frac{1}{2}$amol，
故答案为：$\frac{1}{2}$amol；
（2）混合气体通入含amolNaOH的热溶液中，气体恰好被完全吸收，NaOH无剩余，测得反应后溶液中含Cl^-、ClO^-、ClO^-₃，根据电荷守恒可知，溶液中n（Na⁺）=n（Cl^-）+n（ClO^-）+n（ClO^-₃），
由于溶液中Cl^-、ClO^-、ClO^-₃三者的物质的量之比为8：1：1，所以溶液中n（Cl^-）=$\frac{4}{5}$amol，n（ClO^-）=$\frac{1}{10}$amol，n（ClO^-₃）=$\frac{1}{10}$amol，
令氯气与氢氧化钠反应生成的氯离子的物质的量为xmol，根据电子转移守恒有x=$\frac{1}{10}$a+$\frac{1}{10}$amol×5=$\frac{3}{5}$amol，
溶液中Cl^-来源于氯化氢及氯气与氢氧化钠的反应，所以氯化氢提供的氯离子为$\frac{4}{5}$amol-$\frac{3}{5}$amol=$\frac{1}{5}$mola，
即反应后的混合气体中n（HCl）=$\frac{1}{5}$amol，根据氢元素守恒可知，n（H₂）=$\frac{1}{2}$n（HCl）=$\frac{1}{2}$×$\frac{1}{5}$mola=0.1amol，
则氢气和氯气的物质的量之比0.1a：0.5a=1：5，
故答案为：1：5．

点评 本题考查氧化还原反应的计算，为高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，难度中等，判断溶液中n（Na⁺）=n（Cl^-）+n（ClO^-）+n（ClO^-₃）是解题关键．