Question

4．将15.68L（标准状况）的氯气通入70℃．500mL氢氧化钠溶液中，发生了两个自身氧化还原反应，其氧化产物为次氯酸钠和氯酸钠．若取此溶液25mL，稀释到250mL，再取稀释后的溶液25mL用醋酸酸化后，加入过量碘化钾溶液充分反应，此时只有次氯酸钠氧化碘化钾．用浓度为0.20mol/L硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）测定析出的碘：I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆，需用硫代硫酸钠溶液5.0mL．将上述测定后的溶液再用盐酸调至强酸性，此时氯酸钠亦能氧化碘化钾，析出的碘再用上述硫代硫酸钠测定，又用了30.0mL．
（1）计算反应后溶液中次氯酸钠和氯酸钠的物质的量之比．
（2）用一个总化学方程式表示题中氯气通入70℃氢氧化钠溶液中所发生的化学反应．
（3）假设题中氢氧化钠溶液的体积在通入氯气前后的变化可忽略不计，请计算通入氯气后各生成物的物质的量浓度．

Answer 1

分析 （1）根据关系式ClO^-～2I^-～I₂～2S₂O₃^2-、ClO₃^-～6I^-～3I₂ ～6S₂O₃^2-计算出次氯酸钠和氯酸钠的物质的量，据此解答；
（2）氯气与氢氧化钠溶液反应生成NaCl、NaClO、NaClO₃与水，结合NaClO、NaClO₃的物质的量关系，配平书写方程式；
（3）计算氯气的物质的量，根据方程式计算反应后n（NaClO）、n（NaClO₃）、n（NaCl），进而计算各自的浓度．

解答 解：（1）用醋酸酸化，只有次氯酸钠氧化碘化钾，消耗Na₂S₂O₃溶液5.0mL，根据关系式：ClO^-～2I^-～I₂～2S₂O₃^2-，则n（NaClO）=n（I₂）=$\frac{1}{2}$×n（S₂O₃^2-）=$\frac{1}{2}$×0.20mol/L×0.005L=0.0005mol；
用盐酸酸化至强酸性，氯酸钾氧化碘化钠，消耗Na₂S₂O₃溶液30.00mL；根据关系式：ClO₃^-～6I^-～3I₂ ～6S₂O₃^2-，则n（NaClO₃）=$\frac{1}{6}$n（S₂O₃^2-）=$\frac{1}{6}$×0.20mol/L×0.03L=0.001mol；
故n（NaClO）：n（NaClO₃）=0.0005mol：0.001=1：2；
故答案为：1：2；
（2）氯气与氢氧化钠溶液反应生成NaCl、NaClO、NaClO₃与水，n（NaClO）：n（NaClO₃）=1：2，则反应总方程式为：7Cl₂+14NaOH=2NaClO₃+NaClO+11NaCl+7H₂O，
故答案为：7Cl₂+14NaOH=2NaClO₃+NaClO+11NaCl+7H₂O；
（3）15.68L（标准状况）Cl₂ 的物质的量是：15.68 L÷22.4 L•mol^-1=0.7mol，
7 Cl₂+14 NaOH=2 NaClO₃+NaClO+11 NaCl+7H₂O
7                           2             1           11
0.7mol n（NaClO₃） n（NaClO） n（NaCl）
n（NaClO₃）=$\frac{0.7mol×2}{7}$=0.2mol
n（NaClO）=$\frac{0.7mol×1}{7}$=0.1mol
n（NaCl）=$\frac{0.7mol×11}{7}$=1.1mol
则：c（NaClO）=$\frac{0.1mol}{0.5L}$=0.2mol/L
c（NaClO₃）=$\frac{0.2mol}{0.5L}$=0.4mol/L
c（NaCl）=$\frac{1.1mol}{0.5L}$=2.2mol/L
故答案为：c（NaClO）=0.2mol/L；c（NaClO₃）=0.4mol/L；（NaCl）=2.2mol/L．

点评 本题考查了有关氧化还原反应计算，明确发生反应实质，准确把握各反应物量之间的关系是解题关键，侧重考查学生分析计算能力，题目难度中等．