题目内容

9.某研究性学习小组设计如图1实验装置利用氯气与石灰乳反应制取少量漂白粉(这是一个放热反应),据此回答下列问题:

(1)A仪器的名称是分液漏斗,D的作用吸收尾气.
(2)漂白粉将在U型管中产生,其反应的化学方程式是2Cl2 +2Ca(OH)2=CaCl2 +Ca(ClO)2 +2H2O.
(3)此实验结果所得Ca(ClO)2产率太低.经分析并查阅资料发现主要原因是在U型管中存在两个副反应:
①温度较高时氯气与消石灰反应生成了Ca(ClO3)2,为避免此副反应的发生,可采取的措施是将U型管置于冷水浴中,有同学测出了反应后溶液中ClO-、ClO3-两种离子的物质的量(n)与反应时间(t)的关系曲线,粗略表示为如图2(不考虑氯气和水的反应).
a、如图2中曲线I表示ClO-离子的物质的量随反应时间变化的关系.
b、所取石灰乳中含有Ca(OH)2的物质的量为0.25mol.
②试判断另一个副反应是2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O(写出此反应方程式),为避免此副反应发生,可采取的措施是发生装置和U型管之间放饱和氯化钠溶液.

分析 (1)依据装置图可知仪器名称,根据流程分析可知,实验中有氯气尾气,会污染空气;
(2)工业制取漂白粉的反应原理书写反应的化学方程式;
(3)①因为温度高时易生成Ca(ClO3)2,所以避免此反应发生可以采取降温措施;
a、当温度低时,氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙和次氯酸钙;当温度高时,生成氯酸钙和氯化钙,根据温度高低来判断属于哪种离子;
b、根据氧化还原反应中得失电子数相等计算氯离子的物质的量,然后根据含氯化合物中钙离子和阴离子的个数比计算氢氧化钙的物质的量;
c、另取一份与②等物质的量的石灰乳,以较大的速率通入足量氯气,反应后测得产物中Cl-的物质的量为0.37mol,依据氯化钙、次氯酸钙、氯酸钙中钙离子和含氯元素的物质的量比为1:2,结合b计算得到氢氧化钙物质的量计算氯元素物质的量,依据氧化还原反应电子守恒,生成产物中氯元素守恒列式计算;
②装置中无氯气的除杂装置,挥发出的氯化氢会和氢氧化钙反应;

解答 解:(1)装置中添加浓盐酸通过分液漏斗;氯气有毒,不能排放到空气中,氢氧化钠溶液的作用是吸收过量的氯气,
故答案为:分液漏斗;吸收尾气;
(2)漂白粉将在U形管中产生,是氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙、次氯酸钙、水;其化学方程式为:2Cl2 +2Ca(OH)2=CaCl2 +Ca(ClO)2 +2H2O;
故答案为:2Cl2 +2Ca(OH)2=CaCl2 +Ca(ClO)2 +2H2O;
(3)①温度较高时氯气与消石灰反应生成Ca(ClO3)2,为避免此副反应的发生,用冰水或冷水冷却,将U型管置于冷水浴中,
故答案为:将U型管置于冷水浴中;
a、当温度低时,氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙和次氯酸钙;当温度高时,生成氯酸钙和氯化钙,刚开始反应时,温度较低,氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙和次氯酸钙,所以图2中曲线I表示离子ClO-的物质的量随反应时间变化的关系;
b、根据氧化还原反应中得失电子数相等计算氯离子的物质的量,设氯离子的物质的量为n,则n×1=0.10mol×1+0.05mol×5=0.35mol,含氯元素的物质的量=0.35mol+0.1mol+0.05mol=0.5mol,氯化钙、次氯酸钙、氯酸钙中钙离子和含氯离子的个数比为1:2,所以所取石灰乳中含有Ca(OH)2的物质的量为0.25mol,
故答案为:ClO-;0.25;
②装置中无氯气的除杂装置,挥发出的氯化氢会和氢氧化钙反应,反应的化学方程式为:2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O;需要在发生装置和U型管之间放饱和氯化钠溶液,吸收氯气中的氯化氢气体;
故答案为:2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O;发生装置和U型管之间放饱和氯化钠溶液.

点评 本题考查了实验室制漂白粉的装置分析和制备条件判断,温度不同产物不同,图象分析是解题关键,通过氧化还原反应的电子守恒计算应用是解题关键,实验装置和步骤的分析需要熟练掌握实验基本操作,题目难度较大.

练习册系列答案
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1.氨气是一种重要的化工原料,在很多方面具有重要用途. SNCR-SCR就是一种应用氨气作为原料的新型的烟气脱硝技术(除去烟气中的NOx),其流程如图1:

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(填“>”或“<”).
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①该温度时甲容器中平衡体系的平衡常数是10.
②若保持甲容器的温度和压强不变,向甲容器的平衡体系再中通入0.9mol N2,则平衡将逆向(填“正向”、“逆向”或“不”)移动.
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B.保持温度不变,向乙容器中再充入0.6mol N2和0.5mol H2
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D.保持甲容器的体积为1L不变,升高甲容器的温度
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