Question

9．氯气在298K、100kPa时，在1L水中可溶解0.09mol，实验测得溶于水的Cl₂约有三分之一与水反应．请回答下列问题：
（1）该化学反应的平衡常数为4.5×10^-4．
（2）该反应的离子方程式为Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO；它的平衡常数的表达式为$\frac{c（{H}^{+}）c（C{l}^{-}）c（HClO）}{c（C{l}_{2}）}$
（3）如果增大氯气的压强，氯气在水中的溶解度将增大（填“增大”、“减小”或“不变”），平衡将向右移动（填“向右移动”、“向左移动”或“不移动”）．
（4）已知：H₂CO₃═HCO₃^-+H⁺  Ka₁（H₂CO₃）=4.45×10^-7
HCO₃^-═CO₃^2-+H⁺    Ka₂（H₂CO₃）=5.61×10^-11
HClO═H⁺+ClO^-     Ka（HClO）=2.95×10^-8
请依据以上碳酸和次氯酸的电离平衡常数，写出在下列条件下所发生反应的离子方程式：将少量的氯气通入到过量的碳酸钠溶液中Cl₂+2CO₃^2-+H₂O=Cl^-+ClO^-+2HCO₃^-．

Answer 1

分析 （1）在1L水中可溶解0.09mol氯气，近似氯气难度为0.09mol/L；结合平衡计算平衡状态微粒的浓度，依据平衡常数概念计算得到；
（2）氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸是弱电解质，化学平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$，注意固体和纯液体不写入表达式；
（3）气体溶解度随压强增大会增大，平衡向气体体积减小的方向进行；
（4）依据电离平衡常数判断出的酸性H₂CO₃ ＞HClO＞HCO₃^-；依据酸性强弱分析反应产物．

解答 解：（1）在1L水中可溶解0.09mol氯气，近似氯气浓度为0.09mol/L，溶于水的Cl₂约有三分之一与水反应反应的氯气为0.03mol，
              Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO
起始浓度：0.09     0    0     0
转化浓度：0.03    0.03 0.03 0.03
平衡浓度：0.06    0.03 0.03 0.03
K=$\frac{c（{H}^{+}）c（C{l}^{-}）c（HClO）}{c（C{l}_{2}）}$=$\frac{0.0{3}^{3}}{0.06}$=4.5×10^-4，
故答案为：4.5×10^-4；
（2）氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，反应的离子方程式为：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，平衡常数表达式K=$\frac{c（{H}^{+}）c（C{l}^{-}）c（HClO）}{c（C{l}_{2}）}$，
故答案为：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，$\frac{c（{H}^{+}）c（C{l}^{-}）c（HClO）}{c（C{l}_{2}）}$；
（3）在上述平衡中加压，平衡向气体体积减小的反应方向进行，平衡都向正反应方向移动，氯气的溶解量会增加，
故答案为：增大；向右移动；
（4）将少量的氯气通入到过量的碳酸钠溶液中，氯气和水反应生成的盐酸反应生成碳酸氢钠，次氯酸酸性强于碳酸氢根离子，反应生成碳酸氢钠，反应的离子方程式为：Cl₂+2CO₃^2-+H₂O═2HCO₃^-+Cl^-+ClO^-，
故答案为：Cl₂+2CO₃^2-+H₂O═2HCO₃^-+Cl^-+ClO^-．

点评 本题考查了氯气性质、化学平衡的影响因素影响、平衡计算应用、Cl₂溶于水的离子反应方程式，其中平衡常数的大小比较、压强对平衡移动的影响判断是解题关键，题目难度中等．