Question

3．氯在飲用水處理中常用作殺菌劑，且HClO的殺菌能力比ClO^-強．25℃時氯氣-氯水體系中存在以下平衡關系：
Cl₂（g）?Cl₂（aq）         K₁=10^-1.2
Cl₂（aq）+H₂O?HClO+H⁺+Cl^-  K₂=10^-3.4
HClO?H⁺+ClO^-              K_a=？
其中Cl₂（aq）、HClO和ClO^-分別在三者中所占分數（α）隨pH變化的關系如圖所示．下列表述正確的是（　�。�

• A． Cl₂（g）+H₂O?2H⁺+ClO^-+Cl^-  K=10^-12.1
• B． 在氯處理水體系中，c（HClO）+c（ClO^-）=c（H⁺）-c（OH^-）
• C． 用氯處理飲用水時，pH=7.5時殺菌效果比pH=6.5時好
• D． 氯處理飲用水時，在夏季的殺菌效果比在冬季好

Answer 1

分析 根據圖象知，HClO?H⁺+ClO^-中pH=7.5，此時c（HClO）=c（ClO^-），K_a=$\frac{c（{H}^{+}）•c（Cl{O}^{-}）}{c（HClO）}$=$\frac{1{0}^{-7.5}×c（Cl{O}^{-}）}{c（HClO）}$=10^-7.5；
A．將已知的三個式子相加可得A選項式，所以K=K₁×K₂×K_a；
B．任何電解質溶液中都存在電荷守恒；
C．HClO的殺菌能力比ClO^-強，所以HClO的濃度越大，其殺菌效果越好；
D．HClO不穩定，受熱易分解．

解答 解：根據圖象知，HClO?H⁺+ClO^-中pH=7.5，此時c（HClO）=c（ClO^-），K_a=$\frac{c（{H}^{+}）•c（Cl{O}^{-}）}{c（HClO）}$=$\frac{1{0}^{-7.5}×c（Cl{O}^{-}）}{c（HClO）}$=10^-7.5；
A．將已知的三個式子相加可得A選項式，所以K=K₁×K₂×K_a=K₁=10^-1.2×10^-3.4×10^-7.5=10^-12.1，故A正確；
B．體系中存在電荷守恒c（H⁺）=c（Cl^-）+c（ClO^-）+c（OH^-），即c（Cl^-）+c（ClO^-）=c（H⁺）-c（OH^-），pH=7.5時，c（HClO）＜c（Cl^-），所以c（HClO）=c（ClO^-），所以，c（Cl^-）+c（HClO）=c（H⁺）-c（OH^-），故B錯誤；
C．起殺菌作用的是HClO，由圖象可知，pH=6.5時c（HClO）比pH=7.5時要大，HClO濃度越大，殺菌效果好，所以pH=6.5時殺菌效果比pH=7.5時好，故C錯誤；
D．夏季相比冬季溫度高，HClO易分解，所以殺菌效果不如冬季，故D錯誤；
故選A．

點評 本題以氯水為載體考查了化學平衡常數的計算、離子濃度大小比較、物質的穩定性等知識點，正確分析圖象中各個物理量的關系是解本題關鍵，再結合物質的性質等知識點來分析解答，題目難度中等．