Question

5．氯及其化合物在工業生產、生活中有重要的作用．請按要求回答下列問題．
（1）已知20mL 0.50mol/L鹽酸和20mL 0.55mol/L NaOH溶液中和反應的反應熱△H=-a kJ/mol（a＞0）．若將上述鹽酸用20mL 0.25mol/L稀硫酸替代，則此反應的熱化學方程式為H₂SO₄（aq）+2NaOH（aq）=Na₂SO₄ （aq）+2H₂O （l）△H=-200a kJ/mol．
（2）用離子方程式解釋家用潔廁靈（含鹽酸）不能與漂白液混合使用的原因：Cl^-+ClO^-+2H⁺=Cl₂↑+H₂O．
（3）將一定量飽和氯水加入到盛有大理石粉末的試管中，充分振蕩，可觀察到粉末逐漸消失，氯水淺黃綠色逐漸褪去，同時產生少量氣體，再向上述溶液中滴加幾滴石蕊試劑，發現試劑紫色迅速褪去，其原因是大理石消耗了氯水中的H⁺，而使Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO的平衡向正向移動，使HClO濃度加大，故漂白速率增大，漂白效果增強．
（4）鐵制品直接接觸漂白液時會發生電化學腐蝕，其正極的電極反應為：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-．
（5）30℃時含NaClO質量分數不同但pH均為11的三種溶液，NaClO的質量分數隨時間變化的曲線如圖所示：
①由圖示得出的結論：相同條件下，NaClO的質量分數越高，分解速率越快．
②忽略溶液體積變化，設漂白液的密度為1g/cm³，計算Ⅰ曲線2d～4d（以2d計）內平均分解速率v（NaClO）=0.05 mol/（L•d）．
③工業上用電解冷飽和食鹽水的方法可制得NaClO，寫出其總反應的離子方程式：Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ClO^-+H₂↑．

Answer 1

分析 （1）20mL 0.50mol/L鹽酸和20mL 0.55mol/L NaOH溶液中和反應，鹽酸的物質的量為0.01mol，反應生成0.01mol水，其反應熱△H=-a kJ/mol（a＞0），則生成2mol水放出的熱量為200akJ；
（2）酸性條件下，氯離子與次氯酸根離子反應生成氯氣；
（3）氯水中存在Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，加碳酸鈣消耗氫離子，平衡正移；
（4）Fe與次氯酸根離子形成原電池時，次氯酸根離子在正極上得電子；
（5）①NaClO的質量分數越高，反應所用時間越短；
②設溶液的體積為1L，則在2d時次氯酸鈉的質量為1000×6.500%=65.00g，4d時次氯酸鈉的質量為1000×5.755%=57.55g，其質量變化為7.45g，再求出物質的量變化及反應速率；
③電解冷飽和食鹽水，在陰極上氫離子得電子生成氫氣，氯離子在陽極失電子生成次氯酸根離子．

解答 解：（1）20mL 0.50mol/L鹽酸和20mL 0.55mol/L NaOH溶液中和反應，鹽酸的物質的量為0.01mol，反應生成0.01mol水，其反應熱△H=-a kJ/mol（a＞0），則生成2mol水放出的熱量為200akJ，則稀硫酸與氫氧化鈉的熱化學方程式為H₂SO₄（aq）+2NaOH（aq）=Na₂SO₄ （aq）+2H₂O （l）△H=-200a kJ/mol；
故答案為：H₂SO₄（aq）+2NaOH（aq）=Na₂SO₄ （aq）+2H₂O （l）△H=-200a kJ/mol；
（2）酸性條件下，氯離子與次氯酸根離子反應生成氯氣，氯氣屬于有毒氣體，其反應的離子方程為：Cl^-+ClO^-+2H⁺=Cl₂↑+H₂O；
故答案為：Cl^-+ClO^-+2H⁺=Cl₂↑+H₂O；
（3）氯水中存在Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，加碳酸鈣消耗氫離子，生成二氧化碳，平衡正移，則反應的現象為氯水淺黃綠色逐漸褪去，同時產生少量氣體；由于Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO的平衡正向移動，使HClO濃度加大，故漂白速率增大，漂白效果增強，所以溶液中滴加幾滴石蕊試劑，發現試劑紫色迅速褪去；
故答案為：氯水淺黃綠色逐漸褪去，同時產生少量氣體；大理石消耗了氯水中的H⁺，而使Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO的平衡向正向移動，使HClO濃度加大，故漂白速率增大，漂白效果增強；
（4）Fe與次氯酸根離子形成原電池時，次氯酸根離子在正極上得電子，則正極的電極反應式為：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-；
故答案為：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-；
（5）①由圖可知，NaClO的質量分數越高，反應所用時間越短，反應速率越快；
故答案為：相同條件下，NaClO的質量分數越高，分解速率越快；
②設溶液的體積為1L，溶液的密度為1g/cm³，則在2d時次氯酸鈉的質量為1000×6.500%=65.00g，4d時次氯酸鈉的質量為1000×5.755%=57.55g，
其質量變化為7.45g，
則△n=$\frac{m}{M}$=$\frac{7.45g}{74.5g/mol}$=0.1mol，v=$\frac{\frac{0.1mol}{1L}}{2d}$=0.05mol/（L•d）；
故答案為：0.05；
③電解冷飽和食鹽水，在陰極上氫離子得電子生成氫氣，氯離子在陽極失電子生成次氯酸根離子，則電解反應的離子方程式：Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ClO^-+H₂↑；
故答案為：Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ClO^-+H₂↑．

點評 本題考查了熱化學方程式、有關方程式的計算、原電池原理和電解池原理的應用、反應速率的計算等，題目涉及的知識點較多，側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力．