Question

9．某研究性學習小組設計如圖1實驗裝置利用氯氣與石灰乳反應制取少量漂白粉（這是一個放熱反應），據此回答下列問題：

（1）A儀器的名稱是分液漏斗，D的作用吸收尾氣．
（2）漂白粉將在U型管中產生，其反應的化學方程式是2Cl₂ +2Ca（OH）₂=CaCl₂ +Ca（ClO）₂ +2H₂O．
（3）此實驗結果所得Ca（ClO）₂產率太低．經分析并查閱資料發現主要原因是在U型管中存在兩個副反應：
①溫度較高時氯氣與消石灰反應生成了Ca（ClO₃）₂，為避免此副反應的發生，可采取的措施是將U型管置于冷水浴中，有同學測出了反應后溶液中ClO^-、ClO₃^-兩種離子的物質的量（n）與反應時間（t）的關系曲線，粗略表示為如圖2（不考慮氯氣和水的反應）．
a、如圖2中曲線I表示ClO^-離子的物質的量隨反應時間變化的關系．
b、所取石灰乳中含有Ca（OH）₂的物質的量為0.25mol．
②試判斷另一個副反應是2HCl+Ca（OH）₂=CaCl₂+2H₂O（寫出此反應方程式），為避免此副反應發生，可采取的措施是發生裝置和U型管之間放飽和氯化鈉溶液．

Answer 1

分析 （1）依據裝置圖可知儀器名稱，根據流程分析可知，實驗中有氯氣尾氣，會污染空氣；
（2）工業制取漂白粉的反應原理書寫反應的化學方程式；
（3）①因為溫度高時易生成Ca（ClO₃）₂，所以避免此反應發生可以采取降溫措施；
a、當溫度低時，氯氣和氫氧化鈣反應生成氯化鈣和次氯酸鈣；當溫度高時，生成氯酸鈣和氯化鈣，根據溫度高低來判斷屬于哪種離子；
b、根據氧化還原反應中得失電子數相等計算氯離子的物質的量，然后根據含氯化合物中鈣離子和陰離子的個數比計算氫氧化鈣的物質的量；
c、另取一份與②等物質的量的石灰乳，以較大的速率通入足量氯氣，反應后測得產物中Cl^-的物質的量為0.37mol，依據氯化鈣、次氯酸鈣、氯酸鈣中鈣離子和含氯元素的物質的量比為1：2，結合b計算得到氫氧化鈣物質的量計算氯元素物質的量，依據氧化還原反應電子守恒，生成產物中氯元素守恒列式計算；
②裝置中無氯氣的除雜裝置，揮發出的氯化氫會和氫氧化鈣反應；

解答 解：（1）裝置中添加濃鹽酸通過分液漏斗；氯氣有毒，不能排放到空氣中，氫氧化鈉溶液的作用是吸收過量的氯氣，
故答案為：分液漏斗；吸收尾氣；
（2）漂白粉將在U形管中產生，是氯氣和氫氧化鈣反應生成氯化鈣、次氯酸鈣、水；其化學方程式為：2Cl₂ +2Ca（OH）₂=CaCl₂ +Ca（ClO）₂ +2H₂O；
故答案為：2Cl₂ +2Ca（OH）₂=CaCl₂ +Ca（ClO）₂ +2H₂O；
（3）①溫度較高時氯氣與消石灰反應生成Ca（ClO₃）₂，為避免此副反應的發生，用冰水或冷水冷卻，將U型管置于冷水浴中，
故答案為：將U型管置于冷水浴中；
a、當溫度低時，氯氣和氫氧化鈣反應生成氯化鈣和次氯酸鈣；當溫度高時，生成氯酸鈣和氯化鈣，剛開始反應時，溫度較低，氯氣和氫氧化鈣反應生成氯化鈣和次氯酸鈣，所以圖2中曲線I表示離子ClO^-的物質的量隨反應時間變化的關系；
b、根據氧化還原反應中得失電子數相等計算氯離子的物質的量，設氯離子的物質的量為n，則n×1=0.10mol×1+0.05mol×5=0.35mol，含氯元素的物質的量=0.35mol+0.1mol+0.05mol=0.5mol，氯化鈣、次氯酸鈣、氯酸鈣中鈣離子和含氯離子的個數比為1：2，所以所取石灰乳中含有Ca（OH）₂的物質的量為0.25mol，
故答案為：ClO^-；0.25；
②裝置中無氯氣的除雜裝置，揮發出的氯化氫會和氫氧化鈣反應，反應的化學方程式為：2HCl+Ca（OH）₂=CaCl₂+2H₂O；需要在發生裝置和U型管之間放飽和氯化鈉溶液，吸收氯氣中的氯化氫氣體；
故答案為：2HCl+Ca（OH）₂=CaCl₂+2H₂O；發生裝置和U型管之間放飽和氯化鈉溶液．

點評 本題考查了實驗室制漂白粉的裝置分析和制備條件判斷，溫度不同產物不同，圖象分析是解題關鍵，通過氧化還原反應的電子守恒計算應用是解題關鍵，實驗裝置和步驟的分析需要熟練掌握實驗基本操作，題目難度較大．