Question

較低溫度下，氯氣通入石灰乳中可制得漂白粉，該反應為放熱反應。某校甲、乙兩個化學研究性學習小組均用200 mL 12 mol·L^-1鹽酸與17.4 g MnO₂在加熱條件下反應制備氯氣，并將制備的氯氣與過量的石灰乳反應制取漂白粉，用稀NaOH溶液吸收殘余的氯氣。分析實驗結果發現：①甲、乙兩組制得的漂白粉中Ca(ClO)₂的質量明顯小于理論值，②甲組在較高溫度下將氯氣與過量的石灰乳反應，所制得的產品中Ca(ClO₃)₂的含量較高。

試完成下列問題：

（1）上述實驗中理論上最多可制得Ca(ClO)₂多少克？

（2）實驗中所得到的Ca(ClO)₂的質量明顯小于理論值，試簡要分析其可能原因，并寫出可能涉及的化學方程式。

Answer 1

解析：（1）根據題意有

n(HCl)=12 mol·L^-1×0.2 L=2.4 mol

n(MnO₂)==0.2 mol

MnO₂+4HCl(濃)MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O

n(HCl)∶n(MnO₂)=2.4 mol∶0.2 mol=12∶1＞4∶1

所以濃HCl過量，應根據MnO₂計算。

根據制備氯氣的化學方程式有

n(Cl₂)=n(MnO₂)=0.2 mol

又因為：2Cl₂+2Ca(OH)₂CaCl₂+Ca(ClO)₂+2H₂O

n〔Ca(ClO)₂〕=n(Cl₂)=×0.2 mol=0.1 mol

m〔Ca(ClO)₂〕=143 g·mol^-1×0.1 mol=14.3 g

答案：（1）14.3 g

（2）可能的原因有：①隨著反應進行，溫度升高，會產生副產物Ca(ClO₃)₂：

6Cl₂+6Ca(OH)₂5CaCl₂+Ca(ClO₃)₂+6H₂O

②Cl₂未與石灰乳完全反應，殘余Cl₂被NaOH溶液吸收：

Cl₂+2NaOHNaCl+NaClO+H₂O