Question

【題目】次氯酸溶液是常用的消毒劑、漂白劑。某學習小組根據需要欲制備濃度不小于0.8mol/L的次氯酸溶液。

（查閱資料）資料1：常溫常壓下，Cl2O為棕黃色氣體，沸點為3.8 ℃，42 ℃以上會分解生成Cl2和O2，Cl2O易溶于水并與水立即反應生成HClO。

資料2：將氯氣和空氣(不參與反應)按體積比1∶3混合通入潮濕的碳酸鈉中發生反應2Cl2＋2Na2CO3＋H2O=Cl2O＋2NaCl＋2NaHCO3，用水吸收Cl2O(不含Cl2)制得次氯酸溶液。

（裝置及實驗）用以下裝置制備次氯酸溶液

回答下列問題：

（1）各裝置的連接順序為____→_____→_____→____→E；

（2）裝置 A 中反應的離子方程式是__________________；

（3）裝置 E中反應的化學方程式是_____________________；

（4）裝置 B 中多孔球泡和攪拌棒的作用是____，反應過程中，裝置B需放在冷水中，其目的是____。

（5）裝置C的主要作用是_____________________；

（6）此方法相對于用氯氣直接溶于水制備次氯酸溶液的優點是（答出一條即可）______________。

（7）若裝置B中生成的Cl2O氣體有20%滯留在E前各裝置中，其余均溶于裝置E的水中，裝置E所得500mL次氯酸溶液濃度為0.8mol/L，則至少需要含水8%的碳酸鈉的質量為___g。

（8）配平下列離子方程式：______Fe(OH)3+ ClO+ OH— FeO42-+ Cl-+ H2O。

Answer 1

【答案】ADBC MnO2+4H＋+2Cl－Mn2＋+Cl2↑+2H2O Cl2O+H2O=2HClO 加快反應速率，使反應充分進行 防止反應放熱后溫度過高導致Cl2O分解 除去Cl2O中的Cl2 制得的次氯酸溶液濃度較大或制得的次氯酸溶液純度較高或制得的次氯酸溶液不含有Cl-離子或氯元素的利用率高等 57.6 2，3，4，2，3，5

【解析】

（1）實驗的原理是2Cl2＋2Na2CO3＋H2O=Cl2O＋2NaCl＋2NaHCO3，Cl2O＋H2O=2HClO，首先制備氯氣，裝置A為制備氯氣的裝置，制備氯氣中混有HCl和水蒸氣，HCl能與Na2CO3發生反應生成CO2，需要除去氯氣中HCl，即裝置D的作用是除去氯氣中的HCl，然后通入裝置B制備Cl2O，根據信息，用水吸收Cl2O制備次氯酸溶液，Cl2O中不含Cl2，裝置C的作用是除去Cl2O中的Cl2，裝置E的作用是制備HClO，即各裝置的連接順序是A→D→B→C→E；

答案為A→D→B→C→E；

（2）根據（1）的分析，裝置A為制備氯氣，其離子反應方程式為MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O；答案為MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O；

（3）裝置E制備次氯酸，其化學反應方程式為Cl2O＋H2O=2HClO；答案為Cl2O＋H2O=2HClO；

（4）多孔球泡增加Cl2O與水的接觸面積，使其充分反應；攪拌棒的目的是增加Cl2與Na2CO3接觸面積，加快反應速率，使其充分反應；根據題中信息，Cl2O在42℃以上會分解生成Cl2和O2，因此裝置B需放在冷水中，其目的是防止反應放熱后溫度過高導致Cl2O分解；

（5）根據題中信息，與H2O反應生成次氯酸的Cl2O中不含Cl2，利用Cl2易溶于有機溶劑，即裝置C的作用是除去Cl2O中的Cl2；答案為除去Cl2O中的Cl2；

（6）氯氣與水反應生成Cl2＋H2O HCl＋HClO，該方法制備次氯酸中含有Cl－，次氯酸的濃度較小等；答案為制得的次氯酸溶液濃度較大或制得的次氯酸溶液純度較高或制得的次氯酸溶液不含有Cl－離子或氯元素的利用率高等；

（7）Cl2O＋H2O=2HClO，得出生成次氯酸Cl2O的物質的量為=0.2mol，生成Cl2O有20%滯留在E前各裝置中，因此生成Cl2O總物質的量為=0.25mol，根據2Cl2＋2Na2CO3＋H2O=Cl2O＋2NaCl＋2NaHCO3，消耗Na2CO3的物質的量為0.25mol×2=0.5mol，則至少需要含水8%的碳酸鈉的質量為=57.6g；答案為57.6g；

（8）鐵元素的化合價由＋3價→＋6價，化合價升高3價，ClO－作氧化劑，Cl元素的化合價由＋1價→－1價，化合價降低2價，按照得失電子數目守恒，配平其他，該離子方程式為2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2FeO42－＋3Cl－＋5H2O；答案為2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2FeO42－＋3Cl－＋5H2O。