Question

【題目】氯氣是一種重要的化工原料，在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用。

(1)一種環(huán)保型家用“84”消毒液的發(fā)生裝置如右圖，電源的b極為________極，電解制取NaClO的離子反應(yīng)方程式為_______。

(2)用CO和Cl2在高溫、活性炭催化作用下合成光氣：Cl2(g)＋CO(g) COCl2(g) H＝-108 kJ·mol-1。t℃時，在5 L恒容密閉容器中加入0.6 mol CO和0.45 mol Cl2，CO和COCl2的濃度在不同時刻的變化狀況如圖所示。

在0~6 min內(nèi)υ(Cl2)=____________________，第8 min時改變的條件是________________。在第12 min時升高溫度，重新達到平衡時，COCl2的體積分數(shù)將________（填“增大”“不變”或“減小”）。

(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(guān)系：

Cl2(g) Cl2(aq) K1=10-0.6

Cl2(aq) + H2O HClO + H+ +Cl－ K2=10-3.4

HClO H+ + ClO－ Ka

其中Cl2(aq)、HClO和ClO－分別在三者中所占分數(shù)(α)隨pH變化的關(guān)系如圖所示。

則①Ka = __________；

②Cl2(g) + H2O HClO + H+ +Cl－ K = __________；

③用氯處理飲用水時，pH=6.5時殺菌效果比pH=7.5時___（填“好”、“差”或“相同”）。

Answer 1

【答案】正 Cl- + H2OClO-+H2↑或2Cl- + 2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑、Cl2+2OH- = ClO- + Cl- + H2O 0.005 mol ·L-1·min-1 減小CO的濃度（或分離出一定量CO） 減小 10-7.5 10－4.6 好

【解析】

（1）在電解池的陰極上是陽離子得電子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，在陽極上是陰離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，制備消毒液，氯氣可以和強堿反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，b為正極，電解食鹽水生成NaOH、氫氣、氯氣，氯氣與NaOH反應(yīng)生成NaClO；

（2）根據(jù)圖像可分析出CO和COCl2的濃度在不同時刻的變化狀況，三行式運算即可，根據(jù)圖象觀察第8 min時CO、COCl2濃度變化，判斷改變條件，根據(jù)勒夏特略原理分析平衡移動方向得出結(jié)論；

（3）①分析圖象知，選特殊的點，pH=7.5，此時c（HClO）=c（ClO-），計算Ka值 ；

②利用蓋斯定律找出K與K1、K2、Ka的關(guān)系，以此計算；

③HClO的殺菌能力比ClO-強，所以HClO的濃度越大，其殺菌效果越好。

（1）制備消毒液，應(yīng)產(chǎn)生氯氣，讓它和強氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，所以，氯氣應(yīng)該在下端生成，下端為陽極生成氯氣，b為正極，a為負極，電解食鹽水生成NaOH、氫氣、氯氣，氯氣與NaOH反應(yīng)生成NaClO，則電解飽和食鹽水制備84消毒液（NaClO溶液）的離子方程式為 Cl- + H2OClO-+H2↑或2Cl- + 2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ Cl2+2OH- = ClO- + Cl- + H2O；

（2）

在0～6 min內(nèi)v（Cl2）=△c /△t =（0.03mol/L）/ (6min) =0.005mol/（Lmin），

由圖象可知第8 min時CO的濃度增大，但比原平衡小，且COCl2濃度減小，平衡逆向移動，所以改變的條件為減小CO的濃度（或分離出一定量CO），正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，則COCl2的體積分數(shù)將減小；

（3）①由圖象知，HClOH++ClO-中pH=7.5，此時c（HClO）=c（ClO-），；

Ⅰ.Cl2(g) Cl2(aq) K1=10-0.6

Ⅱ.Cl2(aq) + H2O HClO + H+ +Cl－ K2=10-3.4

根據(jù)蓋斯定律可得到：Ⅰ×2+Ⅱ可得Cl2（g）+H2OHClO+H++Cl- K，所以K=K12×K2=（10-0.6）2×10-3.4=10－4.6；

③起殺菌作用的是HClO，由圖象可知，pH=6.5時c（HClO）比H=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。