Question

【題目】工業上用氫氣與氯氣的的反應生產鹽酸。

若一定量氫氣在氯氣中燃燒，所得混合物用100mL 3.0mol/L NaOH溶液（密度為1.12g/mL）恰好完全吸收，測得溶液中含NaClO的物質的量為0.0500mol。

（1）寫出氯氣與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式______________________。

（2）原NaOH溶液的質量分數為_____________________________。（保留三位小數）

（3）所得溶液中Cl－的物質的量為____________________________。

（4）求所用氯氣和參加反應的氫氣的物質的量之比____________________________。（寫出計算過程）

（5）若將H2和Cl2充分混合后，在光照條件下會發生爆炸。現取一份H2和Cl2組成的混合氣體經光照充分反應后，通入1000mL 0.1mol/L的NaOH溶液中，如圖表示某種離子的物質的量隨通入氣體的體積變化曲線。當n=0.02mol時，光照前的混合氣體中H2和Cl2的物質的量之比為________（已知HClO為弱酸，在水中主要以分子形式存在）

。

Answer 1

【答案】Cl2＋2NaOH→NaCl＋NaClO＋H2O 0.107 0.25mol 3：2 3：5

【解析】

⑴氯氣與氫氧化鈉溶液反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，其化學方程式為Cl2＋2NaOH = NaCl＋NaClO＋H2O，故答案為Cl2＋2NaOH = NaCl＋NaClO＋H2O；

⑵原NaOH溶液的質量分數為，推出，

因此，故答案為0.107；

⑶氫氧化鈉物質的量為，

根據鈉離子守恒，氫氧化鈉溶液中鈉離子反應生成到了氯化鈉和次氯酸鈉中，氯化氫和氫氧化鈉反應生成氯化鈉，即溶液中氯化鈉的物質的量與次氯酸鈉的物質的量之和等于氫氧化鈉中鈉離子物質的量，因此溶液中Cl－的物質的量

，

故答案為0.25 mol；

⑷求所用氯氣和參加反應的氫氣的物質的量之比

Cl2＋2NaOH == NaCl＋NaClO＋H2O

1 2 1 1

0.05 0.1 0.05 0.05

生成次氯酸鈉0.05 mol，則消耗氯氣物質的量為0.05 mol，消耗氫氧化鈉物質的量為0.1 mol，氫氧化鈉與氯化氫反應的物質的量為0.2 mol；

HCl ＋ NaOH == NaCl ＋ H2O Cl2＋ H2 2HCl

1 1 1 1 2

0.2 0.2 0.1 0.1 0.2

即總共消耗得氯氣物質的量為0.1mol ＋0.05 mol =0.15 mol，

消耗得氫氣物質的量為0.1 mol ，因此所用氯氣和參加反應的氫氣的物質的量之比0.15:0.1 =3:2，故答案為3:2；

⑸氫氣與氯氣反應生成HCl，直接和氫氧化鈉反應，剩余的氣體為氯氣，氯氣與水反應生成的鹽酸與次氯酸反應，次氯酸與氫氧化鈉反應，當次氯酸過量，多余的次氯酸以分子形式存在，任意時刻通入氯化氫跟氯氣量是固定的，都應是先與氯化氫反應完再接著與氯氣反應，繼續通氣體，直到將氫氧化鈉反應完，還在繼續通氣體，然后就是次氯酸鈉與氯化氫反應，導致次氯酸根離子濃度先增大后減小，圖中曲線表示的是ClO－的變化曲線。

當n=0.02mol，說明生成的NaClO為0.02mol，由反應Cl2＋2NaOH == NaCl＋NaClO＋H2O可知混合氣體中剩余的Cl2為0.02mol，消耗的NaOH為0.04 mol，100mL1.0mol/L NaOH溶液中物質的量為0.1 mol，則與HCl反應的NaOH為0.1mol - 0.04mol = 0.06mol，由反應HCl ＋ NaOH = NaCl ＋ H2O可知，混合氣體中HCl的物質的量為0.06mol，則由反應Cl2＋ H2 2HCl可知，反應的H2和Cl2的物質的量均為0.03mol，則光照前氫氣物質的量為0.03mol，氯氣的物質的量為0.03 mol+ 0.02 mol =0.05 mol，則，故答案為3:5。