Question

【題目】氯及其化合物在生活和生產中應用廣泛。

(1)已知：900 K時，4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)，反應自發。

①該反應是放熱還是吸熱，判斷并說明理由______________________________________。

②900 K時，體積比為4：l的HCl和O2在恒溫恒容的密閉容器中發生反應，HCl的平衡轉化率α(HCl) 隨壓強(P)變化曲線如圖。保持其他條件不變，升溫到T K(假定反應歷程不變)，請畫出壓強在1.5×l05～4.5×105Pa范圍內，HCl的平衡轉化率α(HCl)隨壓強(P)變化曲線示意圖_________。

(2)已知：Cl2(g)+2NaOH(aq)==NaCl(aq)+NaClO(aq)+H2O(l) △Hl=―102 kJ·mol-1

3Cl2(g)+6NaOH(aq)==5NaCl(aq)+NaClO3(aq)+3H2O(1) △H2=―422 kJ·mol—1

①寫出在溶液中NaClO分解生成NaClO3的熱化學方程式_____________________。

②用過量的冷NaOH溶液吸收氯氣，制得NaClO溶液(不含NaClO3)，此時ClO―的濃度為c0 mol·L-1；加熱時NaClO轉化為NaClO3，測得t時刻溶液中ClO―濃度為ct mol·L-1，寫出該時刻溶液中Cl―濃度的表達式；c(Cl―)=_________ mol·L-1 (用c0、ct表示)

③有研究表明，生成NaClO3的反應分兩步進行：

I、2ClO―=ClO2―+Cl―

II、ClO2―+ClO―=ClO3―+Cl―

常溫下，反應II能快速進行，但氯氣與NaOH溶液反應很難得到NaClO3，試用碰撞理論解釋其原因：_______________________________。

(3)電解NaClO3水溶液可制備NaClO4。在電解過程中由于陰極上吸附氫氣，會使電解電壓升高，電解效率下降。為抑制氫氣的產生，可選擇合適的物質(不引入雜質)，寫出該電解的總化學方程式________________________________________。

Answer 1

【答案】 放熱，△S＜0，反應自發滿足△H-T△S＜0 3NaClO（aq）=2NaCl（aq）+NaClO3（aq）△H=-116kJ/mol (5c0-2ct)/3 反應Ⅰ的活化能高，活化分子百分數低，不利于ClO-向ClO3-轉化 2NaClO3+O22NaClO4

【解析】（1）①反應自發進行的判斷依據是△H-T△S＜0；

②根據溫度、壓強對平衡狀態的影響分析判斷；

（2）①蓋斯定律計算NaClO分解生成NaClO3的熱化學方程式；

②氯氣和氫氧化鈉生成氯離子，次氯酸鈉分解生成氯離子，溶液中氯離子為二者總和；

③根據活化能對反應的影響分析；

（3）為抑制氫氣的產生，可選擇合適的物質氧氣和氫氣反應生成水。

（1）①900 Κ時，4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)的△S＜0，反應自發滿足△H-T△S＜0，△H＜0；

②900K時，體積比為4：1的HCl和O2在恒溫恒容的密閉容器中發生反應，HCl的平衡轉化率α（HCl）隨壓強（P）變化曲線如圖。保持其他條件不變，升溫到T K，平衡逆向進行，HCl轉化率減小，隨壓強增大平衡正向進行，HCl轉化率增大，據此畫出圖象為；

（2）①已知：

Ⅰ、Cl2(g)+2NaOH(aq)==NaCl(aq)+NaClO(aq)+H2O(l) △Hl=―102 kJ·mol-1

Ⅱ、3Cl2(g)+6NaOH(aq)==5NaCl(aq)+NaClO3(aq)+3H2O(1) △H2=―422 kJ·mol—1

根據蓋斯定律可知Ⅱ-Ⅰ×3得到NaClO分解生成NaClO3的熱化學方程式：3NaClO（aq）=2NaCl（aq）+NaClO3（aq）△H=-116kJ/mol；

②用過量的冷NaOH溶液吸收氯氣，制得NaClO溶液（不含NaClO3），此時ClO-的濃度為c0 molL-1，則Cl2（g）+2NaOH（aq）=NaCl（aq）+NaClO（aq）+H2O（l）反應中生成氯離子濃度為c0 molL-1，加熱時NaClO轉化為NaClO3，測得t時刻溶液中ClO-濃度為ct mol·L-1，反應的次氯酸鈉濃度=c0 molL-1-ct mol·L-1

3NaClO（aq）=NaClO3（aq）+2NaCl（aq）

3 2

c0 molL-1-ct mol·L-1 2(c0 molL-1-ct mol·L-1)/3

該時刻溶液中Cl-濃度的表達式：c0 molL-1+2(c0 molL-1-ct mol·L-1)/3=(5c0-2ct)/3 mol·L-1；

③常溫下，反應II能快速進行，但氯氣與NaOH溶液反應很難得到NaClO3，說明反應進行決定于反應Ⅰ，反應Ⅰ的活化能高，活化分子百分數低，不利于ClO-向ClO3-轉化；

（3）電解NaClO3水溶液可制備NaClO4，在電解過程中由于陰極上吸附氫氣，會使電解電壓升高，電解效率下降。為抑制氫氣的產生，可選擇合適的物質氧氣和氫氣反應生成水，該電解池中電解的化學方程式為：2NaClO3+O22NaClO4。