(2)要求是利用氨气和氯气之间反应生成氯化氢用于制备盐酸,故按该反应中Cl2和NH3的比例来回答;
(3)常温常压下,取总物质的量为12mol的氯气和氨气的混合气体,完全反应后,气体物质的量保持不变,说明2NH3?3Cl2?N2?6HCl反应后氨气有剩余,再发生反应NH3+HCl=NH4Cl,HCl不能完全反应,按此思路计算① 反应前氯气和氨气的物质的量之比及② 反应后生成的氧化产物的质量;
(4)若将总体积为100L的NH3和Cl2混合,①2NH3?3Cl2?N2?6HCl恰好反应,根据方程式计算混合气体总体积,进而计算氮气体积;
②NH3过量时,发生反应8NH3?3Cl2?N2?6NH4Cl,剩余混合气体为氮气、氨气,设Cl2有xL,利用方程式和已知条件计算出氮气的体积、氧化产物的物质的量; 【详解】
(1)按题意,用于检验氯气是否泄漏的反应应有明显现象,氯气和氨气可能的反应为
2NH3?3Cl2?N2?6HCl、当氨气过量时会与生成的HCl反应生成氯化铵,有白烟,现
象明显;
答案为:有白烟生成;
(2)氨气和氯气在常温下可快速反应生成氮气:2NH3?3Cl2?N2?6HCl,若利用该反应处理含有氨气和氯气的尾气,用于制备盐酸, Cl2和NH3的最佳比例为3:2; 答案为:3:2;
(3) ① 常温常压下,取总物质的量为12mol的氯气和氨气的混合气体,完全反应后,气体物质的量保持不变,说明2NH3?3Cl2?N2?6HCl反应后氨气有剩余,再多余氨气再与部分HCl发生反应NH3+HCl=NH4Cl,HCl不能完全反应,设反应2NH3?3Cl2?N2?6HCl2NH3中消耗氯气的物质的量为x,
~3Cl23x气体物质的量增加22x3 ,
22x32NH3112-x?2x3+HCl=NH4Cl气体物质的量减少,前者体积增大与后者体积减小相等,
2(12-x)22x)?x ,得x=6, 33则2(12?x?故反应前氯气和氨气的物质的量之比为答案为:1:1;
x6??1:1 ; 12?x6② 反应后生成的氧化产物为氮气,氯气为6mol,由2NH3?3Cl2?N2?6HCl可知,生成氮气的物质的量为2mol,故氧化产物氮气的质量=2mol×28g/mol=56g, 故答案为:56g;
(4)在2NH3?3Cl2?N2?6HCl反应中,NH3和Cl2恰好完全反应时,混合气体中N2占混合气体的气体的
1,由于氨气与HCl可以反应生成HN4Cl,而充分反应后的混合气体中N2占混合71,则有两类情况:①Cl2与氨气恰好反应,由方程式可知5体积气体生成7体积气717体,故反应后混合气体总体积=100L×=140L,则氧化产物氮气体积为140L×=20L,故
57其物质的量=
20L=0.893mol;②NH3过量时,发生反应
22.4L/mol8NH3?3Cl2?N2?6NH4Cl,剩余混合气体为氮气、氨气,设Cl2有xL,则
8NH38~3Cl23x~N21x31xL1300103?,x?,则,故氧化产物氮气的物
1071710x100L?xL33?V3001L?质的量=3?0.263mol ; ?1722.4L/mol答案为:余NH3和N2为0.263mol,余HCl 和N2为0.893mol。
10.某体系中存在如下反应:①H2S+4H2O-8e = SO42-+10H+,②2IO3-+12 H++10e = I2+6H2O。
(1)反应①中H2S做_____剂,反应②属于_______ 反应(填“氧化”或“还原”)。 (2)若在反应①中失去0.2 mol 电子,则反应②中可生成______g I2。
(3)写出并配平碘酸钾与硫化氢反应的化学方程式,同时标出电子转移的方向和数目:_____。
(4)由上述反应可推知__________。 a.氧化性:K2SO4> KIO3 b.酸性:HIO3> H2SO4 c.还原性:H2S > I2 d.反应过程中溶液的酸性逐渐减弱 【答案】还原 还原 5.08 【解析】 【分析】
(1)化合价升高的反应物做还原剂,碘元素的价态由正五价,变为零价,发生还原反应; (2)由得失电子数目守恒计算可得; (3)①×5+②×4得反应的化学方程式;
(4)还原性:还原剂>还原产物,氧化性:氧化剂>氧化产物,因为有水的生成,酸性减弱。 【详解】
(1)由①H2S+4H2O-8e→SO42-+10H+和②2IO3-+12H++10e→I2+6H2O可知,反应①中硫元素化
c
合价从-2价变化为+6价,化合价升高失电子做还原剂,反应②是碘元素化合价从+5价变化为0价,化合价降低做氧化剂,发生还原反应,故答案为:还原,还原;
(2)根据①②电子守恒得到:40mole-转移生成4molI2,4I2~40e-,;①中失去0.2mol 电子,②中得到0.2mol电子,反应的碘单质物质的量0.02mol,m(I2)=0.02mol×127g/mol×2=5.08g,故答案为:5.08; (3)由①和②依据电子守恒得到反应的化学方程式为
5H2S+8KIO3=4K2SO4+4I2+H2SO4+4H2O,由方程式可知40mole-转移生成4molI2,则电子转移的方向和数目为
;
(4)a、氧化剂KIO3的氧化性大于氧化产物K2SO4、H2SO4,氧化性:K2SO4<KIO3,故a错误;
b、反应物中无碘酸生成,该反应不能判断酸性强弱,故b错误; c、还原剂H2S的还原性大于还原产物I2,则还原性:H2S>I2,故c正确; d、反应过程中氢硫酸反应生成硫酸,溶液酸性增强,故d错误; c正确,故答案为:c。
,故答案为:
11.二氧化氯泡腾片,有效成分(ClO2)是一种高效、安全的杀菌、消毒剂。
方法一:氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2气体的方法。该法工艺原理如图。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2。
(1)工艺中可利用的单质有__________(填化学式),发生器中生成ClO2的化学方程式为_____________。
(2)此法的缺点主要是______________________________________。
方法二:最近,科学家又研究出了一种新的制备方法,纤维素还原法制ClO2,其原理是:纤维素水解得到的最终产物X与NaClO3反应生成ClO2。
(3)配平方程式: □ (X) +□NaClO3+□H2SO4→□ClO2↑+□CO2↑+□H2O+□______ 若反应中产生4.48L(折算成标准状况下)气体,电子转移________ 个。
(4)ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN—氧化为无毒的物质,自身被还原为Cl—。处理含CN—相同量的电镀废水,所需Cl2的物质的量是ClO2的_______倍。
方法三:实验室常用氯酸钠(NaClO3)和亚硫酸钠(Na2SO3)用硫酸酸化,加热制备二氧化氯,化学反应方程式为:2NaClO3+Na2SO3+H2SO4子方程式表示).
常温下,0.1mol/L该溶液中离子浓度由大到小排列__________________(用离子符号表
2ClO2↑+2Na2SO4+H2O
H++OH-和 ________________(用离
(5)反应中的Na2SO3溶液中存在如下平衡:H2O
示)
(6)常温下,已知NaHSO3溶液呈酸性,在Na2SO3溶液中滴加稀盐酸至中性时,溶质的主要成分有________________。(用化学式表示)
【答案】H2、Cl2 2NaClO3+ 4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+ 2NaCl + 2H2O 同时产生了大量的氯气,不仅产率低,而且产品难以分离,同时很有可能造成环境污染;能耗较大等 1C6H12O6+24NaClO3+12H2SO4→24ClO2↑+6CO2↑+18H2O+12Na2SO4 0.16NA 2.5 SO32-+H2O
OH-+HSO3-, HSO3-+H2O
OH-+H2SO3 c(Na+)>c(SO32-)>c(OH-)>c(HSO3-)>c(H+)
NaHSO3、Na2SO3、NaCl、或(NaHSO3、Na2SO3、NaCl、SO2、H2SO3) 【解析】 【分析】
(1)电解饱和食盐水生成H2、Cl2和NaOH;故可以利用的单质为H2、Cl2,合成HCl,根据流程图可知加入物质为NaClO3和HCl,生成ClO2;可以写出方程式,并用化合价升降法配平得到;
(2)生成的气体中除了有二氧化氯还有大量的氯气,产率低,难分离,而且极有可能造成大气污染;用电解的方法耗能大;
(3)①纤维素为多糖,水解最终产物为葡萄糖(C6H12O6),具有还原性,可将NaClO3还原得到ClO2.Cl从+5到+4价,降低1价,葡萄糖(C6H12O6)C均价为0,到+4价,升高4价,然后配平得到,由①可知生成24molClO2和6mol CO2气体转移24mol的电子; (4)每摩尔Cl2得到2mol电子,而每摩尔ClO2得到5mol电子,故为2.5倍;
(5)存在弱电解水的电离平衡和弱离子的水解平衡.不水解的二元钠离子浓度最大,水解是微弱的,显性离子和第一步水解产生的阴离子,隐性离子;
(6)Na2SO3溶液中滴加稀盐酸,两者反应,要使溶液呈中性,只能是部分反应,所以溶质为Na2SO3、NaHSO3、NaCl。 【详解】
(1)由工艺流程图可以看出:在该工艺中可利用的单质有H2、Cl2 ;根据流程图可知加入物质为NaClO3和HCl,生成ClO2;发生氧化还原反应,NaClO3被还原生成ClO2,HCl被氧化生成Cl2,生成ClO2的化学方程式为:2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+ 2NaCl+2H2O; (2)由制备原理和流程图可知此法的缺点主要是会产生大量的Cl2,消耗大量的电能,产物ClO2和Cl2不仅不容易分离,而且物质利用率低,很容易造成大气污染;
(3)纤维素水解得到的最终产物X是葡萄糖C6H12O6。它与NaClO3在酸性条件下发生反应,根据质量守恒定律和电子守恒的知识可得方程式为:
1C6H12O6+24NaClO3+12H2SO4→24ClO2↑+6CO2↑+18H2O+12Na2SO4,由方程式可以看出每产生30mol的气体,转移电子24NA;现在产生气体的物质的量为4.48L(即0.2mol),所以转移电子的物质的量为0.16mol,个数为0.16NA;
(4)处理含CN-相同量的电镀废水,即转移电子的物质的量相同。假设转移电子2mol,则需要Cl2的物质的量是1mol;需要ClO2的物质的量为n(ClO2)=1:0.4=2.5;
2==0.4mol。所以n(Cl2):5