Question

液氯储罐中常混有NCl₃，当液氯中NCl₃的质量分数达到4%以上就有爆炸危险．
（1）NCl₃易水解生成一种碱性气体和一种具有漂白性的物质．写出该反应的化学方程式

 

．
（2）为测定氯气中的NCl₃含量，将一定量样品先通过足量盐酸吸收NCl₃（反应为：NCl₃+4HCl→NH₄Cl+3Cl₂），再用400mL 20.0%（ρ=1.22g/cm³）的工业NaOH溶液吸收所有的Cl₂，测得吸收后NaOH溶液增重51.4g．经测定NCl₃吸收管内NH₄⁺质量为0.270g．
①上述工业NaOH溶液的物质的量浓度为

 

．
②计算该样品中NCl₃的质量分数，并判断该样品是否安全？
（3）一般情况下，较强的氧化剂如：MnO₂、KMnO₄、KClO₃、Ca（ClO）₂等氧化浓盐酸时，有如下反应规律：氧化剂+浓盐酸→金属氯化物+水+氯气．实验室通常用该原理制取少量Cl₂．
①将214.5g Ca（ClO）₂放入500mL 12.0mol/L的浓盐酸中，生成的Cl₂在标准状况下的体积为39.2L．若反应前后溶液的体积保持不变，计算反应后溶液中HCl的物质的量浓度．
②漂白粉是 Ca（ClO）₂、CaCl₂、Ca（OH）₂、H₂O和CaO的混合物．漂白粉放出的氯气具有漂白作用，叫有效氯．通常用有效氯表示漂白粉的纯度．漂白粉中的有效氯含量常用滴定碘法进行测定，即在一定量的漂白粉中加入过量的KI，加H₂SO₄酸化，有效氯与I^-作用析出等量的I₂，析出的I₂以淀粉指示剂立即用Na₂S₂O₃标准溶液滴定．若测定漂白粉中有效氯时用盐酸酸化，则盐酸的浓度应小于

 

mol/L，否则测定的有效氯将

 

（选填“偏高”、“偏低”或“不变”）．

Answer 1

分析：（1）NCl₃易水解生成一种碱性气体和一种具有漂白性的物质，由元素守恒及物质的性质可知，生成氨气和HClO；
（2）①利用c=

1000ρw

M

计算；
②测定NCl₃吸收管内NH₄⁺质量为0.270g，n（NH₄⁺）=0.015mol，由反应可知，n（NCl₃）=0.015mol，则m（NCl₃）=0.015mol×120.5g/mol=1.8075g，用盐酸处理生成氯气为0.015mol×3×71g/mol=3.195g，结合质量分数计算方法及液氯中NCl₃的质量分数达到4%以上就有爆炸危险解答；
（3）①次氯酸钙与浓盐酸反应生成氯气（该反应属于归中反应），浓盐酸随着反应的进行会变成稀盐酸，即无法与次氯酸钙反应继续生成氯气了，只能生成次氯酸．通过题中给出的氯气的体积，可计算出消耗的HCl的物质的量，用反应前的浓盐酸中的HCl的物质的量减去前面消耗的HCl的物质的量，即可得出不再与次氯酸钙反应生成氯气时的剩余HCl的物质的量；
②浓盐酸要与Ca（ClO）₂反应生成Cl₂气体，随反应进行次氯酸钙和稀盐酸反应生成次氯酸，最后过量的盐酸不再和次氯酸钙发生反应，才能起到酸化的作用，漂白粉是 Ca（ClO）₂、CaCl₂?Ca（OH）₂?H₂O 和 CaO 的混合物中次氯酸根离子和氯离子在酸溶液中1：1发生反应，加入盐酸只是起到酸化的作用．

解答：解：（1）NCl₃易水解生成一种碱性气体和一种具有漂白性的物质，由元素守恒及物质的性质可知，生成氨气和HClO，该反应为NCl₃+3H₂O=NH₃+3HClO，
故答案为：NCl₃+3H₂O=NH₃+3HClO；
（2）（1）20.0%（ρ=1.22g/cm³）的工业NaOH溶液，其浓度为

1000×1.22×20%

40

=6.1mol/L，故答案为：6.1mol/L；
（2）测定NCl₃吸收管内NH₄⁺质量为0.270g，n（NH₄⁺）=0.015mol，由反应可知，n（NCl₃）=0.015mol，则m（NCl₃）=0.015mol×120.5g/mol=1.8075g，用盐酸处理生成氯气为0.015mol×3×71g/mol=3.195g，原氯气的质量为51.4-3.195=48.205 g，则NCl₃%=

1.8075g

48.205g

×100%=3.61%＜4%，则该样品安全，
答：该样品安全；
（3）①生成的Cl₂在标准状况下的体积为39.2 L，n（Cl₂）=

39.2L

22.4L/mol

=1.75mol/L，
          Ca（ClO）₂+4HCl=CaCl₂+2Cl₂↑+2H₂O
            1        4           2
n（Ca（ClO）₂）    n₁（HCl）    1.75mol
解得n（Ca（ClO）₂）=0.875mol，n₁（HCl）=3.5mol，
由化学方程式计算只显酸性的氯化氢和次氯酸钙反应的氯化氢物质的量=

214.5g

143g/mol

-0.875 mol=0.625 mol，
    Ca（ClO）₂+2HCl=CaCl₂+2HClO
      1         2
   0.625mol    n₂（HCl） 
n₂（HCl）=1.25 mol  
反应后溶液中n（HCl）=0.5 L×12 mol/L-3.5 mol-1.25 mol=1.25 mol，
c（HCl）=

1.25mol

0.5L

=2.5 mol/L，
答：反应后溶液中HCl的物质的量浓度为2.5mol/L；
②浓盐酸要与Ca（ClO）₂反应生成Cl₂气体，随反应进行次氯酸钙和稀盐酸反应生成次氯酸，最后过量的盐酸不再和次氯酸钙发生反应，而一定量的漂白粉中加入过量的KI，加H₂SO₄酸化，有效氯与I^-作用析出等量的I₂，漂白粉是 Ca（ClO）₂、CaCl₂?Ca（OH）₂?H₂O 和 CaO 的混合物中次氯酸根离子和氯离子在酸溶液中1：1发生反应，加入盐酸只是起到酸化的作用，但Ca（OH）₂和CaO均与盐酸反应，则盐酸的浓度应小于2.5mol/L×2=5mol/L，否则浓度大时发生Ca（ClO）₂+4HCl=CaCl₂+2Cl₂↑+2H₂O，测定的有效氯将偏高，
故答案为：5；偏高．

点评：本题考查较综合，涉及氯及其化合物质的性质、化学反应的计算等，侧重学生分析能力和计算能力的考查，（3）中计算为解答的难点，题目综合性强，难度较大．