一定量的氢气在氯气中燃烧,所得混合物用100mL 3.00mol?L-1的NaOH溶液恰好完全吸收,测得溶液中含有NaClO的物质的量为0.10mol,则反应的氢气和氯气的物质的量之比n(H2):n(Cl2)是( )
A.3:2
B.1:3
C.4:1
D.1:5
【答案】
分析:所得混合物冷却后用NaOH溶液恰好完全吸收,测得溶液中含有NaClO的物质的量为0.05mol,说明氢气与氯气反应中氯气有剩余,溶液为氯化钠和次氯酸钠的混合液,根据钠元素及氯元素守恒可知2n(Cl
2)=n(Na
+)=n(Cl
-)+n(ClO
-),根据电子转移守恒,计算氯气发生氧化还原反应生成的氯离子的物质的量,溶液中Cl
-来源于氯化氢及氯气与氢氧化钠的反应,计算反应后混合气体中氯化氢的物质的量,根据氢元素守恒计算氢气的物质的量.
解答:解:100mL、3mol/L的NaOH溶液中含有氢氧化钠的物质的量0.1L×3mol/L=0.3mol.
混合气体通入含0.3molNaOH的溶液中,气体恰好被完全吸收,NaOH无剩余,测得反应后溶液中含Cl
-、ClO
-,根据电荷守恒可知,溶液中n(Na
+)=n(Cl
-)+n(ClO
-)=0.3mol,所以n(Cl
2)=
×0.3mol=0.15mol.
由于由于溶液中n(ClO
-)=0.1mol,所以溶液中n(Cl
-)=0.3mol-0.1mol=0.2mol;
令氯气与氢氧化钠反应生成的氯离子的物质的量为xmol,根据电子转移守恒有x=0.1mol,
溶液中Cl
-来源于氯化氢及氯气与氢氧化钠的反应,所以氯化氢提供的氯离子为0.2mol-0.1mol=0.1mol,
即反应后的混合气体中n(HCl)=0.1molmol,根据氢元素守恒可知,n(H
2)=
n(HCl)=
×0.1mol=0.05mol,
所以参加反应的氢气和所用氯气的物质的量之比为0.05mol:0.15mol=1:3.
故选B.
点评:本题考查氧化还原反应的计算,难度中等,判断溶液中n(Na
+)=n(Cl
-)+n(ClO
-)是解题关键.根据NaClO利用方程式计算剩余的氯气,进行解答,比守恒计算更为简单.