Question

17．某實(shí)驗(yàn)小組用如圖裝置制備家用消毒液，并探究其性質(zhì)．反應(yīng)停止后，取洗氣瓶中無色溶液5mL分別進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

操作	現(xiàn)象
a．測(cè)溶液pH，并向其中滴加2滴酚酞	pH=3，溶液變紅，5min后褪色
b．向其中逐滴加入鹽酸	溶液逐漸變成黃綠色

（1）寫出利用上述裝置制備消毒液涉及反應(yīng)的化學(xué)方程式4HCl+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+MnCl₂+2H₂O、Cl₂+2NaOH═NaClO+NaCl+H₂O．
（2）盤閱資料：酚酞的變色范圍為8.2～10，且酚酞在強(qiáng)堿性溶液中紅色會(huì)褪去為探究操作a中溶液褪色的原因，又補(bǔ)充了如下實(shí)驗(yàn)：

操作	現(xiàn)象
取5mL pH=13NaOH溶液，向其中滴加2滴酚酞	溶液變紅，30min后褪色

獲得結(jié)論：此實(shí)驗(yàn)小組制備的消毒液具有漂白性性．
（3）該小組由操作b獲得結(jié)論：隨著溶液酸性的增強(qiáng)，此消毒液的穩(wěn)定性下降．
①操作b中溶液變成黃綠色的原因：2H⁺+ClO^-+Cl^-═Cl₂↑+H₂O（用離子方程式表示）．
②有人認(rèn)為由操作b獲得上述結(jié)論并不嚴(yán)謹(jǐn)．需要進(jìn)一步確認(rèn)此結(jié)論的實(shí)驗(yàn)方案是取洗氣瓶中溶液5mL，向其中逐滴加入硫酸，觀察溶液是否逐漸變?yōu)辄S綠色．
（4）有效氯的含量是檢測(cè)含氯消毒劑消毒效果的重要指標(biāo)．具體用“單位質(zhì)量的含氯消    毒液在酸性條件下所能釋放出氯氣的質(zhì)量”進(jìn)行表征．一般家用消毒液有效氯含量在5%以上．小組同學(xué)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)測(cè)定有效氯：取此消毒液5g，加入20mL0.5mol•L^-1KI溶液，10mL2mol•L^-1的硫酸溶液；加幾滴淀粉溶液后．用0.1mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定生成的I₂，達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)消耗Na₂S₂O₃20mL．（已知：2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-）
①達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是溶液藍(lán)色褪去且半分鐘恢復(fù)．
②此消毒液有效氯含量為1.42%．

Answer 1

分析 制備家用消毒液，并探究其性質(zhì)：裝置A：鹽酸和二氧化錳在加熱條件下反應(yīng)生成氯氣、氯化錳和水，4HCl+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+MnCl₂+2H₂O，裝置B：氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)：
Cl₂+2NaOH═NaClO+NaCl+H₂O，制得消毒液，氯氣有毒，尾氣需用氫氧化鈉吸收．
（1）制備消毒液涉及反應(yīng)為制取氯氣，氯氣和堿反應(yīng)生成消毒液；
（2）同體積、同PH=13的溶液中，30min后褪色，而消毒液，5min后褪色，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，得出此實(shí)驗(yàn)小組制備的消毒液具有漂白性；
（3）①操作b中溶液變成黃綠色為氯氣，是因?yàn)槁入x子、次氯酸根離子在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成氯氣；
②用硫酸代替鹽酸，據(jù)此判斷是否為氯元素的價(jià)態(tài)歸中生成氯氣；
（4）①碘單質(zhì)遇淀粉顯示藍(lán)色，根據(jù)滴定終點(diǎn)碘單質(zhì)消耗，判斷顏色變化；
②ClO^-具有強(qiáng)氧化性，酸性條件下，將I^-氧化為I₂，自身被還有為Cl^-，同時(shí)生成H₂O，發(fā)生離子反應(yīng)為：2I^-+ClO^-+2H⁺=I₂+Cl^-+H₂O，結(jié)合2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI，2H⁺+ClO^-+Cl^-═Cl₂↑+H₂O，可得關(guān)系式2Cl₂～2ClO^-～2I₂～4Na₂S₂O₃，據(jù)此計(jì)算單位質(zhì)量的含氯消毒液在酸性條件下所能釋放出氯氣的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算此消毒液有效氯含量．

解答 解：（1）消毒液的主要成分為次氯酸鈉，利用上述裝置制備消毒液，首先在裝置A：鹽酸和二氧化錳在加熱條件下反應(yīng)生成氯氣、氯化錳和水，4HCl+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+MnCl₂+2H₂O，其次在裝置B：氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)：Cl₂+2NaOH═NaClO+NaCl+H₂O，制得消毒液，
故答案為：4HCl+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+MnCl₂+2H₂O；Cl₂+2NaOH═NaClO+NaCl+H₂O；
（2）酚酞在強(qiáng)堿性溶液中紅色會(huì)褪去，但同樣體積、同PH值的氫氧化鈉溶液，滴加2滴酚酞溶液變紅，30min后褪色，而消毒液，pH=13，溶液變紅，5min后褪色，褪色時(shí)間短，說明此實(shí)驗(yàn)小組制備的消毒液具有漂白性，
故答案為：5mL pH=13；漂白性；
（3）①次氯酸根中氯為+1價(jià)，氯離子為-1價(jià)，在酸性條件下發(fā)生歸中反應(yīng)，生成氯氣，反應(yīng)為：2H⁺+ClO^-+Cl^-═Cl₂↑+H₂O，黃綠色氣體為氯氣，
故答案為：2H⁺+ClO^-+Cl^-═Cl₂↑+H₂O；
②操作b中溶液變成黃綠色，有同學(xué)認(rèn)為氯元素的價(jià)態(tài)歸中生成氯氣結(jié)論并不嚴(yán)謹(jǐn)，需要進(jìn)一步確認(rèn)此結(jié)論，可由硫酸替代酸性條件，取洗氣瓶中溶液5mL，向其中逐滴加入硫酸，觀察溶液是否逐漸變?yōu)辄S綠色，若沒有，操作b獲得上述結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)，
故答案為：取洗氣瓶中溶液5mL，向其中逐滴加入硫酸，觀察溶液是否逐漸變?yōu)辄S綠色；
（4）①碘單質(zhì)遇淀粉顯示藍(lán)色，用0.1mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定生成的I₂，溶液藍(lán)色褪去且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)，達(dá)到滴定終點(diǎn)，
故答案為：溶液藍(lán)色褪去且半分鐘恢復(fù)；
②ClO^-具有強(qiáng)氧化性，酸性條件下，將I^-氧化為I₂，自身被還有為Cl^-，同時(shí)生成H₂O，發(fā)生離子反應(yīng)為：2I^-+ClO^-+2H⁺=I₂+Cl^-+H₂O，結(jié)合2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI，可得關(guān)系式2ClO^-～2I₂～4Na₂S₂O₃，有效氯指單位質(zhì)量的含氯消毒液在酸性條件下所能釋放出氯氣的質(zhì)量，2H⁺+ClO^-+Cl^-═Cl₂↑+H₂O，根據(jù)2ClO^-～2Cl₂～4Na₂S₂O₃，$\frac{0.1mol/L×20×1{0}^{-3}L}{\frac{4}{5g}}$×2×71g/mol×100%=1.42%，
故答案為：1.42%．

點(diǎn)評(píng) 本題以消毒液考查物質(zhì)的成分及含量的探究，明確物質(zhì)的性質(zhì)及發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，注意計(jì)算中量的關(guān)系為解答的易錯(cuò)點(diǎn)，題目難度中等．