Question

18．實驗室常用MnO₂與濃鹽酸加熱制備Cl₂，反應會因鹽酸濃度下降而停止．為測定反應殘余液中鹽酸的濃度，某小組同學提出的下列實驗方案：向足量的二氧化錳中加入12.0mL的濃鹽酸，加熱，反應結(jié)束時收集到336mL
Cl₂（標準狀況）；將反應后得到的殘余液過濾、洗滌濾渣，洗滌液和濾液混合；向濾液中加入足量的AgNO₃溶液，過濾、洗滌、干燥后得到固體11.48g．計算
（1）參加反應的二氧化錳的質(zhì)量．
（2）將生成的Cl₂通到NaOH溶液中制得100mL消毒液，求消毒液中有效成分的物質(zhì)的量濃度．
（3）濃鹽酸能和二氧化錳反應的生成Cl₂的最低濃度（假設(shè)反應后殘余液體積為12mL）．（保留至0.01）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學反應方程式：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂+2H₂O結(jié)合產(chǎn)生氯氣的物質(zhì)的量進行計算；
（2）將生成的Cl₂通到NaOH溶液中發(fā)生反應：Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O，根據(jù)c=$\frac{n}{V}$進行計算；
（3）根據(jù)二氧化錳的量計算參加氧化還原反應的鹽酸的量，用生成沉淀的量計算溶液中氯離子的物質(zhì)的量，再根據(jù)原子守恒計算鹽酸的物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）反應結(jié)束時收集到336mL氣體的物質(zhì)的量為：$\frac{0.336L}{22.4L/mol}$=0.015mol，根據(jù)方程式：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，產(chǎn)生0.015mol氯氣消耗二氧化錳的物質(zhì)的量是0.015mol，質(zhì)量是：0.015mol×87g/mol=1.305g，答：參加反應的二氧化錳的質(zhì)量是1.305g；
（2）將生成的Cl₂通到NaOH溶液中制得100mL消毒液，發(fā)生反應：Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O，有效成分是NaClO，0.015mol氯氣能產(chǎn)生次氯酸鈉是0.015mol，所以c（NaClO）=$\frac{0.015mol}{0.1L}$=0.15mol/L，答：消毒液中有效成分的物質(zhì)的量濃度是0.15mol/L；
（3）將反應后得到的殘余液過濾、洗滌濾渣，洗滌液和濾液混合；向濾液中加入足量的AgNO₃溶液，過濾、洗滌、干燥后得到固體11.48g．固體即為AgCl，物質(zhì)的量是$\frac{11.48g}{143.5g/mol}$=0.08mol，所以溶液中氯離子的物質(zhì)的量是0.08mol，根據(jù)Mn守恒，產(chǎn)生氯化錳中氯離子是0.015mol×2=0.03mol，所以鹽酸剩余的量是0.05mol，
鹽酸和二氧化錳反應后的溶液中氯離子的物質(zhì)的量等于未參加氧化還原反應的鹽酸的物質(zhì)的量，生成氯氣是0.015mol，此部分來自0.03mol鹽酸，所以原來鹽酸的物質(zhì)的量是：0.03mol+0.08mol=0.11mol，濃度是$\frac{0.11mol}{0.012L}$=9.17mol/L，
答：濃鹽酸能和二氧化錳反應的生成Cl₂的最低濃度是9.17mol/L．

點評 本題考查氧化還原反應有關(guān)計算，比較基礎(chǔ)，注意利用守恒思想解答即可．