Question

9．Cl₂及其化合物在生產(chǎn)、生活中具有廣泛的用途．將氯氣溶于水能形成氯氣-氯水體系．
完成下列填空：
（1）氯原子最外層電子的電子排布式是3s²3p⁵．與電子排布式相比，軌道表示式增加了對核外電子運動狀態(tài)中自旋方向描述．
（2）氫、氯、氧三種元素各能形成一種簡單陰離子，按離子半徑由大到小的順序排列這些離子Cl^-、O^2-、H^-．
（3）氯氣-氯水體系中，存在多個含氯元素的平衡關系，請分別用平衡方程式表示：Cl₂（aq）+H₂OHClO+H⁺+Cl^-、HClOH⁺+ClO^-、Cl₂（g）Cl₂（aq）．
已知HClO的殺菌能力比ClO^-強，氯處理飲用水時，在夏季的殺菌效果比在冬季差，可能原因是夏季溫度高，HClO易分解，殺菌效果比在冬季差（一種原因即可）．
（4）在氯水中，下列關系正確的是bc（選填編號）．
a．c（HClO）+c（ClO^-）=c（H⁺）-c（OH^-）      
b．c（H⁺）=c（ClO^-）+c（Cl^-）+c（OH^-）
c．c（HClO）＜c（Cl^-）                      
d．c（Cl^-）＜c（OH^-）
（5）ClO₂是一種更高效、安全的消毒劑，工業(yè)上可用ClO₂與水中的MnCl₂在常溫下反應，生成MnO₂和鹽酸，以除去水中Mn²⁺，寫出該反應的化學方程式（需配平）2ClO₂+5MnCl₂+6H₂O=5MnO₂+12HCl．有人認為產(chǎn)物MnO₂和鹽酸會繼續(xù)反應生成氯氣，這種認識對嗎？錯（填“對”或“錯”），說明理由MnO₂和濃鹽酸加熱的條件下才能反應．

Answer 1

分析 （1）Cl原子最外層有7個電子，與電子排布式相比，軌道表示式可體現(xiàn)電子的自旋方向，同一軌道兩個電子的自旋方向相反；
（2）電子層越多，離子半徑越大；
（3）氯氣與水反應、HClO的電離及氯氣的溶解均存在平衡；夏季溫度高，HClO不穩(wěn)定，光照分解；
（4）氯水中電荷守恒為c（H⁺）=c（ClO^-）+c（Cl^-）+c（OH^-），物料守恒為c（Cl^-）=c（ClO^-）+c（HClO），氯水顯酸性；
（5）ClO₂與水中的MnCl₂在常溫下反應，生成MnO₂和鹽酸，但MnO₂和濃鹽酸在加熱下反應生成氯氣，以此來解答．

解答 解：（1）Cl原子最外層有7個電子，最外層電子排布式為3s²3p⁵；與電子排布式相比，軌道表示式增加了對核外電子運動狀態(tài)中自旋方向描述，
故答案為：3s²3p⁵；自旋方向；
（2）電子層越多，離子半徑越大，則離子半徑由大到小為Cl^-、O^2-、H^-，故答案為：Cl^-、O^2-、H^-；
（3）氯水中含氯元素的平衡關系為Cl₂（aq）+H₂OHClO+H⁺+Cl^-、HClOH⁺+ClO^-、Cl₂（g）Cl₂（aq）；夏季的殺菌效果比在冬季差，可能原因是夏季溫度高，HClO易分解，殺菌效果比在冬季差（或HClO電離是吸熱過程，夏季有更多的HClO電離為H⁺和ClO^-），
故答案為：Cl₂（aq）+H₂OHClO+H⁺+Cl^-、HClOH⁺+ClO^-、Cl₂（g）Cl₂（aq）；夏季溫度高，HClO易分解，殺菌效果比在冬季差；
（4）a．電荷守恒式為c（H⁺）=c（ClO^-）+c（Cl^-）+c（OH^-），物料守恒為c（Cl^-）=c（ClO^-）+c（HClO），則c（HClO）+2c（ClO^-）=c（H⁺）-c（OH^-），故a錯誤；
b．電荷守恒式為c（H⁺）=c（ClO^-）+c（Cl^-）+c（OH^-），故b正確；
c．由Cl₂（aq）+H₂OHClO+H⁺+Cl^-、HClOH⁺+ClO^-可知，c（HClO）＜c（Cl^-），故c正確；
d．溶液顯酸性，c（OH^-）最小，則c（Cl^-）＞c（OH^-），故d錯誤；
故答案為：b c；
（5）ClO₂與水中的MnCl₂在常溫下反應，生成MnO₂和鹽酸，反應為2ClO₂+5MnCl₂+6H₂O=5MnO₂+12HCl，MnO₂和鹽酸不會繼續(xù)反應生成氯氣，因MnO₂和濃鹽酸加熱的條件下才能反應，故答案為：2ClO₂+5MnCl₂+6H₂O=5MnO₂+12HCl；錯；MnO₂和濃鹽酸加熱的條件下才能反應．

點評 本題考查較綜合，涉及離子濃度大小比較、離子半徑比較、化學平衡及應用、氧化還原反應等，注重反應原理中高頻考點的考查，把握物質的性質、化學反應原理的應用為解答的關鍵，綜合性較強，題目難度不大．