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考向11 氯及其化合物
【2020·全国高考】氯可形成多种含氧酸盐,广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用下图装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO,探究其氧化还原性质。
回答下列问题:
(1)盛放MnO2粉末的仪器名称是________,a中的试剂为________。
(2)b中采用的加热方式是_________,c中化学反应的离子方程式是________________,采用冰水浴冷却的目的是____________。
(3)d的作用是________,可选用试剂________(填标号)。
A.Na2S B.NaCl C.Ca(OH)2 D.H2SO4
(4)反应结束后,取出b中试管,经冷却结晶,________,__________,干燥,得到KClO3晶体。
(5)取少量KClO3和NaClO溶液分别置于1号和2号试管中,滴加中性KI溶液。1号试管溶液颜色不变。2号试管溶液变为棕色,加入CCl4振荡,静置后CCl4层显____色。可知该条件下KClO3的氧化能力____NaClO(填“大于”或“小于”)。
【答案】(1)圆底烧瓶 饱和食盐水 (2)水浴加热 Cl2+2OH−=ClO−+Cl−+H2O 避免生成NaClO3 (3)吸收尾气(Cl2) AC (4)过滤 少量(冷)水洗涤 (5)紫 小于
【解析】本实验目的是制备KClO3和NaClO,并探究其氧化还原性质;首先利用浓盐酸和MnO2粉末共热制取氯气,生成的氯气中混有HCl气体,可在装置a中盛放饱和食盐水中将HCl气体除去;之后氯气与KOH溶液在水浴加热的条件发生反应制备KClO3,再与NaOH溶液在冰水浴中反应制备NaClO;氯气有毒会污染空气,所以需要d装置吸收未反应的氯气。
(1)根据盛放MnO2粉末的仪器结构可知该仪器为圆底烧瓶;a中盛放饱和食盐水除去氯气中混有的HCl气体;
(2)根据装置图可知盛有KOH溶液的试管放在盛有水的大烧杯中加热,该加热方式为水浴加热;c中氯气在NaOH溶液中发生歧化反应生成氯化钠和次氯酸钠,结合元素守恒可得离子方程式为Cl2+2OHˉ=ClOˉ+Clˉ+H2O;根据氯气与KOH溶液的反应可知,加热条件下氯气可以和强碱溶液反应生成氯酸盐,所以冰水浴的目的是避免生成NaClO3;
(3)氯气有毒,所以d装置的作用是吸收尾气(Cl2);
A.Na2S可以将氯气还原成氯离子,可以吸收氯气,可选;
B.氯气在NaCl溶液中溶解度很小,无法吸收氯气,不可选;
C.氯气可以Ca(OH)2或浊液反应生成氯化钙和次氯酸钙,可选;
D.氯气与硫酸不反应,且硫酸溶液中存在大量氢离子会降低氯气的溶解度,不可选;
综上所述可选用试剂AC;
(4)b中试管为KClO3和KCl的混合溶液,KClO3的溶解度受温度影响更大,所以将试管b中混合溶液冷却结晶、过滤、少量(冷)水洗涤、干燥,得到KClO3晶体;
(5)1号试管溶液颜色不变,2号试管溶液变为棕色,说明1号试管中氯酸钾没有将碘离子氧化,2号试管中次氯酸钠将碘离子氧化成碘单质,即该条件下KClO3的氧化能力小于NaClO;碘单质更易溶于CCl4,所以加入CCl4振荡,静置后CCl4层显紫色。
一、有关实验装置或装置试剂作用的答题模板
二、卤素及其化合物的特殊性:
氟
①无正价,氧化性最强,F-的还原性最弱
②2F2+2H2O====4HF+O2,与H2反应在暗处立即爆炸
③HF是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在塑料瓶中;有毒
溴
①Br2是红棕色液体,易挥发,有毒
②Br2易溶于有机溶剂
③盛溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴时不能用橡胶塞
碘
①I2使淀粉变蓝色
②I2加热时易升华
③I2易溶于有机溶剂
④食用盐中加入KIO3可防治甲状腺肿大
三、Br2、I2在水、有机溶剂中的颜色比较:
物质
Br2
I2
水
橙色→黄色
褐色→黄色
有机溶剂
(苯、CCl4、汽油)
橙红色→橙色
紫色→紫红色
四、卤素单质及离子的氧化性、还原性:
(1)卤素单质的氧化性:F2>Cl2>Br2>I2。
(2)卤素离子的还原性:F-<Cl-<Br-<I-。
1、氯气的性质:
(1)氯气的物理性质
颜色
气味
毒性
密度
特性
黄绿色
刺激性气味
有毒
比空气大
易液化
实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是用手在瓶口轻轻扇动,仅使极少量气体飘进鼻孔。
(2)从氯的原子结构认识氯气的化学性质——氧化性
依据氯气的氧化性完成下列方程式:
①与金属反应
a.Fe:2Fe+3Cl22FeCl3,棕红色烟。
b.Cu:Cu+Cl2CuCl2,棕黄色烟。
②与非金属反应
H2:H2+