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微课时突破3 融入实践强应用(防疫功不可没的“含氯消毒剂”)
含氯消毒剂在疫情防控中的作用“功不可没”。含氯消毒剂多种多样,常用的含氯消毒剂有84消毒液、漂白粉、消毒粉、含氯消毒剂泡腾片、二氧化氯等。高考常以含氯消毒剂为载体进行命题,一方面考查元素化学知识,另一方面借以反映化学学科的社会功能,普及公共卫生中的化学知识。设置这些试题的目的是让学生深刻理解化学、技术与社会之间的相互关系,认识化学对社会发展和人类进步的重大贡献,全面认识化学的巨大价值。
一、集训高考真题——明考法
1.(2020·全国卷Ⅱ·节选)化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工原料,又是高效、广谱的灭菌消毒剂。回答下列问题:
(1)ClO2常温下为黄色气体,易溶于水,其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡腾片”,能快速溶于水,溢出大量气泡,得到ClO2溶液。上述过程中,生成ClO2的反应属于歧化反应,每生成1 mol ClO2消耗NaClO2的量为________mol;产生“气泡”的化学方程式为_______________________________________。
(2)“84消毒液”的有效成分为NaClO,不可与酸性清洁剂混用的原因是__________________________________________________________
(用离子方程式表示)。工业上是将氯气通入到30%的NaOH溶液中来制备NaClO溶液,若NaClO溶液中NaOH的质量分数为1%,则生产1 000 kg该溶液需消耗氯气的质量为__________kg(保留整数)。
解析:(1)结合题中信息制备ClO2时发生歧化反应,可知反应的化学方程式为5NaClO2+4NaHSO4===NaCl+4Na2SO4+4ClO2↑+2H2O,即生成1 mol ClO2时消耗1.25 mol NaClO2;溶液中溢出大量气泡是NaHCO3与NaHSO4反应产生的CO2气体。
请回答:
(1)①装置A的作用是去除原料气中的少量水分,可用的试剂是________。
②将上图中装置组装完整,虚框D中应选用______。
(2)有关反应柱B,须进行的操作是________。
A.将HgO粉末热处理除水分、增加表面积后填入反应柱
B.调控进入反应柱的混合气中Cl2和N2的比例
C.调控混合气从下口进入反应柱的流速
D.将加热带缠绕于反应柱并加热
(3)装置C,冷却液的温度通常控制在-80~-60 ℃。反应停止后,温度保持不变,为减少产品中的Cl2含量,可采用的方法是________。
解析:(1)①装置A的作用是去除原料气(Cl2、N2)中的少量水分,可用的试剂是浓H2SO4。②Cl2和Cl2O都不能直接排放于空气中,因此需要进行尾气处理,Cl2、Cl2O能与NaOH溶液反应,同时需要防止NaOH溶液中水蒸气进入C装置中,因此需要在C和尾气处理装置之间连接吸收水蒸气的装置,所以虚框D中应选用a装置。(2)装置B为HgO与Cl2反应制备Cl2O的装置,因Cl2O能与H2O发生反应,因此需要将HgO粉末热处理除水分,该反应为固体与气体接触类反应,因此增加表面积能够加快反应速率,故A选;
N2的作用是稀释Cl2,在气流速率一定的条件下,氯气所占的比例越小,其转化率越高,同时Cl2不足时会发生副反应,因此需要调控进入反应柱的混合气中Cl2和N2的比例,故B选;为了让气体与固体充分接触,混合气体应从下口进入反应柱,同时需要控制气体的流速,防止副反应发生,故C选;HgO与Cl2反应制备Cl2O的合适反应温度为18~25 ℃,因此该反应在常温下进行,若对反应柱加热会发生副反应,故D不选。(3)由题可知,Cl2沸点小于Cl2O,在Cl2未发生冷凝时抽气或通入氮气可以有效的去除产物中的Cl2。
答案:(1)①浓H2SO4 ②a (2)ABC (3)抽气(或通干燥氮气)
二、系统解题知能——建模型
(一)含氯消毒剂
定义 溶于水中能产生次氯酸者为含氯消毒剂
消毒能力 消毒效率 消毒效率是用单位质量的消毒剂得电子数来表示的
有效氯 每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力
适用范围 适用于环境、物体表面、物品、分泌物、排泄物等消毒
(二)形形色色的含氯化合物
1.氯的常见氧化物的性质
(1)一氧化二氯
性质 是次氯酸的酸酐,溶于水产生不稳定的次氯酸并最终变为盐酸
外观与性状 黄棕色气体,有刺激性气味
制法 用新制备的黄色氧化汞与氯气反应可制得一氧化二氯:2HgO+2Cl2===Cl2O+HgCl2·HgO
用氯气与潮湿的碳酸钠反应来制取:2Na2CO3+H2O+2Cl2===2NaCl