内容正文:
专题05 氯及其化合物
题型1氯气的物理性质
题型2氯气与金属单质反应
题型3氯水、次氯酸
题型4氯气与碱反应
题型5氯气的实验室制法
题型6氯离子的检验
题型7氯及其化合物“价类二维图”
题型8氯及其化合物实验探究
▉题型1 氯气的物理性质
【例1】(2024·上海杨浦高一期中)以下关于氯元素的说法中,正确的是( )
A.氯气在自然界中能够以单质形式存在 B.氯离子和氯气均有刺激性气味
C.液氯中含有大量的氯离子 D.氯气有毒,氯离子无毒
【变式1-1】下列关于氯气性质的描述中,不正确的是( )
A.无色气体 B.有刺激性气味 C.能溶于水 D.常温常压下密度比空气的大
【变式1-2】氯气可用于消灭田鼠,为此,可将氯气用软管通入田鼠洞中,这是利用了氯气下列性质中的( )
①黄绿色 ②密度比空气大 ③有毒 ④易液化 ⑤溶于水
A.①② B.②③ C.①②③ D.①④⑤
【变式1-3】关于氯气的下列说法中不正确的是( )
A.氯气是黄绿色的有毒气体 B.氯气具有强烈的刺激性
C.相同条件下氯气的密度比空气大 D.氯气溶于水是物理变化过程
▉题型2 氯气与金属单质反应
【例2】(2024·浙江杭州之江高一期中)下列物质不能通过相应的单质直接化合制取的是( )
A.HCl B.FeCl2 C.CuCl2 D.Na2O2
【变式2-1】下列氯化物中,既能由金属和氯气直接反应制得,又能由金属和盐酸反应制得的是( )
A. B. C. D.
【变式2-2】下列氯化物中不能直接用金属和氯气反应制得的是( )
A.FeCl2 B.CuCl2 C.MgCl2 D.AlCl3
【变式2-3】(2024·浙江杭州十一中高一期中)下列化合物中,不能通过两种单质间化合直接制取的是( )
A.FeCl3 B.CuCl2 C.HCl D.FeCl2
▉题型3 氯水、次氯酸
【例3】(2024·黑龙江省新七省高考模拟)数字化实验是研究化学变化的重要手段,为验证次氯酸光照分解的产物,某同学采用三种传感器分别测得氯水光照过程中pH、Cl-浓度、O2体积分数的变化,实验数据如图所示,下列叙述错误的是
A.从0s到150s,溶液pH降低的原因是Cl2+H2OH++Cl-+HClO右移
B.氯水在光照过程中可能出现c(Cl-)>c(H+)
C.从50 s到150 s,的平均生成速率约为
D.从0 s到150 s,溶液中c(H+) 增加到起始浓度的倍
【变式3-1】 (2024·浙江钱塘联盟高一期中)将氯气持续通入紫色石蕊试液中,溶液颜色呈如图变化:
关于溶液中导致变色的微粒I、II、III的判断正确的是( )
A.H+、HClO、Cl2 B.H+、Cl-、ClO-
C.HCl、ClO-、Cl- D.HClO、HCl、Cl2
【变式3-2】(2024·浙江杭州学军高一期中)在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )
A.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2
B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-
C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+
D.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明氯水中含有HClO
【变式3-3】如图,在A处通入氯气,关闭B阀时,C处干燥的红布条看不到明显现象;当打开B阀后,C处干燥的红布条逐渐褪色。则D瓶中盛放的溶液不可能是( )
A.浓硫酸 B.NaOH溶液 C.饱和Na2SO3溶液 D.饱和氯化钠溶液
▉题型4 氯气与碱反应
【例4】化学来源于生活,也服务于生活。下列有关生活中的化学知识叙述正确的是( )
A.漂白粉性质稳定,可以敞口存放
B.漂白粉和活性炭都常用于自来水的处理,两者的作用原理是相同的
C.氯气与烧碱溶液或石灰乳反应都能得到含氯消毒剂
D.洁厕灵不能与“84”消毒液混用,原因是两种溶液混合产生的HClO易分解
【变式4-1】下列说法中不正确的是( )
A.将氯气制成漂白粉的主要目的是使其转变为较稳定、便于贮存的Ca(ClO)2
B.漂白粉中的Ca(ClO)2和CaCl2都具有漂白性
C.漂白粉与84消毒液的杀菌、消毒原理相似
D.工业上,漂白粉是由氯气通入石灰乳[主要成分为Ca(OH)2]制备的
【变式4-2】下列关于可溶性盐Ca(ClO)Cl的说法不正确的是( )
A.具有强氧化性,可作漂白剂
B.水溶液呈中性,滴加碳酸钠溶液出现白色浑浊
C.能与空气中的CO2和水蒸气反应而变质
D.与盐酸反应的离子方程式:ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O
【变式4-3】在抗击新冠病毒过程中,需要使用大量消毒剂,下列关于含氯消毒剂的说法正确的是( )
A.漂白粉是纯净物,漂白液是混合物 B.漂白粉的有效成分是次氯酸钙
C.工业上将氯气通入澄清石灰水中制取漂白粉 D.漂白粉可以暴露在空气中保存
▉题型5 氯气的实验室制法
【例5】(2024·广东省惠州市三模)1774年,瑞典化学家舍勒发现了制备氯气的方法。在此启发下,兴趣小组利用以下装置进行如下实验,其中能够达到目的的是
A.制取Cl2 B.除去Cl2中的HCl C.收集Cl2 D.吸收尾气中的Cl2
【变式5-1】实验室中利用MnO2制备干燥的Cl2及少量氯水并收集Cl2,下列图示装置和原理不能达到实验目的的是( )
A.连接图1、图2装置,向分液漏斗中注水,打开K1,关闭K2,检查装置气密性
B.图1装置中,滴加浓盐酸,点燃酒精灯,可制备Cl2
C.可通过图2装置干燥并收集一定量的Cl2
D.连接图1、图3装置,打开K1,点燃酒精灯,可制备少量氯水
【变式5-2】(2024·广东省汕头市一模)18世纪70年代,瑞典化学家舍勒发现一种黄绿色、有刺激性气味的气体,某兴趣小组利用下列装置进行如下实验,操作正确且能达到目的的是( )
A.制备气体 B.闻气体气味
C.除去气体中的杂质HCl D.验证气体的漂白性
【变式5-3】(2024·浙江诸暨高一期中)实验室制Cl2的反应为4HCl(浓)十MnO2MnCl2+C12↑+2H2O,下列说法错误的是( )
A.还原剂是HCl,氧化剂是MnO2
B.每生成1.12LCl2,转移电子的物质的量为0.1 mol
C.每消耗8.7 gMnO2,被氧化的HCl的物质的量为0.2mol
D.生成的Cl2中,除含有一些水蒸气外,还含有HCl杂质
▉题型6 氯离子的检验
【例6】检验某溶液中是否含有Cl-,正确的操作是( )
A.取样,滴加AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成
B.取样,先加盐酸酸化,再加AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成
C.取样,先加稀硝酸酸化,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成
D.取样,加少量AgNO3溶液,有白色沉淀生成,再加稀盐酸,看白色沉淀是否消失
【变式6-1】为确定某溶液中的离子组成,进行如下实验:
①取少量溶液加入稀盐酸至溶液呈酸性,产生使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体
②在①溶液中再滴加Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀
③取②上层清液继续滴加Ba(NO3)2溶液至无沉淀时,再滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀根据实验现象,下列推断正确的是( )
A.一定有CO32- B.一定有Cl- C.一定有SO42- D.一定有HCO3-
【变式6-2】根据下列实验操作与现象得出的结论正确的是
选项
实验操作及现象
结论
A
用洁净的铂丝蘸取某溶液在酒精灯上灼烧,火焰呈黄色
该溶液中一定含Na+
B
向某溶液中滴加澄清石灰水,产生白色沉淀
该溶液中一定含CO32-
C
向某溶液中滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀
该溶液中一定含Cl-
D
向某溶液中滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀
该溶液中一定含SO42-
【变式6-3】为了证明氯酸钾晶体中含有氯元素,选用下面给出的试剂和操作进行验证。其操作顺序正确的是( )
①滴加AgNO3溶液 ②加水溶解 ③过滤、取滤液 ④与二氧化锰混合加热
⑤加稀硝酸 ⑥与浓盐酸反应 ⑦与NaOH溶液混合加热
A.⑥⑦①⑤ B.⑥⑦ C.④②③①⑤ D.②①⑤
▉题型7 氯及其化合物“价类二维图”
【例7】(2024·广东省大湾区普通高中毕业班联合模拟考试)含Cl物质的分类与相应化合价关系如图所示,下列推断正确的是( )
A.f是氯的酸性最强含氧酸
B.c分解得产物a和b
C.d可用于自来水杀菌消毒,说明其有氧化性
D.为制备纯净的气体b,将气体通入饱和e溶液中洗气即可
【变式7-1】(2024·江西省南昌市一模)氯及其化合物种类繁多,部分含氯物质如图所示。下列说法错误的是( )
A.a与d的水溶液不能共存
B.d与f都可以用于杀菌消毒
C.e的氧化性比h强
D.b与g反应可得c,每转移7NA个电子可制得0.6molc
【变式7-2】部分含氯物质的分类与相应氯元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.a与d、a与e在酸性条件下反应,均可以得到b
B.c为一种新型自来水消毒剂,代替b的原因是c的毒性更小
C.向b的水溶液中加入CaCO3,可以增加d的产量
D.“84”消毒液可用于环境消毒,主要是因为其在空气中能生成d
【变式7-3】价类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型。下图为氯元素的价类二维图,有关说法不正确的是( )
A.b在与水的反应中既是氧化剂又是还原剂 B.abcd转化均为氧化反应
C.c是一种新的自来水消毒剂 D.d不稳定,容易分解
【变式7-4】如图为氯及其化合物的“价类二维图”,下列说法错误的是( )
A.c可用于自来水消毒 B.工业制备b,可以用电解饱和NaCl溶液法
C.e的酸性和氧化性都强于d D.a与g、f在一定条件下都可生成b
【变式7-5】如图为氯及其化合物的价类二维图,回答下列问题:
(1)图中A的物质类别为_______;B的化学式是_______。
(2)关于盐酸与NaClO反应,同学们持不同意见,甲同学认为发生反应:NaClO+HCl=NaCl+HClO,该反应属于____________反应(填四大基本反应类型);乙同学则认为发生氧化还原反应:NaClO+2HCl=NaCl+Cl2↑+H2O,该反应中HCl体现的性质是_________________________。最终,丙同学通过实验证明乙同学的看法正确,过程如下:向盛有盐酸的试管中滴加NaClO溶液后,将湿润的有色布条置于试管口,布条出现_______现象。
【变式7-6】(2024·浙江瑞安十校高一期中)物质分类与转化是学习化学的基石,如图为氯及其化合物的“价一类”二维图,请正确回答下列问题:
(1)填写二维图缺失的内容:化学式 A ;类别 B 。
(2)某同学利用以下试剂研究 HClO4性质,进行了如下预测:
从物质类别上看,HClO4像盐酸一样属于强酸,可能与HClO4反应的有(填字母) ;
a.H2SO4 b.Fe c.NaOH
(3)关于盐酸与NaClO反应,同学们有不同意见,甲同学认为发生反应:NaClO+HCl=NaCl+HClO,该反应属于 反应类型(填四大基本反应类型);乙同学认为发生氧化还原反应,因为他曾经看到一篇报道称:某家庭主妇在清洗卫生间时,因混合使用“洁厕灵”(主要成分是稀盐酸)与“84”消毒液(主要成分是 NaClO)而发生氯气中毒事件。请写出反应方程式 ;该反应从化合价角度体现了盐酸具有 性。
▉题型8 氯及其化合物实验探究
【例8】(2024·广东省广州市二模)将浓盐酸加到KMnO4中进行如图所示的探究实验,一段时间后,下列分析正确的是
A.a处布条褪色,说明Cl2具有漂白性
B.b处出现蓝色,说明还原性:
C.c处红色逐渐变浅,说明Cl2具有还原性
D.KMnO4换成MnO2重做实验,a处布条褪色更快
【变式8-1】(2024·广东省佛山市一模)按如图装置进行探究实验,关闭K后,反应开始。下列说法错误的是( )
A.石墨电极A为正极
B.U型管中M代表阳离子交换膜
C.a中产生白色沉淀,溶液中c(Na+)、c(Cl-)减小
D.b中溶液变为橙黄色,说明非金属性:Cl>Br
【变式8-2】常温下二氧化氯为黄绿色或橘黄色气体,性质非常不稳定。温度过高,二氧化氯的水溶液有可能爆炸。某研究小组设计如图所示实验制备ClO2。
(1)如图,在烧瓶中先放入一定量的KClO3和草酸(H2C2O4),然后再加入足量的稀硫酸,水浴加热。反应后产物中有ClO2、CO2和一种酸式盐,该反应的化学方程式为________________________________,氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。
(2)控制水浴温度在60~80 ℃之间的目的是_____________________________________,图示装置中缺少的一种必需的玻璃仪器是________。
(3)A装置用于吸收产生的二氧化氯,其中最好盛放________(填序号)。
①60 ℃的温水 ②冰水 ③饱和食盐水
(4)将二氧化氯溶液加入硫化氢溶液中,所得溶液中加入少量氯化钡溶液,有白色沉淀生成。请写出二氧化氯溶液和硫化氢溶液反应的化学方程式____________________________________________________。
【变式8-3】磺酰氯(SO2Cl2)是一种重要的有机合成试剂,实验室可利用SO2与Cl2在活性炭作用下反应制取少量的SO2Cl2,装置如图所示(部分夹持装置省略)。已知SO2Cl2的熔点为-54.1 ℃,沸点为69.1 ℃,遇水能发生剧烈的水解反应,并产生白雾。
回答下列问题:
(1)装置甲可以用于实验室制SO2,则下列试剂组合中合适的是________(填字母)。
A.18.4 mol·L-1的硫酸和Cu
B.10 mol·L-1的硝酸和Na2SO3固体
C.70%的硫酸和Na2SO3固体
装置庚中发生反应的离子方程式为____________________________。
(2)导管a的作用是__________________________________。仪器b盛放的试剂为________。装置乙和丁中可以使用同一种试剂,该试剂为________。
(3)控制反应过程中装置丙中进气速率的方法是___________________________________,实验结束时,关闭分液漏斗活塞和止水夹k,此时装置戊的作用是__________________________。
(4)氯磺酸(ClSO3H)加热分解,也能制得磺酰氯与另外一种物质,该反应的化学方程式为_______________________________________________________________________。
(5)若反应中消耗的氯气体积为896 mL(已转化为标准状况,SO2足量),最后得到纯净的磺酰氯3.3 g,则磺酰氯的产率为________(保留三位有效数字)。
【变式8-4】(2024·浙江精诚联考高一期中)某小组利用氯酸钾与10mol/L盐酸反应制氯气并进行氯气性质的探究,实验装置如图所示:
请回答:
(1)装置B中发生反应的离子方程式是 。
(2)根据相关实验现象就可以证明起漂白作用的不是氯气而是次氯酸,相关现象是 。
(3)装置中NaOH溶液的作用是 。
(4)现要配制240mL10所需盐酸,请回答下列问题:
①所用的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管外,还需要的仪器是 。
②下列操作会使配制结果偏低的是 。
A.容量瓶洗净后未干燥直接用来配制溶液
B.反复摇匀后发现液面低于刻度线,继续加水至刻度线
C.定容时俯视读数
D.用量筒量取浓盐酸配制所需盐酸时,量筒俯视读数
(5)已知:氯酸钾在400℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴、阳离子个数比为1:1,则该反应的化学方程式为 。
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专题05 氯及其化合物
题型1氯气的物理性质
题型2氯气与金属单质反应
题型3氯水、次氯酸
题型4氯气与碱反应
题型5氯气的实验室制法
题型6氯离子的检验
题型7氯及其化合物“价类二维图”
题型8氯及其化合物实验探究
▉题型1 氯气的物理性质
【例1】(2024·上海杨浦高一期中)以下关于氯元素的说法中,正确的是( )
A.氯气在自然界中能够以单质形式存在 B.氯离子和氯气均有刺激性气味
C.液氯中含有大量的氯离子 D.氯气有毒,氯离子无毒
【答案】D
【解析】A项,氯是活泼的非金属元素,氯元素在自然界中不能以游离态形式存在,A不正确;B.氯气是黄绿色具有刺激性气味的气体,氯离子呈无色,没有气味,B不正确;C.液氯是液态的氯单质,不含有氯离子,C不正确;D.氯气是黄绿色的有毒气体,食盐中氯元素是以氯离子形式存在,没有毒性,D正确;故选D。
【变式1-1】下列关于氯气性质的描述中,不正确的是( )
A.无色气体 B.有刺激性气味 C.能溶于水 D.常温常压下密度比空气的大
【答案】A
【解析】A项,氯气为黄绿色气体,错误;B项,氯气具有刺激性气味,正确;C项,氯气可以与水反应生成HCl和HClO,能溶于水,正确;D项,氯气的相对分子质量为71,空气的平均相对分子质量约为29,故相同条件下氯气的密度比空气的大,正确。
【变式1-2】氯气可用于消灭田鼠,为此,可将氯气用软管通入田鼠洞中,这是利用了氯气下列性质中的( )
①黄绿色 ②密度比空气大 ③有毒 ④易液化 ⑤溶于水
A.①② B.②③ C.①②③ D.①④⑤
【答案】B
【解析】氯气密度比空气大,能接近地面进入田鼠洞,灭鼠利用氯气的毒性,故利用②、③,故选B。
【变式1-3】关于氯气的下列说法中不正确的是( )
A.氯气是黄绿色的有毒气体 B.氯气具有强烈的刺激性
C.相同条件下氯气的密度比空气大 D.氯气溶于水是物理变化过程
【答案】D
【解析】氯气是一种有刺激性气味的黄绿色有毒气体,相同条件下氯气的密度比空气大,氯气能溶于水,并能与水反应生成盐酸和次氯酸。故选D
▉题型2 氯气与金属单质反应
【例2】(2024·浙江杭州之江高一期中)下列物质不能通过相应的单质直接化合制取的是( )
A.HCl B.FeCl2 C.CuCl2 D.Na2O2
【答案】B
【解析】A项,氢气与氯气光照或者点燃生成氯化氢 ,故A不选;B项,铁在氯气中燃烧生成氯化铁,不能生成氯化亚铁 ,故B选;项,铜与氯气反应生成氯化铜 ,故C不选;D项,钠单质在氧气中燃烧生成过氧化钠,故D不选;故选B。
【变式2-1】下列氯化物中,既能由金属和氯气直接反应制得,又能由金属和盐酸反应制得的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】A项,铜与盐酸不反应,A错误;B项,铁与盐酸反应生成氯化亚铁,B错误;C项,铁与氯气反应生成氯化铁,C错误;D项,铝可以与氯气和盐酸反应,产物都是生成氯化铝,D正确;故选D。
【变式2-2】下列氯化物中不能直接用金属和氯气反应制得的是( )
A.FeCl2 B.CuCl2 C.MgCl2 D.AlCl3
【答案】A
【解析】A项,由于铁和氯气反应生成的氯化铁,不是氯化亚铁,A选;B项,金属铜和氯气燃烧生成氯化铜,可以直接反应制取,B不选;C项,金属镁和氯气反应生成氯化镁,能够直接反应制取,C不选;D项,金属铝和氯气反应生成氯化铝,能够直接反应制取,D不选;故选A。
【变式2-3】(2024·浙江杭州十一中高一期中)下列化合物中,不能通过两种单质间化合直接制取的是( )
A.FeCl3 B.CuCl2 C.HCl D.FeCl2
【答案】D
【解析】A项,Fe和氯气点燃时直接化合生成FeCl3,A正确;B项,Cu与氯气常温下能直接化合生成CuCl2,B正确;C项,氢气与氯气在点燃时能直接化合生成HCl,C正确;项,Fe和氯气点燃时直接化合生成FeCl3,不能直接由单质间化合制取FeCl2,D错误;故选D。
▉题型3 氯水、次氯酸
【例3】(2024·黑龙江省新七省高考模拟)数字化实验是研究化学变化的重要手段,为验证次氯酸光照分解的产物,某同学采用三种传感器分别测得氯水光照过程中pH、Cl-浓度、O2体积分数的变化,实验数据如图所示,下列叙述错误的是
A.从0s到150s,溶液pH降低的原因是Cl2+H2OH++Cl-+HClO右移
B.氯水在光照过程中可能出现c(Cl-)>c(H+)
C.从50 s到150 s,的平均生成速率约为
D.从0 s到150 s,溶液中c(H+) 增加到起始浓度的倍
【答案】B
【解析】A项,氯水中存在Cl2+H2OH++Cl-+HClO、2HClO2HCl+O2↑,HClO见光分解,使Cl2+H2OH++Cl-+HClO右移,c(H+)增大,溶液pH降低,A正确;B项,根据电荷守恒可知c(Cl-)+ c(ClO-)+c(OH―)= cH+,则氯水在光照过程中不会出现c(Cl-)>c(H+),B错误;C项,从50 s到150 s,Cl-的变化浓度为400mg/L,则平均生成速率约为=,C正确;D项,从0 s到150 s,溶液的pH由2降低到1.5,则溶液中c(H+) 增加到起始浓度的=100.5倍,D正确;故选B。
【变式3-1】 (2024·浙江钱塘联盟高一期中)将氯气持续通入紫色石蕊试液中,溶液颜色呈如图变化:
关于溶液中导致变色的微粒I、II、III的判断正确的是( )
A.H+、HClO、Cl2 B.H+、Cl-、ClO-
C.HCl、ClO-、Cl- D.HClO、HCl、Cl2
【答案】A
【解析】氯气与水反应生成HCl、HClO,HCl具有酸性,HClO具有漂白性,则将氯气持续通入紫色石蕊试液中先变红后褪色,最后形成饱和氯水溶液显浅黄绿色为溶解的氯气分子,氯水中H+使紫色石蕊试液变红色,HClO具有漂白性,能将红色变无色,溶解在水中的Cl2使溶液呈浅黄绿色,微粒I、II、III分别为H+、HClO、Cl2,故选A。
【变式3-2】(2024·浙江杭州学军高一期中)在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )
A.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2
B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-
C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+
D.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明氯水中含有HClO
【答案】D
【解析】A项,氯气是黄绿色气体,因此氯水的颜色呈浅绿色,说明氯水中含有Cl2,A正确;B项,向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,白色沉淀是氯化银,这说明氯水中含有Cl-,B正确;C项,向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,气体是CO2,这说明氯水中含有H+,C正确;D项,向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明反应中有氯化铁生成。由于氯气也能把氯化亚铁氧化生成氯化铁,因此不能说明氯水中含有HClO,D不正确。故选D。
【变式3-3】如图,在A处通入氯气,关闭B阀时,C处干燥的红布条看不到明显现象;当打开B阀后,C处干燥的红布条逐渐褪色。则D瓶中盛放的溶液不可能是( )
A.浓硫酸 B.NaOH溶液 C.饱和Na2SO3溶液 D.饱和氯化钠溶液
【答案】D
【解析】根据打开B阀后,C处干燥的红布条逐渐褪色,说明A处通入的为潮湿的Cl2,关闭B阀时潮湿的Cl2通过了D瓶,看不到C处干燥的红布条有明显变化,说明D瓶吸收了Cl2或吸收了Cl2中的水蒸气。
▉题型4 氯气与碱反应
【例4】化学来源于生活,也服务于生活。下列有关生活中的化学知识叙述正确的是( )
A.漂白粉性质稳定,可以敞口存放
B.漂白粉和活性炭都常用于自来水的处理,两者的作用原理是相同的
C.氯气与烧碱溶液或石灰乳反应都能得到含氯消毒剂
D.洁厕灵不能与“84”消毒液混用,原因是两种溶液混合产生的HClO易分解
【答案】C
【解析】A项,漂白粉主要成分为次氯酸钙,次氯酸的酸性弱于碳酸,因此次氯酸钙在空气中放置,会与二氧化碳、水反应生成次氯酸,次氯酸不稳定,见光分解,所以需要密闭保存,故A错误;B项,漂白粉是利用强氧化性消毒,而活性炭是吸附杂质,二者的作用原理是不相同,故B错误;C项,氯气与烧碱溶液或石灰乳反应分别生成的NaClO、Ca(ClO)2都是含氯消毒剂,故C正确;D项,洁厕灵不能与“84”消毒液混用,原因是两种溶液混合产生的Cl2有毒,故D错误;故选C。
【变式4-1】下列说法中不正确的是( )
A.将氯气制成漂白粉的主要目的是使其转变为较稳定、便于贮存的Ca(ClO)2
B.漂白粉中的Ca(ClO)2和CaCl2都具有漂白性
C.漂白粉与84消毒液的杀菌、消毒原理相似
D.工业上,漂白粉是由氯气通入石灰乳[主要成分为Ca(OH)2]制备的
【答案】B
【解析】漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2和CaCl2,Ca(ClO)2具有强氧化性和漂白性,CaCl2不具有漂白性,B错误。漂白粉和84消毒液的杀菌、消毒都是利用了次氯酸根离子的强氧化性,其原理相似,C正确。
【变式4-2】下列关于可溶性盐Ca(ClO)Cl的说法不正确的是( )
A.具有强氧化性,可作漂白剂
B.水溶液呈中性,滴加碳酸钠溶液出现白色浑浊
C.能与空气中的CO2和水蒸气反应而变质
D.与盐酸反应的离子方程式:ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O
【答案】B
【解析】该物质中含有ClO-,具有强氧化性,可以将有色物质氧化变为无色,因此可作漂白剂,A正确;该物质可表示为CaCl2·Ca(ClO)2,其中Ca(ClO)2是强碱弱酸盐,水溶液显碱性,向其中加入碳酸钠溶液,Ca2+与aCO32-反应产生CaCO3,因此会出现白色浑浊,B错误;由于酸性:HClO<H2CO3,所以该盐长期放置,会与空气中的成分发生反应:Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO,HClO光照分解,最后变质为CaCO3,C正确;根据氧化还原反应规律,在酸性条件下,ClO-、Cl-会发生归中反应:ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+ H2O,产生Cl2,D正确。
【变式4-3】在抗击新冠病毒过程中,需要使用大量消毒剂,下列关于含氯消毒剂的说法正确的是( )
A.漂白粉是纯净物,漂白液是混合物 B.漂白粉的有效成分是次氯酸钙
C.工业上将氯气通入澄清石灰水中制取漂白粉 D.漂白粉可以暴露在空气中保存
【答案】B
【解析】A项,漂白粉是主要成分为氯化钙与次氯酸钙组成的混合物,A项错误;B项,漂白粉的有效成分是次氯酸钙,B项正确;C项,工业上将氯气通入石灰乳中制取漂白粉,C项错误;D项,漂白粉中次氯酸钙和空气中的二氧化碳、水反应生成碳酸钙和次氯酸,次氯酸不稳定生成盐酸和氧气,故漂白粉不能暴露在空气中保存,D项错误;故选B。
▉题型5 氯气的实验室制法
【例5】(2024·广东省惠州市三模)1774年,瑞典化学家舍勒发现了制备氯气的方法。在此启发下,兴趣小组利用以下装置进行如下实验,其中能够达到目的的是
A.制取Cl2 B.除去Cl2中的HCl C.收集Cl2 D.吸收尾气中的Cl2
【答案】C
【解析】A项,二氧化锰与浓盐酸制氯气在加热条件下进行,A错误;B项,除去氯气中的氯化氢气体用饱和食盐水,导管长进短出,B错误;C项,氯气密度比空气大,用向上排空气法,C正确;D项,氯气可与氢氧化钠溶液反应,用氢氧化钠溶液进行尾气处理,D错误;故选C。
【变式5-1】实验室中利用MnO2制备干燥的Cl2及少量氯水并收集Cl2,下列图示装置和原理不能达到实验目的的是( )
A.连接图1、图2装置,向分液漏斗中注水,打开K1,关闭K2,检查装置气密性
B.图1装置中,滴加浓盐酸,点燃酒精灯,可制备Cl2
C.可通过图2装置干燥并收集一定量的Cl2
D.连接图1、图3装置,打开K1,点燃酒精灯,可制备少量氯水
【答案】A
【解析】图1装置中已平衡压强,注水后无论气密性是否良好,水都能顺利流下,不能检验装置的气密性,故A符合题意;图1装置中,浓盐酸与二氧化锰在加热的条件下反应可制备Cl2,故B不符合题意;用饱和食盐水除去氯气中的HCl气体,用浓硫酸除去水蒸气,干燥氯气,故可通过图2装置干燥并收集一定量的Cl2,故C不符合题意;连接图1、图3装置,打开K1,点燃酒精灯,制备氯气,氯气进入水中,可制备少量氯水,故D不符合题意。
【变式5-2】(2024·广东省汕头市一模)18世纪70年代,瑞典化学家舍勒发现一种黄绿色、有刺激性气味的气体,某兴趣小组利用下列装置进行如下实验,操作正确且能达到目的的是( )
A.制备气体 B.闻气体气味
C.除去气体中的杂质HCl D.验证气体的漂白性
【答案】A
【解析】A项,高锰酸钾固体能与浓盐酸反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水,则题给装置能达到制备氯气的实验目的,A正确;B项,氯气有毒,闻气体气味时,应用手轻轻扇动气体,将气体飘进鼻孔,不能用鼻子直接闻气体的气味,则题给装置不能达到闻氯气气味的实验目的,B错误;C项,氯气能与饱和碳酸氢钠溶液反应,所以题给装置不能达到除去氯气中氯化氢杂质的实验目的,C错误;D项,鲜花中的水分能与氯气反应生成具有强氧化性的次氯酸使鲜花褪色,则题给装置不能达到验证氯气漂白性的实验目的,D错误;故选A。
【变式5-3】(2024·浙江诸暨高一期中)实验室制Cl2的反应为4HCl(浓)十MnO2MnCl2+C12↑+2H2O,下列说法错误的是( )
A.还原剂是HCl,氧化剂是MnO2
B.每生成1.12LCl2,转移电子的物质的量为0.1 mol
C.每消耗8.7 gMnO2,被氧化的HCl的物质的量为0.2mol
D.生成的Cl2中,除含有一些水蒸气外,还含有HCl杂质
【答案】B
【解析】A项,反应中Cl元素的化合价升高,HCl被氧化,为还原剂,Mn元素的化合价降低,MnO2为氧化剂,故A正确;B项,气体所处状况未知,不能依据体积确定氯气的物质的量,无法计算转移电子数,故B错误;C项,每消耗1mol MnO2,起还原剂作用的HCl消耗2mol,另一部分的HCl起到酸性的作用,则消耗8.7 gMnO2即0.1mol,被氧化的HCl的物质的量为0.2mol,故C正确;D项,由于盐酸易挥发,且反应在加热条件下进行,则生成的Cl2中,除含有一些水蒸气外,还含有HCl杂质,故D正确;故选B。
▉题型6 氯离子的检验
【例6】检验某溶液中是否含有Cl-,正确的操作是( )
A.取样,滴加AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成
B.取样,先加盐酸酸化,再加AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成
C.取样,先加稀硝酸酸化,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成
D.取样,加少量AgNO3溶液,有白色沉淀生成,再加稀盐酸,看白色沉淀是否消失
【答案】C
【解析】A项,碳酸根离子也能够与银离子反应生成白色沉淀,所以滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成,溶液中不一定含有氯离子,A项错误;B项,加入盐酸酸化,溶液中引进了氯离子,无法证明原溶液中是否存在氯离子,B项错误;C项,先加稀硝酸酸化,再加入AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,则说明是氯化银,能证明原溶液中含氯离子,C项正确;D项,检验氯离子时,先加入硝酸银溶液,若生成白色沉淀,然后加入稀盐酸,引入了氯离子,不能证明原溶液中是否存在氯离子,D项错误;故选C。
【变式6-1】为确定某溶液中的离子组成,进行如下实验:
①取少量溶液加入稀盐酸至溶液呈酸性,产生使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体
②在①溶液中再滴加Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀
③取②上层清液继续滴加Ba(NO3)2溶液至无沉淀时,再滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀根据实验现象,下列推断正确的是( )
A.一定有CO32- B.一定有Cl- C.一定有SO42- D.一定有HCO3-
【答案】C
【解析】①取少量溶液加入稀盐酸至溶液呈酸性,产生无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体,说明生成的气体为二氧化碳,说明原溶液中CO32-和HCO3-至少存在一种;②在上述溶液中再滴加Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀,证明溶液中含SO42-;③取②上层清液继续滴加Ba(NO3)2溶液至无沉淀时,再滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明含Cl-,但①步中加入盐酸含有Cl-,不能确定原溶液中是否含Cl-;综上所述:溶液中一定含SO42-,CO32-和HCO3-至少存在一种,不能确定是否存在Cl-,C项符合题意。故选C。
【变式6-2】根据下列实验操作与现象得出的结论正确的是
选项
实验操作及现象
结论
A
用洁净的铂丝蘸取某溶液在酒精灯上灼烧,火焰呈黄色
该溶液中一定含Na+
B
向某溶液中滴加澄清石灰水,产生白色沉淀
该溶液中一定含CO32-
C
向某溶液中滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀
该溶液中一定含Cl-
D
向某溶液中滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀
该溶液中一定含SO42-
【答案】A
【解析】A项,用洁净的铂丝蘸取某溶液在酒精灯上灼烧,火焰呈黄色,则溶液中一定含有Na+,正确;B项,向某溶液中滴加澄清石灰水,产生白色沉淀,该溶液中可能含CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-,错误;C项,向某溶液中滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀,该溶液中可能含CO32-、SO42-、Cl-,错误;D项,向某溶液中滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,该溶液中可能含CO32-、SO42-、Ag+,错误。
【变式6-3】为了证明氯酸钾晶体中含有氯元素,选用下面给出的试剂和操作进行验证。其操作顺序正确的是( )
①滴加AgNO3溶液 ②加水溶解 ③过滤、取滤液 ④与二氧化锰混合加热
⑤加稀硝酸 ⑥与浓盐酸反应 ⑦与NaOH溶液混合加热
A.⑥⑦①⑤ B.⑥⑦ C.④②③①⑤ D.②①⑤
【答案】C
【解析】氯酸钾晶体中无Cl-,要证明氯酸钾晶体中含有氯元素,就必须使之产生Cl-。故可通过与MnO2混合加热使之分解产生KCl,然后再通过检验Cl-的存在,证明其含有氯元素。由于MnO2不溶于水,故可通过加水溶解、过滤的方法分离出MnO2,然后向滤液中加AgNO3溶液和稀硝酸进行验证。
▉题型7 氯及其化合物“价类二维图”
【例7】(2024·广东省大湾区普通高中毕业班联合模拟考试)含Cl物质的分类与相应化合价关系如图所示,下列推断正确的是( )
A.f是氯的酸性最强含氧酸
B.c分解得产物a和b
C.d可用于自来水杀菌消毒,说明其有氧化性
D.为制备纯净的气体b,将气体通入饱和e溶液中洗气即可
【答案】C
【解析】由题干价类二维图图示信息可知,a为HCl、b为Cl2、c为HClO、d为ClO2、e为NaCl等氯化物,f为HClO3。A项,同一元素的含氧酸中非羟基氧原子越多酸性越强,故f不是氯的酸性最强含氧酸,氯的酸性最强的含氧酸应该为HClO4,A错误;B项,c为HClO、a为HCl、b为Cl2,则c即HClO分解得产物a即HCl和O2,而非b即Cl2,B错误;C项,d即ClO2其中Cl为+4价,其有氧化性,能使蛋白质发生变形,则可用于自来水杀菌消毒,C正确;D项,为制备纯净的气体b即Cl2,将气体通入饱和e即氯化物溶液中洗气再经过干燥才可以,否则混有水蒸气,D错误;故选C。
【变式7-1】(2024·江西省南昌市一模)氯及其化合物种类繁多,部分含氯物质如图所示。下列说法错误的是( )
A.a与d的水溶液不能共存
B.d与f都可以用于杀菌消毒
C.e的氧化性比h强
D.b与g反应可得c,每转移7NA个电子可制得0.6molc
【答案】A
【解析】A项,a为含有Cl-的盐,d为含有ClO-的盐,Cl-和ClO-在碱性条件下可以大量共存,A错误;B项,d为含有ClO-的盐,f为ClO2,二者都具有强氧化性,可以用于杀菌消毒,B正确;C项,e为HClO,h为HClO4,大量H+与ClO-结合后产生的吸电子效应使得Cl更缺电子,所以酸性条件下HClO的氧化性比HClO4强,C正确;D项,b为HCl,g为含有ClO3-,浓盐酸和KClO3反应可以生成Cl2,方程式为:2KClO3+4HCl(浓)═2KCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O,KClO3中Cl元素由+5价下降到-1价,每转移7NA个电子,消耗7/6mol KClO3,生成0.6mol Cl2,D正确;故选A。
【变式7-2】部分含氯物质的分类与相应氯元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.a与d、a与e在酸性条件下反应,均可以得到b
B.c为一种新型自来水消毒剂,代替b的原因是c的毒性更小
C.向b的水溶液中加入CaCO3,可以增加d的产量
D.“84”消毒液可用于环境消毒,主要是因为其在空气中能生成d
【答案】B
【解析】由图分析可知,a为HCl,b为Cl2,c为ClO2,d为HClO,e为含Cl的盐。盐酸和次氯酸反应可生成水和氯气,盐酸和氯酸盐反应可生成氯气,A项正确;ClO2为一种新型自来水消毒剂,代替Cl2的原因是ClO2消毒效率更高,且不产生新的有毒有害物质,B项错误;氯水中含有HCl、HClO,HCl与加入的CaCO3反应使得反应Cl2+H2OHClO+H++Cl-平衡正向移动,生成更多的HClO,C项正确;“84”消毒液可用于环境消毒,主要是因为其在空气中能与CO2反应生成HClO,D项正确。
【变式7-3】价类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型。下图为氯元素的价类二维图,有关说法不正确的是( )
A.b在与水的反应中既是氧化剂又是还原剂 B.abcd转化均为氧化反应
C.c是一种新的自来水消毒剂 D.d不稳定,容易分解
【答案】B
【解析】a为HCl,b为Cl2,c为ClO2,d为HClO。
A项,b为Cl2,与水反应的化学方程式为:Cl2+H2OHCl+HClO,Cl2在与水的反应中既是氧化剂又是还原剂,A正确;B项,abc转化中Cl元素化合价均升高,是氧化反应,cd转化中Cl元素化合价降低,为还原反应,B错误;C项,c为ClO2,是一种新的自来水消毒剂,C正确;D项,d为HClO,不稳定,容易分解,D正确;故选B。
【变式7-4】如图为氯及其化合物的“价类二维图”,下列说法错误的是( )
A.c可用于自来水消毒 B.工业制备b,可以用电解饱和NaCl溶液法
C.e的酸性和氧化性都强于d D.a与g、f在一定条件下都可生成b
【答案】C
【解析】A项,ClO2具有强氧化性,可以用于自来水的杀菌消毒,A正确;B项,b为Cl2,工业上电解饱和食盐水生成NaOH、Cl2、H2,可制备氯气,B正确;C项,e是HClO4、d是HClO,酸性HClO4>HClO,但是氧化性HClO4<HClO,C错误;D项,HCl与ClO-可以发生反应2H++Cl-+ ClO-=Cl2↑+H2O,HCl与ClO3-可以发生反应ClO3-+5Cl-+ H+=3Cl2↑+3H2O,所以都能生成Cl2,D正确;故选C。
【变式7-5】如图为氯及其化合物的价类二维图,回答下列问题:
(1)图中A的物质类别为_______;B的化学式是_______。
(2)关于盐酸与NaClO反应,同学们持不同意见,甲同学认为发生反应:NaClO+HCl=NaCl+HClO,该反应属于____________反应(填四大基本反应类型);乙同学则认为发生氧化还原反应:NaClO+2HCl=NaCl+Cl2↑+H2O,该反应中HCl体现的性质是_________________________。最终,丙同学通过实验证明乙同学的看法正确,过程如下:向盛有盐酸的试管中滴加NaClO溶液后,将湿润的有色布条置于试管口,布条出现_______现象。
【答案】(1)单质 Cl2O7 (2)复分解 还原性和酸性 褪色
【解析】(1)A对应的物质氯气为单质,因此A的物质类别为单质;B对应的是氧化物,且氯元素化合价为+7价,因此B的化学式为Cl2O7;(2)NaClO+HCl=NaCl+HClO,两种化合物相互交换成分生成另外两种化合物的反应为复分解反应,因此甲认为属于复分解反应;HCl中,氯元素化合价有升高有不变,因此HCl体现的性质是酸性和还原性;若为氧化还原反应则生成氯气,而氯气能使湿润的有色布条褪色。
【变式7-6】(2024·浙江瑞安十校高一期中)物质分类与转化是学习化学的基石,如图为氯及其化合物的“价一类”二维图,请正确回答下列问题:
(1)填写二维图缺失的内容:化学式 A ;类别 B 。
(2)某同学利用以下试剂研究 HClO4性质,进行了如下预测:
从物质类别上看,HClO4像盐酸一样属于强酸,可能与HClO4反应的有(填字母) ;
a.H2SO4 b.Fe c.NaOH
(3)关于盐酸与NaClO反应,同学们有不同意见,甲同学认为发生反应:NaClO+HCl=NaCl+HClO,该反应属于 反应类型(填四大基本反应类型);乙同学认为发生氧化还原反应,因为他曾经看到一篇报道称:某家庭主妇在清洗卫生间时,因混合使用“洁厕灵”(主要成分是稀盐酸)与“84”消毒液(主要成分是 NaClO)而发生氯气中毒事件。请写出反应方程式 ;该反应从化合价角度体现了盐酸具有 性。
【答案】(1) Cl2 酸 (2)bc
(3)复分解 NaClO+2HCl=NaCl+Cl2↑+H2O 还原
【解析】(1)根据氯元素的价类图可知A是Cl2,B所属物质类别是酸;(2)HClO4属于一元强酸,与H2SO4不能发生反应,但能够与比较活泼的金属Fe发生置换反应产生Fe(ClO4)2、H2;能够与NaOH发生中和反应产生NaClO4、H2O,故合理选项是bc;(3)根据反应方程式NaClO+HCl=NaCl+HClO,可知该反应是强酸与弱酸盐反应制取弱酸,因此符合复分解反应的基本规律,因此反应基本类型为复分解反应;混合使用“洁厕灵”(主要成分是稀盐酸)与“84”消毒液(主要成分是 NaClO)而发生氯气中毒事件,说明二者发生了氧化还原反应,根据电子守恒、原子守恒,可得该反应方程式为:NaClO+2HCl=NaCl+Cl2↑+H2O;在该反应中,HCl的作用为表现酸性和还原性。故该反应从化合价角度体现了盐酸具有还原性。
▉题型8 氯及其化合物实验探究
【例8】(2024·广东省广州市二模)将浓盐酸加到KMnO4中进行如图所示的探究实验,一段时间后,下列分析正确的是
A.a处布条褪色,说明Cl2具有漂白性
B.b处出现蓝色,说明还原性:
C.c处红色逐渐变浅,说明Cl2具有还原性
D.KMnO4换成MnO2重做实验,a处布条褪色更快
【答案】B
【解析】利用高锰酸钾的强氧化性,将浓盐酸氧化成Cl2,通过湿润红色布条的褪色,判断氯气的性质,通过淀粉-KI溶液是否变蓝,判断氯气氧化性与碘单质氧化性强弱,c处通过溶液颜色变化,判断氯气的性质。A项,氯气能使湿润的红布条褪色,是因为氯气与水反应生成HClO,HClO将红色布条漂白,干燥的氯气不具有漂白性,A错误;B项,b处溶液显蓝色,说明生成碘单质,发生Cl2+2I-=I2+2Cl-,根据氧化还原反应的规律,推出I-的还原性强于Cl-,B正确;C项,c处红色褪去,发生Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O,氯气既作氧化剂又做还原剂,C错误;D项,二氧化锰与浓盐酸反应需要加热,题中所给装置没有加热装置,a处布条不褪色,D错误;故选B。
【变式8-1】(2024·广东省佛山市一模)按如图装置进行探究实验,关闭K后,反应开始。下列说法错误的是( )
A.石墨电极A为正极
B.U型管中M代表阳离子交换膜
C.a中产生白色沉淀,溶液中c(Na+)、c(Cl-)减小
D.b中溶液变为橙黄色,说明非金属性:Cl>Br
【答案】C
【解析】由图可知,U形管为原电池,A电极为原电池的正极,酸性条件下高锰酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成锰离子和水,电极B为负极,氯离子在负极失去电子发生氧化反应生成氯气,氢离子通过阳离子交换膜M进入正极区;挥发出的氯化氢使a处饱和氯化钠溶液氯离子浓度增大,使得氯化钠的溶解度减小而形成氯化钠固体;氯气与b处溴化钠溶液反应生成氯化钠和溴,使溶液变为橙黄色;硬质试管中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收氯气,与储存收集氯气安全气球的目的相同,防止污染空气。A项,A电极为原电池的正极,A正确;B项,氢离子通过阳离子交换膜M进入正极区,B正确;C项,挥发出的氯化氢使a处饱和氯化钠溶液氯离子浓度增大,使得氯化钠的溶解度减小而形成氯化钠固体,析出固体所得溶液为氯化钠饱和溶液,温度不变,溶度积为定值,溶液中氯离子浓度变大,钠离子变小,C错误;D项,b中溶液变为橙黄色是因为氯气与溴化钠溶液反应生成氯化钠和溴,由氧化剂的氧化性强于氧化产物可知,氯气的氧化性强于溴,证明氯元素的非金属性强于溴元素。
【变式8-2】常温下二氧化氯为黄绿色或橘黄色气体,性质非常不稳定。温度过高,二氧化氯的水溶液有可能爆炸。某研究小组设计如图所示实验制备ClO2。
(1)如图,在烧瓶中先放入一定量的KClO3和草酸(H2C2O4),然后再加入足量的稀硫酸,水浴加热。反应后产物中有ClO2、CO2和一种酸式盐,该反应的化学方程式为________________________________,氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。
(2)控制水浴温度在60~80 ℃之间的目的是_____________________________________,图示装置中缺少的一种必需的玻璃仪器是________。
(3)A装置用于吸收产生的二氧化氯,其中最好盛放________(填序号)。
①60 ℃的温水 ②冰水 ③饱和食盐水
(4)将二氧化氯溶液加入硫化氢溶液中,所得溶液中加入少量氯化钡溶液,有白色沉淀生成。请写出二氧化氯溶液和硫化氢溶液反应的化学方程式____________________________________________________。
【答案】(1)2KClO3+H2C2O4+2H2SO42ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+2H2O 1∶1
(2)使反应正常进行,并防止温度过高引起爆炸 温度计
(3)② (4)5H2S+8ClO2+4H2O===5H2SO4+8HCl
【解析】(1)由题意知,KClO3和H2C2O4在酸性条件下反应生成ClO2、CO2、KHSO4和H2O,反应的化学方程式为2KClO3+H2C2O4+2H2SO42ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+2H2O;根据化合价变化可知,氧化产物为CO2,还原产物为ClO2,根据化学方程式可知,二者的物质的量之比为1∶1。(2)由题目中的信息可知,温度过高ClO2的水溶液有可能爆炸,故应用水浴控制反应温度;水浴需控温在60~80 ℃之间,需用到温度计。(3)为防止在较高温度下ClO2的水溶液发生爆炸,应用冰水吸收,故选②。(4)将ClO2溶液加入H2S溶液中,所得溶液中加入少量BaCl2溶液有白色沉淀生成,说明有SO生成,ClO2中+4价的Cl变为Cl-,化学方程式为5H2S+8ClO2+4H2O===5H2SO4+8HCl。
【变式8-3】磺酰氯(SO2Cl2)是一种重要的有机合成试剂,实验室可利用SO2与Cl2在活性炭作用下反应制取少量的SO2Cl2,装置如图所示(部分夹持装置省略)。已知SO2Cl2的熔点为-54.1 ℃,沸点为69.1 ℃,遇水能发生剧烈的水解反应,并产生白雾。
回答下列问题:
(1)装置甲可以用于实验室制SO2,则下列试剂组合中合适的是________(填字母)。
A.18.4 mol·L-1的硫酸和Cu
B.10 mol·L-1的硝酸和Na2SO3固体
C.70%的硫酸和Na2SO3固体
装置庚中发生反应的离子方程式为____________________________。
(2)导管a的作用是__________________________________。仪器b盛放的试剂为________。装置乙和丁中可以使用同一种试剂,该试剂为________。
(3)控制反应过程中装置丙中进气速率的方法是___________________________________,实验结束时,关闭分液漏斗活塞和止水夹k,此时装置戊的作用是__________________________。
(4)氯磺酸(ClSO3H)加热分解,也能制得磺酰氯与另外一种物质,该反应的化学方程式为_______________________________________________________________________。
(5)若反应中消耗的氯气体积为896 mL(已转化为标准状况,SO2足量),最后得到纯净的磺酰氯3.3 g,则磺酰氯的产率为________(保留三位有效数字)。
【答案】(1)C 2MnO+10Cl-+16H+===2Mn2++5Cl2↑+8H2O
(2)平衡分液漏斗内外压强,便于浓盐酸顺利流下 碱石灰 浓硫酸
(3)通过观察装置乙、丁中气泡的生成速率来控制装置甲、庚中分液漏斗中液体的滴加速率 平衡压强,贮存少量氯气
(4)2ClSO3HSO2Cl2+H2SO4 (5)61.1%
【解析】(1)18.4 mol·L-1的硫酸和Cu混合,不加热时,反应不能发生,A不符合题意;10 mol·L-1的硝酸和Na2SO3固体混合,硝酸会将Na2SO3氧化为Na2SO4,没有SO2生成,B不符合题意;70%的硫酸和Na2SO3固体混合后发生复分解反应,从而生成SO2气体,C符合题意。装置庚中,KMnO4与浓盐酸反应,生成MnCl2、Cl2等,发生反应的离子方程式为2MnO+10Cl-+16H+===2Mn2++5Cl2↑+8H2O。(2)导管a的作用是平衡分液漏斗内外压强,便于浓盐酸顺利流下。仪器b的作用是吸收SO2和Cl2,同时防止空气中水蒸气的进入,所以盛放的试剂为碱石灰。装置乙和丁中的液体可以使用同一种试剂,该试剂能同时干燥SO2和Cl2,该试剂为浓硫酸。(3)通过观察装置乙、丁中气泡的生成速率来控制装置甲、庚中分液漏斗中液体的滴加速率;实验结束时,关闭分液漏斗活塞和止水夹k,此时生成的Cl2进入装置戊中,其作用是平衡压强,贮存少量氯气。(4)氯磺酸(ClSO3H)加热分解,也能制得磺酰氯与另外一种物质,根据质量守恒定律,可确定另一种物质为H2SO4,该反应的化学方程式为2ClSO3HSO2Cl2+H2SO4。(5)n(Cl2)==0.04 mol,n(SO2Cl2)=≈0.024 44 mol,则磺酰氯的产率为×100%=61.1%。
【变式8-4】(2024·浙江精诚联考高一期中)某小组利用氯酸钾与10mol/L盐酸反应制氯气并进行氯气性质的探究,实验装置如图所示:
请回答:
(1)装置B中发生反应的离子方程式是 。
(2)根据相关实验现象就可以证明起漂白作用的不是氯气而是次氯酸,相关现象是 。
(3)装置中NaOH溶液的作用是 。
(4)现要配制240mL10所需盐酸,请回答下列问题:
①所用的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管外,还需要的仪器是 。
②下列操作会使配制结果偏低的是 。
A.容量瓶洗净后未干燥直接用来配制溶液
B.反复摇匀后发现液面低于刻度线,继续加水至刻度线
C.定容时俯视读数
D.用量筒量取浓盐酸配制所需盐酸时,量筒俯视读数
(5)已知:氯酸钾在400℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴、阳离子个数比为1:1,则该反应的化学方程式为 。
【答案】(1)ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O
(2)A中紫色石蕊试液先变红后褪色,D中干燥红布条不褪色
(3)吸收氯气,防止污染
(4) 250mL容量瓶 BD
(5)4KClO3KCl+3KClO4
【解析】氯酸钾氧化浓盐酸生成氯气,利用无水氯化钙干燥氯气,干燥红色布条检验氯气的性质,在E处加热条件下氯气和铜反应,最后用氢氧化钠溶液吸收氯气,防止污染。(1)装置B中制备氯气,发生反应的离子方程式是ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O。(2)干燥的氯气没有漂白性,氯水中含有次氯酸,所以有漂白性,即证明起漂白作用的不是氯气而是次氯酸的相关现象是D中干燥红布条不褪色,紫色石蕊试液先变红后褪色;(3)氯气有毒,则装置中NaOH溶液的作用是吸收氯气,防止污染。(4)①要配制240mL的溶液,应选择250mL的容量瓶,配制溶液所需要的仪器为:量筒、烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管,故选:250mL容量瓶;②A项,容量瓶洗净后未干燥直接用来配制溶液,无影响,故A不选;B项,反复摇匀后发现液面低于刻度线,继续加水至刻度线,使溶液体积V偏大,则c偏小,故B选;C项,定容时俯视读数,溶液体积V偏小,则c偏高,故C不选;D项,用量筒量取浓盐酸配制所需盐酸时,量筒俯视读数,使稀HCl的体积偏小、n(HCl)偏小,则c偏小,故D选;故选BD。(5)已知氯酸钾在400℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,只能是氯化钾,另一种盐的阴、阳离子个数比为1:1,根据化合价升降相等可知应该是高氯酸钾,则该反应的化学方程式为4KClO3KCl+3KClO4。
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