第2章 第3节 第3课时 氧化还原反应的应用-【金版新学案】2024-2025学年新教材高一化学必修第一册同步课堂高效讲义教师用书word（鲁科版2019 单选）

第3课时　氧化还原反应的应用 [课程标准]　1.以H2O2为例，学会根据元素化合价预测并设计实验探究物质的氧化性或还原性。　2.了解氧化还原反应在物质转化和能量转化中的应用。　3.能从元素价态变化的视角说明物质的转化路径，学会氯气的实验室制法。 知识点一　研究物质的性质 1．研究物质氧化性或还原性的思路 2．过氧化氢(H2O2)氧化性及还原性的探究 性质预测 氧元素化合价为－1价，可升高到0价，具有还原性 氧元素化合价由－1价可降低到－2价，具有氧化性 选择试剂 酸性高锰酸钾溶液 KI溶液、淀粉溶液 实验操作 实验现象 酸性高锰酸钾溶液紫红色褪去，产生无色无味气体，该气体能使带火星的木条复燃 淀粉-KI溶液变蓝色 实验结论 H2O2表现还原性，被氧化为氧气 H2O2表现氧化性，被还原为H2O 学生用书↓第67页 3.H2O2的性质 　　微点拨 1．预测物质可能有氧化性或还原性，可以根据物质所含元素价态来判断，如价态有升高趋势，则可能有还原性，若有降低趋势，则可能有氧化性。 2．要证明物质有氧化性，则应选择还原剂，验证两者能否发生氧化还原反应，相反，若证明物质有还原性，则应选择氧化剂，看两者能否发生氧化还原反应。 【微自测】　判断正误 1．H2O2可漂白有色物质，其漂白原理和活性炭漂白相似。(　　) 2．HBr中Br元素价态为最低价态，因此HBr只能失电子，只有还原性。(　　) 3．H2O2中H元素价态为＋1价，因此预测H2O2和还原性物质反应时，其还原产物为H2。(　　) 4．市售的双氧水浓度多为30%，在保存时，应密封避光保存。(　　) 5．物质的氧化性或还原性是由其本质性质决定，与溶液酸碱性无关。(　　) 答案：1.×　2.×　3.×　4.√　5.× 1．已知：①2H2O2O2↑＋2H2O；②H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O；③2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O。通过以上三个反应不能推断H2O2所具有的性质或用途是(　　) A．还原性　　　　　 B．氧化性 C．漂白性 D．制备O2 C　[反应③表现了H2O2的还原性，A项不符合题意；反应②表现了H2O2的氧化性，B项不符合题意；反应③使酸性KMnO4溶液褪色，表现的是H2O2的还原性，不是漂白性，C项符合题意；由反应①可知H2O2可用来制备O2，D项不符合题意。] 2．H2O2是一种“绿色氧化剂”，在下列反应中，H2O2没有表现氧化性的是(　　) A．H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O B．3H2O2＋2MnO===2MnO2↓＋3O2↑＋2OH－＋2H2O C．3H2O2＋2NaCrO2＋2NaOH===2Na2CrO4＋4H2O D．H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O B　[A项，H2O2中的O由－1价降到－2价，表现氧化性；B项，H2O2中的O由－1价升到0价，表现还原性，Mn由＋7价降到＋4价，MnO表现氧化性；C项，H2O2中的O由－1价降到－2价，表现氧化性，Cr由＋3价升到＋6价，NaCrO2表现还原性；D项，H2O2中的O由－1价降到－2价，表现氧化性，Fe由＋2价升到＋3价，Fe2＋表现还原性。] 3．H2O2(氧的化合价为－1价)俗名双氧水，医疗上利用它有杀菌消毒作用来清洗伤口。对于下列A～D涉及H2O2的反应，回答下列问题： A．Na2O2＋2HCl===2NaCl＋H2O2 B．Ag2O＋H2O2===2Ag＋O2↑＋H2O C．2H2O2===2H2O＋O2↑ D．3H2O2＋Cr2(SO4)3＋10KOH===2K2CrO4＋3K2SO4＋8H2O (1)H2O2仅体现氧化性的反应是________(填字母)。 (2)H2O2既体现氧化性又体现还原性的反应是________(填字母)。 (3)H2O2仅体现还原性的反应是________(填字母)。 (4)上述反应说明H2O2、Ag2O、K2CrO4氧化性由强到弱的顺序是____________________。 解析：反应A中无元素化合价变化，为非氧化还原反应；反应B中，H2O2中O元素化合价升高，体现还原性；反应C中，H2O2中O元素化合价既降低又升高，既体现氧化性又体现还原性；反应D中，H2O2中O元素化合价降低，体现氧化性。根据化合价变化知B中氧化剂是Ag2O，还原剂是H2O2，故氧化性Ag2O>H2O2；D中，H2O2是氧化剂，K2CrO4是氧化产物，故氧化性H2O2>K2CrO4。 答案：(1)D　(2)C　(3)B　(4)Ag2O>H2O2>K2CrO4 学生用书↓第68页 知识点二　实现物质转化与获得能量 1．利用氧化还原反应冶炼金属 (1)金属冶炼的本质 金属阳离子得电子被还原生成金属单质，Mn＋＋ne－===M。 (2)金属冶炼的方法 ①电解法：常用于冶炼K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属，如2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑； ②热还原法：常用于冶炼Zn、Fe、Cu等金属，如Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2； ③热分解法：常用于冶炼Hg、Ag等金属，如2HgO2Hg＋O2↑； ④湿法炼铜：CuSO4＋Fe===Cu＋FeSO4。 2．实验室制氯气 (1)反应原理 ①化学方程式 MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。 ②该反应中的氧化剂是MnO2。浓盐酸的作用是作还原剂，并起酸的作用。 (2)仪器装置 ①气体发生装置类型：固＋液气 ②发生装置所用仪器的名称为分液漏斗、圆底烧瓶。 ③装置C的作用是除去Cl2中少量的HCl气体。 ④装置D的作用是干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气)。 (3)收集方法 ①向上排空气法(氯气密度大于空气)。 ②排饱和食盐水法(氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度很小，用此法可除去实验中挥发产生的氯化氢气体)。 (4)验满方法 ①将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。 ②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色，则证明已集满。 (5)尾气处理 ①仪器装置图中烧杯F中盛放的液体是NaOH溶液。 ②该液体的作用是吸收过量的氯气，防止污染环境。反应的方程式为：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，该反应中氯气表现的性质是既有氧化性又有还原性。 【微自测】　判断正误 1. 燃烧释放能量的过程一定发生了氧化还原反应。(　　) 2．金属冶炼：将金属从其化合物中还原出来，即用化学方法将金属由化合态转变为游离态。(　　) 3．可以通过热还原法用H2还原MgO生成Mg。(　　) 4．含4 mol HCl的浓盐酸与足量MnO2反应，可制备22.4 L Cl2。(　　) 学生用书↓第69页 5.用饱和NaHCO3溶液除去Cl2中混有的HCl。(　　) 6．常用饱和石灰水吸收尾气中的Cl2。(　　) 答案：1.√　2.√　3.×　4.×　5.×　6.× 1．若实验室需要制取少量氯气，应选用什么仪器作发生器？ 提示：实验室常用MnO2与浓盐酸在加热条件下制取Cl2，属于固体＋液体气体的反应，应选用圆底烧瓶作发生器。 2．写出舍勒发现氯气的离子方程式。分析浓盐酸在反应中表现的性质。 提示：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。浓盐酸中部分HCl生成了Cl2，Cl元素的化合价升高，表现还原性；部分HCl生成了MnCl2，Cl元素的化合价没有变化，表现酸性。 3．实验室制取的氯气中混有杂质吗？如何进行除杂，除杂的顺序是什么？ 提示：氯气中混有的杂质为HCl与水蒸气，先将混合气体通过饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸除去水蒸气。 4．已知高锰酸钾和浓盐酸在常温下就可以制取氯气，试写出化学方程式，用双线桥法标出电子转移。并分析KMnO4、HCl在反应中的作用。 提示： ＋8H2O。 KMnO4为氧化剂，HCl在反应中作还原剂，同时还起到酸的作用。 　　归纳总结 1．实验室制取Cl2的装置图解 2．其他用于实验室制取氯气的化学试剂及反应 用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、K2Cr2O7等氧化剂代替MnO2制取氯气，反应不需加热且反应速率较快，如： ①2KMnO4＋16HCl(浓)===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O ②KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O ③Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O ④K2Cr2O7＋14HCl(浓)===2CrCl3＋2KCl＋3Cl2↑＋7H2O 1. 下列关于金属冶炼的说法不正确的是(　　) A．金属冶炼是指用化学方法将金属由化合态转变为游离态 B．天然矿物很少只含有一种金属元素，往往含有较多杂质 C．金属的冶炼方法主要有热分解法，热还原法和电解法三种方法 D．金属冶炼一定要用到还原剂 D　[金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来，即指用化学方法将金属由化合态转变为游离态的过程，A正确；天然矿物是混合物，很少只含一种金属元素，往往含有较多杂质，B正确；活泼金属采用电解法冶炼，不活泼的金属采用直接加热法冶炼，大部分金属的冶炼都是在高温下采用氧化还原反应法，C正确；对一些不活泼的金属，可以直接用加热分解的方法从其化合物中得到，D错误；故选D。] 2．下列装置应用于实验室制氯气的实验，能达到实验目的的是(　　) A．用装置甲制取氯气 B．用装置乙除去氯气中的少量氯化氢 C．用装置丙收集氯气 D．用装置丁吸收剩余的氯气 C　[MnO2与浓盐酸混合加热制取Cl2，图示装置缺少加热装置，因此不能制取得到Cl2，A不符合题意；HCl与NaHCO3反应产生CO2气体，使Cl2中混有新的杂质CO2，不能达到除杂净化的目的，B不符合题意；由于Cl2的密度比空气大，因此用向上排空气的方法收集，C符合题意；Cl2在水中溶解度不大，因此不能用排水的方法吸收剩余氯气，应该使用NaOH溶液吸收，D不符合题意；故选C。] 3．早在1774年，瑞典化学家舍勒在研究软锰矿(主要成分为MnO2)的过程中，将它与浓盐酸混合加热，产生了黄绿色气体——氯气。某小组同学利用舍勒 学生用书↓第70页 发现氯气的方法制取氯气并探究其性质。 (1)装置①中制取氯气，实验室用二氧化锰和浓盐酸制备氯气的化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)装置②中的饱和食盐水的作用_____________________________________________ ___________________________。 装置③中的现象是_______________________________________________________ _________________。 (3)装置④中反应的离子方程式是_________________________________________________ _______________________。 (4)若有71 g Cl2生成，则被氧化的HCl质量为________。 解析：(1)装置①中制取氯气，其反应的化学方程式是MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。 (2)浓盐酸具有挥发性，生成的氯气中混有HCl气体，可用装置②中饱和食盐水除去；湿润的氯气可生成HClO，次氯酸具有漂白性，可观察到湿润的有色纸条褪色。 (3)氯气可以和NaOH反应生成次氯酸钠、氯化钠和水，离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。 (4)n(Cl2)＝＝1 mol，由MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O得，根据原子守恒知，被氧化的HCl质量为m(HCl)＝36.5 g/mol×1 mol×2＝73 g。 答案：(1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　(2) 除去Cl2中的HCl　湿润的有色纸条褪色 (3)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O　(4) 73 g 1．(2023·黄石高一检测)工业上冶炼金属的方法正确的是(　　) A．采用加热分解法冶炼金属钾 B．采用电解法冶炼金属铝和钠 C．采用热还原法冶炼金属铁与汞 D．采用热还原法冶炼金属铜与钙 B　[钾是活泼金属，采用电解法冶炼金属钾；铝和钠是活泼金属，采用电解法冶炼金属铝和钠；采用热还原法冶炼金属铁，采用加热分解法冶炼金属汞；采用金属置换法冶炼金属铜，采用电解法冶炼金属钙。] 2．为贮存、运输、使用的方便，工业上常将H2O2转化为固态的过碳酸钠晶体(化学式为2Na2CO3·3H2O2)，该晶体有Na2CO3和H2O2的双重性质，下列物质都会使过碳酸钠较快失效，其中在反应中，H2O2只表现氧化性的是(　　) A．MnO2 B．H2S C．稀H2SO4 D．酸性KMnO4 B　[MnO2可催化分解H2O2，反应中H2O2既表现氧化性，又表现还原性，故A项不符合题意；H2S有较强的还原性，可和H2O2发生反应：H2O2＋H2S===2H2O＋S↓，H2O2表现氧化性，故B项符合题意；稀H2SO4只和Na2CO3发生反应而使晶体失效，故C项不符合题意；酸性高锰酸钾具有强氧化性，可和H2O2发生反应，反应中H2O2表现还原性，被氧化生成O2，故D项不符合题意。] 3．某化学小组用如图所示装置制取氯气。下列说法中错误的是(　　) A．该装置图中至少存在三处明显错误 B．该实验中收集氯气的方法错误 C．为了防止氯气污染空气，必须进行尾气处理 D．在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉-KI试纸可以证明是否有氯气逸出 B　[该反应应该用酒精灯加热，应该用分液漏斗而不是长颈漏斗，氯气有毒，应该进行尾气处理，故A项、C项正确；由于氯气的密度比空气的密度大，所以用向上排空气法收集，故B项错误；湿润的淀粉-KI试纸可以证明是否有氯气逸出，若有则变蓝，反之不变色，故D项正确。] 4．已知：(1)实验室制取Cl2的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，其中MnO2发生了________反应，是________剂；每4分子氯化氢中只有________分子发生了________反应，盐酸是____________剂。 (2)室温下KMnO4与浓盐酸反应制取氯气的化学方程式如下： 2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋8H2O＋5Cl2↑。 请在上式中用单线桥法表示出不同元素的原子间得失电子的情况。 (3)用CuCl2做催化剂，在450 ℃时用空气中的O2跟HCl反应也能制得氯气，其化学方程式为4HCl＋O22H2O＋2Cl2。 从氯元素化合价的变化看，以上三种制氯气方法的共同点是_________________________ _______________________________________________； 比较以上三个反应，可以认为氧化剂的氧化能力从强到弱的顺序为____________________。 解析：(1)4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋2H2O＋Cl2↑中，Mn元素的化合价由＋4价降低为＋2价，则MnO2发生了还原反应，是氧化剂，Cl元素的化合价由－1价升高为0价，则HCl为还原剂，每4分子氯化氢中只有2分子发生了氧化反应，盐酸是还原剂。(2)反应中KMnO4为氧化剂，Mn元素的化合价由＋7价降低到＋2价，得到5个电子，Cl元素化合价升高，被氧化，当有2 mol KMnO4参加反应，转移电子10 mol。(3)比较氧化剂氧化能力的强弱时，若氧化产物价态相同，可根据反应的难易程度进行判断：第一个反应需要加热；第二个反应在室温即可发生；第三个反应需要高温、催化剂。故氧化性顺序：KMnO4>MnO2>O2。 答案　(1)还原　氧化　2　氧化　还原 (2) ===2KCl＋2MnCl2＋8H2O＋5Cl2↑ (3)都是利用氧化剂将HCl氧化生成氯气　KMnO4＞MnO2＞O2 课时精练(十五)　氧化还原反应的应用 (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) [基础对点练] 题组一　物质的氧化性或还原性 1．过氧化钠是一种淡黄色固体，遇木炭、铝粉等还原性物质时可燃烧。下列有关说法不正确的是(　　) A．Na2O2与CO2反应时，Na2O2是氧化剂，CO2是还原剂 B．1 mol过氧化钠中阴离子数目为NA C．Na2O2与水反应时，过氧化钠既作氧化剂又作还原剂 D．Na2O2与SO2反应可生成硫酸钠，反应中Na2O2只作氧化剂 A　[Na2O2与CO2的反应为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，只有Na2O2中O元素的化合价发生变化，故Na2O2既是氧化剂，又是还原剂，A项错误；1 mol Na2O2中含1 mol的O，故阴离子数目为NA个，B项正确；Na2O2和H2O反应为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，Na2O2中O元素化合价既升高，生成O2，又降低生成NaOH，故Na2O2既是还原剂又是氧化剂，C项正确；Na2O2和SO2反应为Na2O2＋SO2===Na2SO4，Na2O2只作氧化剂，D项正确。] 2．高铁酸钠(Na2FeO4)是一种高效的饮用水处理剂，工业上可由反应：Fe2O3＋3Na2O2 2Na2FeO4＋Na2O制得。关于该反应的说法正确的是(　　) A．反应中Na2O2是氧化剂 B．原料Fe2O3可以通过铁丝在氧气中燃烧制得 C．生成1 mol Na2FeO4，转移6 mol电子 D．Na2FeO4中Fe元素的化合价为＋4，具有强氧化性，能消毒杀菌 A　[反应中O元素化合价由－1价降低到－2价，则Na2O2为氧化剂，故A正确；铁和氧气在点燃条件下反应生成Fe3O4，而不是Fe2O3，故B错误；反应中Fe元素化合价由＋3价升高到＋6价，生成1 mol Na2FeO4，有3 mol电子转移，故C错误；在Na2FeO4中Fe为＋6价，具有强氧化性，能消毒杀菌，故D错误；故选A。] 题组二　金属的冶炼 3．下列金属冶炼的反应原理，不正确的是(　　) A．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ B．MgO＋H2Mg＋H2O C．Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 D．2Ag2O4Ag＋O2↑ B　[由于Na的金属性很强，Na＋不容易获得电子，因此只能用电解熔融NaCl的方法制取金属Na：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑，A正确；Mg的金属性很强，用一般的还原剂不能把Mg从其化合物中还原出来，因此用电解熔融MgCl2的方法制取金属Mg，B错误；Fe是比较活泼的金属，在高温条件下用还原剂将Fe从其化合物中还原出来：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，C正确；Ag是不活泼金属，可以用热分解法制得：2Ag2O4Ag＋O2↑，D正确。] 4．从金属使用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是200多年前的事。下列跟这个先后顺序有关的是(　　) ①地壳中金属元素的含量　②金属活动性顺序　③金属的导电性　④金属冶炼的难易程度　⑤金属的延展性 A．①③　　　 B．②⑤　　　 C．③⑤　　　 D．②④ D　[对比金属活动性顺序表与人类利用金属的先后，可以发现人类较早使用的金属，其活动性较弱；结合对铁、铝冶炼的认识可知，青铜、铝、铁中，铝冶炼的技术要求是最高的，因此，金属活动性越强，金属的冶炼程度越难，人类对金属的使用越晚。] 5．钛是一种活泼金属，具有密度小、熔点高、可塑性强、机械强度高等性能。工业上常用硫酸分解铁钛矿石来制备二氧化钛，用以冶炼钛，主要有以下五个反应： ①FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O ②TiOSO4＋2H2O===H2TiO3↓＋H2SO4 ③H2TiO3TiO2＋H2O ④TiO2＋C＋2Cl2TiCl4＋CO2 ⑤TiCl4＋2Mg(熔融)===2MgCl2＋Ti 针对以上五个反应，下列叙述错误的是(　　) A．反应①是非氧化还原反应 B．反应②生成了两种酸 C．反应④中的TiO2是氧化剂 D．反应⑤表现了金属镁比金属钛的还原性强 C　[反应①中没有化合价的变化，A正确；反应②中，H2TiO3和H2SO4均为酸，B正确；反应④中，Cl2是氧化剂，C错误；反应⑤中，镁是还原剂，钛是还原产物，所以镁的还原性强于钛，D正确。] 题组三　氯气的制备 6．实验室利用如图所示的装置制取并收集氯气，下列有关描述正确的是(　　) A．F中NaOH溶液也可以换成澄清石灰水 B．饱和食盐水可以用饱和碳酸氢钠溶液代替 C．可以用湿润的蓝色石蕊试纸检验生成的氯气 D．若用稀盐酸代替浓盐酸不能制得氯气，说明浓盐酸的氧化性较强 C　[Ca(OH)2微溶于水，等体积的溶液中含有的溶质的物质的量少，吸收处理Cl2的量也少，因此最后尾气处理时不能把NaOH溶液换成澄清石灰水，A错误；饱和碳酸氢钠溶液与气体中的HCl反应产生CO2气体，会导致Cl2中混有新的杂质气体，因此不能把饱和食盐水换成饱和碳酸氢钠溶液，且氯气也会和碳酸氢钠反应，B错误；Cl2与试纸上的水反应产生的HCl可以使蓝色石蕊试纸变为红色，同时反应产生的HClO具有漂白性，又使试纸由红色变为无色，因此可以用湿润的蓝色石蕊试纸检验生成的氯气，C正确；在该反应中浓盐酸表现还原性和酸性，稀盐酸由于还原性比较弱，因此不能与MnO2反应制得氯气，D错误；故选C。] 7．关于实验室制取Cl2的反应，下列说法错误的是(　　) A．还原剂是HCl，氧化剂是MnO2 B．每生成1 mol Cl2，转移电子的物质的量为2 mol C．每消耗1 mol MnO2，起还原剂作用的HCl消耗2 mol D．足量MnO2与含HCl 0.4 mol的浓盐酸共热可得到0.1 mol Cl2 D　[根据氧化还原反应原理，MnO2是氧化剂，HCl是还原剂，A正确；每生成1 mol Cl2转移2 mol电子，B正确；HCl既表现还原性又表现酸性，且各为一半，C正确；MnO2只能氧化浓盐酸，不能氧化稀盐酸，故无论MnO2是否足量，HCl都不能完全反应，因此得不到0.1 mol Cl2，D错误。] 8．某化学兴趣小组利用MnO2和浓盐酸及如图装置制备Cl2。下列分析不正确的是(　　) A．①中应用分液漏斗代替长颈漏斗 B．①中缺少加热装置 C．在集气瓶的导管口处放一片干燥的淀粉-KI试纸，可以验证是否有氯气逸出 D．④中盛放的NaOH溶液可以吸收尾气 C　[用分液漏斗代替长颈漏斗，避免盐酸挥发及气体逸出，同时便于控制反应的快慢，A正确；二氧化锰和浓盐酸需要加热才能反应生成氯气，需要添加加热装置，B正确；②应用湿润的淀粉-KI试纸，C错误；④中氢氧化钠溶液与氯气反应，可以吸收氯气，防止污染空气，D正确。] 9．在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。下列收集Cl2的装置正确的是(　　) C　[集气瓶中使用单孔橡胶塞塞紧，只能进气，不能排气，则瓶内压强增大到一定程度，可能将橡胶塞顶出，A项错误；因为Cl2的密度比空气大，Cl2应从短管进，B项错误；该装置既能收集Cl2，又能进行尾气处理且能防倒吸，C项正确；由于Cl2和NaOH溶液反应，所以不能收集到Cl2，D项错误。] [能力提升练] 10．下列方法都可以制备氯气，若要制得等质量的氯气，各反应转移的电子数之比为(　　) ①KClO3＋6HCl===KCl＋3Cl2↑＋3H2O ②MnO2＋4HClMnCl2＋Cl2↑＋2H2O ③Ca(ClO)2＋4HCl===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O ④K2Cr2O7＋14HCl===2CrCl3＋2KCl＋3Cl2↑＋7H2O A．5∶6∶3∶6 B．1∶1∶1∶1 C．6∶6∶6∶5 D．1∶3∶3∶1 A　[设制得等质量的氯气的个数为1，由方程式可知，各反应转移的电子数之比为∶2∶1∶2＝5∶6∶3∶6，故选A。] 11．无水AlCl3(183 ℃升华)遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用Al和氯气通过下列装置制备。已知A中产生的氯气混有少许HCl和水蒸气。则下列说法正确的是(　　) A．试剂瓶B、C、F中分别盛饱和NaHCO3、浓硫酸、浓硫酸 B．氯化铝产品最后在装置E中收集 C．A、D两处酒精灯，实验开始时应先点燃D处 D．装置F和G可用盛无水CaCl2的干燥管替换 B　[根据图中所给装置，其中装置A中试剂为浓盐酸和二氧化锰，条件为加热，用于制取氯气，反应为：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；装置B中为饱和氯化钠溶液，用于除去氯气中的氯化氢气体；装置C中为浓硫酸，用于干燥；装置D为制取氯化铝的装置；装置E可用于收集氯化铝；装置F中为浓硫酸，用于干燥，同时可以防止装置G中的水进入装置E；装置G为尾气处理装置，吸收多余的氯气。A．装置B用于除去氯气中的氯化氢气体，试剂为饱和食盐水，故A错误；B.氯化铝在183 ℃挥发，在装置E中凝华成固体，故B正确；C.实验时，为了防止装置中空气干扰实验，应先点燃A处的酒精灯，利用产生的氯气排除装置内的空气，故C错误；D.无水氯化钙不能吸收氯气，不能起到尾气处理的作用，故D错误；故选B。] 12．Cl2O(一氧化二氯)是一种黄棕色、具有强烈刺激性气味的气体，其制备原理为2HgO＋2Cl2===Cl2O＋HgCl2·HgO。某实验兴趣小组在实验室制备Cl2O的装置如图所示(加热或夹持仪器已省略)： 已知：①Cl2O易溶于水，沸点为3.8 ℃，温度过高易发生爆炸； ②2HCl＋HgO===HgCl2＋H2O。 回答下列问题： (1)盛装浓盐酸的玻璃仪器名称为___________。 (2)实验开始前通一会儿N2的目的是将装置中的气体尽可能赶出，但在实验进行时，持续通入N2的目的是____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)发生反应前，上述装置中导气管的正确连接顺序依次为a→f→g→___________→ ___________→___________→___________→___________→___________→d。(某些装置可重复使用) (4)锥形瓶中发生反应的化学方程式为_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)饱和食盐水的作用为____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)实验过程中浓硫酸的作用有： ①干燥氯气；②____________。 (7)实验结束后，该实验兴趣小组甲同学发现实验存在的不足之处有___________(填一种即可)。 解析：(1)盛装浓盐酸的玻璃仪器名称为分液漏斗。 (2)实验进行时，持续通入N2的目的是将生成的Cl2O尽可能赶出。 (3)用浓盐酸与高锰酸钾制取氯气，根据已知反应②可知，需要用饱和食盐水除去氯气中的HCl，用浓硫酸干燥氯气，然后氯气与HgO反应制取Cl2O，具支试管冷凝收集Cl2O，最后用浓硫酸防止空气中的水蒸气进入具支试管，与Cl2O反应。故发生反应前，上述装置中导气管的正确连接顺序依次为a→f→g→d→e→b→c→h→i→d。 (4)锥形瓶中浓盐酸与高锰酸钾制取氯气，还生成氯化锰、氯化钾和水，根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒配平反应的化学方程式为16HCl＋2KMnO4===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。 (5)饱和食盐水的作用是除去挥发出来的氯化氢气体 (6)实验过程中浓硫酸的作用有：左侧浓硫酸的作用为干燥氯气；右侧浓硫酸的作用为防止空气中的水蒸气从i口进入，与Cl2O反应。 (7)实验结束后，该实验兴趣小组的甲同学发现实验存在的不足之处有缺少尾气处理装置，导致多余氯气逸出装置，污染环境。 答案：(1)分液漏斗 (2)将生成的Cl2O尽可能赶出 (3)d　e　b　c　h　i (4)16HCl＋2KMnO4===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O (5)除去挥发出来的氯化氢气体 (6)②防止空气中的水蒸气从i口进入 (7)缺少尾气处理装置(或生成的氯化物可能会腐蚀橡胶管) 13．在2支大小相同的试管中各装入2～3 mL约5%的H2O2溶液，再向其中1支试管中滴入1～2滴1 mol/L FeCl3溶液，对比观察现象。 Ⅰ.体验H2O2分解的实验意义 (1)指出本实验的探究目的：_________________________________________________。 (2)写出H2O2分解反应方程式并用双线桥法标出电子转移的方向和数目：____________ _______________________________________________________________。 (3)在盛有滴入FeCl3溶液的H2O2溶液中，可观察到溶液中 ____________________ ；溶液温度升高；溶液由浅黄色变成棕黄色，最后恢复为浅黄色。 Ⅱ.探讨FeCl3催化H2O2分解的机理 (4)Fe3＋催化H2O2分解时涉及2步反应： 第1步，Fe3＋氧化H2O2：2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋O2↑＋2H＋。 第2步，H2O2氧化Fe2＋：__________________________________________________ ________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。 解析：(1)根据在2支大小相同的试管中各装入2～3 mL约5%的H2O2溶液，再向其中1支试管中滴入1～2滴1 mol·L－1FeCl3溶液，对比观察现象，因此本实验的目的是探究FeCl3对H2O2分解速率的影响；(2)过氧化氢分解的反应方程式为2H2O2===2H2O＋O2↑，H2O2既是氧化剂又是还原剂，生成1 mol O2，转移电子1×2 mol＝2 mol，因此电子转移的数目和方向是：；(3)FeCl3作催化剂，加快H2O2的分解，溶液中出现大量气泡；(4)利用H2O2的氧化性，把Fe2＋氧化成Fe3＋，离子反应式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2H2O＋2Fe3＋。 答案：(1)FeCl3对H2O2分解速率的影响 (2) (3)产生大量气泡 (4)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 14．某课外活动小组欲制取次氯酸钠和氯化钠溶液，为提高次氯酸钠含量，用如图所示装置。图中仪器A中盛浓盐酸，瓶乙盛饱和食盐水，瓶丙盛浓硫酸，丁中盛NaOH溶液。(据资料显示：Cl2与NaOH在不同温度下，产物不同。在较高温度下易生成NaClO3。) 回答下列问题： (1)仪器A的名称是_________，写出装置丁中发生反应的离子方程式：_________________ _______________________________________________________。 (2)有同学认为可以省去乙装置，你认为能否省去乙装置？________(填“能”或“不能”)，理由是：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)丁装置中冰水的作用是：______________________________________________________， 该实验装置存在一个非常大的漏洞，你认为是什么？__________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________。 (4)有同学提出还可以用另一种方法制取次氯酸钠溶液：向Na2CO3溶液中加入Ca(ClO)2，反应后过滤。该方法与第一种方法相比，优点除无副反应发生外，还有：_________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________。 (5)用酸性高锰酸钾和浓盐酸也可以制备氯气，2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，当有7.9 g KMnO4完全反应时，生成氯气的体积为________L。(标准状况下) 解析：(1)由实验装置图可知，仪器A为分液漏斗，装置丁中发生的反应为氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O； (2) 若省去乙装置，氯气中混有氯化氢气体也能和氢氧化钠溶液反应，会降低次氯酸钠的含量，则实验时不能省去乙装置； (3) 由题给信息可知，若温度过高，氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、氯酸钠和水，则丁装置中冰水的作用是防止氯气与氢氧化钠溶液在温度较高时发生其他反应而导致次氯酸钠含量降低；氯气有毒，若直接排入空气中，会污染环境，则该装置最大的缺陷是缺少氯气的尾气吸收装置； (4)碳酸钠溶液与次氯酸钙反应生成碳酸钙沉淀和次氯酸，过滤得到次氯酸溶液，与第一种方法相比，该方法无副反应发生，操作简单，没有有毒气体参加，对环境友好，原料的利用率高； (5) 7.9 g KMnO4的物质的量为＝0.05 mol，由化学方程式可知生成氯气的体积为0.05 mol××22.4 L/mol＝2.8 L。 答案：(1)分液漏斗　Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O　(2)不能　HCl气体进入C中，消耗NaOH，降低NaClO的含量　(3) 防止Cl2与NaOH溶液在温度较高时，发生其他反应　无尾气吸收装置　(4)操作简单、无有毒气体参加 (5) 2.8 学生用书↓第71页 学科网（北京）股份有限公司 $$