内容正文:
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第一部分 基础过关
第三章 元素及其重要化合物
第3讲 氯及其化合物
考点1 氯及其化合物的重要性质
1.下列说法不正确的是( )
①氢气能在氯气中燃烧产生黄色火焰,生成白烟 ②铜丝在氯气中燃烧,生成蓝绿色的氯化铜 ③液氯就是氯气的水溶液,它能使干燥的有色布条褪色 ④氯气与氢氧化钙反应生成漂白粉,漂白粉的成分只有次氯酸钙
A.只有①
B.①②③
C.①②③④
D.①④
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解析 氢气在氯气中燃烧产生苍白色火焰,生成氯化氢,遇空气中的水蒸气形成盐酸小液滴,应称“白雾”,①不正确。铜丝在氯气中燃烧生成棕黄色的烟——CuCl2的微小晶体颗粒,溶于水时能形成蓝色溶液,②不正确。液氯中只含氯分子,属于纯净物,不能使干燥的有色布条褪色,③不正确。漂白粉的有效成分是次氯酸钙,④不正确。
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解析 A项,氯气在点燃条件下能与氢气反应生成氯化氢,工业上常用于制盐酸;B项,二氧化氯具有强氧化性,能使蛋白质变性而起到杀菌消毒作用,常用于水体消毒;C项,次氯酸具有强氧化性,能使有机色质漂白褪色,常用作漂白剂;D项,氯化铵中铵根离子易被农作物吸收,可用作氮肥。
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3.(2025·广州市高三综合测试)部分含氯物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是( )
A.a与强碱溶液反应可生成c和d
B.电解c的水溶液可生成a
C.e在光照条件下可生成a
D.可存在b→a→e→d的转化关系
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4. (2025·揭阳市同仁中学高三期中)探究氯气性质的微型
实验装置如图所示。①是浓盐酸,⑥是高锰酸钾固体,②~
⑤均是滤纸条,且依次滴有石蕊溶液、淀粉KI溶液、KBr溶液、
含KSCN的FeCl2溶液,⑦是浸有NaOH溶液的脱脂棉条。实验
时滴入浓盐酸,下列说法正确的是( )
A.③处变蓝色,④处变橙色,说明氧化性:Cl2>Br2>I2
B.②处先变红后褪色,说明氯气溶于水后,溶液有酸性和漂白性
C.③处先变蓝后褪色,说明氯气溶于水后,溶液有强氧化性和漂白性
D.⑤处先变红后褪色,说明氯气溶于水后,溶液有强氧化性和漂白性
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解析 氯气会分别氧化碘离子、溴离子为碘单质、溴单质,不能说明氧化性溴单质大于碘单质,A错误;氯气遇到水反应生成盐酸和次氯酸,盐酸具有酸性、次氯酸具有漂白性,使石蕊试液先变红后褪色,B正确;氯气会氧化碘离子生成碘单质,使得淀粉溶液变蓝,溶液不会褪色,C错误;氯气氧化氯化亚铁为氯化铁,铁离子遇到硫氰化钾溶液显红色,溶液不会褪色,D错误。
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考点2 氯气的实验室制法
5.(2024·广东卷)1810年,化学家戴维首次确认“氯气”是一种新元素组成的单质。兴趣小组利用以下装置进行实验。其中,难以达到预期目的的是( )
A B C D
制备Cl2 净化、干燥Cl2 收集Cl2 验证Cl2的氧化性
解析 利用浓盐酸和二氧化锰反应制氯气需要加热,图中缺少加热装置,且分液漏斗内应盛装浓盐酸,A不能达到预期目的。
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A.制取Cl2 B.除去Cl2中的HCl C.收集Cl2 D.吸收尾气中的Cl2
6.(2023·江苏卷)实验室制取Cl2的实验原理及装置均正确的是( )
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7.(2022·广东高考)实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是( )
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8.(2025·武汉市高三年级调研考试)18世纪70年代,瑞典化学家舍勒利用软锰矿与浓盐酸制得了氯气。某化学兴趣小组利用以下装置模拟舍勒制备氯气,能达到预期目的的是( )
解析 MnO2和浓盐酸反应制备氯气需要加热,A不能达到预期目的;氯气能与碱石灰反应,B不能达到预期目的;氯气的密度比空气的大,用向上排空气法收集,气体应从长管进、短管出,C不能达到预期目的。
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解析 装置丙中Cl2和CH4在光照条件下发生取代反应,还可能生成CH2Cl2、CHCl3、CCl4,B错误。
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12.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_______________。
圆底烧瓶
饱和食盐水
水浴加热
Cl2+2OH-===ClO-+Cl-+H2O
避免生成NaClO3
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(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”)。
吸收尾气(Cl2)
AC
过滤
冷水洗涤
紫
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解析 (3)氯气有毒,所以d装置的作用是吸收尾气(Cl2);A项,Na2S可以将氯气还原成氯离子,可以吸收氯气;B项,氯气在NaCl溶液中溶解度很小,不用来吸收氯气;C项,氯气可与Ca(OH)2浊液反应生成水、氯化钙和次氯酸钙,可以吸收氯气;D项,硫酸与氯气不反应,不用来吸收氯气。
(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的;碘单质更易溶于CCl4,所以加入CCl4振荡,静置后CCl4层显紫色。
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13.(2025·江西省南昌市高三质检)氯及其化合物种类繁多,部分含氯物质的“价—类”二维图如图所示。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NA个
电子可制得0.6 mol c
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14.常温下,某同学进行下列实验探究Ca(ClO)2的性质。
下列说法正确的是( )
A.Ca(ClO)2溶液中存在c(ClO-)>c(Ca2+)>c(OH-)>c(H+)
B.实验ⅰ中溶液褪色,说明Ca(ClO)2溶液显碱性
C.实验ⅱ中有白色沉淀生成,说明酸性:HClO>H2CO3
D.实验ⅲ中有黄绿色气体生成,说明酸性条件下氧化性:Cl2>ClO-
实验 实验步骤和现象
ⅰ 取少量Ca(ClO)2溶液于试管中,滴加紫色石蕊溶液,溶液先变蓝后褪色
ⅱ 取少量Ca(ClO)2溶液于试管中,通入CO2,有白色沉淀生成
ⅲ 取少量Ca(ClO)2固体于试管中,加入浓盐酸,有黄绿色气体生成
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15.二氧化氯(ClO2)常用于处理含硫废水。某小组在实验室中探究ClO2与Na2S的反应。
已知:①ClO2是黄绿色气体,易溶于水但不与水反应,沸点为11 ℃,有毒。
②SO2+NaClO3+H2SO4―→ClO2+NaHSO4(未配平)。
③ClO2+NaOH―→NaCl+NaClO3+H2O(未配平)。
Ⅰ.制备ClO2
(1)装置B中反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
(2)ClO2易溶于水但不与水发生化学反应,从分子结构的角度解释其易溶于水的原因:_____________________________________________________。
2∶1
ClO2为极性分子,根据相似相溶规律可知,ClO2易溶于水
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(3)欲制备并收集一定量的
ClO2,右图中装置的连接顺序为
a→______________________。
Ⅱ.探究ClO2与Na2S的反应
将上述收集到的ClO2用N2稀释以增强其稳定性,并将适量的稀释后的ClO2通入如图所示装置中充分反应,得到无色澄清溶液。一段时间后,通过下列实验探究ⅰ中反应的产物。
g→h→b→c→e→f→d
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(4)请补全表格中的空白。
(5)ClO2与Na2S反应的离子方程式为__________________________________。
操作步骤 实验现象 结论
取少量ⅰ中溶液放入试管甲中,滴加品红溶液和盐酸 品红溶液始终不褪色 ①无_____________ ________________生成
另取少量ⅰ中溶液放入试管乙中,加入Ba(OH)2溶液振荡 ②_________________ 有SO生成
③继续在试管乙中加入Ba(OH)2溶液至过量,静置,取上层清液放入试管丙中,__________________________________ 有白色沉淀生成 有Cl-生成
有白色沉淀产生
加入足量硝酸酸化的AgNO3溶液
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解析 (3)装置A制备SO2,生成的SO2进入装置B中反应,为防止倒吸,应在A、B之间使用安全瓶,连接顺序为a→g→h→b→c;ClO2的沸点较低,在装置D中用冰水浴收集,采用长进短出方式,最后用NaOH溶液吸收SO2、ClO2,防止污染空气,则装置连接顺序为a→g→h→b→c→e→f→d。
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16.实验室制备NaClO溶液并用于处理含氨氮废水。
(1)低温下将Cl2通入NaOH溶液中制得NaClO溶液,装置如图1所示。
①装置B中盛放的试剂是____________。
②为了防止装置C温度升高生成副产物NaClO3,可采取的操作为__________________________________________________。
饱和食盐水
装置C使用冰水浴冷却、向装置A中缓慢滴加浓盐酸
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(2)NaClO溶液处理含氨氮废水(pH为6.0~7.0)。
室温下,分别取200 mL预处理后的废水,将初始
pH调节至不同大小,加入等量NaClO溶液,30分钟
后检测剩余氨氮质量浓度。不同初始pH对NaClO
氧化脱除氨氮效果的影响如图2所示,不同初始pH对应反应结束后的pH如图3所示。
①NaClO将废水中NH3氧化为无污染气体,反应的化学方程式为___________________________________,实验中NaClO溶液的实际投入量大于理论计算量,其原因是______________________________。
②处理后的废水pH在6.0~9.0之间才能排放。NaClO溶液处理含氨氮废水初始pH设置为7.0而不是2.0的原因是_____________________________________________。
2NH3+3NaClO===N2+3NaCl+3H2O
NaClO(或HClO)不稳定,易分解
pH为7.0时氨氮去除率较高,且调节pH所需的酸更少
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用0.0500 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定至
溶液呈微黄色,加入2~3滴淀粉溶液,继续滴定至加入最后半滴Na2S2O3溶液后,溶液蓝色褪去,且30 s不恢复原来的颜色。平行滴定三次,记录消耗Na2S2O3溶液的体积
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解析 (1)①由图1可知,装置A用于制取氯气,氯气在装置C中与NaOH溶液反应得到NaClO,则装置B中盛放的试剂为饱和食盐水,用于除去氯气中的HCl。②由已知信息可知,反应应在低温下进行,可采取冰水浴,也可以通过控制氯气的进入量,即向装置A中缓慢滴加浓盐酸来控制温度。
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2.(2025·南京师范大学附属中学高三质检)含氯化合物在生产生活中应用广泛。舍勒发现将软锰矿和浓盐酸混合加热可产生氯气,该方法仍是当今实验室制备氯气的主要方法之一,工业上以NaCl为原料可制得Cl2、Cl2O、HClO、ClOeq \o\al(-,3)和ClOeq \o\al(-,4)等,在催化剂CuCl2作用下,通过氧气直接氧化氯化氢制备氯气。该反应为可逆反应,热化学方程式为4HCl(g)+O2(g)===2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-116 kJ·mol-1。下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是( )
A.Cl2能溶于水,可用于工业制盐酸
B.ClO2有强氧化性,可用于水体消毒
C.HClO溶液显酸性,可用作漂白剂
D.NH4Cl受热易分解,可用作氮肥
解析 a为Cl2,与强碱溶液反应:Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O,可生成c和d,A正确;电解c(如NaCl)的水溶液的反应为2Cl-+2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))2OH-+H2↑+Cl2↑,可生成Cl2,B正确;e为HClO,光照时分解生成HCl和O2,C错误;浓盐酸和MnO2反应生成Cl2,Cl2和H2O反应生成HClO和HCl,HClO与碱反应生成次氯酸盐,存在b→a→e→d的转化关系,D正确。
9.(2025·渭南市大荔县高三质检)利用如图所示装置进行Cl2的制备与性质探究实验时,下列说法正确的是( )
A.装置甲中反应的离子方程式是MnO2+4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))Mn2++2Cl-+Cl2↑+2H2O
B.装置丙中溶液先变红后褪色,不能说明Cl2具有漂白性
C.装置丁中反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
D.戊的作用是尾气处理,也可用澄清的石灰水替换
解析 装置甲中反应的离子方程式是MnO2+4H++2Cl-eq \o(=====,\s\up17(△))Mn2++Cl2↑+2H2O,A错误;装置丙中溶液先变红后褪色,是因为氯气与水反应生成了氯化氢和次氯酸,不能说明Cl2具有漂白性,B正确;装置丁中的反应是2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,C错误;澄清石灰水中氢氧化钙浓度太小,不适合进行氯气的尾气处理,D错误。
10.二氧化氯是黄绿色易溶于水的气体,是高效、低毒的消毒剂,实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2为原料,通过以下过程制备ClO2:
下列相关说法中错误的是( )
A.溶液X中大量存在的阴离子只有Cl-
B.电解时发生反应的化学方程式为NH4Cl+2HCleq \o(=====,\s\up17(电解))3H2↑+NCl3
C.不能利用饱和食盐水除去ClO2中的NH3
D.制备ClO2的反应中,每生成1 mol ClO2,转移1 mol电子
解析 NCl3溶液与NaClO2溶液反应的离子方程式为NCl3+3H2O+6ClOeq \o\al(-,2)===6ClO2↑+3Cl-+3OH-+NH3↑,溶液X中大量存在的阴离子有Cl-和OH-,A错误。
11.实验室利用如图装置模拟盐酸的生产。下列说法错误的是( )
A.装置甲中发生反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-eq \o(=====,\s\up17(△))Mn2++Cl2↑+2H2O
B.装置丙中的产物只有CH3Cl和HCl
C.分离出装置戊中盐酸的最佳方法是分液
D.该实验方案缺少多余氯气的处理装置
解析 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,故A错误;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,故B正确;e为HClO,h为HClO4,HClO的氧化性比HClO4强,故C正确;b为HCl,g为含有ClOeq \o\al(-,3)的盐,二者反应可以生成Cl2,离子方程式为ClOeq \o\al(-,3)+5Cl-+6H+===3Cl2↑+3H2O,每转移5 mol e-可生成3 mol Cl2,则转移NA个电子可生成0.6 mol Cl2,故D正确。
解析 Ca(ClO)2是可溶性强电解质,在溶液中发生电离:Ca(ClO)2===Ca2++2ClO-,ClO-会发生水解:ClO-+H2OHClO+OH-,使溶液显碱性,故 c(OH-)>c(H+),水解的程度是微弱的,则Ca(ClO)2溶液中存在c(ClO-)> c(Ca2+)>c(OH-)>c(H+),A正确;Ca(ClO)2溶液显碱性,向其中滴加紫色石蕊溶液,溶液变为蓝色,HClO具有强氧化性,会将蓝色物质氧化成无色物质,B错误;取少量Ca(ClO)2溶液于试管中,通入CO2,生成白色沉淀,发生反应Ca2++2ClO-+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO,说明酸性:H2CO3>HClO,C错误;实验ⅲ中有黄绿色气体生成,说明发生归中反应:Cl-+ClO-+2H+===Cl2↑+H2O,则氧化性:ClO->Cl2,D错误。
SO2(H2SO3、
SOeq \o\al(2-,3)、HSOeq \o\al(-,3))
8ClO2+5S2-+4H2O===8Cl-+5SOeq \o\al(2-,4)+8H+
(3)用滴定法测定NaClO溶液中有效氯含量的原理为ClO-+2I-+2H+===I2+Cl-+H2O;I2+2S2Oeq \o\al(2-,3)===S4Oeq \o\al(2-,6)+2I-。请补充完整该实验方案:取5.00 mL NaClO溶液样品配制成250 mL溶液,取25.00 mL待测液于碘量瓶中,加入10 mL 2 mol·L-1 H2SO4溶液和过量KI溶液,密封在暗处静置5 min;______________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(须使用的试剂:0.0500 mol·L-1 Na2S2O3溶液、淀粉溶液)。
(2)②由图2可知,pH为7.0时氨氮去除率较高,且反应后溶液pH略大于9,与调节初始pH为2.0相比,调节pH所需的酸更少,所以NaClO溶液处理含氨氮废水初始pH设置为7.0。
(3)该实验是通过测定滴定时消耗的Na2S2O3标准溶液的体积,计算出Na2S2O3的物质的量,根据反应I2+2S2Oeq \o\al(2-,3)===S4Oeq \o\al(2-,6)+2I-,计算出I2的物质的量,再根据反应ClO-+2I-+2H+===I2+Cl-+H2O,计算出参加反应的ClO-的物质的量,进一步算出NaClO溶液中有效氯含量。
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