内容正文:
氯及其化合物测试
(时间:75分钟,分值:100分)
一、单项选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.下列说法正确的是( )
A.新制氯水中滴加少量紫色石蕊试液,充分振荡后溶液呈无色
B.将少量通入中,生成物为和HCl
C.和都能使品红溶液褪色且褪色原理相同
D.室温下,卤素单质都能与氢氧化钠溶液发生歧化(自身化合价的上升和下降)反应
2.NaClO是家用消毒液的有效成分,可通过与NaOH反应制得。NaClO能与反应生成HClO。下列说法正确的是( )
A.新制氯水需存放在带玻璃塞的棕色试剂瓶中
B.可用广泛pH试纸测定新制氯水的pH
C.NaClO与反应的离子方程式为
D.使用NaClO消毒时,可用盐酸酸化
3.对浓盐酸与高锰酸钾反应产生的气体进行如图所示的探究实验,下列分析正确的是( )
A.a处酚酞褪色,说明了氯水有漂白性
B.b处湿润的红布条褪色,说明氯气有漂白性
C.c处湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色,说明氯气与水生成了酸性物质和漂白性物质
D.d处溶液变成橙黄色、e处试纸变成蓝色,说明氧化性:
4.利用如图所示装置进行实验,先向W形管中通入,一段时间后,再用注射器向其中加入浓盐酸,当充满整个W形管后点燃酒精灯。下列说法正确的是( )
A.①处固体为
B.②处试纸变蓝,说明具有氧化性
C.③处可观察到钠块剧烈燃烧,且产生大量白雾
D.④处碱石灰的主要作用是防止空气中的、水蒸气与钠反应
5.工业上将通入冷的NaOH溶液中制得漂白液,下列说法不正确的是( )
A.漂白液的有效成分是NaClO
B.水解生成HClO使漂白液呈酸性
C.通入后的漂白液消毒能力增强
D.NaClO溶液比HClO溶液稳定
6.实验室制取时,下列装置能达到相应实验目的的是( )
A
B
C
D
制备
净化
收集
尾气处理
A.A B.B C.C D.D
7.探究某浓度NaClO溶液先升温再降温过程中漂白性的变化。实验过程中,取①~④时刻的等量溶液,加入等量红纸条,褪色时间如下。
时刻
①
②
③
④
温度/℃
25
45
65
25
褪色时间/min
其中,。下列说法不正确的是( )
A.红纸条褪色原因:,HClO漂白红纸条
B.①→③的过程中,温度对水解程度、HClO与红纸条反应速率的影响一致
C.>的原因:③→④的过程中,温度降低,水解平衡逆向移动,降低
D.若将溶液从45℃直接降温至25℃,加入等量红纸条,推测褪色时间小于
8.为探究新制氯水的性质,某学生做了如下实验:
实验
装置
试剂a
现象
①
紫色的石蕊试液
溶液先变红后褪色
②
溶液
产生气泡
③
酸化的溶液
产生白色沉淀
④
溶液、KSCN溶液
溶液变红
由上述实验可得新制氯水的性质与对应的解释或离子方程式不相符的是( )
A.实验①说明新制氯水中含有
B.实验②发生的反应为
C.实验③说明新制氯水中有
D.实验④说明氯气具有强氧化性:
9.某学习小组通过如图所示装置探究与能否反应产生,已知的升华温度为315℃。下列相关说法不正确的是( )
实验操作和现象:
操作
现象
点燃酒精灯,加热
ⅰ.试管A中固体部分变液态,上方出现白雾
ⅱ.试管A中产生黄色气体,管壁附着黄色液滴
ⅲ.试管B中溶液变蓝
A.为保证实验的严谨性,应另设置加热的对照实验
B.黄色气体中可能含有氯化氢、氯化铁和氯气
C.为进一步确认黄色气体是否含有,应在A、B间增加盛有饱和溶液的洗气瓶
D.若实验证明A中产生,则其化学方程式为
10.海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产等资源,下列说法正确的是
A.氯碱工业制碱的离子方程式:
B.第③步的反应可在直接加热的条件下实现
C.第⑤步、第⑥步中试剂分别可以选用水溶液和稀硫酸
D.第②步中精盐水溶液中应先通入,再通入
11.为回收利用含的废液,某小组设计方案如下所示,下列说法不正确的是( )
A.步骤Ⅰ中,加入足量溶液充分反应后,上下两层均为无色
B.步骤Ⅰ中,分液时从分液漏斗下口放出溶液A
C.试剂X可用硫酸
D.粗可用升华法进一步提纯
12.LiBr溶液可作为替代氟利昂的绿色制冷剂。合成工艺流程如下:
下列说法错误的是
A.还原工序逸出的用NaOH溶液吸收,吸收液不可直接返回还原工序
B.除杂工序中产生的滤渣可用进行组分分离
C.中和工序中生成的气体为酸性氧化物
D.若BaS和恰好完全反应,则理论上参与反应的为1:1:2
13.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,每转移个电子可制得0.6 mol c(设为阿伏加德罗常数的值)
14.氯及其化合物在生产生活中应用广泛。如图为氯元素的“价—类”二维图,下列叙述不正确的是( )
A.b与Fe反应产物的水溶液可用于刻蚀覆铜板
B.c可用作自来水厂的水体消毒剂
C.f为漂白粉的有效成分,工厂常将b通入澄清石灰水制取
D.d为弱酸,见光易分解
二、填空题:本大题共4小题,15题12分,16题14分,17题14分,18题16分,共58分。
15.具有很强的氧化性,广泛应用于化工生产、医疗卫生和环境保护等领域。某同学利用氧化制备,并探究不同条件下氯气与二价锰化合物的反应。
已知:①(棕黑色)、(绿色)、(紫色)为不溶于水的白色固体。
②不同离子随展开剂(如水)在滤纸上展开的速率不同。
③在浓强碱溶液中可稳定存在,碱性减弱时易发生反应。
(一)制备。
(1)请从中选择合适的装置制备,并按顺序连接_________(填字母)。
(2)装置A中生成的化学方程式为________________。其中恒压滴液漏斗中导管a的作用是________________。
(3)向装置E中通入,一段时间后用玻璃棒藮取装置E中溶液点在滤纸上,________(填现象),说明反应完全,可停止通入。
(4)和KCl的溶解度曲线如图所示。将装置E中混合物过滤得到滤液,然后经________、洗涤、干燥等一系列操作获得晶体。
(二)探究不同条件下氯气与二价锰化合物的反应。
Ⅰ.向10mL水中滴入5滴的溶液,得到无色溶液,通入后,产生棕黑色沉淀,且放置后不发生变化。
Ⅱ.向溶液中滴入5滴的溶液,产生白色沉淀,在空气中缓慢变成棕黑色沉淀,通入后,棕黑色沉淀增多,放置后溶液变为紫色,仍有沉淀。
(5)Ⅰ中通入后产生棕黑色沉淀的离子方程式为__________。
(6)对比实验Ⅰ、Ⅱ的现象,分析二价锰化合物还原性的关系是_________。
16.在工业生产中常用作漂白剂、脱色剂、消毒剂、拔染剂等。实验室中可用和NaOH混合溶液吸收的方法制取,现利用如下装置及试剂制备晶体。
已知:①饱和溶液在温度低于时析出的晶体是,高于时析出的晶体是,高于时分解成和。
②气体浓度较大时易发生爆炸。
(1)装置A中仪器a的名称为________装置D中NaOH溶液的作用是________________。
(2)装置A中生成的化学方程式为________________。
(3)下列关于装置C及后续操作的说法错误的是_______(填标号,双选)。
A.装置C中作氧化剂
B.为获得晶体,可将装置C试管中的溶液在蒸发浓缩结晶并趁热过滤
C.用左右温水洗涤所得晶体
D.高温烘干过滤后所得滤渣即可得到产物
(4)装置A中需稍微过量,原因是_______。
(5)实验过程中,常需要打开,鼓入一定量空气。该操作的目的是_______。
(6)Cl和O可形成另一种化合物,中心原子为的VSEPR模型是_______;键角比键角_______(填“大”小”或“相等”)。
(7)纯度的测定。用“间接碘量法”测定样品(杂质与不发生反应)的纯度,过程如下:取样品1.810 g配制成250 mL溶液,从中取出25.00 mL;加入足量KI固体和适量稀,再滴加几滴淀粉溶液(已知:),然后用标准溶液滴定至终点,重复2次,测得消耗标准溶液的平均体积为(已知:)。样品中的纯度为______(用含c、V的代数式表示)。
17.含氯消毒剂可以有效消灭新冠病毒。二氧化氯就是其中一种高效消毒灭菌剂,但其稳定性较差,可转化为保存。分别利用吸收法和电解法两种方法得到较稳定的。其工艺流程示意图如图所示:
已知:①纯易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下。
②饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是,高于38℃时析出的晶体是,高于60℃时分解成和NaCl。
(1)步骤1中,生成的离子方程式是______,通入空气的作用是______。
(2)方法1中,反应的离子方程式是______,利用方法1制时,温度不能超过20℃,可能的原因是______。
(3)方法2中,将通入电解槽的阴极表面,饱和NaCl溶液加人电解槽的阳极室,电解一段时间后,可得到产品,写出电解时阴极的电极反应式______。
(4)步骤3中从溶液中获得晶体的操作步骤为:①减压,55℃蒸发结晶;②趁热过滤;③______;④低于60℃干燥,得到成品。
(5)为测定制得的晶体中的含量,做如下操作:
①称取ag样品于烧杯中,加入适量蒸馏水溶解后加过量的碘化钾晶体,再滴入适量的稀硫酸,充分反应。将所得混合液配成100mL待测溶液。
②移取25.00mL待测溶液于锥形瓶中,用标准溶液滴定至滴定终点。重复2次,测得消耗标准溶液的平均体积为cmL(已知:)。样品中的质量分数为______(用含a、b、c的代数式表示)。在滴定操作正确无误的情况下,测得结果偏高,可能的原因是______(用离子方程式和文字表示)。
18.某小组同学探究不同条件下氯气与二价锰化合物的反应。
资料:ⅰ.在一定条件下可被或氧化成(棕黑色)、(绿色)、(紫色)。
ⅱ.浓碱性条件下,可被OH还原为。
ⅲ.的氧化性与溶液的酸碱性无关;NaClO的氧化性随碱性增强而减弱。
实验装置如图(夹持装置略)。
序号
物质a
C中实验现象
通入前
通入后
Ⅰ
水
得到无色溶液
产生棕黑色沉淀,且放置后不发生变化
Ⅱ
5% NaOH溶液
产生白色沉淀,在空气中缓慢变成棕黑色沉淀
棕黑色沉淀增多,放置后溶液变为紫色,仍有沉淀
Ⅲ
40% NaOH溶液
产生白色沉淀,在空气中缓慢变成棕黑色沉淀
棕黑色沉淀增多,放置后溶液变为紫色,仍有沉淀
(1)B中试剂是______。
(2)通入前,Ⅱ、Ⅲ中沉淀由白色变为棕黑色的化学方程式为______。
(3)对比实验Ⅰ、Ⅱ通入后的实验现象,对于二价锰化合物还原性的认识是______。
(4)根据资料ⅱ,Ⅲ中应得到绿色溶液,实验中得到紫色溶液,分析现象与资料不符的原因:
原因一:可能是通入导致溶液的碱性减弱。
原因二:可能是氧化剂过量,氧化剂将氧化为。
①用化学方程式表示可能导致溶液碱性减弱的原因______,但通过实验测定,溶液的碱性变化很小。
②取Ⅲ中放置后的1mL悬浊液,加入4mL40%NaOH溶液,溶液紫色迅速变为绿色,且绿色缓慢加深。溶液紫色迅速变为绿色的离子方程式为_____;溶液绿色缓慢加深,原因是被_____(填“化学式”)氧化,可证明Ⅲ的悬浊液中氧化剂过量。
③取Ⅲ中放置后的1mL悬浊液,加入4mL水,溶液紫色缓慢加深,发生的反应是_____。
④从反应速率的角度,分析实验Ⅲ未得到绿色溶液的可能原因_____。
答案以及解析
1.答案:A
解析:新制氯水有酸性和漂白性,能使石蕊试液先变红,但最终褪色,A正确;少量通入中,过量,生成物为和,B错误;和都能使品红溶液褪色,但褪色原理不同,氯气溶于水生成的次氯酸具有强氧化性,从而使品红溶液褪色,二氧化硫是和品红生成不稳定的无色物质而使品红溶液褪色,C错误;室温下,氟单质和水剧烈反应,发生置换反应生成氧气和氟化氢,氟化氢与氢氧化钠反应生成氟化钠和水,D错误。
2.答案:A
解析:氯水中的次氯酸见光易分解,应保存在棕色试剂瓶中,并置于阴凉处,故A正确;新制氯水具有漂白性,能漂白pH试纸,所以不能用广泛pH试纸测新制氯水的pH,故B错误;酸性:,NaClO与反应生成次氯酸和碳酸氢钠,正确的离子方程式为,故C错误;NaClO与盐酸反应生成有毒的氯气,故不能用盐酸酸化,故D错误。
3.答案:C
解析:a处酚酞褪色是因为氯气和NaOH反应生成NaCl和NaClO,且浓盐酸会挥发出HCl气体,也会中和NaOH,所以酚酞褪色不能说明氯水有漂白性,A错误;氯气本身不具有漂白性,与水反应生成的HClO具有漂白性,B错误;石蕊遇酸变红,湿润的蓝色石蕊试纸先变红,说明氯气与水生成了酸性物质,后褪色说明氯气与水生成漂白性物质,C正确;d处溶液变成橙黄色说明氯气氧化生成,但e处生成的碘单质也可能是未反应的氯气将其氧化,所以无法比较和的氧化性强弱,D错误。
4.答案:B
解析:充满整个W形管后点燃酒精灯,说明产生时未加热,而浓盐酸与制氯气需要加热,故①处固体不是,A错误;与KI发生反应;,表现氧化性,淀粉遇变蓝色,B正确;③处可观察到钠块剧烈燃烧,且产生大量“白烟”,“白烟”为NaCl固体小颗粒,不是白雾,C错误;④处碱石灰的主要作用是吸收多余的,防止污染空气,D错误。
5.答案:B
解析:NaClO水解生成的HClO具有漂白性,NaClO是漂白液的有效成分,A项正确;的水解方程式为,漂白液呈碱性,B项错误;通入后发生反应:,浓度增大,且HClO的氧化性更强,故漂白液的消毒能力增强,C项正确;恣氯酸不稳定,在光照条件下易分解,所以热稳定性:HClO,D项正确。
6.答案:D
解析:实验室用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下制备氯气,A不能达到实验目的;制得的氯气中混有HCl和水蒸气,故应使气体依次通过饱和食盐水和浓硫酸,从而达到净化氯气的目的,B不能达到实验目的;收集氯气时集气瓶不能密封,否则易发生爆炸,C不能达到实验目的;氯气可与NaOH反应,故可用NaOH溶液进行尾气处理,D能达到实验目的。
7.答案:C
解析:次氯酸根离子水解生成次氯酸,HClO具有漂白性,故A正确;水解是吸热过程,升高温度水解程度增大,且温度升高,HClO与红纸条的反应速率增大,B正确;由题中数据知,:④<①,温度不变,水解平衡常数不变,又NaClO溶液的浓度不变(盐的水解是微弱的),故溶液中:④>①,①→④的过程中的水解平衡正向移动,结合HClO不稳定知,③→④的过程中,HClO发生了分解,故C错误;45℃下HClO分解较少,故D正确。
8.答案:B
解析:紫色的石蕊试液变红,说明有存在,后褪色,说明有HClO,A不符合题意;
碳酸的酸性比HClO强,产生气泡是因为和发生反应:,B符合题意;
实验③说明新制氯水中含有,和银离子反应生成AgCl白色沉淀,C不符合题意;
新制氯水中的具有强氧化性,可以将亚铁离子氧化为铁离子,D不符合题意。
9.答案:C
解析:已知的升华温度为315℃,则黄色气体可能是升华产生的,故A正确;由题意结合以上分析及水解会生成HCl可知,B正确;氯气能与饱和碳酸氢钠溶液反应,应选择饱和食盐水吸收HCl和,C错误;若A中生成,Cl元素化合价升高,则Mn元素化合价应降低,二氧化锰与反应应生成氧化铁、氯化锰、氯气和水,D正确。
10.答案:D
解析:氯碱工业是指电解饱和NaCl溶液的工业,其反应的离子方程式为,A项错误;水解生成和HCl,直接加热会使HCl挥发,促进水解平衡正向移动,无法得到无水,需在HCl气流中加热以抑制的水解,B项错误;第⑤步中选用二氧化硫水溶液,其与溴水反应生成硫酸和HBr,第⑥步中需通入氯气氧化HBr生成溴单质,不能使用稀硫酸,C项错误;由于的溶解度较大,的溶解度较小,因此第②步中精盐水溶液中应先通入,形成氨的饱和NaCl溶液,再通入,D项正确。
11.答案:B
解析:碳酸钠溶液呈碱性,碘单质在碱性溶液中发生歧化反应生成碘离子和碘酸根离子,则在步骤Ⅰ中,加入足量溶液后紫红色磌单质完全反应,上下两层溶液均为无色,A项正确;的密度大于水,故分液时应从分液漏斗上口倒出水层(溶液A),B项错误;步骤Ⅱ的目的是生成粗,碘离子和碘酸根离子在酸性环境中会发生归中反应生成碘单质,故试剂X可用硫酸,C项正确;碘单质受热易升华,故实验制得的粗碘可用升华法进一步提纯,D项正确。
12.答案:D
解析:根据、知,参与反应的,D项错误。
13.答案:A
解析:a和d的水溶液能共存,如,A项错误;d为次氯酸盐,f为,二者都具有强氧化性,都可以用于杀菌消毒,B项正确;e为,h为,的氧化性比的强,C项正确;b为,g为氯酸盐,b与g反应可得,如,每转移个电子可制得,项正确。
14.答案:C
解析:A.氯气能与铁反应生成三氯化铁,三氯化铁溶液可以与铜单质反应,A正确;
B.是重要的高效消毒剂,B正确;
C.漂白粉的有效成分为次氯酸钙,由氯气通入冷的石灰乳反应制得,C错误;
D.HClO为弱酸,见光易分解,D正确;
故选C。
15.答案:(1)
(2);平衡气压,使浓盐酸顺利流下
(3)滤纸上只有紫色而无绿色
(4)蒸发结晶、趁热过滤
(5)
(6)的还原性比的强
解析:(1)根据已知信息③,为防止装置E中强碱溶液碱性减弱,不稳定导致的产率降低,需用饱和食盐水除去挥发出的氧化的反应在装置E中进行,由于整个反应在溶液中进行,制备的无需浓硫酸干燥,NaOH溶液用于尾气处理;所以连接顺序为。
(2)装置A中用漂白粉与浓盐酸反应制备,其化学方程式为,恒压滴液漏斗中导管a可以平衡气压,使浓盐酸顺利流下。
(3)若反应完全,则溶液中只有,没有,根据已知信息①②知,此时滤纸上只有紫色而无绿色。
(4)由题图可知,高温时KCl溶解度大,且其溶解度随温度升高而增大,为防止晶体析出,蒸发浓缩至晶体析出后应及时趁热过滤。
(5)溶液中通入后产生棕黑色沉淀,该沉淀为,其反应的离子方程式为。
(6)对比实验Ⅰ、Ⅱ,Ⅰ中被氧化为,Ⅱ中被氧化为,且能被氧化为更高价的,Ⅱ中溶液碱性更强,则二价锰化合物的还原性随溶液的碱性增强而增强,且的还原性比的强。
16.答案:(1)恒压滴液漏斗;吸收过量的
(2)
(3)AD
(4)防止过量产生气体,在装置C中被氧化生成硫酸钠,影响产品纯度
(5)稀释,防止浓度过高引起爆炸
(6)四面体;大
(7)12.5cV
解析:(1)由实验装置可知装置A中仪器a的名称为恒压滴液漏斗;由于气体有毒,属于大气污染物,为防止多余的进入空气,污染环境,需使用NaOH溶液进行吸收。
(2)装置A中和固体在浓硫酸的作用下反应生成,由氧化还原反应的规律可配平其化学方程式:。
(3)装置C用于制备,发生的反应为,该反应中为还原剂,A错误;由已知条件①可知,为得到晶体,需将装置C试管中的溶液在蒸发结晶并趁热过滤,然后用的温水洗涤,低于干燥,最后得到产物,正确,D错误。
(4)若过量,则过量的与浓硫酸反应产生气体,进入装置C中会被氧化生成硫酸钠,从而影响产品纯度,因此装置A中需稍过量。
(5)由已知条件②可知,气体浓度较大时易发生爆炸,因此在实验过程中,常需要打开,鼓入一定量空气,用于稀释,防止浓度过大引起爆炸。
(6)由价层电子对互斥理论可得的中心原子O的价层电子对数为,则的VSEPR模型为四面体形;电负性Cl,相比,中共用电子对更偏向O,斥力更大,故键角比键角大。
(7)根据题给离子方程式得到关系式:,则样品中的物质的量,其质量分数是。
17.答案:(1);稀释产生的,防止其分解爆炸
(2);温度较高时易分解
(3)
(4)用38℃~60℃温水洗涤
(5);,操作①环节有部分被空气氧化为,消耗的增多
解析:(1)步骤1中,在酸性条件下与二氧化硫发生氧化还原反应生成和,由已知①可知,通入空气的作用是稀释产生的,防止其分解爆炸。
(2)方法1中和在碱性条件下发生氧化还原反应:。
(3)由题意可知,阴极上得电子生成,电极反应式为。
(4)结合已知②可知,趁热过滤后应用38℃~60℃温水洗涤沉淀。
(5)在酸性条件下与过量的KI发生反应,结合,可得关系式,所以25.00 mL 待测溶液中,则样品中的质量分数为;由于碘离子能被空气中的氧气氧化,发生反应生成,导致滴定时消耗更多的,所以在滴定操作正确无误的情况下,测得结果也可能偏高。
18.答案:(1)饱和NaCl溶液
(2)
(3)二价锰化合物在中性或弱酸性条件下只能被氧化到,在碱性条件下可以被氧化到更高价态
(4)①;②;;③;④溶液中存在反应:ⅰ.,ⅱ.,在浓碱性条件下,和均很大时,反应ⅱ速率快于反应ⅰ
解析:(2)通入前,Ⅱ、Ⅲ中氯气与二价锰化合物反应的探究与NaOH电离产生的反应产生白色沉淀,该沉淀不稳定,易被溶解在溶液中的氧气氧化为棕黑色:。
(4)①与NaOH反应产生NaCl、NaClO、,使溶液碱性减弱。②溶液紫色变为绿色是由于在浓碱性条件下,被还原为,根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒配平可得反应的离子方程式;溶液绿色缓慢加深,原因是被NaClO氧化生成,可证明Ⅲ的悬浊液中氧化剂过量。③取Ⅲ中放置后的1mL悬浊液,加入4mL水,溶液碱性减弱,紫色缓慢加深,说明将氧化为。
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