内容正文:
专题四 非金属及其化合物
第15讲 氯及其化合物
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目
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CONTENTS
考点一
01
考点二
02
考点三
03
微专题·大素养(7)
04
感悟高考真题
05
知能达标训练
06
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专题四 非金属及其化合物
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考点一 氯气及其化合物的性质
01
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氯气的性质及应用
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氯水成分及性质探究
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次氯酸盐和其他含氯消毒剂
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考点二 氯气的实验室制法
02
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饱和食盐水
浓硫酸
排饱和食盐水
向上排空气
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强碱溶液(如NaOH溶液)
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氯气的制备与性质实验
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其他含氯化合物的制备
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考点三 卤素的性质及X-的检验
03
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FeI2
X2+2NaOH===NaX+NaXO+H2O
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升高
增大
减弱
增强
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最弱
爆炸
铅制器皿或塑料瓶
挥发
橡胶塞
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Br-
I-
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蓝
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2NaBr+Cl2===Br2+2NaCl
Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4
2HBr+Cl2===2HCl+Br2
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Cl2+2I-===I2+2Cl-
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Cl2、Br2、I2氧化性强弱的实验探究
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溴、碘单质提取中的仪器、装置及操作判断
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提取溴、碘的流程分析
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微专题·大素养(7)含氯消毒剂的计算与比较
04
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感悟高考真题
05
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知 能 达 标 训 练
06
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[课程标准] 1.能列举、描述、辨识氯及其化合物重要的物理和化学性质及实验现象。2.能根据氯及其化合物的性质分析生产、生活及环境中的某些常见问题,说明妥善保存、合理使用化学品的常见方法。3.能说明氯及其化合物的应用对社会发展的价值、对环境的影响。
1.物理性质
颜色
状态
气味
密度
毒性
溶解性
黄绿色
气体
刺激性
比空气大
有毒
1体积水溶解约2体积Cl2
2.化学性质——从“价—类”二维角度理解
(1)氧化性
原子结构:
类别:Cl2是活泼的非金属单质,能氧化许多金属、非金属以及一些具有还原性的物质。
(2)歧化反应
氯气与水或碱反应,氯元素的化合价既有升高又有降低,因而氯气既表现氧化性又表现还原性。
3.氯的重要化合物
(1)次氯酸
(2)漂白粉
正确的打“√”,错误的打“×”。
1.漂白粉在空气中长时间放置,最终得到的固体产物为CaCO3( )
2.NaClO是84消毒液的主要成分,在使用84消毒液时,在空气中放置一段时间后,漂白效果更好( )
3.84消毒液和酒精同时使用可增强杀菌效果( )
4.用Cl2消毒的自来水中可能含有有机氯化物,对人体有害( )
5.可以用pH试纸测定氯水的pH( )
6.若贮氯罐意外发生泄露,人们应用浸有一定浓度NaHCO3溶液的毛巾捂住鼻子,在低洼处等待救援( )
答案 1.√ 2.× 3.× 4.√ 5.× 6.×
1.(2023·北京统考)对浓盐酸与高锰酸钾反应产生的气体进行如下图所示的探究实验,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:Cl2>Br2>I2
解析 a处酚酞褪色可能是氯水中的HClO氧化了酚酞,因为氯气和NaOH反应生成NaCl和NaClO使溶液碱性减弱,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;d处溶液变成橙黄色说明氯气氧化Br-生成Br2,但后续生成的碘单质,也可能是未反应的氯气将其氧化,所以无法比较Br2和I2的氧化性强弱,D错误;故选C。
答案 C
2.部分含氯物质的分类与相应化合价关系如图所示(其中d、e为钾盐)。下列推断不合理的是( )
A.液态b可储存在钢瓶中
B.一定条件下,c、e都能分解生成O2
C.a、e在水溶液中能大量共存
D.向d的水溶液中滴加紫色石蕊溶液,溶液先变蓝后褪色
解析 b是Cl2,Cl2易液化,在常温下干燥的Cl2与Fe不反应,因此液化的Cl2可储存在钢瓶中,A正确;c是HClO,该物质不稳定,光照分解产生HCl、O2;e为KClO3,该盐不稳定,受热易分解产生KCl、O2,故一定条件下,c、e都能分解生成O2,B正确;a是HCl,e为KClO3等氯酸盐,二者在水溶液中会发生氧化还原反应产生KCl、Cl2、H2O,故二者在水溶液中不能够大量共存,C错误;d是NaClO等次氯酸盐,该物质水溶液显碱性,因此滴入紫色石蕊试液,溶液变为蓝色,同时该盐具有强氧化性,会将蓝色物质氧化变为无色,故向d的水溶液中滴加紫色石蕊溶液,溶液先变蓝后褪色,D正确。
答案 C
3.(2023·厦门模拟)为探究氯水在光照条件下的分解反应,某同学用强光照射盛有新制氯水的密闭广口瓶,并用传感器测定广口瓶中数据,得到如下三张图片。下列说法正确的是( )
A.图甲可以表示强光照射过程中,氯水pH随时间的变化趋势
B.图乙可以表示强光照射过程中,O2的体积分数随时间的变化趋势
C.图丙可以表示强光照射过程中,c(Cl-)随时间的变化趋势
D.氯水在光照过程中可能出现c(Cl-)>c(H+)
解析 强光照射过程中,由于HClO光照分解生成HCl,氯水的pH应随时间的增长逐渐减小,A错误;强光照射过程中,由于HClO光照分解生成O2,O2的体积分数应随时间的增长逐渐增大,B正确;强光照射过程中,由于HClO光照分解生成HCl,c(Cl-)应随时间的增长逐渐增大,C错误;溶液中只存在一种阳离子H+,同时存在Cl-、ClO-、OH-等多种阴离子,根据电荷守恒知c(H+)>c(Cl-),D错误。
答案 B
4.用滴管将新制的氯水慢慢滴入含有酚酞的氢氧化钠稀溶液中,当滴到最后一滴时红色突然褪去。请你对发生这一现象的原因,提出两种合理的猜想。
猜想一:_________________________________________________________。
猜想二:_________________________________________________________。
请用简单的实验方法证明你的猜想:__________________________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案 猜想一:氯水中含有HClO,其漂白作用使溶液褪色 猜想二:氯水中含有H+,中和OH-使溶液褪色 向褪色后的溶液中滴加NaOH溶液至溶液显碱性,若溶液不再显红色,证明红色褪去是HClO的漂白作用引起的;若溶液重新显红色,证明是H+的中和作用引起的
氯水性质的多重性
5.某消毒液的主要成分为NaClO,还含有一定量的NaOH。下列用来解释事实的方程式中,不合理的是(已知:饱和NaClO溶液的pH约为11)( )
A.该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备:Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
B.该消毒液的pH约为12:ClO-+H2OHClO+OH-
C.该消毒液与洁厕灵(主要成分为HCl)混用,产生有毒的Cl2:2H++Cl-+ClO-===Cl2↑+H2O
D.该消毒液加白醋生成HClO,可增强漂白作用:CH3COOH+ClO-===HClO+CH3COO-
解析 已知饱和NaClO溶液的pH约为11,这是由于ClO-的水解,而该消毒液的pH约为12,主要是因为其中含有一定量的NaOH,B项错误。
答案 B
6.(2023·石家庄联考)84消毒液是常用消毒剂,某化学兴趣小组在实验室制备84消毒液并探究其相关性质。回答下列问题:
Ⅰ.实验室制备84消毒液
(1)装置甲中反应的离子方程式为___________________________________
___________________________________________________________________。
(2)装置丙中制备次氯酸钠为放热反应,该反应需要控制温度在40 ℃以下,写出一种(除搅拌外)控制该反应温度的操作方法:_________________________
____________________________________________________________________。
Ⅱ.探究相关性质
为了进一步研究消毒液的性质,兴趣小组向盛有2 mL 84消毒液的试管中,逐滴加入10%的双氧水,发现有大量的气泡产生,对此作出以下猜测。
猜测1:双氧水与消毒液发生反应产生氧气。
猜测2:……
(3)猜测1中反应的化学方程式为____________________________________
____________________________________________________________________。
猜测2可能为______________________________________________。
(4)为了验证猜想,某探究小组设计用如图装置进行实验,所选药品有:10%的双氧水、一定浓度的84消毒液、二氧化锰等。该小组通过实验得出猜测1正确,请依据此装置和所给的药品推测该探究小组的实验设计是________________
____________________________________________________________________。
解析 (1)装置甲中反应生成氯气,离子方程式为:2MnOeq \o\al(-,4)+16H++10Cl-===2Mn2++5Cl2↑+8H2O。
(2)氯气和氢氧化钠反应为放热反应,可以通过减少氯气的通入或控制烧瓶的温度,即操作方法为:缓慢滴加盐酸,控制氯气与氢氧化钠反应速率或在三颈烧瓶下方用冷水浴降温。
(3)猜测1中反应产生氧气,说明双氧水被氧化,则反应的方程式为:NaClO+H2O2===O2↑+NaCl+H2O。猜测2可能为过氧化氢分解,次氯酸钠对该反应有催化作用。
(4)根据猜测1方程式分析,1 mol过氧化氢被次氯酸钠氧化生成1 mol氧气,若1 mol过氧化氢分解则生成0.5 mol氧气,故根据不同物质条件下氧气的体积不同进行设计实验,故该实验设计为:在相同条件下,用注射器取等量的双氧水,分别加入盛有足量84消毒液和二氧化锰的锥形瓶中,做对照实验,与84消毒液反应产生气体的体积约为与二氧化锰反应产生气体体积的2倍,则证明猜测1正确。
答案 (1)2MnOeq \o\al(-,4)+16H++10Cl-===2Mn2++5Cl2↑+8H2O
(2)缓慢滴加盐酸,控制氯气与氢氧化钠反应速率(在三颈烧瓶下方用冷水浴降温)
(3)NaClO+H2O2===O2↑+NaCl+H2O 84消毒液催化双氧水分解
(4)在相同条件下,用注射器取等量的双氧水,分别加入盛有足量84消毒液和二氧化锰的锥形瓶中,做对照实验,与84消毒液反应产生气体的体积约为与二氧化锰反应产生气体体积的2倍,则证明猜测1正确
1.反应原理
用强氧化剂(如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、MnO2等)氧化浓盐酸,如MnO2与浓盐酸反应的化学方程式为:________________________________________。
2.实验装置
eq \x(\a\al(装置,类型))→eq \a\vs4\al(固体+液体\o(――→,\s\up17(△),\s\do15( ))气体)
↓
eq \x(\a\al(净化,方法))→eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(用_____________除去HCl气体,再用________,除去水蒸气))
↓
eq \x(\a\al(收集,方法))→eq \a\vs4\al(_______________法或_____________法)
eq \x(\a\al(尾气,吸收))→eq \a\vs4\al(用______________________________吸收)
3.注意事项
(1)反应物的选择:必须用浓盐酸,稀盐酸与MnO2不反应,且随着反应的进行,浓盐酸变为稀盐酸时,反应停止,故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。
(2)加热温度:不宜过高,以减少HCl挥发。
(3)实验结束后,先使反应停止并排出残留的Cl2后,再拆卸装置,避免污染空气。
(4)尾气吸收时,用NaOH溶液吸收Cl2,不能用澄清石灰水吸收,因为澄清石灰水中含Ca(OH)2的量少,吸收不完全。
正确的打“√”,错误的打“×”。
1.含0.4 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2共热,能得到0.1 mol Cl2( )
2.用饱和NaHCO3溶液除去Cl2中混有的HCl( )
3.常用饱和石灰水吸收尾气中的Cl2( )
4.用干燥的淀粉碘化钾试纸检验Cl2是否收集满( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.×
1.(2024·苏州模拟)氯气及其化合物在生产、生活中应用广泛。实验室常用浓盐酸与MnO2共热[或用KMnO4(s)与浓盐酸混合]制取氯气,实验室制取氯气并探究其性质,下列装置不能达到相应实验目的的是( )
A
B
C
D
制取氯气
验证氧化性
验证漂白性
吸收尾气
解析 缺少加热装置,且稀盐酸还原性较弱,不能达到生成氯气的目的,故选A。
答案 A
2.(2023·连云港二模)实验小组利用如图所示装置制备氯酸钠。下列实验装置和操作不能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制备氯气
B.用装置乙处理余氯
C.用装置丙除去氯化氢
D.用装置戊检验氯气
解析 装置甲中浓盐酸和二氧化锰反应生成氯气,但该反应需要在加热的条件下进行,A错误;氯气能够和NaOH溶液反应,可以用装置乙处理多余的氯气,B正确;生成的氯气中混有HCl气体,可以用饱和食盐水除去氯气中的HCl气体,C正确;氯气具有氧化性,能够和KI溶液反应生成I2,淀粉遇I2变蓝,可以用装置戊检验氯气,D正确。
答案 A
3.(2023·保定高三期末)碳酰氯(COCl2)俗名光气,熔点为-118 ℃,沸点为8.2 ℃,遇水迅速水解,生成氯化氢。光气可由氯仿(CHCl3)和氧气在光照条件下合成。下列说法错误的是( )
A.装置乙的主要作用是吸收尾气中的氯化氢,且能防倒吸
B.装置丁中发生反应的化学方程式为2CHCl3+O2光照,2COCl2+2HCl
C.冰水混合物的作用是降温,主要是防止CHCl3挥发
D.装置的连接顺序应为d→a→b→e→f→a→b→c
解析 反应生成HCl气体,需要用装置乙进行尾气吸收,装置乙中的漏斗倒扣能起到防倒吸的作用,A不选;在装置丁中,氯仿(CHCl3)和氧气在光照条件下合成了光气,同时生成了HCl气体,题中方程式无误,B不选;光气遇水迅速水解,则丙中产生的氧气进入丁之前必须用甲装置干燥,尾气处理装置之前也需加装甲装置防止乙中有水蒸气进入丁而使光气水解,故装置的连接顺序应为d→a→b→e→f→a→b→c,D不选; 故选C。
答案 C
1.卤素单质性质的相似性
(1)都能与大多数金属反应,如2Fe+3Br2===2FeBr3,但I2与Fe反应生成__________。
(2)都能与H2反应生成HX:X2+H2===2HX(X代表F、Cl、Br、I,下同)。
(3)都能与水反应:______________________________(F2例外:2F2+2H2O===4HF+O2)。
(4)都能与碱溶液反应:_________________________________________ (F2例外)。
2.卤素单质的递变性
熔、沸点eq \o(――――――――――――――――――→,\s\up17(气体 气体 液体 固体 ))逐渐_____
密度―――――――――――――→逐渐_____
氧化性eq \o(――――――――――――→,\s\up17(与H2化合))逐渐_____
还原性(X-)―――――――――――→逐渐_____
3.氟和溴的特殊性
氟
①无正价,非金属性最强,F-的还原性_____
②2F2+2H2O===4HF+O2,与H2反应在暗处即_____
③HF是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在____________________中;有毒;在HX中沸点最高
溴
①Br2是红棕色液体,易_____
②Br2易溶于有机溶剂
③盛溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴时不能用________
(2)置换——萃取法
未知液(无色)eq \o(――――――――→,\s\up17(加适量新制饱和氯水),\s\do15(振荡))
eq \o(――――――――――→,\s\up17(加入CCl4下层或苯上层),\s\do15(振荡))
eq \a\vs4\al(有机,层呈)
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(橙色或橙红色,表明未知液中有_____,紫色、浅紫色或紫红色,表明未知液中有_____))
4.卤素离子的检验方法
(1)AgNO3溶液——沉淀法
电解饱和食盐水的化学方程式为:__________________________________。
(3)氧化——淀粉法检验I-
未知液(无色)eq \o(――――――――――――――→,\s\up17(加入适量新制饱和氯水双氧水),\s\do15(振荡))
eq \o(――――――――――→,\s\up17(淀粉溶液),\s\do15(振荡))___色溶液,表明有I-
5.卤素的提取
(1)氯的提取——氯碱工业
(2)海水提取溴
a.工艺流程:
b.发生反应的化学方程式:
①___________________________________________;
②___________________________________;
③____________________________________________。
(3)海带中提取碘
①工艺流程:
②发生反应的离子方程式:______________________。
正确的打“√”,错误的打“×”。
1.卤素气态氢化物的水溶液都是强酸溶液( )
2.加碘盐能使淀粉变蓝( )
3.清洗碘升华实验所用试管的操作是先用酒精清洗,再用水清洗( )
4.液溴易挥发,在存放液溴的试剂瓶中应加水封( )
5.用加热的方法可将NaHCO3中混有的少量碘除去( )
6.可用F2与NaCl溶液反应产生Cl2,验证F2的氧化性大于Cl2( )
答案 1.× 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.×
1.(2023·济南统考)下图是实验室制备氯气,并进行氯、溴、碘三种非金属性强弱比较的实验装置(夹持设备已略)。下列说法错误的是( )
A.装置B具有除杂和贮存气体的作用
B.实验开始时,先将A装置分液漏斗下面的活塞拧开,再将上口的玻璃塞打开
C.实验过程中,需要控制通入装置C中氯气的量
D.实验结束后,振荡D会观察到液体分层且上层呈紫红色
解析 制备的Cl2中含有少量挥发出来的氯化氢气体,可用饱和食盐水除去,故根据装置图,装置B具有除杂和贮存气体的作用,A正确;为了保证液体顺利流下,需要保证分液漏斗内外压强相同,则需要先打开玻璃塞再拧开下面的活塞,B错误;如果氯气过量,则Cl2与KI反应,根据分析,需要控制Cl2进入C中的用量,C正确;根据萃取原理,苯的密度比水小,故振荡D会观察到液体分层且上层呈紫红色,D正确。
答案 B
2.(2023·张家口高三联考)海带提碘过程为海带灼烧为海带灰、用水浸取、过滤,所得浸取液中加氧化剂氧化、萃取分液、加NaOH浓溶液反萃取、酸化后过滤得碘单质。上述过程中,用到的玻璃仪器有( )
①酒精灯、②烧杯、③坩埚、④分液漏斗、⑤250 mL容量瓶、⑥玻璃棒、⑦漏斗、⑧蒸发皿
A.②③④⑦
B.①②④⑥⑦
C.②④⑥⑦
D.①②③④⑥⑦
解析 灼烧用到的仪器为酒精灯、坩埚、泥三角、三脚架、玻璃棒等;过滤需要烧杯、玻璃棒、漏斗;萃取分液及反萃取需要分液漏斗和烧杯;坩埚、泥三角、三脚架都不是玻璃仪器,故用到的玻璃仪器有①②④⑥⑦;故选B。
答案 B
3.欲从含Br-的废液中提取溴单质,需经过一系列操作,实验装置及物质的性质如下:
Br2
CCl4
正十二烷
密度/(g·cm-3)
3.12
1.59
0.753
沸点/℃
58.76
76.8
215~217
下列说法正确的是( )
A.可用装置甲氧化废液中的Br-
B.装置乙中选用正十二烷而不用CCl4,是因为正十二烷的密度更小
C.用装置丙进行蒸馏,先收集正十二烷再收集Br2
D.用装置丁贮存液溴
解析 利用氯气氧化废液中的Br-,集气瓶中导管应长进短出,否则会将液体排出,故A错误;装置乙中选用正十二烷而不用CCl4,是因为正十二烷的沸点高,便于使用蒸馏法分离溶于正十二烷中的溴,用装置丙进行蒸馏,先收集到的是Br2,故B、C错误;液溴的密度比水大,可以用水液封,故D正确。
答案 D
4.从淡化海水中提取溴的流程如下:
下列有关说法不正确的是( )
A.X试剂可用Na2SO3饱和溶液
B.步骤Ⅲ的离子反应:2Br-+Cl2===2Cl-+Br2
C.工业上每获得1 mol Br2,需要消耗Cl2 44.8 L
D.步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
解析 Na2SO3与Br2发生反应的化学方程式为Na2SO3+Br2+H2O===Na2SO4+2HBr,可用Na2SO3饱和溶液吸收Br2,A正确;步骤Ⅲ根据氯的非金属性比溴的强,利用置换反应制取Br2,B正确;步骤Ⅰ和步骤Ⅲ均用到Cl2,故制取1 mol Br2消耗2 mol氯气,但未标明氯气所处的温度和压强,无法计算Cl2的体积,C错误;从浓溴水中提取溴,可利用有机溶剂(如苯)萃取溴,然后分液得到溴的有机溶液,再经蒸馏可得纯净的溴,D正确。
答案 C
5.(2023·龙岩上杭一中期中)海水中的碘富集在海藻中,我国海带产量居世界第一,除供食用外,大量用于制碘。实验室提取碘的途径如下所示:
干海带焙烧,海带灰水,水溶液氧化,系列操作,碘单质
下列有关叙述错误的是( )
A.实验室在坩埚中焙烧干海带
B.“氧化”时,试剂可选用O2、H2O2
C.“系列操作”中涉及的操作是萃取、分液
D.在含I-的水溶液中加入氧化剂后滴加几滴淀粉溶液,溶液变蓝,说明I-被氧化
解析 “系列操作”中需提取碘单质,若只进行萃取、分液操作,只能得到碘的有机溶液,所以还需进行蒸馏,C错误。
答案 C
第一步
确定含氯消毒剂中氯元素的化合价
第二步
计算含氯消毒剂中氯元素到稳定的-1价时化合价的变化
第三步
确定消毒效率的表示方法:
①以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率;
②以单位物质的量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率
第四步
计算或比较含氯消毒剂的消毒效率
1.(2024·石家庄模拟)氧化二氯(Cl2O)是净化饮用水的一种有效的净水剂,浓度过高或加热时易发生分解并爆炸,制备反应为2Cl2+2Na2CO3+H2O===2NaHCO3+2NaCl+Cl2O,反应装置如图所示(夹持装置已略)。
相关物质数据
物质
熔点
沸点
Cl2O
-116 ℃
3.8 ℃
Cl2
—
-34.6 ℃
液氨
—
-33.5 ℃
下列说法错误的是( )
A.检查虚框中装置气密性可用液差法
B.装置B中试剂是浓硫酸
C.装置D收集Cl2O
D.通入N2可降低爆炸风险
解析 虚框中装置气密性检验,可用液差法,将止水夹夹住装置A两端橡胶管,打开分液漏斗活塞,加水,一段时间后,水不能顺利流下,则气密性良好,故A正确;因反应2Cl2+2Na2CO3+H2O===2NaHCO3+2NaCl+Cl2O,需要有水参与,不需要用浓硫酸除去水,装置B中试剂应是饱和食盐水,除去HCl,故B错误;根据Cl2O的沸点,并且在液氨中冷凝,所以装置D为收集装置,故C正确;Cl2O浓度过高易发生分解并爆炸,通入N2可稀释Cl2O,降低爆炸风险,故D正确。
答案 B
2.NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下:
回答下列问题:
(1)NaClO2中Cl的化合价为________。
(2)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为________(计算结果保留两位小数)。
解析 (1)根据化合物中各元素化合价的代数和为零,可知NaClO2中Cl的化合价为+3价。
(2)NaClO2在杀菌消毒的过程中被还原为Cl-,则1 mol NaClO2得到电子的物质的量为4 mol,1 mol Cl2被还原为Cl-时得到电子的物质的量为2 mol,故1 g NaClO2得到电子的物质的量为eq \f(4,90.5) mol,根据“有效氯含量”的定义可知,NaClO2的有效氯含量为1.57。
答案 (1)+3价 (2)1.57
3.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)5ClOeq \o\al(-,2)+4H+===4ClO2+Cl-+2H2O,每生成1 mol ClO2,消耗NaClO2为eq \f(1 mol,4)×5=1.25 mol;碳酸氢钠和硫酸氢钠反应生成硫酸钠、水和二氧化碳,方程式为:NaHCO3+NaHSO4===Na2SO4+H2O+CO2↑;(2)84消毒液中的NaClO、NaCl和酸性清洁剂混合后发生归中反应,离子方程式为:ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O;设氯气为x kg,则消耗的NaOH为eq \f(80x,71) kg,原氢氧化钠质量为eq \f(80x,71)+1 000 kg×0.01,由NaOH质量守恒:原溶液为1 000 kg-x,则eq \f(80x,71)kg+1 000 kg×0.01=(1 000 kg-x)×0.3,解得x= 203 kg。
答案 (1)1.25 NaHCO3+NaHSO4===CO2↑+Na2SO4+H2O (2)ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O 203
1.下列说法错误的是( )
A.因NaClO溶液呈碱性,可用作消毒剂(2023·浙江1月卷,4C)
B.工业制HCl:H2+Cl2eq \o(=====,\s\up17(点燃))2HCl(2023·辽宁卷,3B)
C.Cl2通入氢氧化钠溶液:Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O(2023·浙江1月卷,7A)
D.向次氯酸钙溶液通入足量二氧化碳:ClO-+CO2+H2O===HClO+HCOeq \o\al(-,3)(2023·浙江6月卷,9B)
答案 A
2.(2022·浙江6月卷)关于反应Cl2(g)+H2O(l)HClO(aq)+H+(aq)+Cl-(aq) ΔH<0,达到平衡后,下列说法不正确的是( )
A.升高温度,氯水中的c(HClO)减小
B.氯水中加入少量醋酸钠固体,上述平衡正向移动,c(HClO)增大
C.取氯水稀释,c(Cl-)/c(HClO)增大
D.取两份氯水,分别滴加AgNO3溶液和淀粉KI溶液,若前者有白色沉淀,后者溶液变蓝色,可以证明上述反应存在限度
解析 HClO受热易分解,升高温度,HClO分解,平衡正向移动,c(HClO)减小,A正确;氯水中加入少量醋酸钠固体,醋酸根离子和氢离子结合生成醋酸分子,氢离子浓度减小,平衡正向移动,c(HClO)增大,B正确;氯水稀释,平衡正向移动,而c(HClO)和c(Cl-)均减小,但HClO本身也存在电离平衡HClOH++ClO-,稀释促进了HClO的电离,使c(HClO)减少更多,因此eq \f(cCl-,cHClO)增大,C正确;氯水中加硝酸银产生白色沉淀,证明溶液中有氯离子,氯水中加淀粉碘化钾溶液,溶液变蓝,证明生成了碘单质,溶液中有强氧化性的物质,而氯气和次氯酸都有强氧化性,不能证明反应物和生成物共存,即不能证明上述反应存在限度,D错误。
答案 D
3.(2023·江苏卷)实验室制取Cl2的实验原理及装置均正确的是( )
解析 实验室制取氯气使用的是浓盐酸和MnO2反应,不能使用稀盐酸,A错误;除去Cl2中的HCl可将气体通入饱和食盐水中,注意长口进入便于充分吸收,B正确;氯气密度大于空气,可用向上排空气法收集氯气,多功能瓶收集气体注意长进短出,C错误;对氯气的尾气处理应选择氢氧化钠溶液吸收,水吸收效果不好,D错误。
答案 B
4.(2021·全国甲卷节选)碘(紫黑色固体,微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题:
(1)I2的一种制备方法如下图所示:
①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为___________________________
____________________________________________________________________,生成的沉淀与硝酸反应,生成________后可循环使用。
②通入Cl2的过程中,若氧化产物只有一种,反应的化学方程式为____________________________________________________________________;
若反应物用量比n(Cl2)/n(FeI2)=1.5时,氧化产物为________;当n(Cl2)/n(FeI2)>1.5,单质碘的收率会降低,原因是__________________________。
(2)以NaIO3为原料制备I2的方法是:先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3,生成碘化物;再向混合溶液中加入NaIO3溶液,反应得到I2。上述制备I2的总反应的离子方程式为_________________________________________。
解析 (1)①由流程图可知悬浊液中含AgI,AgI可与Fe反应生成FeI2和Ag,FeI2易溶于水,在离子方程式中能拆,故加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为2AgI+Fe===2Ag+Fe2++2I-,生成的银能与硝酸反应生成硝酸银参与循环中;②通入Cl2的过程中,因I-还原性强于Fe2+,Cl2先氧化还原性强的I-,若氧化产物只有一种,则该氧化产物只能是I2,故反应的化学方程式为FeI2+Cl2===I2+FeCl2,若反应物用量比n(Cl2)/n(FeI2)=1.5时,即Cl2过量,先氧化完全部I-再氧化Fe2+,恰好将全部I-和Fe2+氧化,故氧化产物为I2、FeCl3,当n(Cl2)/n(FeI2)>1.5即Cl2过量特别多,多余的氯气会与生成的单质碘以及水继续发生氧化还原反应,单质碘的收率会降低;(2)先向NaIO3溶液中加入计量的
NaHSO3,生成碘化物即含I-的物质;再向混合溶液中(含I-)加入NaIO3溶液,反应得到I2,上述制备I2的两个反应中I-为中间产物,总反应为IOeq \o\al(-,3)与HSOeq \o\al(-,3)发生氧化还原反应,生成SOeq \o\al(2-,4)和I2,根据得失电子守恒、电荷守恒及元素守恒配平离子方程式即可得:2IOeq \o\al(-,3)+5HSOeq \o\al(-,3)===I2+5SOeq \o\al(2-,4)+3H++H2O。
答案 (1)①2AgI+Fe===2Ag+Fe2++2I- AgNO3
②FeI2+Cl2===I2+FeCl2 I2、FeCl3 I2被过量的Cl2进一步氧化
(2)2IOeq \o\al(-,3)+5HSOeq \o\al(-,3)===I2+5SOeq \o\al(2-,4)+3H++H2O
$$