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课时跟踪检测(三十) 氯气的制备及其性质探究
1.(2025·广东广州模拟)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:I->Cl-
C.c处红色逐渐褪去,说明Cl2只有还原性
D.KMnO4换成MnO2重做实验,a处布条褪色更快
解析:选B Cl2能使湿润的红布条褪色,是因为Cl2与水反应生成HClO,HClO将红色布条漂白,故A错误;b处溶液显蓝色,说明生成了碘单质,发生反应:Cl2+2I-I2+2Cl-,I-的还原性强于Cl-,故B正确;c处红色褪去,发生Cl2+2NaOHNaClO+NaCl+H2O,Cl2既作氧化剂又作还原剂,故C错误;MnO2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,故D错误。
2.四氯化钛(TiCl4)极易水解,其熔点为-24.1 ℃,沸点为136.4 ℃,遇空气中的水蒸气即产生“白烟”,常用作烟幕弹。某实验小组用Cl2与炭粉、TiO2设计如图所示装置(部分加热和夹持装置省略)制备TiCl4。下列说法不正确的是 ( )
A.②中应盛装饱和食盐水
B.冷凝管有冷凝、回流和导气的作用
C.反应结束时,应先停止③处的加热,后停止①处的加热
D.该设计存在不足,如④⑤之间缺少防止水蒸气进入④的装置
解析:选A TiCl4极易水解,遇空气中的水蒸气即产生“白烟”,而制得的Cl2中混有水蒸气,所以②中应盛装浓硫酸,A错误;TiCl4的熔、沸点较低,制得的TiCl4应经过冷凝处理,则该装置中冷凝管具有冷凝、回流和导气的作用,B正确;反应结束时,应先停止③处加热,后停止①处加热,可以使制得的TiCl4在Cl2氛围中冷却,防止空气进入装置中使TiCl4变质,C正确;TiCl4极易水解,应在装置④和⑤之间增加一个防止水蒸气进入④的装置,D正确。
3.三氯化碘(ICl3)在药物合成中用途非常广泛,其熔点为33 ℃,沸点为73 ℃,遇水易反应。实验室可用如图装置制取ICl3,制备的反应原理:I2+3Cl22ICl3。下列说法不正确的是 ( )
A.利用装置甲制备氯气选用的药品可以是高锰酸钾和浓盐酸
B.装置乙中长颈漏斗液面上升说明丙装置可能发生堵塞
C.装置丙中氯化钙的作用是干燥Cl2
D.装置戊中的碱石灰可以用无水氯化钙代替
解析:选D 甲中用高锰酸钾和浓盐酸反应制取氯气,乙中用饱和食盐水除去挥发出的氯化氢,丙中氯化钙为干燥剂,丁中氯气与I2反应得到目标产物,戊中碱石灰可以除去多余的氯气,同时碱石灰也可以防止空气的水蒸气进入反应装置丁中。高锰酸钾氧化浓盐酸当中的氯离子生成氯气,且该反应不需要加热, A正确;若丙中U型管堵塞,则气体会滞留在装置乙中,导致乙中长颈漏斗液面上升,B正确;氯化钙是干燥剂,因此丙的作用是干燥制得的Cl2,C正确;碱石灰可以除去多余的氯气,无水氯化钙不能除去氯气,故装置戊中的碱石灰不可以用无水氯化钙代替,D错误。
4.NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,下列说法错误的是 ( )
已知:NaClO2饱和溶液在温度低于38 ℃时析出NaClO2·3H2O,高于38 ℃时析出NaClO2。
A.“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式为2NaClO3+SO2+H2SO42ClO2+2NaHSO4
B.“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2,此反应的离子方程式为2OH-+H2O2+2ClO22Cl+O2↑+2H2O
C.“电解”中阴极反应的主要产物是Cl2
D.“一系列操作”为蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥
解析:选C 电解装置中阴极上ClO2得电子生成Cl,阳极上Cl-失电子生成Cl2,C错误。
5.实验室可用SiC与Cl2反应(SiC+2Cl2SiCl4+C)制取少量SiCl4(沸点57.6 ℃,易水解)。下列实验原理和装置不能达到实验目的的是 ( )
解析:选B 实验室利用MnO2和浓盐酸加热制备Cl2,可以达到实验目的,A不符合题意;利用浓盐酸制备的Cl2含有H2O、HCl等杂质,利用饱和食盐水除去HCl,利用浓硫酸除去水,除杂时,应该先除去HCl,再除去水,并且气体从长导管进,选项B的装置不能达到实验目的,B符合题意;SiC和Cl2加热制备SiCl4,可以达到实验目的,C不符合题意;SiCl4的沸点较低,可以通过冷凝收集到SiCl4,由于SiCl4易水解,而且需要吸收过量的Cl2,所以接一个装有碱石灰的干燥管,可以防止空气中的水蒸气进入,也可以吸收多余的Cl2,可以达到实验目的,D不符合题意。
6.常温下,二氯化二硫(S2Cl2)为橙黄色液体,遇水易水解,工业上用于橡胶的硫化。某学习小组用氯气和硫单质合成S2Cl2的实验装置如图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.实验时需后点燃E处的酒精灯
B.C、D中所盛试剂分别为饱和氯化钠溶液、浓硫酸
C.二氯化二硫水解产物为S、H2S、HCl
D.G、H之间应加上D装置
解析:选C 因为装置中有空气,所以实验时应先点燃最左边酒精灯,产生氯气排尽空气,再点燃E处酒精灯,故A正确;因为S2Cl2遇水易水解,所以E中应为纯净干燥的氯气与S反应,C瓶中盛饱和氯化钠溶液吸收挥发出的HCl气体,D瓶中盛浓硫酸吸水干燥,故B正确;根据元素守恒,二氯化二硫(S2Cl2)水解产物中一定有含氧元素的化合物,且元素的化合价必须有升有降,故C错误;因为二氯化二硫遇水易水解,所以G、H之间应加上D装置,以防止右侧水蒸气扩散进入G中,故D正确。
7.Cl2O能与水反应生成次氯酸,可杀死多种病毒。一种利用反应:HgO+2Cl2HgCl2+Cl2O制备Cl2O的装置如图所示。
已知:①Cl2O的熔点为-116 ℃、沸点为3.8 ℃,具有强烈刺激性气味、易溶于水;
②Cl2O与有机物、还原剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。
下列说法正确的是 ( )
A.装置③中盛装的试剂是饱和食盐水
B.装置④与⑤之间可用橡胶管连接
C.从装置⑤中逸出气体的主要成分是Cl2O
D.通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释,减小爆炸危险
解析:选D 装置②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水、浓硫酸,保证进入④时气体干燥无水,故A错误;因Cl2O与有机物或还原剂接触会发生燃烧并爆炸,橡胶管是有机物,则④⑤之间不用橡胶管连接,故B错误;由沸点可知⑤中Cl2O冷却分离,最后出来的气体为空气及过量的Cl2,故C错误;通干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释减少爆炸危险,减少实验危险程度,故D正确。
8.(2025·四川泸州模拟)亚硫酰氯(SOCl2)常用作脱水剂,沸点79 ℃,140 ℃以上易分解,遇水剧烈反应生成SO2和HCl。实验室合成SOCl2的原理之一是SO2+Cl2+SCl22SOCl2,部分实验装置如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.图中制SO2能实现“随开随用、随关随停”
B.碱石灰具有吸收多余SO2或Cl2的作用
C.整套装置设计并无不妥,能达成目的
D.可将SOCl2与FeCl3·6H2O混合加热制取无水FeCl3
解析:选B Na2SO3与硫酸反应生成SO2,经过浓硫酸干燥通入三颈烧瓶,装置右端可利用高锰酸钾与浓盐酸反应生成Cl2,经饱和食盐水除去盐酸挥发的HCl气体后通入三颈烧瓶,发生反应SO2+Cl2+SCl22SOCl2生成亚硫酰氯(SOCl2)。Na2SO3粉末会从多孔隔板口落入硫酸中,无法固液分离,实现“随开随用、随关随停”,A错误;碱石灰具有吸收多余SO2或Cl2的作用,B正确;生成的Cl2中混有盐酸挥发的HCl气体和水蒸气,未经过干燥将Cl2通入三颈烧瓶将导致SOCl2与水反应,且饱和食盐水导管应右长左短,C错误;FeCl3·6H2O具有氧化性,SOCl2与水反应生成SO2具有还原性,混合加热无法制取无水FeCl3,D错误。
9.(12分)(2025·河南濮阳模拟)某小组设计实验探究MnO2和浓盐酸反应的最低浓度以及氯气的性质,实验装置如图所示。
实验中,装置C内溶液先变浑浊,后变澄清;装置D中溶液先变红色,后褪色。
(1)装置B中试剂是 (填名称),装置E的作用是 。(4分)
(2)装置A中反应的离子方程式为 。(2分)
(3)能证明氯的非金属性比硫强的实验现象是 。经检验装置C中最终生成了S,写出C中浑浊变澄清时反应的化学方程式: 。(3分)
(4)根据装置D中现象,有人认为SCN-被氧化了。请你设计实验证明他的观点是否正确:
。(3分)
解析:由实验装置图可知,装置A中MnO2与浓盐酸共热反应制备Cl2,浓盐酸具有挥发性,制得的Cl2中混有HCl和水蒸气,装置B中盛有的饱和食盐水用于除去HCl气体,装置C中盛有的Na2S用于验证氯元素的非金属性比硫元素强,装置D中盛有的FeCl2和KSCN溶液用于验证Cl2的氧化性,装置E中盛有的NaOH溶液用于吸收未反应的Cl2,防止污染空气。(3)由分析可知,装置C中盛有的Na2S用于验证氯元素的非金属性比硫元素强,实验现象为C中溶液变浑浊;由题意可知,C中浑浊变澄清时发生的反应为硫与氯气和水反应生成硫酸和盐酸,反应的化学方程式:S+3Cl2+4H2OH2SO4+6HCl。(4)若SCN-被氧化,加入KSCN溶液,溶液会变为红色,具体操作为取少量D中无色溶液,滴加KSCN溶液,若变红色则SCN-被氧化;若溶液无明显变化,则SCN-未被氧化。
答案:(1)饱和食盐水 吸收尾气中的Cl2,防止污染空气(合理即可)
(2)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(3)C中溶液变浑浊 S+3Cl2+4H2OH2SO4+6HCl
(4)取少量D中无色溶液,滴加KSCN溶液,若变红色(或滴加FeCl3 溶液,若不变红色),则他的观点正确,否则不正确(合理即可)
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