内容正文:
氯及其化合物
基础性
1.氯及其化合物应用广泛,下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是( )
A.MnO2有氧化性,可用于实验室制氯气
B.ClO2易溶于水,可用于自来水消毒
C.HClO不稳定,可用于棉、麻漂白
D.Cl2有还原性,可用于从海水中提取溴
2.(2024·广东佛山质检二)氯及其化合物应用广泛。下列离子方程式错误的是( )
A.制备漂白液:Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O
B.工业制氯气:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-
C.用漂白粉消毒:Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3+2HClO
D.沉淀法测定Ag+的浓度:Ag++Cl-AgCl↓
3.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,②~⑤是滤纸条,依次滴有石蕊溶液、淀粉KI溶液、KBr溶液、含KSCN的FeCl2溶液,实验时滴入浓盐酸,下列说法不正确的是( )
A.产生氯气的离子方程式为16H++10Cl-+2Mn2Mn2++5Cl2↑+8H2O
B.⑤处变红色,发生的反应为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
C.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
D.③处变蓝色,④处变橙色,说明氧化性:Cl2>Br2>I2
4.(2024·广东大湾区联合模拟)含Cl物质的类别与相应化合价关系如图所示,下列推断正确的是 ( )
A.f是氯的酸性最强含氧酸
B.c分解得产物a和b
C.d可用于自来水杀菌消毒,说明其有氧化性
D.为制备纯净的气体b,可将气体b通入饱和e溶液中洗气即可
5.(12分)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 。
(3)d的作用是 ,可选用试剂 (填字母)。
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 (填“大于”或“小于”)NaClO。
综合性
6.(2024·广东六校第一次联考)二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色、易溶于水的气体,常用于饮用水消毒。下列有关ClO2的制备与杀菌的说法不合理的是( )
A.NaClO2在酸性条件下歧化生成ClO2和NaCl,则n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶4
B.ClO2在强碱性环境中使用失效,可能的原因是2ClO2+2OH-Cl+Cl+H2O
C.可用饱和食盐水除去ClO2中的NH3
D.等物质的量的ClO2杀菌效果比Cl2强
7.(2025·辽宁锦州名校联考)工业上把Cl2通入冷NaOH溶液中制得漂白液(有效成分为NaClO)。某化学小组在一定温度下将氯气缓缓通入NaOH溶液中,模拟实验得到ClO-、Cl等离子的物质的量n(mol)与反应时间t(min)的关系曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.参加反应所需NaOH与氯气的物质的量之比一定为2∶1
B.a点时溶液中n(NaCl)∶n(NaClO3)∶n(NaClO)=6∶1∶1
C.t2~t4 min,ClO-的物质的量下降的原因可能是3ClO-2Cl-+Cl
D.使用漂白液时,为了增强漂白效果,可以向漂白液中通入二氧化硫
8.(2025·安徽十校联盟联考)KClO2是一种极强的氧化剂,在酸性或碱性介质下均能将MnO2溶解,得到紫色溶液,其中一种制备流程如图。下列说法正确的是( )
A.“还原”过程反应的环境为强碱性介质
B.“还原”过程中消耗葡萄糖和NaClO3物质的量之比为1∶12
C.“制备”过程中发生反应的离子方程式为2ClO2+H2O22Cl+O2+2H+
D.在碱性介质下,Cl的氧化性强于Mn
9.(2024·广东梅州一模)如图为氯及其化合物的“价—类”二维图。下列说法不正确的是( )
A.a物质是由离子构成的
B.a→b、f→d的物质间转化均能一步反应实现
C.c可作为自来水消毒剂是因为其具有强氧化性
D.d分子中形成的共价键为s-p σ键和p-p σ键
创新性
10.(12分)(2025·广州二中等三校联考)已知浓盐酸与高锰酸钾固体混合反应能生成Cl2、KCl和MnCl2等,实验小组在实验室设计如图装置制备纯净、干燥的Cl2并检验其性质,请回答:
Ⅰ.制备氯气和金属氯化物
(1)装置A中发生反应的离子方程式为 。
(2)已知镓(Ga)是一种“类铝”金属,能与氯气反应,装置D中反应的生成物为 (填化学式),该生成物具有很强的吸湿性,在空气中易吸收水蒸气而冒烟。为保证实验顺利进行,装置B、C中盛放的试剂依次为 、 。装置E的作用是 。
Ⅱ.检验氯气的性质:
(3)装置甲的实验目的是验证氯气是否具有漂白性,则甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ应依次放 (填字母)。
选项
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
a
干燥的有色布条
碱石灰
湿润的有色布条
b
湿润的
有色布条
无水氯化钙
干燥的有色布条
c
湿润的有色布条
浓硫酸
干燥的有色布条
(4)装置乙中盛有NaBr溶液,观察到的实验现象是 。该现象说明 。
(5)装置丙中盛有NaOH溶液,试管口内部放置湿润淀粉KI试纸的主要目的是 。
答案解析
1.A 解析:实验室由MnO2与浓盐酸共热制取Cl2,反应生成MnCl2,锰元素化合价降低,MnO2作氧化剂,体现其氧化性,A正确;ClO2具有强的氧化性,能够使蛋白质变性,可用于自来水消毒,与ClO2易溶于水的性质无关,B错误;次氯酸可用作棉、麻的漂白剂,是利用次氯酸的强氧化性,与其稳定性无关,C错误;海水提取溴是利用氯气能氧化Br-得到Br2:2Br-+Cl2Br2+2Cl-,氯元素化合价降低,Cl2有氧化性,D错误。
2.C 解析:将氯气通入氢氧化钠溶液中制备漂白液:Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O,A正确;工业制氯气时是电解饱和食盐水:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-,B正确;用漂白粉消毒时,次氯酸钙与二氧化碳、水反应生成碳酸钙和次氯酸:Ca2++2ClO-+CO2+H2OCaCO3↓+2HClO,C错误;氯化银为难溶物,利用沉淀法测定Ag+的浓度,反应原理是Ag++Cl-AgCl↓,D正确。
3.D 解析:高锰酸钾和浓盐酸发生氧化还原反应生成氯气,离子方程式为16H++10Cl-+2Mn2Mn2++5Cl2↑+8H2O,A正确;氯气将氯化亚铁氧化为氯化铁,铁离子遇到KSCN溶液显红色,发生的反应依次为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,B正确;氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,石蕊溶液先变红后褪色,C正确;氯气和碘化钾反应生成碘单质,淀粉遇碘单质变蓝色,说明氧化性:Cl2>I2,氯气和溴化钾反应生成溴单质,溶液变橙色,说明氧化性:Cl2>Br2,但不能说明氧化性:Br2>I2,D错误。
4.C 解析:由图可知,a为HCl、b为Cl2、c为HClO、d为ClO2、e为NaCl等氯化物、f为HClO3。氯的酸性最强的含氧酸应该为HClO4,A错误;c为HClO、a为HCl、b为Cl2,HClO分解得到HCl和O2,不能得到Cl2,B错误;d(ClO2)中Cl为+4价,具有氧化性,可用于自来水杀菌消毒,C正确;为制备纯净的气体b(Cl2),可将气体b通入饱和氯化物溶液中洗气,再经过干燥才可以,否则会混有水蒸气,D错误。
5.答案:(1)圆底烧瓶 饱和食盐水
(2)水浴加热 Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O 避免生成NaClO3
(3)吸收尾气(Cl2) AC
(4)过滤 少量(冷)水洗涤
(5)紫 小于
解析:(1)盛放二氧化锰固体的仪器为圆底烧瓶。除去氯气中的HCl杂质可用饱和食盐水。(2)b为氯气与KOH溶液在加热(热水浴)条件下制取KClO3的装置,发生的反应为3Cl2+6KOHKClO3+5KCl+3H2O,b中采用的是水浴加热。c装置中的反应的离子方程式为Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O,c中采用冰水浴冷却的目的是防止氯气和NaOH溶液在较高温度下生成NaClO3。(3)d装置中应盛放还原性或碱性物质,故符合条件的试剂为AC。(4)从溶液中获得晶体可采用的方法步骤为冷却结晶→过滤→洗涤→干燥等。(5)1号试管中的KClO3溶液不能将I-氧化为单质I2,而2号试管中的NaClO溶液可将I-氧化为I2,故氧化性:KClO3<NaClO。四氯化碳萃取出碘水中的I2后,静置一段时间可观察到液体分为两层,由于四氯化碳的密度大于水的密度,则碘的四氯化碳溶液在下层,呈紫色。
6.C 解析:酸性条件下Cl发生歧化反应,生成Cl-和ClO2,可写出离子方程式:4H++5ClCl-+4ClO2↑+2H2O,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4,A正确;ClO2易溶于水,不能用饱和食盐水除杂,C错误;等物质的量的ClO2作氧化剂时得电子数比Cl2得电子数多,杀菌效果更好,D正确。
7.D 解析:溶液中溶质为NaCl、NaClO、NaClO3,n(Na)=n(Cl),则参加反应所需要的NaOH与氯气的物质的量之比一定为2∶1,A正确;a点时,Cl2通入NaOH溶液中,反应得到含有ClO-与Cl物质的量之比为1∶1的溶液,根据得失电子守恒配平方程式为4Cl2+8NaOH6NaCl+NaClO3+NaClO+4H2O,溶液中n(NaCl)∶n(NaClO3)∶n(NaClO)=6∶1∶1,B正确;由图可知,t2~t4 min,n(Cl)增大,n(ClO-)减小,结合电子转移守恒,可能是ClO-发生歧化反应:3ClO-2Cl-+Cl,C正确;二氧化硫具有强还原性,与漂白液发生氧化还原反应,则向漂白液中通入二氧化硫,会减弱漂白能力,D错误。
8.D 解析:“还原”过程转化为CO2,说明反应介质为酸性环境,A错误;葡萄糖(C6H12O6)转化为CO2,C元素由0价升高为+4价,NaClO3中Cl元素由+5价降低为+4价,根据化合价升降相等推知,二者物质的量之比为1∶24,B错误;“制备”过程为碱性环境,不会生成H+,C错误;在碱性介质下,Cl可将MnO2氧化为Mn,说明氧化剂(Cl)的氧化性强于氧化产物(Mn)的氧化性,D正确。
9.A 解析:由图可知,a为HCl、b为Cl2、c为ClO2、d为HClO,f为次氯酸盐。a为HCl,是由分子构成的,A错误;a→b就是HCl→Cl2,f→d就是次氯酸盐→HClO,这些转化都能一步反应实现,B正确;c为ClO2,具有强氧化性,可作为自来水消毒剂,C正确;d为HClO,结构式为H—O—Cl,形成的共价键是H—O共价键和O—Cl共价键,分别属于s-p σ键和p-p σ键,D正确。
10.答案:(1)10Cl-+16H++2Mn5Cl2↑+8H2O+2Mn2+
(2)GaCl3 饱和食盐水 浓硫酸 避免F中的水蒸气进入反应装置D中
(3)b
(4)溶液变成橙色 氯气的氧化性大于溴
(5)检验是否有氯气泄漏进入空气
解析:(1)浓盐酸与高锰酸钾固体混合也能生成氯气,该反应除了生成Cl2外,还有KCl生成,发生化学反应为2KMnO4+16HCl(浓)5Cl2↑+2MnCl2+2KCl+8H2O,离子方程式为10Cl-+16H++2Mn5Cl2↑+8H2O+2Mn2+;
(2)由于镓(Ga)是一种“类铝”金属,铝与氯气反应生成氯化铝,故装置D中反应的生成物为GaCl3,从A中制取的氯气中含有水蒸气、氯化氢,氯化氢易溶于水,氯气在饱和食盐水中溶解度不大,用盛有饱和食盐水的洗气瓶可以除去氯化氢,浓硫酸具有吸水性,可以除去氯气中的水蒸气,三氯化镓具有很强的吸湿性,在空气中吸收水蒸气而冒烟,装置E的作用是避免F中的水蒸气进入反应装置D中;
(3)装置甲的实验目的是验证氯气是否具有漂白性,湿润的有色布条中,氯气和水反应生成次氯酸具有漂白性,选项中abc的Ⅱ中都是干燥剂,碱石灰能吸收Cl2,再通入湿润的有色布条,不能使有色布条褪色,不能验证氯气的漂白性,所以甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入湿润的有色布条、无水氯化钙、干燥的有色布条;若Ⅱ为浓硫酸,则Cl2不能到达Ⅲ处,也不能验证氯气是否有漂白性;
(4)氯气通入盛有溴离子的盐溶液中,氯气与溴离子发生氧化还原反应生成溴单质,观察到的实验现象是溶液变成橙色,该现象说明氯气的氧化性大于溴;
(5)装置丙中盛放氢氧化钠溶液用来吸收氯气,防止污染空气,试管口内部放置湿润淀粉KI试纸可检验是否有氯气泄漏进入空气。
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