内容正文:
第五章 非金属及其化合物
第19讲 氯及其重要化合物
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核心知识库:重难考点总结,梳理必背知识、归纳重点
考点1 氯气的性质及应用 ★★★☆☆
考点2 次氯酸(盐)、氯及其化合物的转化★★★☆☆
考点3 氯气的实验室制法 ★★★☆☆
(星级越高,重要程度越高)
限时训练挑战场:感知真题,检验成果,考点追溯
考点1 氯气的性质及应用
1.氯的原子结构及存在
2.氯气的物理性质
颜色
气味
毒性
密度
特性
黄绿 色
强烈 刺激性 气味
有 毒
比空气 大
易 液化
注意:实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是用手在瓶口轻轻扇动,使极少量气体飘进鼻孔(如图所示)。
3.Cl2的化学性质
Cl2是活泼的非金属单质,能氧化许多金属、非金属的单质以及一些具有还原性的化合物。
写下列反应的化学方程式和相应反应现象,指出Cl2在反应中表现氧化性还是还原性。
【易错提醒】
(1)氯气具有强氧化性,与变价金属反应时均生成高价态的金属氯化物,如FeCl2不能由两种单质直接化合生成。
(2)氯气没有漂白性,不能使干燥的有色布条褪色,但可使湿润的有色布条褪色,起漂白作用的物质是HClO。
4.氯水的成分和性质——从平衡的角度理解
氯气能溶于水,氯气的水溶液称为氯水,溶于水的氯气只有少量与水反应。
(1)氯水中存在三种平衡关系和一个完全电离
Cl2+H2OHCl+HClO
HClOH++ClO-
H2OH++OH-
HCl===H++Cl-
氯水中存在着上述关系中的各种微粒:
(2)氯水性质的多重性
新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质,在不同的化学反应中,氯水中参与反应的微粒不同。
【微点归纳】 ①氯水常代替氯气进行溶液中的实验。
②1 mol Cl2与水反应时(可逆反应),转移电子数小于NA,而1 mol Cl2与足量冷的NaOH溶液(或石灰乳)反应时,转移电子数为NA。
5.氯气的用途
(1)制漂白液、 漂白粉 、漂粉精。
(2)工业制 盐酸 。
(3)合成塑料、 橡胶 、人造 纤维 、农药、药品等。
【小试牛刀】
微考点1 氯气的性质及应用
1.(2025·上海高三模拟)自来水厂一种预防和处理Cl2泄漏的方法如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.Cl2和水反应的离子方程式为H2O+Cl2Cl-+HClO+H+
B.铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2
C.吸收泄漏氯气的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Cl-+2Fe3+
D.铁屑耗尽时溶液中可能大量存在:Fe2+、Fe3+、ClO-、Cl-
2.(2024·河北衡水高三检测)如图是某同学设计的氯气制备及性质验证实验装置。相关说法正确的是( )
A.脱脂棉中的无水氯化钙可以用碱石灰代替
B.该实验装置可证明干燥的氯气没有漂白作用
C.湿润的紫色石蕊试纸变红色,说明反应生成了酸性物质
D.湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色,然后又逐渐褪去,说明氯气具有漂白性
3.(2025·江苏扬州调研)如图所示是验证氯气性质的微型实验,a、b、c、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4晶体中滴加一滴浓盐酸后,立即用另一培养皿扣在上面。已知:2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O。对实验现象的“解释或结论”正确的是( )
选项
实验现象
解释或结论
A
a处变蓝,b处变红棕色
氧化性:Cl2>Br2>I2
B
c处先变红,后褪色
氯气与水生成了酸性物质
C
d处立即褪色
氯气与水生成了漂白性物质
D
e处变红色
还原性:Fe2+>Cl-
微考点2 氯水的成分及性质
4.(2025·广东广州检测)探究新制氯水成分及性质的实验中,依据下列方法和现象,不能得出相应结论的是( )
选项
方法
现象
结论
A
观察氯水颜色
氯水呈浅黄绿色
氯水中含Cl2
B
向饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水
有无色气体产生
氯水中含HClO
C
向红色纸条上滴加氯水
红色纸条褪色
氯水具有漂白性
D
向FeCl2溶液中滴加氯水
溶液变成棕黄色
氯水具有氧化性
5.(2025·湖南长沙检测)常温下,将Cl2缓慢通入水中至饱和,然后改向其中滴加浓NaOH溶液。整个实验过程中的pH变化曲线如图所示,不考虑次氯酸分解与溶液体积变化,下列叙述正确的是( )
A.实验过程中可以用pH试纸测定溶液的pH
B.由a→b过程中,溶液中HClO的浓度增大
C.由b→c过程中,溶液中Cl-的浓度减小
D.c点以后溶液呈碱性,没有漂白性
考点2 次氯酸(盐)、氯及其化合物的转化
1.次氯酸(HClO)
2.漂白液(“84”消毒液)
“84”消毒液和洁厕灵是我们日常生活中常用的两种清洁、消毒用品。
(1)“84”消毒液的有效成分是 NaClO ,洁厕灵的有效成分是 HCl 。
(2)制备“84”消毒液的反应原理为 Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O (写出化学方程式)。
(3)“84”消毒液与洁厕灵不能混合使用,其原因是 Cl-+ClO-+2H+===Cl2↑+H2O (用离子方程式表示)。
3.漂白粉
【特别提醒】
(1)向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2,发生的反应为Ca2++2ClO-+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO。
(2)向Ca(ClO)2溶液中通入SO2,生成的是CaSO4而不是CaSO3。
(3)次氯酸盐(ClO-)无论是在酸性、碱性还是中性条件下,均具有强氧化性,均能氧化I-、Fe2+、SO、S2-等还原性离子。
4.氯及其化合物的“价一类”二维图
(1)不同价态的含氯物质之间的转化,利用氧化还原反应规律进行分析。
(2)相同价态的含氯物质之间的转化,利用复分解反应规律进行分析。
【小试牛刀】
微考点1 次氯酸、次氯酸盐的性质及应用
1.(2025·河北衡水检测)用如图装置制备次氯酸并验证其氧化性。Cl2可以与含水碳酸钠反应得到Cl2O气体和NaHCO3。下列说法错误的是( )
A.装置甲中每生成16.8 g碳酸氢钠同时生成标准状况下2.24 L Cl2O
B.装置乙中盛装的是浓硫酸
C.将装置丙中次氯酸溶液转移到装置丁中的具体操作是打开K2,关闭K1
D.装置丁中溶液酸性显著增强可证明次氯酸的氧化性
2.(2025·湖北武汉检测)氯及其化合物应用广泛。实验室制取高浓度的HClO溶液,有关实验装置和原理能达到实验目的的是( )
微考点2 氯及其重要化合物的转化
3.(2025·湖南岳阳名校联考)在“价—类”二维图中融入“杠杆模型”,可直观辨析部分物质间的转化及其定量关系。图中的字母分别代表常见的含氯元素的物质,下列相关推断合理的是( )
A.气体a在实验室可由钠盐e和浓硫酸反应制得
B.a和b反应生成1 mol d的过程中共转移2 mol e-
C.c是一元强酸,b具有强氧化性,是漂白液的主要成分
D.室温下,c的稀溶液和变价金属反应一定生成相应金属的高价盐
4.如图所示的氯元素的“价—类”二维图,下列叙述不正确的是( )
A.胃酸的主要成分是甲的水溶液
B.乙的化学式为ClO2,可用作自来水的消毒剂
C.“84”消毒液(丁的钠盐)能与洁厕灵(甲的水溶液)混合使用
D.如果物质丙和丁是漂白粉的主要成分,其中有效成分是丁
考点3 氯气的实验室制法
1.实验室制Cl2的一般方法
(1)原理方程式:
强氧化剂【如KMnO4、KClO3、MnO2、Ca(ClO)2等】与浓盐酸反应可制取氯气。如MnO2和浓盐酸反应的化学方程式为 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O 。浓盐酸表现的性质为 还原性 和 酸性 。
其他制备氯气的反应原理
①14HCl+K2Cr2O7===2KCl+2CrCl3+7H2O+3Cl2↑
②16HCl+2KMnO4===2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑
③6HCl(浓)+KClO3===KCl+3H2O+3Cl2↑
④4HCl+Ca(ClO)2===CaCl2+2H2O+2Cl2↑
其中,使用稀盐酸就可以发生反应①②④产生氯气;在需要浓盐酸的反应中,如不用浓盐酸,亦可用NaCl(固体)跟浓硫酸来代替,如:2NaCl+MnO2+3H2SO4(浓)2NaHSO4+MnSO4+Cl2↑+2H2O。含氯气的尾气处理通常用NaOH溶液吸收。
(2)实验装置图
①发生装置所用仪器的名称为A:分液漏斗、B:圆底烧瓶。
②装置C的作用是除去Cl2中少量的HCl气体。
③装置D的作用是干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气)。
(3)收集方法
①向上排空气法(氯气密度大于空气)。
②排饱和食盐水法(氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度很小,用此法可除去实验中挥发出的氯化氢气体)。
(4)尾气处理
实验装置图中烧杯F中盛放的液体是NaOH溶液,该液体的作用是吸收过量的氯气,防止污染环境。
2.实验装置改进
(1)制备装置
橡皮管a的作用: 使圆底烧瓶与分液漏斗内气压相等,保证液体顺利流下 。
(2)净化装置
改进后的作用
①装置中长颈漏斗的作用除用于检查装置气密性外,还可以检查整套装置是否发生堵塞。若发生堵塞,则现象为长颈漏斗中液面上升。
②该装置的作用之一是观察气体的生成速率。
(3)干燥装置
改进后的作用:用无水氯化钙或五氧化二磷固体同样能吸收氯气中的水蒸气,且操作方便安全,但不能用碱石灰。
3.Cl2的工业制法
(1)电解饱和食盐水: 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 。
(2)电解熔融NaCl: 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 。
4.Cl2性质实验探究的示例分析
装置
试剂
实验现象
实验目的
A
浓硫酸
验证干燥的氯气无漂白作用,湿润的氯气(含HClO)有漂白作用
B
干燥红色布条
无明显变化
C
湿润红色布条
红色布条褪色
D
FeCl2溶液
溶液由浅绿
色变棕黄色
验证氯气具有强氧化性,可与金属及还原性化合物反应
E
淀粉-KI溶液
溶液变蓝色
F
Mg或Na
产生白烟
G
NaOH溶液
吸收多余的氯气
【小试牛刀】
微考点1 氯气的制取及性质综合实验
1.(2025·广东揭阳开学联考)在实验室进行氯气的制备和性质探究实验过程中,下列实验可以实现的是( )
A.制备Cl2
B.净化Cl2
C.证明氧化性Cl2>Br2>I2
D.验证氯水的酸性和漂白性
2.(2025·山江滨州检测)实验室中利用下列装置制备并检验Cl2的性质:
下列说法不正确的是( )
A.Ⅰ图中:如果MnO2过量,浓盐酸中HCl仍不能被完全消耗
B.Ⅱ图中:反应生成CuCl2固体,产生棕黄色的烟
C.Ⅲ图中:试管中液面上升,发生了加成反应
D.Ⅳ图中:湿润的有色布条能褪色,将浓硫酸滴入烧杯中,至溶液显酸性时,有Cl2生成
3.(2025·安徽合肥模拟)利用如图所示装置进行Cl2的制备及性质探究实验时,下列说法不正确的是( )
A.甲中反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4
B.乙的作用为除去Cl2中的HCl
C.丙中紫色石蕊试液先变红后褪色
D.为吸收多余的Cl2,丁中可盛放NaOH溶液
微考点2 氯气的实验室制取创新设计及应用
4.(2025·湖南名校联盟联考)如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持装置已略)。下列说法错误的是( )
A.装置A烧瓶内的试剂可以是MnO2
B.装置B具有除杂和贮存气体的作用
C.实验结束后,振荡D会观察到液体分层且上层呈紫红色
D.利用该装置能证明氯、溴、碘的非金属性依次减弱
5.三氯化碘(ICl3)在药物合成中用途非常广泛,其熔点:33 ℃,沸点:73 ℃,遇水易反应。实验室可用下图装置(部分夹持装置已略去)制取ICl3,制备的反应原理:I2+3Cl2===2ICl3。下列说法不正确的是( )
A.利用装置甲制备氯气可选用的药品为高锰酸钾和浓盐酸
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.装置丁中生成ICl3,碘元素的化合价为-3价
6.(2025·湖北武汉检测)NaClO2受热易分解,是一种高效的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等。用如图所示的装置探究NaClO2的制备。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称为________,装置②的作用是___________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________。
(2)检查装置气密性的方法是_________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)关闭K1,从分液漏斗中加入一定量浓硫酸,装置③中生成NaClO2的化学方程式为______________________________________________________________ __________________________________________________________________________________,该反应的氧化产物是________。
(4)实验完成后,为防止装置中残留的有毒气体污染空气,可以进行的操作是打开止水夹K1,________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(5)从装置③的溶液中获得NaClO2晶体的主要操作有减压蒸发浓缩、____________、过滤、洗涤、干燥等。
【真题挑战】
1.(2024·广东卷,8,2分)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( )
2.(2023·湖北卷,2,3分)下列化学事实不符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点的是( )
A.石灰乳中存在沉淀溶解平衡
B.氯气与强碱反应时既是氧化剂又是还原剂
C.铜锌原电池工作时,正极和负极同时发生反应
D.Li、Na、K的金属性随其核外电子层数增多而增强
3.(2023·高考题组合)有关氯及其化合物的说法中不正确的是( )
A.(辽宁卷)工业上制HCl:H2+Cl22HCl
B.(湖北卷)氯气与强碱反应时既是氧化剂又是还原剂
C.(广东卷)漂白粉的有效成分是CaCO3,久置空气中的漂白粉遇盐酸产生CO2
D.(浙江6月选考卷)向次氯酸钙溶液通入足量二氧化碳:ClO-+CO2+H2O===HClO+HCO
4.(2023·广东卷)利用活性石墨电极电解饱和食盐水,进行如图所示实验。闭合K1,一段时间后( )
A.U形管两侧均有气泡冒出,分别是Cl2和O2
B.a处布条褪色,说明Cl2具有漂白性
C.b处出现蓝色,说明还原性:Cl->I-
D.断开K1,立刻闭合K2,电流表发生偏转
【限时训练】(限时:60分钟)
【分值:100分】
(选择题1~11题,每小题5分,共55分)
1.向下列溶液中通入氯气,现象和结论描述正确的是( )
A.品红溶液:红色褪去,加热该褪色溶液,溶液又恢复红色;次氯酸具有漂白性
B.紫色石蕊溶液:先变红,后褪色;氯气与水反应生成盐酸和次氯酸
C.含酚酞的氢氧化钠溶液:红色褪去;氯气只作氧化剂
D.硫化钠溶液:溶液变浑浊;氯气作还原剂
2.(2024·北京朝阳区一模)室温下,1体积的水能溶解约2体积的Cl2,用试管收集Cl2后进行如图所示实验,下列对实验现象的分析或预测正确的是( )
A.试管内液面上升,证明Cl2与水发生了反应
B.取出试管中的溶液,加入少量CaCO3粉末,溶液漂白能力减弱
C.取出试管中的溶液,光照一段时间后pH下降,与反应2HClO2HCl+O2↑有关
D.取出试管中的溶液,滴加紫色石蕊溶液,溶液先变红后褪色,加热后颜色又变为红色
3.在探究新制氯水成分及性质的实验中,依据下列方法和现象,不能得出相应结论的是( )
选项
方法
现象
结论
A
观察氯水颜色
氯水呈浅黄绿色
氯水中含Cl2
B
向饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水
有无色气体产生
氯水中含HClO
C
向红色纸条上滴加氯水
红色纸条褪色
氯水具有漂白性
D
向FeCl2溶液中滴加氯水
溶液变成棕黄色
氯水具有氧化性
4.将Cl2通入冷的NaOH溶液中可制得漂白液。下列装置(箭头表示Cl2的气流方向)能达到相应目的的是( )
A.制备Cl2
B.除去Cl2中的HCl
C.制备漂白液
D.尾气处理
5.某化学教师为“氯气与金属钠反应”设计了如图装置的实验。实验操作:先给钠预热至钠熔融成圆球时,撤火,通入氯气,即可见钠着火燃烧,生成大量白烟。下列叙述错误的是( )
A.反应生成的大量白烟是氯化钠晶体
B.玻璃管尾部塞一团浸有NaOH溶液的棉花球是用于吸收过量的氯气,以免其污染空气
C.钠着火燃烧产生苍白色火焰
D.发生的反应为2Na+Cl22NaCl
6.Cl2是一种重要的工业原料,液氯储存区贴有的说明卡如下:
包装
钢瓶
储运要求
远离金属粉末、氨、烃类、醇类物质;设置氯气检测仪
泄漏处理
NaOH、NaHSO3溶液吸收
下列解释事实的方程式不正确的是( )
A.电解饱和食盐水制取Cl2:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
B.氯气用于自来水消毒:Cl2+H2O2H++Cl-+ClO-
C.浓氨水检验泄漏的氯气,产生白烟:8NH3+3Cl2===6NH4Cl+N2
D.氯气“泄漏处理”中NaHSO3溶液的作用:HS+Cl2+H2O===S+3H++2Cl-
7.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,依次滴有氢氧化钠溶液、石蕊溶液、淀粉⁃KI溶液、含KSCN的FeCl2溶液,实验时滴几滴浓盐酸。下列说法不正确的是( )
A.③处先变红后褪色,是因为氯水具有酸性和强氧化性
B.④处变蓝色
C.⑤处变红色
D.本实验可推知氧化性:Cl2>Fe3+>I2
8.(2025·郑州模拟)实验室中利用MnO2制备干燥的Cl2及少量氯水并收集Cl2,下列利用图示装置和原理不能达到实验目的的是( )
A.连接图1、图2装置,向分液漏斗中注水,打开K1,关闭K2,检查装置气密性
B.图1装置中,滴加浓盐酸,点燃酒精灯,可制备Cl2
C.可通过图2装置干燥并收集一定量的Cl2
D.连接图1、图3装置,打开K1,点燃酒精灯,可制备少量氯水
9.用试管和胶头滴管完成“84”消毒液(主要成分为NaClO)的氧化性和漂白性的探究实验,下列关于对比实验现象的分析不正确的是( )
对比
实验
操作
①1 mL蒸馏水+“84”消毒液+石蕊溶液
②1 mL较稀硫酸+“84”消毒液+石蕊溶液
③1 mL较浓硫酸+“84”消毒液+石蕊溶液
实验
现象
混合后溶液pH=9.9,短时间内未褪色,一段时间后蓝色褪去
混合后溶液pH=5.0,蓝色迅速褪去,无气体产生
混合后溶液pH=3.2,蓝色迅速褪去,并产生大量气体,该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
A.对比实验①和②,②中蓝色迅速褪去的原因是发生反应:H++ClO-===HClO
B.实验③中产生的气体是Cl2,由HClO分解得到:2HClO===Cl2+H2O
C.对比实验②和③,溶液的pH会影响ClO-的氧化性或Cl-的还原性
D.加酸可以提高“84”消毒液的漂白效果,但需要调控到合适的pH才能安全使用
10.用如图装置探究Cl2的漂白原理,其中红纸①是干燥的,红纸②~④分别用表中的试剂润湿。向中心Ca(ClO)2粉末上滴加几滴盐酸,产生大量黄绿色气体,红纸变化如表:
红纸
编号
试剂
红纸变化
①
-
不褪色
②
蒸馏水
逐渐褪色
③
饱和食盐水
几乎不褪色
④
NaHCO3溶液(调至pH=7)
快速褪色
已知酸性:H2CO3>HClO>HC。
下列对于该实验的分析不正确的是( )
A.Ca(ClO)2与盐酸反应时,盐酸体现了酸性和还原性
B.②与③现象的差异原因是Cl2不与饱和食盐水反应
C.对比①②的现象,说明红纸褪色涉及的反应是Cl2+H2OHCl+HClO
D.对比②③④的现象,说明溶液中HClO浓度越大,漂白效果越好
11.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
12.(14分)在实验室中用二氧化锰与浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。进行此实验所用仪器如图。
(1)连接上述仪器的正确顺序是(填各接口处的字母): 接 , 接 ,
接 , 接 , 接 。
(2)产生氯气的化学方程式为 。
(3)在装置中:①饱和食盐水的作用是 ,浓硫酸的作用是 。
②NaOH溶液的作用是 ,该反应的离子方程式为 。
(4)化学实验中常用湿润的淀粉⁃KI试纸检验是否有Cl2产生。如果有Cl2产生,可观察到的现象是
。
13.(16分)某化学兴趣小组的同学买来一瓶84消毒液,请大家与他们一同来研讨以下问题:
(1)此瓶84消毒液的说明书上这样写道:“本品为无色液体,呈碱性……”,请你推测它的有效成分是 (填字母)。
A.Cl2 B.H2O2
C.NaClO D.KMnO4
(2)该化学兴趣小组的同学在瓷碗中盛放20 mL该84消毒液,露置在阳光充足的室内,他们对84消毒液的消毒效果和组成成分的变化进行了研究。得出数据如图所示:
从图1和图2中数据可得知84消毒液暴露在空气中半小时后,其主要溶质是 ,用化学方程式表示其中变化的主要原因:NaClO+CO2+H2O===HClO+NaHCO3、 、 。
(3)该化学兴趣小组的同学选择紫色石蕊溶液对84消毒液的性质进行实验探究,请你帮助他们完成实验报告:
实验操作
预期现象
结论
(4)该化学兴趣小组的同学上网查询有关84消毒液的信息时 ,发现这样一则消息:有一家庭把84消毒液和清洁剂(呈酸性、含Cl-)倒在一起,进行刷洗。一会儿,他们就晕倒在房间里。这几位同学感到迷惑不解。请你用离子方程式帮助他们解开这一悬念: 。
14.(15分)Ⅰ.某研究性学习小组利用如图装置制备漂白粉,并进行漂白粉有效成分的质量分数的测定。
(1)装置④中的X试剂为 。
(2)装置③中发生反应的化学方程式为 ,该反应是放热反应,反应温度较高时有副反应发生,改进该实验装置以减少副反应发生的方法是 。
(3)测定漂白粉有效成分的质量分数:称取1.000 g漂白粉于锥形瓶中,加水溶解,调节溶液的pH,以淀粉为指示剂,用0.100 0 mol·KI溶液进行滴定,溶液出现稳定浅蓝色时为滴定终点。反应原理为3ClO-+I-===3Cl-+I、I+5I-+3H2O===6OH-+3I2,实验测得数据如表所示。
滴定次数
1
2
3
KI溶液体积/mL
19.98
20.02
20.00
该漂白粉中有效成分的质量分数为 ;若滴定过程中未充分振荡溶液,局部变浅蓝色时就停止滴定,则测定结果将 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
Ⅱ.测定饱和氯水中氯元素的总量
(4)某小组设计的实验方案:使用如图装置,加热15.0 mL饱和氯水试样,测定产生气体的体积。此方案不可行的主要原因是(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因) 。
(5)资料:次氯酸会破坏酸碱指示剂;次氯酸或氯气可被SO2、H2O2、FeCl2等物质还原成Cl-。根据资料,为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节): 。
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第五章 非金属及其化合物
第19讲 氯及其重要化合物
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考点1 氯气的性质及应用
1.氯的原子结构及存在
2.氯气的物理性质
颜色
气味
毒性
密度
特性
黄绿 色
强烈 刺激性 气味
有 毒
比空气 大
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注意:实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是用手在瓶口轻轻扇动,使极少量气体飘进鼻孔(如图所示)。
3.Cl2的化学性质
Cl2是活泼的非金属单质,能氧化许多金属、非金属的单质以及一些具有还原性的化合物。
写下列反应的化学方程式和相应反应现象,指出Cl2在反应中表现氧化性还是还原性。
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(1)氯气具有强氧化性,与变价金属反应时均生成高价态的金属氯化物,如FeCl2不能由两种单质直接化合生成。
(2)氯气没有漂白性,不能使干燥的有色布条褪色,但可使湿润的有色布条褪色,起漂白作用的物质是HClO。
4.氯水的成分和性质——从平衡的角度理解
氯气能溶于水,氯气的水溶液称为氯水,溶于水的氯气只有少量与水反应。
(1)氯水中存在三种平衡关系和一个完全电离
Cl2+H2OHCl+HClO
HClOH++ClO-
H2OH++OH-
HCl===H++Cl-
氯水中存在着上述关系中的各种微粒:
(2)氯水性质的多重性
新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质,在不同的化学反应中,氯水中参与反应的微粒不同。
【微点归纳】 ①氯水常代替氯气进行溶液中的实验。
②1 mol Cl2与水反应时(可逆反应),转移电子数小于NA,而1 mol Cl2与足量冷的NaOH溶液(或石灰乳)反应时,转移电子数为NA。
5.氯气的用途
(1)制漂白液、 漂白粉 、漂粉精。
(2)工业制 盐酸 。
(3)合成塑料、 橡胶 、人造 纤维 、农药、药品等。
【小试牛刀】
微考点1 氯气的性质及应用
1.(2025·上海高三模拟)自来水厂一种预防和处理Cl2泄漏的方法如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.Cl2和水反应的离子方程式为H2O+Cl2Cl-+HClO+H+
B.铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2
C.吸收泄漏氯气的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Cl-+2Fe3+
D.铁屑耗尽时溶液中可能大量存在:Fe2+、Fe3+、ClO-、Cl-
【答案】D
【解析】Cl2和水反应生成盐酸和次氯酸,反应的离子方程式为H2O+Cl2Cl-+HClO+H+,A正确;2FeCl3+Fe===3FeCl2,铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2,B正确;氯化亚铁吸收氯气生成氯化铁,吸收泄漏氯气的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Cl-+2Fe3+,C正确;ClO-能把Fe2+氧化为Fe3+,Fe2+、ClO-不能大量共存,D错误。
2.(2024·河北衡水高三检测)如图是某同学设计的氯气制备及性质验证实验装置。相关说法正确的是( )
A.脱脂棉中的无水氯化钙可以用碱石灰代替
B.该实验装置可证明干燥的氯气没有漂白作用
C.湿润的紫色石蕊试纸变红色,说明反应生成了酸性物质
D.湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色,然后又逐渐褪去,说明氯气具有漂白性
【答案】B
【解析】氯气能与碱石灰反应,脱脂棉中的无水CaCl2不能用碱石灰代替,A错误;生成的氯气经过干燥后不能使品红试纸褪色,该实验装置可证明干燥的氯气没有漂白作用,B正确;生成的氯气中含有挥发出的HCl,HCl也能使湿润的紫色石蕊试纸变红色,不能说明反应生成了酸性物质,C错误;湿润的淀粉KI试纸变蓝色,然后又逐渐褪去,是因为氯气首先氧化I-生成单质碘,然后氯气继续氧化单质碘,氯气没有漂白性,D错误。
3.(2025·江苏扬州调研)如图所示是验证氯气性质的微型实验,a、b、c、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4晶体中滴加一滴浓盐酸后,立即用另一培养皿扣在上面。已知:2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O。对实验现象的“解释或结论”正确的是( )
选项
实验现象
解释或结论
A
a处变蓝,b处变红棕色
氧化性:Cl2>Br2>I2
B
c处先变红,后褪色
氯气与水生成了酸性物质
C
d处立即褪色
氯气与水生成了漂白性物质
D
e处变红色
还原性:Fe2+>Cl-
【答案】D
【解析】向KMnO4晶体中滴加一滴浓盐酸,发生反应2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O,a处发生反应Cl2+2KI===2KCl+I2,生成的I2使淀粉变蓝,b处发生反应Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2,表明氧化性:Cl2>Br2和Cl2>I2,不能说明氧化性:Br2>I2,A错误;c处发生反应Cl2+H2OHCl+HClO,HCl具有酸性,HClO具有漂白性,则可以说明氯气与水反应生成酸性和漂白性物质,蓝色石蕊试纸先变红后褪色,B错误;d处,氯气与水反应生成的酸性物质能中和NaOH,也可以使之出现对应的实验现象,C错误;e处变红色是氯气氧化Fe2+生成Fe3+的结果,表明发生反应2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,则还原性:Fe2+>Cl-,D正确。
微考点2 氯水的成分及性质
4.(2025·广东广州检测)探究新制氯水成分及性质的实验中,依据下列方法和现象,不能得出相应结论的是( )
选项
方法
现象
结论
A
观察氯水颜色
氯水呈浅黄绿色
氯水中含Cl2
B
向饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水
有无色气体产生
氯水中含HClO
C
向红色纸条上滴加氯水
红色纸条褪色
氯水具有漂白性
D
向FeCl2溶液中滴加氯水
溶液变成棕黄色
氯水具有氧化性
【答案】B
【解析】氯气为黄绿色气体,氯水呈浅黄绿色,是因为溶解了氯气,A不符合题意;向饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水,有无色气体产生,是因为HCO与氯水中的H+发生反应生成水和二氧化碳,B符合题意;红色纸条褪色,说明氯水具有漂白性,C不符合题意;向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液变成棕黄色,是因为发生反应2FeCl2+Cl2===2FeCl3,说明氯水具有氧化性,D不符合题意。
5.(2025·湖南长沙检测)常温下,将Cl2缓慢通入水中至饱和,然后改向其中滴加浓NaOH溶液。整个实验过程中的pH变化曲线如图所示,不考虑次氯酸分解与溶液体积变化,下列叙述正确的是( )
A.实验过程中可以用pH试纸测定溶液的pH
B.由a→b过程中,溶液中HClO的浓度增大
C.由b→c过程中,溶液中Cl-的浓度减小
D.c点以后溶液呈碱性,没有漂白性
【答案】B
【解析】将Cl2缓慢通入水中至饱和,然后改向其中滴加浓NaOH溶液,整个过程中发生的反应为Cl2+H2OHCl+HClO、HCl+NaOH===NaCl+H2O、HClO+NaOH===NaClO+H2O。HClO具有漂白性,实验过程中不能用pH试纸测定溶液的pH,A错误;a→b过程中,反应为Cl2+H2OHCl+HClO,随着Cl2通入,反应正向进行,溶液中HClO的浓度增大,B正确;b→c过程中,总反应为Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,溶液中Cl-的浓度增大,C错误;c点以后溶液含有NaClO,NaClO水解生成HClO,仍然具有漂白性,D错误。
考点2 次氯酸(盐)、氯及其化合物的转化
1.次氯酸(HClO)
2.漂白液(“84”消毒液)
“84”消毒液和洁厕灵是我们日常生活中常用的两种清洁、消毒用品。
(1)“84”消毒液的有效成分是 NaClO ,洁厕灵的有效成分是 HCl 。
(2)制备“84”消毒液的反应原理为 Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O (写出化学方程式)。
(3)“84”消毒液与洁厕灵不能混合使用,其原因是 Cl-+ClO-+2H+===Cl2↑+H2O (用离子方程式表示)。
3.漂白粉
【特别提醒】
(1)向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2,发生的反应为Ca2++2ClO-+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO。
(2)向Ca(ClO)2溶液中通入SO2,生成的是CaSO4而不是CaSO3。
(3)次氯酸盐(ClO-)无论是在酸性、碱性还是中性条件下,均具有强氧化性,均能氧化I-、Fe2+、SO、S2-等还原性离子。
4.氯及其化合物的“价一类”二维图
(1)不同价态的含氯物质之间的转化,利用氧化还原反应规律进行分析。
(2)相同价态的含氯物质之间的转化,利用复分解反应规律进行分析。
【小试牛刀】
微考点1 次氯酸、次氯酸盐的性质及应用
1.(2025·河北衡水检测)用如图装置制备次氯酸并验证其氧化性。Cl2可以与含水碳酸钠反应得到Cl2O气体和NaHCO3。下列说法错误的是( )
A.装置甲中每生成16.8 g碳酸氢钠同时生成标准状况下2.24 L Cl2O
B.装置乙中盛装的是浓硫酸
C.将装置丙中次氯酸溶液转移到装置丁中的具体操作是打开K2,关闭K1
D.装置丁中溶液酸性显著增强可证明次氯酸的氧化性
【答案】B
【解析】装置甲中发生氧化还原反应:2Cl2+2Na2CO3+H2O===Cl2O+2NaHCO3+2NaCl,每生成16.8 g(0.2 mol)碳酸氢钠则生成0.1 mol Cl2O,标准状况下的体积为2.24 L,A正确;装置乙的作用是吸收多余的Cl2,防止干扰后续氧化性的验证,浓硫酸不能除去多余Cl2,故装置乙中盛装的不是浓硫酸,B错误;打开K2,关闭K1,则利用压强能将装置丙中液体压入装置丁,C正确;装置丁中溶液酸性显著增强,说明发生反应HClO+HCOOH===HCl+CO2↑+H2O,可证明次氯酸的氧化性,D正确。
2.(2025·湖北武汉检测)氯及其化合物应用广泛。实验室制取高浓度的HClO溶液,有关实验装置和原理能达到实验目的的是( )
【答案】C
【解析】浓盐酸与MnO2在加热条件下制取Cl2,该装置中缺少酒精灯,A错误;制取的Cl2含有HCl,需要用饱和氯化钠溶液除去,气体应“长进短出”,该装置无法达到除杂的目的,B错误;氯气溶于水存在平衡Cl2+H2OHCl+HClO,加入CaCO3消耗HCl使平衡正向移动,HClO浓度增大,C正确;最终得到浓的HClO溶液中含有CaCO3固体,需要进行过滤除去,该装置错误,D错误。
微考点2 氯及其重要化合物的转化
3.(2025·湖南岳阳名校联考)在“价—类”二维图中融入“杠杆模型”,可直观辨析部分物质间的转化及其定量关系。图中的字母分别代表常见的含氯元素的物质,下列相关推断合理的是( )
A.气体a在实验室可由钠盐e和浓硫酸反应制得
B.a和b反应生成1 mol d的过程中共转移2 mol e-
C.c是一元强酸,b具有强氧化性,是漂白液的主要成分
D.室温下,c的稀溶液和变价金属反应一定生成相应金属的高价盐
【答案】A
【解析】由题图可知,a为HCl,b为HClO,c为HClO4,d为Cl2,e为-1价盐(如NaCl),f为+5价盐(如KClO3),g为+7价盐(如KClO4)。a为HCl,可利用难挥发性酸制取挥发性酸来制取HCl,发生反应:2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑,A正确;HCl、HClO发生归中反应生成氯气,生成1 mol Cl2转移1 mol电子,B错误;NaClO是漂白液的主要成分,C错误;c为HClO4,其稀溶液的氧化性较弱,和变价金属反应不能生成相应金属的高价盐,D错误。
4.如图所示的氯元素的“价—类”二维图,下列叙述不正确的是( )
A.胃酸的主要成分是甲的水溶液
B.乙的化学式为ClO2,可用作自来水的消毒剂
C.“84”消毒液(丁的钠盐)能与洁厕灵(甲的水溶液)混合使用
D.如果物质丙和丁是漂白粉的主要成分,其中有效成分是丁
【答案】C
【解析】由题图可知,甲为HCl,乙为ClO2,丙可以为NaCl、KCl等,丁可以为NaClO、Ca(ClO)2等。胃酸的主要成分为盐酸,是HCl的水溶液,A正确;乙的化学式为ClO2,ClO2具有强氧化性,可用作自来水的消毒剂,B正确;“84”消毒液中含有次氯酸钠,次氯酸钠与盐酸混用会生成氯气,故两者不能混合使用,C错误;物质丙和丁是漂白粉的主要成分,则丙为CaCl2,丁为Ca(ClO)2,其中有效成分为Ca(ClO)2,D正确。
考点3 氯气的实验室制法
1.实验室制Cl2的一般方法
(1)原理方程式:
强氧化剂【如KMnO4、KClO3、MnO2、Ca(ClO)2等】与浓盐酸反应可制取氯气。如MnO2和浓盐酸反应的化学方程式为 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O 。浓盐酸表现的性质为 还原性 和 酸性 。
其他制备氯气的反应原理
①14HCl+K2Cr2O7===2KCl+2CrCl3+7H2O+3Cl2↑
②16HCl+2KMnO4===2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑
③6HCl(浓)+KClO3===KCl+3H2O+3Cl2↑
④4HCl+Ca(ClO)2===CaCl2+2H2O+2Cl2↑
其中,使用稀盐酸就可以发生反应①②④产生氯气;在需要浓盐酸的反应中,如不用浓盐酸,亦可用NaCl(固体)跟浓硫酸来代替,如:2NaCl+MnO2+3H2SO4(浓)2NaHSO4+MnSO4+Cl2↑+2H2O。含氯气的尾气处理通常用NaOH溶液吸收。
(2)实验装置图
①发生装置所用仪器的名称为A:分液漏斗、B:圆底烧瓶。
②装置C的作用是除去Cl2中少量的HCl气体。
③装置D的作用是干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气)。
(3)收集方法
①向上排空气法(氯气密度大于空气)。
②排饱和食盐水法(氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度很小,用此法可除去实验中挥发出的氯化氢气体)。
(4)尾气处理
实验装置图中烧杯F中盛放的液体是NaOH溶液,该液体的作用是吸收过量的氯气,防止污染环境。
2.实验装置改进
(1)制备装置
橡皮管a的作用: 使圆底烧瓶与分液漏斗内气压相等,保证液体顺利流下 。
(2)净化装置
改进后的作用
①装置中长颈漏斗的作用除用于检查装置气密性外,还可以检查整套装置是否发生堵塞。若发生堵塞,则现象为长颈漏斗中液面上升。
②该装置的作用之一是观察气体的生成速率。
(3)干燥装置
改进后的作用:用无水氯化钙或五氧化二磷固体同样能吸收氯气中的水蒸气,且操作方便安全,但不能用碱石灰。
3.Cl2的工业制法
(1)电解饱和食盐水: 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 。
(2)电解熔融NaCl: 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 。
4.Cl2性质实验探究的示例分析
装置
试剂
实验现象
实验目的
A
浓硫酸
验证干燥的氯气无漂白作用,湿润的氯气(含HClO)有漂白作用
B
干燥红色布条
无明显变化
C
湿润红色布条
红色布条褪色
D
FeCl2溶液
溶液由浅绿
色变棕黄色
验证氯气具有强氧化性,可与金属及还原性化合物反应
E
淀粉-KI溶液
溶液变蓝色
F
Mg或Na
产生白烟
G
NaOH溶液
吸收多余的氯气
【小试牛刀】
微考点1 氯气的制取及性质综合实验
1.(2025·广东揭阳开学联考)在实验室进行氯气的制备和性质探究实验过程中,下列实验可以实现的是( )
A.制备Cl2
B.净化Cl2
C.证明氧化性Cl2>Br2>I2
D.验证氯水的酸性和漂白性
【答案】D
【解析】用MnO2与浓盐酸制备Cl2需要加热,缺少酒精灯,A错误;净化Cl2应先通入饱和食盐水,再通入浓硫酸干燥,B错误;Cl2能与NaBr反应,同时能与KI反应,不能确定是Cl2还是Br2与KI反应,不能证明氧化性Cl2>Br2>I2,C错误;氯气通入紫色石蕊溶液中先变红后褪色,验证氯水的酸性和漂白性,D正确。
2.(2025·山江滨州检测)实验室中利用下列装置制备并检验Cl2的性质:
下列说法不正确的是( )
A.Ⅰ图中:如果MnO2过量,浓盐酸中HCl仍不能被完全消耗
B.Ⅱ图中:反应生成CuCl2固体,产生棕黄色的烟
C.Ⅲ图中:试管中液面上升,发生了加成反应
D.Ⅳ图中:湿润的有色布条能褪色,将浓硫酸滴入烧杯中,至溶液显酸性时,有Cl2生成
【答案】C
【解析】用二氧化锰和浓盐酸反应制备氯气时,因浓盐酸逐渐变稀后与二氧化锰不反应,浓盐酸不可能消耗完,A正确;铜丝在氯气中燃烧,生成CuCl2固体,产生棕黄色的烟,B正确;光照条件下,甲烷与氯气发生取代反应,C错误;氯气与水反应生成的次氯酸可使有色布条褪色,过量的氯气进入烧杯中和氢氧化钠反应生成氯化钠和次氯酸钠,再向烧杯中滴加浓硫酸,至溶液显酸性时,Cl-、ClO-和H+可发生反应生成氯气,D正确。
3.(2025·安徽合肥模拟)利用如图所示装置进行Cl2的制备及性质探究实验时,下列说法不正确的是( )
A.甲中反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4
B.乙的作用为除去Cl2中的HCl
C.丙中紫色石蕊试液先变红后褪色
D.为吸收多余的Cl2,丁中可盛放NaOH溶液
【答案】A
【解析】装置甲中二氧化锰和浓盐酸在加热的条件下发生反应:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2↑,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,A错误;装置甲制备的氯气中混有HCl气体,乙中饱和NaCl溶液的作用为除去Cl2中的HCl,B正确;Cl2与水反应生成HCl、HClO,且HClO具有漂白性,则使紫色石蕊试液先变红后褪色,C正确;Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl和NaClO,为吸收多余的Cl2,丁中可盛放NaOH溶液,D正确。
微考点2 氯气的实验室制取创新设计及应用
4.(2025·湖南名校联盟联考)如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持装置已略)。下列说法错误的是( )
A.装置A烧瓶内的试剂可以是MnO2
B.装置B具有除杂和贮存气体的作用
C.实验结束后,振荡D会观察到液体分层且上层呈紫红色
D.利用该装置能证明氯、溴、碘的非金属性依次减弱
【答案】A
【解析】若利用二氧化锰与浓盐酸制氯气,反应条件为加热,装置A没有加热,故烧瓶内的试剂应为KMnO4、KClO3等,A错误;制备的氯气中含有少量氯化氢气体,可用饱和食盐水除去,根据题给装置图可知,装置B具有除杂和贮存气体的作用,B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,C正确;根据装置C、D中的颜色变化可知,装置A制备的氯气与装置C中的溴化钠反应生成溴单质,将生成的溴滴入装置D中,可生成碘单质,证明氯、溴、碘的非金属性依次减弱,D正确。
5.三氯化碘(ICl3)在药物合成中用途非常广泛,其熔点:33 ℃,沸点:73 ℃,遇水易反应。实验室可用下图装置(部分夹持装置已略去)制取ICl3,制备的反应原理:I2+3Cl2===2ICl3。下列说法不正确的是( )
A.利用装置甲制备氯气可选用的药品为高锰酸钾和浓盐酸
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.装置丁中生成ICl3,碘元素的化合价为-3价
【答案】D
【解析】利用装置甲制备氯气可选用的药品为高锰酸钾和浓盐酸,不需要加热,直接反应生成氯气,A正确;若丙中U形管堵塞,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氯气,C正确;氯的非金属性强于碘,则氯为-1价,碘为+3价,D错误。
6.(2025·湖北武汉检测)NaClO2受热易分解,是一种高效的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等。用如图所示的装置探究NaClO2的制备。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称为________,装置②的作用是___________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________。
(2)检查装置气密性的方法是_________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)关闭K1,从分液漏斗中加入一定量浓硫酸,装置③中生成NaClO2的化学方程式为______________________________________________________________ __________________________________________________________________________________,该反应的氧化产物是________。
(4)实验完成后,为防止装置中残留的有毒气体污染空气,可以进行的操作是打开止水夹K1,________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(5)从装置③的溶液中获得NaClO2晶体的主要操作有减压蒸发浓缩、____________、过滤、洗涤、干燥等。
【析题·图文诠释】
【答案】(1)球形干燥管 作安全瓶,防止装置③中的溶液倒吸至装置①中
(2)关闭K1,关闭分液漏斗活塞,向装置④的烧杯中加水浸没球形干燥管下端,微热装置①中烧瓶,当装置④中出现气泡时停止加热,若装置④中球形干燥管下端有一段水柱,一段时间后高度不变,则装置气密性良好
(3)2ClO2+2NaOH+H2O2===2NaClO2+2H2O+O2 O2
(4)从K1处通入空气,将残留气体鼓入装置④中
(5)冷却结晶
【真题挑战】
1.(2024·广东卷,8,2分)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( )
【答案】A
【解析】A项,缺少加热装置,错误;B项,Cl2中的HCl可被饱和食盐水吸收,Cl2中的H2O可被无水CaCl2吸收,正确;C项,Cl2的密度比空气大,用向上排空气法收集,正确;D项,H2在Cl2中安静地燃烧,发出苍白色火焰,生成的HCl在空气中与水蒸气结合,呈现雾状,此反应体现Cl2的氧化性,正确。
2.(2023·湖北卷,2,3分)下列化学事实不符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点的是( )
A.石灰乳中存在沉淀溶解平衡
B.氯气与强碱反应时既是氧化剂又是还原剂
C.铜锌原电池工作时,正极和负极同时发生反应
D.Li、Na、K的金属性随其核外电子层数增多而增强
【答案】D
【解析】石灰乳中既有沉淀也有溶解,沉淀、溶解对立统一。氯气与强碱反应既被氧化又被还原,氧化、还原对立统一。铜锌电池中正极和负极分别发生还原反应和氧化反应,氧化、还原对立统一。而Li、Na、K金属性的递变性只是体现了统一性,故选D。
3.(2023·高考题组合)有关氯及其化合物的说法中不正确的是( )
A.(辽宁卷)工业上制HCl:H2+Cl22HCl
B.(湖北卷)氯气与强碱反应时既是氧化剂又是还原剂
C.(广东卷)漂白粉的有效成分是CaCO3,久置空气中的漂白粉遇盐酸产生CO2
D.(浙江6月选考卷)向次氯酸钙溶液通入足量二氧化碳:ClO-+CO2+H2O===HClO+HCO
【答案】C
【解析】工业上利用H2在Cl2中燃烧制取HCl,A正确;常温下,Cl2与强碱发生反应生成氯化物、次氯酸盐和H2O,Cl元素发生歧化反应,故Cl2既是氧化剂又是还原剂,B正确;漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2久置吸收空气中的CO2生成CaCO3而变质,C错误;由于酸性:H2CO3>HClO>HCO,故Ca(ClO)2溶液通入足量CO2,发生反应:ClO-+CO2+H2O===HClO+HCO,D正确。
4.(2023·广东卷)利用活性石墨电极电解饱和食盐水,进行如图所示实验。闭合K1,一段时间后( )
A.U形管两侧均有气泡冒出,分别是Cl2和O2
B.a处布条褪色,说明Cl2具有漂白性
C.b处出现蓝色,说明还原性:Cl->I-
D.断开K1,立刻闭合K2,电流表发生偏转
【答案】D
【解析】闭合K1,形成电解池,电解饱和食盐水,左侧为阳极,阳极上Cl-失去电子生成氯气,电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,右侧为阴极,阴极电极反应为2H++2e-===H2↑,总反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。U形管两侧均有气泡冒出,分别是Cl2和H2,A错误;左侧生成氯气,氯气遇到水生成的HClO具有漂白性,则a处布条褪色,B错误;b处出现蓝色,发生反应Cl2+2KI===I2+2KCl,说明还原性:I->Cl-,C错误;断开K1,立刻闭合K2,此时构成氢氯燃料电池,形成电流,电流表发生偏转,D正确。
【限时训练】(限时:60分钟)
【分值:100分】
(选择题1~11题,每小题5分,共55分)
1.向下列溶液中通入氯气,现象和结论描述正确的是( )
A.品红溶液:红色褪去,加热该褪色溶液,溶液又恢复红色;次氯酸具有漂白性
B.紫色石蕊溶液:先变红,后褪色;氯气与水反应生成盐酸和次氯酸
C.含酚酞的氢氧化钠溶液:红色褪去;氯气只作氧化剂
D.硫化钠溶液:溶液变浑浊;氯气作还原剂
【答案】B
【解析】A项,氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性,能使品红溶液褪色,且加热已褪色的溶液,溶液不会恢复到原来的颜色,错误;B项,氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,盐酸使紫色石蕊溶液变红,次氯酸具有漂白性,能使变红的石蕊溶液褪色,正确;C项,氯气和NaOH溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,其中,氯气既作氧化剂,又作还原剂,次氯酸钠的漂白性和溶液碱性的减弱均会使溶液的红色褪去,错误;D项,Cl2+Na2S===2NaCl+S↓,溶液变浑浊,氯气作氧化剂,错误。
2.(2024·北京朝阳区一模)室温下,1体积的水能溶解约2体积的Cl2,用试管收集Cl2后进行如图所示实验,下列对实验现象的分析或预测正确的是( )
A.试管内液面上升,证明Cl2与水发生了反应
B.取出试管中的溶液,加入少量CaCO3粉末,溶液漂白能力减弱
C.取出试管中的溶液,光照一段时间后pH下降,与反应2HClO2HCl+O2↑有关
D.取出试管中的溶液,滴加紫色石蕊溶液,溶液先变红后褪色,加热后颜色又变为红色
【答案】C
【解析】由题目信息可知,氯气能溶于水,也可以使试管内液面上升,不能证明氯气和水发生了反应,A错误;氯气与水反应的离子方程式为Cl2+H2OH++Cl-+HClO,加入少量CaCO3粉末会与H+反应,使平衡右移,HClO浓度增大,溶液漂白能力增强,B错误;取出试管中的溶液,光照下发生反应:2HClO2HCl+O2↑,生成HCl,溶液酸性增强,pH下降,C正确;取出试管中的溶液,滴加紫色石蕊溶液,由于溶液中有HCl和HClO,所以溶液先变红后褪色,次氯酸的强氧化性漂白不可逆,加热后颜色不会恢复,D错误。
3.在探究新制氯水成分及性质的实验中,依据下列方法和现象,不能得出相应结论的是( )
选项
方法
现象
结论
A
观察氯水颜色
氯水呈浅黄绿色
氯水中含Cl2
B
向饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水
有无色气体产生
氯水中含HClO
C
向红色纸条上滴加氯水
红色纸条褪色
氯水具有漂白性
D
向FeCl2溶液中滴加氯水
溶液变成棕黄色
氯水具有氧化性
【答案】B
【解析】氯气为黄绿色气体,氯水呈浅黄绿色,是因为溶解了氯气,A正确;向饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水,有无色气体产生,是因为HC与氯水中的H+发生反应生成水和二氧化碳,B错误;红色纸条褪色,说明氯水具有漂白性,C正确;向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液变成棕黄色,是因为发生反应:2FeCl2+Cl2===2FeCl3,说明氯水具有氧化性,D正确。
4.将Cl2通入冷的NaOH溶液中可制得漂白液。下列装置(箭头表示Cl2的气流方向)能达到相应目的的是( )
A.制备Cl2
B.除去Cl2中的HCl
C.制备漂白液
D.尾气处理
【答案】C
【解析】二氧化锰和浓盐酸反应需要加热,故A错误;用饱和食盐水除去Cl2中的HCl,气体应该“长进短出”,故B错误;氯气和氢氧化钠在较低温度下反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,故C正确;石灰水的浓度太小,应该用氢氧化钠溶液吸收氯气,故D错误。
5.某化学教师为“氯气与金属钠反应”设计了如图装置的实验。实验操作:先给钠预热至钠熔融成圆球时,撤火,通入氯气,即可见钠着火燃烧,生成大量白烟。下列叙述错误的是( )
A.反应生成的大量白烟是氯化钠晶体
B.玻璃管尾部塞一团浸有NaOH溶液的棉花球是用于吸收过量的氯气,以免其污染空气
C.钠着火燃烧产生苍白色火焰
D.发生的反应为2Na+Cl22NaCl
【答案】C
【解析】由题目信息可知Na和Cl2发生反应生成NaCl固体,对应的现象是火焰为黄色,有白烟(NaCl)生成,为防止空气污染,用NaOH溶液吸收多余Cl2。
6.Cl2是一种重要的工业原料,液氯储存区贴有的说明卡如下:
包装
钢瓶
储运要求
远离金属粉末、氨、烃类、醇类物质;设置氯气检测仪
泄漏处理
NaOH、NaHSO3溶液吸收
下列解释事实的方程式不正确的是( )
A.电解饱和食盐水制取Cl2:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
B.氯气用于自来水消毒:Cl2+H2O2H++Cl-+ClO-
C.浓氨水检验泄漏的氯气,产生白烟:8NH3+3Cl2===6NH4Cl+N2
D.氯气“泄漏处理”中NaHSO3溶液的作用:HS+Cl2+H2O===S+3H++2Cl-
【答案】B
【解析】氯气用于自来水消毒,反应的离子方程式为Cl2+H2OH++Cl-+HClO,B不正确。
7.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,依次滴有氢氧化钠溶液、石蕊溶液、淀粉⁃KI溶液、含KSCN的FeCl2溶液,实验时滴几滴浓盐酸。下列说法不正确的是( )
A.③处先变红后褪色,是因为氯水具有酸性和强氧化性
B.④处变蓝色
C.⑤处变红色
D.本实验可推知氧化性:Cl2>Fe3+>I2
【答案】D
【解析】氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,具有酸性和漂白性,所以③处的石蕊溶液先变红色后褪色,A正确;氯气和碘化钾反应生成碘单质,淀粉遇到碘单质变蓝色,B正确;氯气氧化氯化亚铁为氯化铁,三价铁离子遇到KSCN溶液显红色,C正确;根据氧化剂的氧化性强于氧化产物,由反应2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-可知,氧化性:Cl2>Fe3+,但是无法证明Fe3+和I2氧化性大小的关系,D错误。
8.(2025·郑州模拟)实验室中利用MnO2制备干燥的Cl2及少量氯水并收集Cl2,下列利用图示装置和原理不能达到实验目的的是( )
A.连接图1、图2装置,向分液漏斗中注水,打开K1,关闭K2,检查装置气密性
B.图1装置中,滴加浓盐酸,点燃酒精灯,可制备Cl2
C.可通过图2装置干燥并收集一定量的Cl2
D.连接图1、图3装置,打开K1,点燃酒精灯,可制备少量氯水
【答案】A
【解析】无论气密性是否良好,水都能顺利流下,不能检查装置的气密性,故A符合题意;图1装置中,浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应可制备Cl2,故B不符合题意;饱和食盐水除去氯气中的HCl气体,浓硫酸干燥氯气,且氯气密度比空气的大,可通过图2装置干燥并收集一定量的Cl2,故C不符合题意;连接图1、图3装置,打开K1,点燃酒精灯,制备氯气,氯气通入蒸馏水中,可制备少量氯水,故D不符合题意。
9.用试管和胶头滴管完成“84”消毒液(主要成分为NaClO)的氧化性和漂白性的探究实验,下列关于对比实验现象的分析不正确的是( )
对比
实验
操作
①1 mL蒸馏水+“84”消毒液+石蕊溶液
②1 mL较稀硫酸+“84”消毒液+石蕊溶液
③1 mL较浓硫酸+“84”消毒液+石蕊溶液
实验
现象
混合后溶液pH=9.9,短时间内未褪色,一段时间后蓝色褪去
混合后溶液pH=5.0,蓝色迅速褪去,无气体产生
混合后溶液pH=3.2,蓝色迅速褪去,并产生大量气体,该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
A.对比实验①和②,②中蓝色迅速褪去的原因是发生反应:H++ClO-===HClO
B.实验③中产生的气体是Cl2,由HClO分解得到:2HClO===Cl2+H2O
C.对比实验②和③,溶液的pH会影响ClO-的氧化性或Cl-的还原性
D.加酸可以提高“84”消毒液的漂白效果,但需要调控到合适的pH才能安全使用
【答案】B
【解析】相较于实验①,实验②中加入稀硫酸,蓝色迅速褪去,可能原因是ClO-和H+结合生成HClO,溶液的漂白能力增强,A正确;实验③中产生的气体是Cl2,Cl-和ClO-在酸性较强的条件下发生反应:2H++Cl-+ClO-===Cl2↑+H2O,B错误;对比实验②和③,溶液pH的大小会影响反应过程,会影响ClO-的氧化性或Cl-的还原性,C正确;加酸可以提高“84”消毒液的漂白效果,但酸的浓度过大会产生污染性气体Cl2,故需要调控到合适的pH才能安全使用,D正确。
10.用如图装置探究Cl2的漂白原理,其中红纸①是干燥的,红纸②~④分别用表中的试剂润湿。向中心Ca(ClO)2粉末上滴加几滴盐酸,产生大量黄绿色气体,红纸变化如表:
红纸
编号
试剂
红纸变化
①
-
不褪色
②
蒸馏水
逐渐褪色
③
饱和食盐水
几乎不褪色
④
NaHCO3溶液(调至pH=7)
快速褪色
已知酸性:H2CO3>HClO>HC。
下列对于该实验的分析不正确的是( )
A.Ca(ClO)2与盐酸反应时,盐酸体现了酸性和还原性
B.②与③现象的差异原因是Cl2不与饱和食盐水反应
C.对比①②的现象,说明红纸褪色涉及的反应是Cl2+H2OHCl+HClO
D.对比②③④的现象,说明溶液中HClO浓度越大,漂白效果越好
【答案】B
【解析】次氯酸钙与盐酸反应的化学方程式为Ca(ClO)2+4HCl===CaCl2+2Cl2↑+2H2O,盐酸既体现了酸性又体现了还原性,A正确;氯气与水的反应为可逆反应,存在平衡:Cl2+H2OHCl+HClO,饱和食盐水中氯离子浓度很大,促使反应逆向进行,次氯酸的量很少,所以③中红纸几乎不褪色,B错误;①说明干燥氯气没有漂白性,②红纸褪色,①②说明氯水有漂白性,涉及的反应为Cl2+H2OHCl+HClO,C正确;④中反应为Cl2+HC===CO2+HClO+Cl-,④中次氯酸的浓度最大,②③④中次氯酸浓度大小为④>②>③,由红纸变化可知,HClO浓度越大,漂白效果越好,D正确。
11.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
【答案】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,故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+8NaOH===6NaCl+NaClO3+NaClO+4H2O,溶液中n(NaCl)∶n(NaClO3)∶n(NaClO)=6∶1∶1,故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,故C正确;二氧化硫具有强还原性,能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,故D错误。
12.(14分)在实验室中用二氧化锰与浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。进行此实验所用仪器如图。
(1)连接上述仪器的正确顺序是(填各接口处的字母): 接 , 接 ,
接 , 接 , 接 。
(2)产生氯气的化学方程式为 。
(3)在装置中:①饱和食盐水的作用是 ,浓硫酸的作用是 。
②NaOH溶液的作用是 ,该反应的离子方程式为 。
(4)化学实验中常用湿润的淀粉⁃KI试纸检验是否有Cl2产生。如果有Cl2产生,可观察到的现象是
。
【答案】(1)E C D A B H G A B F (2)MnO2+4HCl(浓)Cl2↑+MnCl2+2H2O
(3)①除去氯气中混有的HCl气体 干燥氯气
②吸收多余氯气,防止污染空气 Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O (4)湿润的淀粉⁃KI试纸变蓝
13.(16分)某化学兴趣小组的同学买来一瓶84消毒液,请大家与他们一同来研讨以下问题:
(1)此瓶84消毒液的说明书上这样写道:“本品为无色液体,呈碱性……”,请你推测它的有效成分是 (填字母)。
A.Cl2 B.H2O2
C.NaClO D.KMnO4
(2)该化学兴趣小组的同学在瓷碗中盛放20 mL该84消毒液,露置在阳光充足的室内,他们对84消毒液的消毒效果和组成成分的变化进行了研究。得出数据如图所示:
从图1和图2中数据可得知84消毒液暴露在空气中半小时后,其主要溶质是 ,用化学方程式表示其中变化的主要原因:NaClO+CO2+H2O===HClO+NaHCO3、 、 。
(3)该化学兴趣小组的同学选择紫色石蕊溶液对84消毒液的性质进行实验探究,请你帮助他们完成实验报告:
实验操作
预期现象
结论
(4)该化学兴趣小组的同学上网查询有关84消毒液的信息时 ,发现这样一则消息:有一家庭把84消毒液和清洁剂(呈酸性、含Cl-)倒在一起,进行刷洗。一会儿,他们就晕倒在房间里。这几位同学感到迷惑不解。请你用离子方程式帮助他们解开这一悬念: 。
【答案】(1)C (2)NaCl 2HClO2HCl+O2↑ HCl+NaHCO3===CO2↑+H2O+NaCl
(3)取一干净试管,加入1~2 mL 84消毒液,然后滴加几滴紫色石蕊溶液 溶液先变蓝后褪色 84消毒液具有碱性和氧化性(或漂白性) (4)ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O
【解析】(2)从图1和图2中数据可知84消毒液暴露在空气中半小时后,消毒效果几乎为零,溶液pH接近7,溶液中的主要溶质应该是NaCl,所发生反应的化学方程式为NaClO+CO2+H2O===HClO+NaHCO3,2HClO2HCl+O2↑,HCl+NaHCO3===CO2↑+H2O+NaCl。(3)由于84消毒液具有碱性和氧化性(或漂白性),紫色石蕊溶液遇84消毒液会出现先变蓝后褪色的现象。(4)84消毒液与清洁剂(呈酸性、含Cl-)混合,ClO-在酸性条件下能氧化Cl-生成氯气,发生反应的离子方程式是ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O。
14.(15分)Ⅰ.某研究性学习小组利用如图装置制备漂白粉,并进行漂白粉有效成分的质量分数的测定。
(1)装置④中的X试剂为 。
(2)装置③中发生反应的化学方程式为 ,该反应是放热反应,反应温度较高时有副反应发生,改进该实验装置以减少副反应发生的方法是 。
(3)测定漂白粉有效成分的质量分数:称取1.000 g漂白粉于锥形瓶中,加水溶解,调节溶液的pH,以淀粉为指示剂,用0.100 0 mol·KI溶液进行滴定,溶液出现稳定浅蓝色时为滴定终点。反应原理为3ClO-+I-===3Cl-+I、I+5I-+3H2O===6OH-+3I2,实验测得数据如表所示。
滴定次数
1
2
3
KI溶液体积/mL
19.98
20.02
20.00
该漂白粉中有效成分的质量分数为 ;若滴定过程中未充分振荡溶液,局部变浅蓝色时就停止滴定,则测定结果将 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
Ⅱ.测定饱和氯水中氯元素的总量
(4)某小组设计的实验方案:使用如图装置,加热15.0 mL饱和氯水试样,测定产生气体的体积。此方案不可行的主要原因是(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因) 。
(5)资料:次氯酸会破坏酸碱指示剂;次氯酸或氯气可被SO2、H2O2、FeCl2等物质还原成Cl-。根据资料,为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节): 。
【答案】(1)NaOH溶液 (2)2Ca(OH)2+2Cl2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 将装置③放于冷水浴中进行实验 (3)42.90% 偏低 (4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等,此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案) (5)量取一定量的试样,加入足量的H2O2溶液充分反应后,加热除去过量的H2O2,冷却,再加入足量的硝酸银溶液,称量沉淀质量(或其他合理答案)
【解析】(1)高锰酸钾与浓盐酸反应制氯气,用饱和食盐水除去挥发出的氯化氢气体,氯气与石灰浆发生反应的化学方程式为2Ca(OH)2+2Cl2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。氯气有毒,所以不能直接排放,所以X试剂为氢氧化钠溶液。(3)消耗KI溶液的平均体积为mL=20.00 mL。设ClO-的物质的量为x mol,
3ClO-+ I-===3Cl-+I
3 mol 1 mol
x mol 0.100 0 mol·L-1×0.020 L
所以x=0.006,次氯酸钙的质量为143 g·mol-1×0.003 mol=0.429 g,所以其质量分数为×100%=42.90%;若滴定过程中未充分振荡溶液,局部变浅蓝色时就停止滴定,则消耗KI的物质的量偏少,所以测定结果将偏低。(4)从烧瓶中挥发出的氯气又会有一部分重新溶解在水中,同时HClO分解导致与水发生反应的氯气的量增加、氯气可溶于水,不可能全部从水中逸出,故此方案无法测量试样中氯元素的总量。(5)因次氯酸会破坏酸碱指示剂,因此实验不用酸碱指示剂,可采用加入适当还原剂如H2O2等,将氯水中的氯元素全部转化为Cl-,然后加入足量的AgNO3溶液,测量生成沉淀的质量,然后进行计算。
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