内容正文:
专题04 氯及其化合物
考查重点
命题角度
氯气的制备
氯气的制备装置选择;氯气的除杂;装置的连接顺序;尾气处理
氯气的化学性质
与非金属单质的反应;与金属的反应;与碱溶液的反应;与还原性的物质反应;与水的反应
氯水和次氯酸盐
氯水的漂白性;氯水的成分;次氯酸盐的强氧化性;次氯酸盐的保存
粗盐的提纯
粗盐提纯试剂选择;粗盐提纯试剂滴加顺序;有关离子方程式书写
海水提溴和碘
海水提溴和碘的基本原理;提溴和碘的操作步骤;有关离子方程式书写
一、氯气的发现与制备
1.氯元素的存在与发现
(1)氯元素只以化合态存在于自然界。主要以NaCl、MgCl2、CaCl2等形式大量存在于海水中,还存在于陆地的盐湖和盐矿中。人体体液中的Cl-(和Na+)来自食物和食盐(重要的 调味剂)。
(2)发现:1774年,瑞典化学家舍勒将软锰矿与浓盐酸混合加热,意外发现产生一种具有强烈刺激性气味的黄绿色气体。1810年,英国化学家戴维经过实验研究,将其命名为氯气。反应的化学方程式:
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。
2.Cl2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
3.氯气的实验室制法
(1)实验室制法
实验原理
阴离子氧化法:用强氧化性物质(如MnO2、KMnO4等)将浓盐酸中的-1价的氯氧化。
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(盐酸表现:还原性和酸性,被氧化的HCl占反应总量的1/2)
装置类型
固+液气(如用KMnO4则为:固+液―→气)
气体净化
Cl2(HCl、水蒸气)Cl2
气体收集
向上排空气法或排饱和食盐水法
尾气处理
用NaOH溶液吸收,离子方程式为:Cl2+OH-=Cl-+ClO-+H2O
气体验满
用湿润的KI淀粉试纸:试纸变蓝色
根据氯气的颜色判断:瓶中充满黄绿色气体
装置图
注意:①因浓盐酸有挥发性,制氯装置应使用分液漏斗并盖上玻璃塞;
②为确保实验过程中分液漏斗的液体顺利流下,可采取的方法有:一是把分液漏斗和圆底烧瓶用橡皮管相连通、二是在分液漏斗下端套一个小试管。
其它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)工业制法——电解法
反应原理
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑或2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
反应装置
电解饱和食盐水的简易装置 工业电解饱和食盐水的原理装置
现象
结论
铁棒和石墨棒上通电后有气泡产生
通电后有新的气体物质生成
铁棒周围的溶液滴加酚酞变红色
有碱性物质(NaOH)生成
将铁棒上方收集到的气体靠近火焰,有爆鸣声
有氢气生成
用手轻轻扇动在石墨棒上方收集到的黄绿色气体,闻到有刺激性气味且该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
有黄绿色刺激性气味的气体(Cl2)生成
特|别|提|醒
1.实验室制取Cl2的装置图解
2.氯气的实验室制法原理
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,也可以用高锰酸钾、重铬酸钾、氯酸钾等氧化剂代替二氧化锰。如2KMnO4+16HCl===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
3.反应条件
MnO2在加热条件下,只能与浓盐酸反应,不能与稀盐酸反应,故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。若用足量 MnO2与含4molHCl的浓盐酸充分反应,理论上产生的Cl2<1mol。
4.实验注意事项
①应小火加热,温度不宜过高,以减少HCl挥发,减少制得的Cl2中HCl的含量。
②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。
③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。
5.实验室制取氯气装置的改进
装置
装置图
说明
制取
装置
①用KMnO4代替MnO2,常温下即可反应,故不需要酒精灯加热,反应原理为2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
②图中橡皮管a的作用是使分液漏斗和圆底烧瓶中的气压相等,便于分液漏斗的液体流下
除杂
装置
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(若装置某一位置堵塞,则长颈漏斗中的液面会迅速上升)②该装置的作用之一是观察气体的生成速率
干燥
装置
①用固体干燥剂CaCl2或P2O5同样能吸收Cl2中的水蒸气,但不能使用碱石灰作干燥剂,原因是Cl2能与之反应
②若用干燥管代替U形管(见下图)
则要求气体的流向为a管进气,b管出气
尾气
处理
①对于极易溶于水的气体(如NH3、HCl、HBr、HI等),要设置防倒吸装置
②该防倒吸装置中的倒扣漏斗边缘要刚好浸入到液面下,不能将整个漏斗都浸入到液面内
二、氯气的化学性质
结构特点
强氧化性
金属
与钠:2Na+Cl22NaCl(微热,剧烈燃烧,黄色火焰,产生大量白烟)
与Fe:2Fe+3Cl22FeCl3(燃烧,产生棕色烟。生成高价态产物)
与Cu:Cu+Cl2CuCl2(燃烧,产生棕黄色烟,溶于水后,溶液呈蓝绿色。生成高价态产物)
非金属
与H2:H2+Cl2 2HCl(点燃—苍白色火焰,瓶口白雾;光照—爆炸。工业制盐酸)
还原性化合物
与FeCl2:2FeCl2+Cl2=2FeCl3
与KI:2KI+Cl2=2KCl+I2
氧化性与还原性
水
Cl2+H2OH++Cl-+HClO (自来水消毒)
碱
与NaOH溶液:2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O (制漂白液)
与石灰乳:2Ca(OH)2+2Cl2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O (制漂白粉)
盐
与AgNO3溶液:AgNO3+Cl2+H2O=AgCl↓+HNO3+HClO
特|别|提|醒
1.氯气与金属单质反应:
氯气与除金、铂以外的绝大多数金属都能反应。变价金属单质与氯气反应,一般生成最高价氯化物,例如过量的铁丝在氯气中燃烧时,生成FeCl3而不生成FeCl2。干燥的氯气在常温下不与铁反应,因此,干燥的氯气可用钢瓶贮存。
2.氯气与非金属单质反应:氯气能与H2、磷等非金属单质反应。
(1)氢气在氯气中安静地燃烧,发出苍白色火焰,集气瓶口上方出现白雾(HCl气体极易溶于水,与中的水蒸气形成盐酸小液滴)。若将H2与Cl2混合点燃或强光照射会发生爆炸,但在黑暗条件下能共存。
(2)磷在氯气种燃烧产生白色烟雾:2P+3Cl22PCl3(常温液态),PCl3+Cl2PCl5(常温固态)。说明燃烧不一定需要氧气。
(3)Cl2与NaOH溶液反应,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。一般有两种情况:
常温下:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O;
加热时:3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O。
三、氯水和次氯酸盐
1.氯水的成分
氯水中存在3个可逆过程
Cl2+H2OHCl+HClO;HClOH++ClO- ;
H2OH++OH-
新制氯水的成分
三分子:Cl2、H2O、HClO
四离子:H+、Cl-、ClO-、OH-(极少量)
久置氯水
久置的氯水因发生2HClO2HCl+O2↑反应变为稀盐酸。
2.氯水的性质实验探究
实验操作
实验现象
实验结论
干燥的有色布条不褪色;湿润的有色布条褪色
干燥氯气不具有漂白性;氯水具有漂白性
分别将新制氯水和稀盐酸滴在pH试纸上
前者试纸先变红后变为白色;后者试纸变红色
新制氯水呈酸性,有漂白性;稀盐酸无漂白性
在洁净的试管中加入1mL新制氯水,再向试管中加入几滴硝酸银溶液和稀硝酸。
有白色沉淀生成,且白色沉淀不溶解
氯水中含有Cl-
3.氯水性质的多重性
性质
成分
反应实例
酸性
HCl
CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O 氯水滴入石蕊试液中呈红色
HClO
NaOH+HClO=NaClO+H2O
氧化性
Cl2
Cl2+2FeCl2=2FeCl3、Cl2+Na2SO3+H2O=2HCl+Na2SO4
HClO
杀菌、消毒
漂白性
HClO
使湿润有机色质褪色,如向氯水中滴石蕊试液先变红,后褪色
沉淀性
Cl-
Cl2+Ag++H2O=AgCl↓+H++HClO
不稳定性
HClO
2HClO2HCl+O2↑,氯水要放在棕色试剂瓶中避光保存
4.次氯酸盐的制备与性质
制取漂白液
反应的化学方程式:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
漂白液的有效成分是次氯酸钠(NaClO)。
制取漂白粉
反应的化学方程式:2Ca(OH)2+2Cl2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
漂白粉的主要成分是CaCl2 、Ca(ClO)2,有效成分是Ca(ClO)2,漂粉精的主要成分是Ca(ClO)2。
漂白粉的漂白原理:利用复分解反应原理,漂白粉中的次氯酸钙与酸(如盐酸或碳酸等)反应生成具有漂白性的次氯酸。
次氯酸钙溶液与二氧化碳反应的方程式为Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO(漂白粉长期放置在空气中会失效:2HClO2HCl+O2↑)
次氯酸盐的强氧化性
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。如:向Ca(ClO)2溶液中通入SO2,生成的是CaSO4而不是CaSO3。
5.氯及其化合物的转化关系
特|别|提|醒
1.新制氯水、久置氯水、液氯的比较
新制氯水
久置氯水
液氯
成分
(1)三种分子:Cl2、HClO、H2O
(2)四种离子:H+、Cl-、ClO-、OH-
H+、OH-、Cl-、H2O
Cl2
颜色
浅黄绿色
无色
黄绿色
性质
酸性、氧化性、漂白性
酸性
Cl2的性质
保存
棕色瓶盛装,置于阴暗处
—
低温密封
2.氯及化合物的易错点
氯水
新制氯水(呈淡黄绿色),属于混合物,若久置,则最终为盐酸(无色),故久置的氯水颜色褪去(无Cl2),氧化性减弱(无HClO、Cl2),酸性增强。
漂白性
Cl2、NaClO、漂白粉本身并无漂白性,只有在一定条件下生成HClO时,才有漂白性,如干燥的Cl2不能使干燥的有色布条褪色。HClO的漂白性是永久的破坏性漂白(强氧化性漂白)。
漂白原理
漂白液、漂白粉的漂白原理是2NaClO+CO2+H2O===Na2CO3+2HClO、Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO。
漂白剂的保存(久置失效)
漂白粉敞口存放在潮湿的空气中容易失效,其原因是Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO;2HClO2HCl+O2↑,所以漂白粉的保存方法是密封保存。
含氯消毒剂的合理使用
(1)漂白粉应密封、避光保存,并置于阴凉干燥处。
(2)含氯漂白剂与洁厕剂(含有盐酸)不能混合使用,因为两者混合会反应生成氯气。如NaClO+HCl===NaCl+Cl2↑+H2O。
(3)新型灭菌消毒剂——二氧化氯:杀菌、消毒能力比氯气强。
四、海洋中的化学资源—氯、溴、碘
1.海洋化学资源的特点
多样性
海水中溶解和悬浮着大量的有机物和无机物,包括常量元素H、O 、Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B 、F 等13种(超过总量的 99%),其余微量元素元素,总计含有80多种元素。
分散性
海水中含有元素的种类多、总储量很大,但许多元素的富集程度很低。这是从海水中提取物质需要解决的问题。
2.粗盐的提纯
原则
①除杂试剂要过量;②后续试剂应能除去过量的前一试剂;③尽可能将杂质转化为所需物质;④除去多种杂质时考虑加入试剂的合理顺序。
粗盐中不溶性杂质的去除
粗盐中可溶性杂质的去除
粗盐中所含杂质离子有Ca2+、Mg2+、SO。
步骤
杂质
加入的试剂
离子方程式
1
Mg2+
NaOH溶液
Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓
2
SO
BaCl2溶液
Ba2++ SO=BaSO4↓
3
Ca2+、Ba2+
Na2CO3溶液
Ca2++ CO=CaCO3↓、Ba2++ CO=BaCO3↓
4
OH-、CO
盐酸
H++OH-=H2O、2H++ CO=CO2↑+H2O
提纯流程
氯化钠的用途
①氯碱工业:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。
②制钠和氯气:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。
③制盐酸:H2+Cl22HCl。
④制漂白液:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
⑤制漂白粉:2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
3.从海水中提取溴
原料
苦卤(海水晒盐后得到的母液)是海水制盐工业的副产物,其中含有高浓度的K+、Mg2+、Br-和SO等,是从海水中提取溴的主要原料。
步骤
①酸化:将提取食盐后的母液用硫酸酸化,目的是抑制氯、溴与水的反应。
②氧化:将氯气通入母液中,将溶液中的溴离子转化为溴单质,离子方程式为:Cl2+2Br-===2Cl-+Br2。
③空气吹出:鼓入热空气,使溴从溶液中挥发出来,冷凝得到粗溴水。
④精制:将粗溴水进一步精制,得到高纯度的单质溴。
流程
海水酸化→氯气氧化→空气或水蒸气吹出→SO2吸收使溴单质转化为HBr→氯气氧化。如图:
溴的用途
①制备药物:“红药水”中含有溴元素;溴化钾、溴化钠、溴化铵等可配成镇定剂。
②制造杀虫剂。
③制造感光剂:溴化银可用作医疗X射线胶片上的感光剂。
4.从海带中提取碘
原理
①碘在海带中以化合态的形式存在。
②海带中的碘元素在浸泡时以碘离子(I-)的形式进入水中,可选择Cl2、H2O2等氧化剂把碘离子氧化成碘单质,离子方程式分别可表示为:2I-+Cl2===I2+2Cl-,2H++H2O2+2I-===I2+2H2O。
流程
实验探究——加碘盐中碘元素的检验
①加碘盐中碘元素的存在形式:IO3-。
②检验原理:在酸性条件下,IO3-与I-反应的离子方程式:IO3-+5I-+6H+===3I2+3H2O,生成的单质碘用淀粉溶液检验,现象是淀粉溶液变蓝。
③用试纸和生活中的常见物质检验加碘盐中碘元素存在的方案:
食盐酸性溶液试纸变蓝,证明有碘元素存在。
实验现象及结论:试纸变蓝,证明有碘元素存在。
碘元素的应用
碘是人体必需的微量元素,人体缺碘时患甲状腺肿大。
特|别|提|醒
1.粗盐提纯
(1)用化学沉淀法去除粗盐中的Ca2+、Mg2+和SO,所选试剂分别是碳酸钠溶液,氢氧化钠溶液和氯化钡溶液。
(2)Na2CO3溶液在BaCl2溶液之后加入,其作用除了沉淀除去Ca2+外,还要沉淀除去过量的Ba2+。
(3)过滤后滤液中含有多余的氢氧化钠和碳酸钠,故滤液中需加入盐酸,调节溶液的pH等于7,然后蒸发结晶得到较纯的氯化钠晶体。
(4)加入Na2CO3溶液和BaCl2溶液的顺序不可以颠倒。Na2CO3溶液必须在加入BaCl2溶液之后加入。
(5)检验食盐水中杂质离子已除干净的方法
①取少许滤液于试管中,加入稀盐酸,再加BaCl2溶液,如无白色沉淀生成,证明SO除净。
②取少许滤液于试管中,加入NaOH溶液,如无白色沉淀生成,证明Mg2+除净。
③取少许滤液于试管中,加入Na2CO3溶液,如无白色沉淀生成,证明Ca2+已除净。
2.卤素单质的性质
(1)卤素单质的性质的相似性
①与碱溶液反应:如与NaOH溶液反应的化学方程式为2NaOH+X2=NaX+NaXO+H2O(X为Cl、Br、I)。
②氧化性:
a.都能与金属反应生成金属卤化物,如与钠反应的化学方程式为2Na+X22NaX(X为Cl、Br、I)。
b.氯、溴、碘单质的氧化性强弱顺序是Cl2>Br2>I2,阴离子的还原性强弱顺序是Cl-<Br-<I-。
c.与一些还原性离子反应,如Br2与SO、Fe2+反应的离子方程式:
Br2+SO+H2O===2Br-+SO+2H+,2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-。
(2)卤素单质的特性:
①F无正价,非金属性最强,F-的还原性最弱;2F2+2H2O===4HF+O2,与H2反应在暗处即爆炸;氢氟
酸是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在塑料瓶中或铅制容器中;CaX2中只有CaF2难溶等。
②Br2是唯一的液态非金属,深红棕色液体,易挥发;盛溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴不能用橡
胶塞。
③淀粉遇I2变蓝色;I2加热时易升华;I2氧化性较弱,与变价金属反应生成低价金属碘化物;AgI可用于
人工降雨,KIO3添加在食盐中防止碘缺乏病等。
3.卤素离子的检验
检验卤素离子的最好的方法是用硝酸银和稀硝酸,因为其灵敏度高,反应现象明显。检验时,一定要加入稀硝酸,以排除CO、OH-等离子的干扰。
4.卤素单质性质的比较
氟
氯
溴
碘
X2与H2化合
条件
冷暗处
光照或点燃
加热
持续加热
程度
剧烈爆炸
光照时发生爆炸
缓慢
化合同时分解
X2与H2O反应
反应
2F2+2H2O===4HF+O2
X2+H2O===HX+HXO
程度
剧烈
缓慢
微弱
极弱
水溶性
—
反应生成氢氟酸
依次减小
化合价
—
只有-1价
有-1、+1、+3、+5、+7等
含氧酸
化学式
无含氧酸
HXO、HXO2、HXO3、HXO4等
强弱程度
—
同一价态的酸性依次减弱
卤化银
颜色
AgF(白)
AgCl(白)
AgBr(淡黄)
AgI(黄)
水溶性
易溶
均难溶,且溶解度依次减小
感光性
难分解
见光均易分解,如2AgBr2Ag+Br2,且感光性逐渐增强
题型一 氯气与单质的反应
【典例1】(23-24高一上·江苏南通·阶段练习)下列关于氯气的说法正确的是
A.具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂
B.氢气在氯气中燃烧,瓶口出现白雾
C.氯气具有漂白性,可用于漂白纸浆
D.在 中的燃烧产物用数轴表示如下:
【答案】B
【解析】A.与水反应时生成盐酸和次氯酸,既表现出氧化性也表现出还原性,A错误;
B.H2在Cl2中燃烧生成的HCl在瓶口会与空气中的水蒸气形成盐酸液滴,因此会出现白雾,B正确;
C.氯气没有漂白性,氯气和水生成次氯酸具有漂白性,C错误;
D.Fe在Cl2中燃烧只能生成FeCl3,D错误;
故选B。
【变式1-1】(25-26高一上·江苏·期中)下列指定条件下的物质转化能够实现的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】A.过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气,该转化能够实现,A选;
B.铁在氯气中燃烧生成氯化铁,得不到氯化亚铁,该转化不能够实现,B不选;
C.碳酸氢钠和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,得不到二氧化碳,该转化不能够实现,C不选;
D.水和钠反应生成氢氧化钠和氢气,该转化不能够实现,D不选;
答案选A。
【变式1-2】下列氯化物中,既能由金属和氯气直接反应制得,又能由金属和盐酸反应制得的是
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】A.铜与盐酸不反应,A错误;
B.铁与盐酸反应生成氯化亚铁,B错误;
C.铁与氯气反应生成氯化铁,C错误;
D.铝可以与氯气和盐酸反应,产物都是生成氯化铝,D正确;
故选D。
题型二 氯气和水反应及氯水性质的多重性
【典例2】(24-25高一上·江苏·阶段练习)下列离子方程式书写正确的是
A.钠投入水中:
B.氯气溶于水:
C.溶液中加入过量的溶液:
D.检验溶液中含有
【答案】C
【解析】A.钠投入水中反应生成NaOH和H2,其离子方程式为:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑,A错误;
B.氯气溶于水反应的离子方程式为:Cl2 + H2OH+++,B错误;
C.Ba(OH)2溶液中加入过量的溶液,两者反应生成BaSO4、H2O、Na2SO4,反应的离子方程式为:,C正确;
D.检验溶液中含有,加入KSCN溶液生成红色的Fe(SCN)3,Fe(SCN)3是络合物,不是沉淀,反应的离子方程式为:,D错误;
故选C。
方|法|点|拨
(1)实验室中氯水需现用现配。保存氯水时,应避免光照、受热,实验室通常将氯水置于棕色试剂瓶中密封保存。
(2)光照氯水,浅黄绿色逐渐褪去,溶液的pH逐渐减小(HClO能转化为强酸HCl):2HClO2HCl+O2↑。
(3)Cl2可使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色,其原因是Cl2与水反应生成的HCl使蓝色石蕊试纸变红,具有强氧化性的HClO又将变色后的石蕊试纸氧化褪色(漂白)。
【变式2-1】(24-25高一上·江苏·期末)下列有关氯水成分实验和结论错误的是
A.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2,久置氯水最终变为稀盐酸
B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-
C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+
D.为测定新制氯水的pH,用玻璃棒蘸取液体滴在pH试纸上,与标准比色卡对照
【答案】D
【解析】A.氯水呈浅黄绿色是因为溶解了Cl2,久置后Cl2逐渐反应完全,HClO分解生成HCl和O2,最终变为稀盐酸,A正确;
B.氯水中含Cl-,加入硝酸酸化的AgNO3会生成AgCl白色沉淀,该实验能证明Cl-存在,B正确;
C.氯水中含H+,与NaHCO3反应生成CO2气体,气泡说明H+存在,C正确;
D.新制氯水含HClO,具有强氧化性,会使pH试纸漂白,无法准确测定pH,实验方法错误,D错误;
故选D。
【变式2-2】(23-24高一上·江苏徐州·期中)某兴趣小组利用数字化实验测定光照过程中氯水的 、氯离子的浓度、容器内氧气的体积分数三者的变化,实验结果如下图所示。下列说法正确的是
A.氯水 减小的主要原因是光照引起 逸出,溶液中 浓度减小导致的
B.氯离子浓度增大的主要原因是次氯酸光照分解生成氯化氢导致的
C.氧气体积分数增大的主要原因是光照时氧气在水中的溶解度减少导致的
D.随着对氯水光照时间的延长,氯水的酸性和漂白性都会不断减弱
【答案】B
【解析】A. 减小的主要原因是次氯酸分解为氯化氢和氧气,溶液中 浓度增大,故A错误;
B.氯气和水反应生成氯化氢和次氯酸,新制氯水中有 ,光照过程中次氯酸分解生成HCl,则生成 浓度不断增大,故B正确;
C.光照过程中,次氯酸在光照条件下分解为氯化氢和氧气,所以氧气的体积分数不断增大,故C错误;
D.次氯酸在光照条件下分解为氯化氢和氧气,随着对氯水光照时间的延长,次氯酸分解完全,氯水的漂白性将减弱,最终溶液为盐酸,酸性增强,故D错误;
故选:B。
题型三 氯气和碱反应及次氯酸盐的性质
【典例3】(24-25高一下·江苏南通·期中)下列离子方程式正确的是
A.向烧碱溶液中通入制取:
B.向溶液中通入:
C.强碱性溶液中将氧化成:
D.向溶液中滴加氯水:
【答案】D
【解析】A.Cl2与NaOH溶液反应制取NaClO:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O,故A错误;
B.溴化钠为易溶性的强电解质,离子方程式中要拆开写,氯气通入溴化钠溶液中的离子方程式为:2Br-+Cl2=Br2+2Cl-,故B错误;
C.在强碱性溶液中与H+不共存,次氯酸钠将Mn2+氧化成MnO2,离子方程式:ClO-+Mn2++2OH-=MnO2↓+Cl-+H2O,故C错误;
D.氯水中有Cl2+H2O⇌HCl+HClO,HCl可以和反应,离子方程式为:+H+=CO2↑+H2O,故D正确;
故选:D。
方|法|点|拨
(1)在Cl2与碱溶液的反应中,Cl2既是氧化剂又是还原剂。
(2)漂白液、漂白粉和漂粉精既可作漂白棉麻、纸张的漂白剂,又可用作游泳池等场所的消毒剂。
【变式3-1】(2024高一上·江苏连云港·学业考试)“84消毒液”的有效成分是次氯酸钠。使用注意事项为:①本品为外用消毒剂,不可内服;②本品对金属制品有腐蚀作用,对棉纺织品有漂白脱色作用;③密闭、避光、避热、置于阴凉处保存;④保质期为一年。下列说法错误的是
A.次氯酸钠的化学式为 B.“84消毒液”受热易变质
C.“84消毒液”能使品红溶液褪色 D.“84消毒液”能用铁制容器盛放
【答案】D
【解析】A.“84消毒液”的有效成分是次氯酸钠,次氯酸钠的化学式为NaClO,A正确;
B.次氯酸钠中的水解生成,次氯酸光照或受热易分解,因此推测“84消毒液”受热易变质,需避热保存,B正确;
C.次氯酸钠具有强氧化性,能使品红溶液褪色,C正确;
D.次氯酸钠对金属有腐蚀性(注意事项②),铁制容器会被腐蚀,不可用于盛放,D错误;
故选D。
【变式3-2】为检验某漂白粉是否变质,进行下列探究实验:
实验1:取5g漂白粉样品于烧杯中,加足量蒸馏水并搅拌,观察到有固体不溶解。
实验2:静置,取少量实验1的上层清液于试管中,放入红色花瓣,观察到花瓣褪色。
实验3:另取5g漂白粉样品于试管中,滴加浓盐酸,观察到有气体产生。
下列说法正确的是
A.工业上用氯气和澄清石灰水制取漂白粉
B.实验1和实验2说明漂白粉没有变质
C.实验3中产生的气体只有氯气
D.实验3中反应的电子转移可表示为
【答案】D
【分析】漂白粉有效成分为次氯酸钙,次氯酸钙容易吸收空气中二氧化碳而变质生成次氯酸和碳酸钙,次氯酸不稳定见光分解;次氯酸根离子和浓盐酸发生氧化还原反应生成氯气和水,变质生成的碳酸钙也会和盐酸反应生成二氧化碳气体;
【解析】A.由于Ca(OH) 2的溶解度很小,故工业上用氯气和石灰乳制取漂白粉,A错误;
B.CaCl2和Ca(ClO) 2均易溶于水,由实验1中有不溶物说明漂白粉已经变质为CaCO3,实验2中花瓣褪色,说明还存在有效成分次氯酸钙,故实验1和实验2说明漂白粉未完全变质,B错误;
C.由分析结合B项分析,该漂白粉已经部分变质,故实验3中产生的气体有氯气和CO2,C错误;
D.次氯酸根离子和浓盐酸发生氧化还原反应生成氯气和水,4分子HCl中的2分子HCl中氯失去1×2个电子、次氯酸钙中氯得到1×2个电子,发生氧化还原反应生成氯气,单线桥表示正确,D正确;
故选D。
题型四 氯气的实验室制法
【典例4】(24-25高一上·江苏无锡·期末)实验室制备氯气,下列相关原理、装置、操作正确的是
A.制气
B.净化
C.收集Cl2
D.尾气处理
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【解析】A.MnO2与浓盐酸混合加热,发生氧化还原反应制氯气,由于装置图没有加热仪器,因此不能用于制取气体,A错误;
B.由于浓盐酸具有挥发性,使制取的Cl2中含有杂质HCl气体,要利用饱和食盐水除去Cl2中的HCl,同时减少Cl2的消耗,导气管应该是长进短出,图示导气管是短进长出,因此不能达到净化Cl2的目的,B错误;
C.Cl2的密度比空气大,应该采用向上排空气方法收集,图示为向下排空气的方法,因此不能用于收集Cl2,C错误;
D.Cl2是大气污染物,可根据Cl2能够与碱NaOH反应产生可溶性物质的性质,用NaOH溶液进行尾气处理,D正确;
故合理选项是D。
方|法|点|拨
(1)实验室用MnO2和盐酸制Cl2,盐酸必须为浓盐酸,随着反应的进行,盐酸的浓度逐渐减小,变成稀盐酸时,反应停止。
(2)在MnO2和浓盐酸的反应中,浓盐酸既起还原剂的作用,又起酸的作用,体现了还原性和酸性。
(3)一般不用澄清石灰水来吸收Cl2,原因是Ca(OH)2在水中的溶解度很小,不能将Cl2吸收完全。
【变式4-1】(24-25高一上·江苏南京·阶段练习)下列装置或原理能达到实验目的的是
A.制取Cl2
B.除去Cl2中的HCl
C.氯气的尾气处理
D.测氯水的pH
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【解析】A.酸性KMnO4溶液与浓盐酸在室温下发生氧化还原反应产生Cl2,因此该装置可用于实验室制取Cl2,A正确;
B.Cl2、HCl都能够与NaOH溶液发生反应,因此不能使用NaOH溶液除去Cl2中的HCl,应该使用饱和NaCl溶液,B错误;
C.Cl2是大气污染物,可根据其能够与NaOH反应产生可溶性物质的性质,采用NaOH溶液进行尾气处理,而不能用饱和NaCl溶液进行尾气处理,C错误;
D.新制氯水中含有的HClO具有强氧化性,能够将有色物质氧化变为无色物质,因此不能用pH试纸测定氯水的pH,而应该使用pH计来测量氯水的pH,D错误;
故合理选项是A。
【变式4-2】(24-25高一上·江苏南通·期中)下列指定反应离子方程式正确的是
A.用溶液吸收足量的气体:
B.侯氏制碱法在溶液中发生的反应:
C.中通足量:
D.实验室利用二氧化锰和浓盐酸制备:
【答案】B
【解析】A.用溶液吸收足量的气体生成亚硫酸氢钠,离子方程式为:,A错误;
B.侯氏制碱法为向饱和氯化钠溶液中通入氨气和二氧化碳气体,离子方程式为:,B正确;
C.中通足量完全反应生成氯化铁和单质溴,离子方程式为:,C错误;
D.氯化锰为可溶性盐,能拆分,该离子方程式为,D错误;
故选B。
题型五 氯气的实验室制法与性质综合应用
【典例5】某同学用以下装置制备并检验氯气的性质。下列说法正确的是
A.图I:若二氧化锰过量,则浓盐酸可全部消耗完
B.图Ⅱ:仅证明新制氯水具有酸性
C.图Ⅲ:产生了棕黄色的雾
D.图Ⅳ:湿润的有色布条褪色
【答案】D
【解析】A.二氧化锰与浓盐酸反应,随着反应的进行,浓盐酸变稀,二氧化锰不与稀盐酸反应,即使二氧化锰过量,盐酸也不能全部消耗完,A错误;
B.新制氯水含有HCl和次氯酸,HCl溶液具有酸性、次氯酸具有漂白性,实验中溶液先变红后褪色,不仅能证明新制氯水具有酸性,还可以证明新制氯水具有漂白性,B错误;
C.铜丝在氯气中燃烧,生成棕黄色的烟,C错误;
D.氯气遇到湿润有色布条,氯气和水生成HCl和次氯酸,HClO具有漂白性使得湿润的有色布条褪色,D正确;
故选D。
方|法|点|拨
有气体参加的探究实验模板
【变式5-1】(24-25高一下·江苏镇江·期中)易水解、易升华,是有机反应中常用的催化剂。实验室用如图所示装置制备少量。下列说法不正确的是
A.实验开始应先滴加浓盐酸,等乙装置玻璃管中充满黄绿色气体再点燃酒精灯
B.实验时若Cl2不足量,则生成的中混有铁粉
C.装置丙的作用是冷凝收集
D.装置丁中的作用是吸收未反应的
【答案】D
【分析】高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯气,其中混有杂质HCl和水蒸气,用饱和食盐水除去HCl,浓硫酸干燥氯气,氯气和铁粉在加热下反应生成FeCl3,FeCl3易升华,加热形成蒸气,在丙装置中冷凝收集氯化铁,由于氯化铁易水解,氯化钙的作用是防止空气中水蒸气进入装置丙,NaOH溶液用于吸收有毒的尾气氯气;
【解析】A.实验开始,先滴加浓盐酸,利用生成的氯气排尽装置内的空气,以免铁粉与氧气发生反应,等乙装置玻璃管中充满黄绿色气体再点燃酒精灯,故A正确;
B.铁与氯气直接化合生成氯化铁,若氯气不足量,铁不能完全反应,则生成的中混有铁粉,故B正确;
C.由分析可知,装置丙的作用是收集冷凝后的固体氯化铁,故C正确;
D.与氯气不能反应,且具有吸水性,其目的是防止NaOH溶液中的水蒸气进入丙中使水解,故D错误;
故选D。
【变式5-2】(24-25高一上·陕西西安·期末)某兴趣小组用和浓盐酸制取氯气并探究氯、溴、碘的相关性质,设计装置图如下所示,图中分别放置湿润的有色布条、干燥的有色布条(夹持及加热装置已略去)。下列说法错误的是
A.若装置A中消耗,则产生
B.装置B可以平衡气压,若后续装置发生堵塞,则可观察到长颈漏斗内液面上升
C.为验证氯气是否具有漂白性,C中固体为无水
D.通入足量的氯气后,打开E的活塞,将溶液滴入D中,锥形瓶下层液体呈紫红色即证明氧化性
【答案】D
【分析】该实验目的是用和浓盐酸制取氯气并探究氯、溴、碘的相关性质,装置A为和浓盐酸制取氯气发生装置,装置B可以除去中混有的,并防堵塞,装置C可以检验是否具有漂白性,装置E、D探究氯气的氧化性,及溴、碘的相关性质,装有溶液的烧杯为尾气处理装置。
【解析】A.装置A中发生的化学反应为,根据化学计量系数关系可知,消耗,则产生,A项正确;
B.装置B中饱和食盐水可以除去中混有的,长颈漏斗可以平衡气压,若后续装置发生堵塞,装置B中压强增大,使长颈漏斗内液面上升,B项正确;
C.C中Ⅰ处为湿润的有色布条,褪色,Ⅱ处为干燥剂,固体可以是无水,吸水干燥氯气,Ⅲ处为干燥的有色布条,不褪色,即可以验证氯气不具有漂白性,C项正确,
D.通入足量的氯气后,E分液漏斗中溶液由无色变为橙色,发生,说明氧化性,分液漏斗中溶液含有,也可能含有过量的,打开E的活塞,将溶液滴入D中,锥形瓶下层液体呈紫红色说明有生成,可能发生,对利用反应证明氧化性有干扰,故不能证明氧化性,D项错误;
答案选D。
题型六 次氯酸盐和其他含氯消毒剂
【典例6】(24-25高一上·福建宁德·阶段练习)下列说法不正确的是
A.含氯消毒剂可以杀灭新冠病毒 B.“84”消毒液与洁厕灵不能同时使用
C.氯气、液氯和氯水都是纯净物,都有漂白性 D.漂白粉要密封保存
【答案】C
【解析】A.含氯消毒剂中的有效成分(如次氯酸)具有强氧化性,能破坏病毒结构,因此可以杀灭新冠病毒,A正确;
B.“84”消毒液含NaClO,洁厕灵含HCl,两者混合产生有毒Cl2,故不能同时使用,B正确;
C.氯气和液氯是Cl2的两种状态,属于纯净物,但无漂白性,氯水是Cl2溶于水的混合物,因含HClO而具有漂白性,C错误;
D.漂白粉中的Ca(ClO)2易与CO2和H2O反应导致失效,需密封保存,D正确;
故答案为C。
方|法|点|拨
含氯消毒剂的计算与比较
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
【变式6-1】(25-26高一上·河南·开学考试)“84”消毒液的有效成分是次氯酸钠NaClO,工业生产次氯酸钠的原理是2NaOH+Cl2=NaClO+X+H2O。以下说法不正确的是
A.Cl2所属的物质类别是单质 B.NaClO中氯元素的化合价为-1价
C.X的化学式为NaCl D.反应后的剩余物质为混合物
【答案】B
【解析】A.由同种元素组成,属于单质,A正确;
B.中Na为+1价,O为-2价,Cl的化合价为+1,B错误;
C.根据原子守恒,反应后X含1个Na和1个Cl,化学式为NaCl,C正确;
D.产物包含、和,属于混合物,D正确;
故答案选B。
【变式6-2】(24-25高一上·天津河北·期末)二氧化氯是国际公认的高效安全杀菌消毒剂,工业制备的反应原理如下:(浓),下列关于该反应的说法中不正确的是
A.每生成0.1转移0.2电子
B.浓盐酸在反应中既体现还原性又体现酸性
C.被氧化和被还原的氯元素的物质的量之比为
D.每消耗0.2还原剂,生成和的总物质的量为0.3
【答案】A
【分析】2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2H2O+2NaCl反应中,NaClO3中Cl元素化合价由+5价变为+4价、HCl中Cl元素的化合价从-1价变为0价,所以氯酸钠是氧化剂、盐酸是还原剂,再结合物质与电子之间的关系式解答。
【解析】A.反应中生成2molClO2转移2mol电子,则每生成0.1molClO2转移0.1mol电子,故A错误;
B.HCl中Cl元素的化合价从-1价变为0价,HCl作还原剂,同时生成NaCl,则还体现了HCl的酸性,故B正确;
C.NaClO3中Cl元素化合价由+5价变为+4价,是氧化剂,HCl中Cl元素的化合价从-1价变为0价,是还原剂,根据得失电子守恒可知,反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:1,故C正确;
D.根据反应式,反应中每消耗4molHCl,作还原剂的为2molHCl,生成2molClO2和1molCl2,故每消耗0.2还原剂,生成和的总物质的量为0.3,故D正确;
故选D。
题型七 卤素单质及离子的鉴别
【典例7】(24-25高一下·广东茂名·期末)从海带中提取碘,过程如下,为检验浊液中是否含碘元素,选择的试剂是
A.硫酸亚铁溶液 B.氯水和淀粉溶液 C.二氧化硫气体 D.氯化钡溶液
【答案】B
【分析】海带中的碘以I⁻形式存在。
【解析】A.硫酸亚铁溶液不能和碘离子反应,不符合题意;
B.氯水作为氧化剂将I-氧化为I2,淀粉遇I2显蓝色,符合题意;
C.二氧化硫和碘离子不反应,不符合题意;
D.氯化钡和碘离子不反应,不符合题意;
故选B。
方|法|点|拨
卤素单质性质的特殊性
(1)Br2在常温下呈液态,是唯一的液态非金属单质。液态Br2有剧毒,易挥发,故保存Br2时在试剂瓶中Br2液面上需用水封,磨口的玻璃塞用蜡封。
(2)I2遇淀粉显蓝色,这是碘单质的特殊性质,该性质可用于检验Cl2。Cl2可使湿润的淀粉KI试纸变蓝,其实质是Cl2+2I-===2Cl-+I2。此外碘单质易升华,是常温下固体单质中唯一的双原子分子。
(3)Br2和I2都可被某些有机溶剂(如四氯化碳、苯)萃取。
(4)氟元素无正价,F2与H2O发生置换反应生成O2:2F2+2H2O===4HF+O2。
(5)F2不能从NaX溶液中置换出X2(X代表Cl、Br、I)。
【变式7-1】(25-26高一·上海·假期作业)向溴化钠、碘化钠的混合溶液中通入足量氯气之后加热,将溶液蒸干,并灼烧片刻,最后残留的物质是
A.氯化钠 B.氯化钠、溴化钠、碘化钠 C.溴化钠、碘化钠 D.氯化钠、碘单质
【答案】A
【解析】向溴化钠、碘化钠的混合溶液中通入足量氯气,溴化钠和氯气反应生成氯化钠、溴单质;碘化钠和氯气反应生成氯化钠和碘单质,将溶液蒸干,灼烧过程中Br2挥发、I2升华,最后残留的物质只有氯化钠,故选A。
【变式7-2】(24-25高一上·河北沧州·阶段练习)下列关于物质的检验说法不正确的是
A.待测液加入氯化钡溶液有白色沉淀生成,一定含有
B.观察钾元素焰色反应的操作是:将铂丝放在稀盐酸中洗涤后灼烧至无色,然后再用铂丝蘸取固体氯化钾,置于煤气灯的火焰上进行灼烧,透过蓝色钴玻璃进行观察,火焰呈紫色
C.待检液加入盐酸,无明显现象,再加入BaCl2溶液得到白色沉淀,说明原溶液中一定有
D.待检液加入硝酸酸化的AgNO3溶液,有白色沉淀生成,则待检液中一定含有
【答案】A
【解析】A.待测液加入氯化钡溶液有白色沉淀生成,该沉淀可能为氯化银、硫酸钡、碳酸钡等,原溶液中含有、Ag+等,不一定含有,A错误;
B.观察钾元素焰色反应的操作是:将铂丝放在稀盐酸中洗涤后灼烧至无色,然后再用铂丝蘸取固体氯化钾,置于煤气灯的火焰上进行灼烧,透过蓝色钴玻璃进行观察,火焰呈紫色,说明含有钾元素,B正确;
C.待检液加入盐酸,无明显现象,则可排除Ag+干扰,同时除去、等离子,再加入BaCl2溶液得到白色沉淀即为BaSO4,说明原溶液中一定有,C正确;
D.待检液加入硝酸酸化的AgNO3溶液,有白色沉淀生成,该白色沉淀为氯化银,则待检液中一定含有Cl-,D正确;
故答案为:A。
题型八 卤素单质氧化性强弱的实验探究方法
【典例8】(24-25高一上·江苏苏州·阶段练习)下列实验装置能达到实验目的的是
A.制备氢氧化铁胶体
B.电离方程式:
C.滴水生火可证明过氧化钠与水反应放热
D.若蘸溴化钠溶液的棉球变橙色,蘸淀粉溶液的棉球变蓝色,可证明氧化性
【答案】C
【解析】A.氢氧化铁胶体的制备方法:将饱和氯化铁溶液滴入沸水中,继续加热至液体呈红褐色为止,若直接滴入NaOH溶液中会生成氢氧化铁沉淀,A不符合题意;
B.电离不需要通电,CuCl2电离方程式应为,B不符合题意;
C.滴水生火,说明反应放出热量,达到脱脂棉的着火点,可证明过氧化钠与水反应放热,C符合题意;
D.蘸有溴化钠溶液的棉球变成橙色是因为氯气将溴离子氧化成了溴单质,证明氧化性:,蘸有淀粉KI溶液的棉球变成蓝色,说明碘离子被氧化为碘单质,由于无法排除可能是氯气氧化碘离子生成碘单质,则无法证明氧化性:,D不符合题意;
故选C。
【变式8-1】某化学小组探究卤族元素的性质,进行如图所示的实验 (均为浸有相应试液的棉花,夹持装置略)。下列说法正确的是
A.具支试管中发生反应的化学方程式为
B.若处变为橙色,处变为蓝色,说明氧化性
C.若c处褪色,说明Cl2有还原性
D.若处褪色,说明具有漂白性
【答案】A
【分析】具支试管中84消毒液的有效成分为NaClO,与浓盐酸发生归中反应生成氯气,产生的氯气在a处可与KBr发生置换反应生成Br2,在b处氯气和KI反应可生成I2,c处的酸性高锰酸钾溶液有强氧化性,能与还原性物质(挥发出的HCl)反应而褪色,d装置中的NaOH可以与Cl2以及挥发出的HCl反应而使碱性减弱,据此分析;
【解析】A.84消毒液的有效成分为NaClO,与浓盐酸发生归中反应生成氯气,反应的化学方程式为,A正确;
B.具支试管产生的氯气在a处与KBr发生置换反应生成Br2,溶液变橙色,可得氧化性:Cl2>Br2;氯气可在b处和KI反应生成I2,淀粉遇碘单质变蓝,可得氧化性:Cl2>I2,但未知I2与Br2的氧化性强弱,无法确定非金属性的强弱顺序,B错误;
C.c处的酸性高锰酸钾溶液有强氧化性,能与还原性物质反应而褪色,根据分析可知,该气体为挥发的氯化氢,C错误;
D.挥发出的少量HCl可与NaOH反应,氯气和NaOH反应可生成NaCl和NaClO,溶液的碱性变弱,且NaClO具有漂白性,所以酚酞溶液褪色并不是氯气的漂白性造成的,D错误;
故选A。
【变式8-2】(24-25高一上·湖南衡阳·阶段练习)化学兴趣小组采用次氯酸钙与浓盐酸反应制取氯气,并探究了氯气的性质。实验装置如图所示(已知:Br2溶于水显橙黄色,I2溶于水显棕黄色),下列说法正确的是
A.将a处次氯酸钙换成二氧化锰也可达成实验目的
B.湿润的pH试纸先变红后褪色,说明Cl2有酸性和漂白性
C.观察到c处溶液变红,d处变为橙黄色,e处变为棕黄色,能说明氧化性:Cl2>Br2>I2
D.次氯酸钙与浓盐酸反应每生成1mol氯气转移1mol电子
【答案】D
【分析】次氯酸钙与盐酸反应可产生Cl2,Cl2中混杂的水蒸气可被氯化钙吸收。氯气无漂白性,不能使干燥的pH试纸褪色。Cl2与水发生反应生成HCl和HClO,其中HCl水溶液显酸性,HClO有漂白性,因此湿润的pH试纸先变红后褪色。Cl2具有强氧化性,可通过c、d、e实验验证,用NaOH溶液吸收尾气。
【解析】A.稀盐酸和二氧化锰在常温下不反应,因此不能将a处次氯酸钙换成二氧化锰,A错误;
B.氯气与水发生反应生成HCl和次氯酸,其中HCl水溶液显酸性,HClO有漂白性,故湿润的pH试纸先变红后褪色,而不是Cl2有酸性和漂白性,B错误;
C.氯气氧化Fe2+为Fe3+,Fe3+和KSCN反应生成Fe(SCN)3,使得溶液变红色;氧化Br-生成Br2,d处变为橙黄色;氧化I-生成I2,e处变为棕黄色;说明氧化性Cl2大于Br2,Cl2大于I2,但是不能说明Br2的氧化性大于I2,C错误;
D.ClO-和Cl-在酸性条件下发生归中反应生成Cl2,离子方程式为ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O,ClO-中Cl的化合价为+1,降低到0价,降低了1价,可知每生成1mol Cl2转移1mol 电子,D正确;
答案选D。
基础通关练(测试时间:10分钟)
一、单选题
1.下列有关含氯物质的叙述中错误的是
A.ClO2具有氧化性,是一种新型的消毒剂
B.贮氯罐意外泄漏时,应当往高处跑
C.实验室出现氯气泄露,应该用浸泡了NaOH的毛巾捂住口鼻
D.氯元素主要以盐的形式存在于海水中
【答案】C
【解析】A.中Cl元素显+4价,易得电子从而表现强氧化性,是一种新型的消毒剂,故A正确;
B.氯气是一种有毒的气体,密度比空气大,应当往高处跑,故B正确;
C.氯气泄露,可用浸有碳酸氢钠溶液的毛巾捂住口鼻,逃离现场,不能用氢氧化钠溶液,氢氧化钠溶液碱性太强,故C错误;
D.大多数氯元素通常以氯化物()的形式存在于海水中,常见的主要是氯化钠(食盐,NaCl),故D正确;
故答案选C。
2.(25-26高一上·河南·期中)实验室制取氯气时,下列设计不能达到相应实验目的的是
A.制取 B.除氯化氢
C.收集 D.尾气吸收
【答案】A
【解析】A.实验室制取氯气需用浓盐酸(约12 mol/L)与MnO2在加热条件下反应,1 mol·L-1盐酸为稀盐酸,稀盐酸与MnO2不反应,无法制取Cl2,A不符题意;
B.Cl2中混有的HCl气体可通过饱和食盐水除去,因饱和食盐水中Cl-浓度大,抑制Cl2溶解,且HCl极易溶于水,装置中气体“长进短出”能充分接触溶液,B符合题意;
C.Cl2密度大于空气,采用向上排空气法收集,气体应“长进短出”(长导管进Cl2,短导管出空气),装置符合要求,C符合题意;
D.Cl2有毒,用NaOH溶液吸收尾气(Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O),导管插入溶液可使Cl2充分反应,虽未防倒吸,但能达到吸收目的,D符合题意;
答案选A。
3.(24-25高一上·四川成都·期末)采用数字化实验测定盛有氯水的密闭广口瓶内某些参数的变化情况,测定结果如图所示。纵坐标不可能表示的是
A.氧气的体积分数变化 B.溶液的变化
C.的变化 D.溶液导电能力的变化
【答案】B
【分析】图中曲线呈增大的趋势,氯水中发生两个反应:Cl2+H2OHCl+HClO、2HClO2HCl+O2↑。
【解析】A.根据分析,HClO分解生成O2,因此O2的体积分数增大,A不选;
B.根据分析,HClO分解生成HCl,溶液由弱酸(HClO)逐渐转化为强酸(HCl),c(H+)增大,pH减小,B选;
C.根据分析,Cl2与H2O反应生成HCl,c(Cl-)增大,C不选;
D.根据分析,溶液中生成HCl,溶液中c(H+)、c(Cl-)都增大,因此导电能力增强,D不选;
故选B。
4.(23-24高一上·贵州铜仁·期中)如图是制备漂白粉的实验装置,下列说法正确的是
A.将MnO2和浓盐酸置于锥形瓶中反应制备Cl2
B.三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
C.冰水浴的作用是降低反应温度,防止发生副反应
D.锥形瓶和三颈烧瓶之间应加装一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶
【答案】C
【分析】先制备氯气,然后氯气和石灰乳反应制备漂白粉,最后尾气吸收。
【解析】A.MnO2和浓盐酸反应制备Cl2需加热,故A错误;
B.漂白粉的成分是Ca(ClO)2和CaCl2,应由Cl2和Ca(OH)2制备,故B错误;
C.该反应放热,为避免次氯酸钙受热分解,需用冰水浴降低温度,故C正确;
D.饱和碳酸氢钠溶液会吸收Cl2,且有二氧化碳产生,应用饱和氯化钠溶液吸收Cl2中的HCl,故D错误。
故选C。
5.(24-25高一上·黑龙江·期中)下列关于物质的保存方法错误的是
A.金属钠保存在石蜡油或煤油中 B.氯水保存在棕色的试剂瓶中
C.漂白粉不易被氧化,可敞口保存 D.液氯储存在钢瓶中
【答案】C
【解析】A.金属钠能与空气中的氧气和水反应,需贮存在石蜡油或煤油中隔绝空气,故A正确;
B.氯水中含有的次氯酸见光易分解生成氯化氢和氧气,应保存在棕色试剂瓶中,故B正确;
C.漂白粉不易被氧化,但易与空气中的二氧化碳和水反应而变质,应密封保存,故C错误;
D.在干燥条件下,液氯与铁不反应,所以液氯可以用钢瓶保存,故D正确;
故选C。
6.(23-24高一下·天津·期中)下列关于氯的其化合物的说法正确的是
A.为了增强清洁效果84和洁厕灵最好同时使用
B.漂白液具有漂白、消毒、杀菌作用
C.漂白粉是纯净物
D.漂白液在阳光下会产生氯气
【答案】B
【解析】A.洁厕灵主要成分为盐酸,84消毒液有效成分为次氯酸钠,二者反应生成氯气,氯气有毒,所以二者不能混合使用,,A错误;
B.漂白液既可作漂白棉、麻、纸张的漂白剂,又可用作游泳池等场所的消毒剂,B正确;
C.漂白粉是次氯酸钙和氯化钙混合物,C错误;
D.漂白液在空气中会产生次氯酸,次氯酸见光分解生产氧气,D错误;
故选B。
7.(23-24高一下·陕西·开学考试)下列关于的比较,错误的是
A.它们的原子核外电子层数随核电荷数的增加而增多
B.它们的最高正化合价随核电荷数的增加而增大
C.单质的颜色随核电荷数的增加而加深
D.它们的氢化物的稳定性随核电荷数的增加而减弱
【答案】B
【解析】A.F、Cl、Br、I的原子核外电子层数分别为2、3、4、5,随核电荷数的增加而增多,故A正确;
B.F、Cl、Br、I都是VIIA族元素,最高正价都是+7价,B错误;
C.F、Cl、Br、I的单质的颜色分别是浅黄绿色、黄绿色、深红棕色和紫黑色,单质的颜色随核电荷数的增加而加深,故C正确;
D.元素的非金属性越强,其氢化物的稳定性越强,非金属性F>Cl>Br>I, F、Cl、Br、I原子半径增大,与氢原子的作用力逐渐减小,它们的氢化物的稳定性随核电荷数的增加而减弱,故D正确;
本题选B。
8.(23-24高一上·甘肃白银·期末)已知:。如图所示,将少量试剂分别放入培养皿中的相应位置,实验时将浓盐酸滴在晶体上,并用表面皿盖好。下列描述正确的是
A.淀粉溶液变蓝,说明具有氧化性
B.含有酚酞的溶液褪色,说明具有酸性
C.石蕊溶液先变红后褪色,说明具有漂白性
D.溶液中出现浑浊,说明具有还原性
【答案】A
【解析】A.将浓盐酸滴在晶体上,有生成,具有氧化性,与反应生成,使淀粉溶液变蓝,A正确;
B.浓盐酸挥发出的与水反应,生成的和均能使滴有酚酞的溶液褪色,B错误;
C.与水反应生成和,溶液呈酸性并具有强氧化性,能使石蕊试液先变红后褪色,表现出的漂白性,C错误;
D.浓盐酸挥发出的与水反应,生成的与反应生成沉淀,D错误;
故选A。
二、填空题
9.(24-25高一上·上海奉贤·期中)漂白粉[成分为Ca(OH)2、Ca(ClO)2和CaCl2],可用于鱼塘的消毒,防治水生生物细菌性疾病。使用注意事项如下:
a.不宜用金属容器盛装
b.勿与酸性物质混用
c.水体中亚硝酸盐(NO2-)含量高,会降低其消毒效果
d.水体中亚硝酸盐(NO)含量高,会降低其消毒效果
回答下列问题:
(1)注意事项a说明漂白粉具有 性。
(2)为了验证注意事项 b,向漂白粉中滴加稀硫酸,产生黄绿色气体,被还原的离子是 ,作还原剂的物质是 。
(3)从物质性质的角度解释注意事项d中漂白粉消毒效果降低的原因 。(已知 NO浓度较高的鱼塘使用漂白粉,会使水中NO含量开高,池水富营养化。)
【答案】(1)氧化
(2) CaCl2
(3)次氯酸根离子具有强氧化性,与亚硝酸根离子发生氧化还原反应生成氯离子和硝酸根离子
【解析】(1)漂白粉不宜用金属容器盛装,说明其具有氧化性,会氧化金属单质使其腐蚀。答案为:氧化。
(2)漂白粉成分为、,滴加稀硫酸以后。在酸性情况下,可以发生归中反应,黄绿色气体是氯气,方程式为:,被还原的离子是。的氯元素化合价升高,作还原剂的物质是。答案为:;
(3)水体中亚硝酸盐含量高,会被次氯酸根氧化,方程式为:,所以导致漂白粉消毒效果降低。答案为:次氯酸根离子具有强氧化性,与亚硝酸根离子发生氧化还原反应生成氯离子和硝酸根离子。
10.(24-25高一上·安徽阜阳·期中)回答下列问题。
(1)将氯气通过软管通入鼠洞中,可以用来消灭田鼠。在此过程中利用了氯气下列性质中的 。
①黄绿色 ②密度比空气大 ③有毒 ④溶于水
A.①② B.②③ C.③④
(2)常用氯气给自来水消毒,某同学用该自来水配制下列物质的溶液,会使药品明显变质的是 。
①NaOH ②AgNO3 ③NaHCO3 ④MgCl2
A.①②③ B.①②④ C.全部
(3)某学生应用如下图所示的方法研究物质的性质,其中气体A的主要成分是氯气,杂质是水蒸气。回答下列问题:
①该项研究(实验)的主要目的是 。
②与研究目的直接相关的实验现象是 。
③从物质性质的方面来看,这样的实验设计还存在事故隐患,事故表现是 。
④D处装置中最好盛有 。
A. B.溶液 C.澄清石灰水
【答案】(1)B
(2)A
(3) 探究与谁有漂白性 B中的布条不褪色,C中的布条褪色 C12污染空气 B
【解析】(1)将氯气通过软管通入鼠洞中,可以用来消灭田鼠,利用了氯气的密度大于空气,有利于向下扩散,还利用了氯气有毒,可消灭田鼠,故B正确;
(2)氯气溶于水生成HCl,能与NaOH、AgNO3、NaHCO3反应,因此会使三者变质,氯水中的成分与氯化镁不反应,因此不会使其变质,故选A;
(3)①该项研究(实验)的主要目的是探究与谁有漂白性;
②与研究目的直接相关的实验现象是B中的布条不褪色,C中的布条褪色,通过B处现象可证明氯气本身不具有漂白性,C中现象可证明氯气与水生成的HClO具有漂白性;
③从物质性质的方面来看,氯气是有毒气体,可能会污染空气;
④D中盛装NaOH溶液可吸收多余的氯气,防止污染空气;而氯气在水中溶解度较小,不能用水吸收氯气;澄清石灰水的浓度太小,不能确保氯气完全除尽,故选B。
重难突破练(测试时间:10分钟)
一、单选题
1.(23-24高一上·全国·课后作业)下列关于氯气的说法中正确的是
A.氯气在常温下能与铁反应,故不能用铁罐存放液氯
B.点燃氢气和氯气的混合气体可以制取氯化氢
C.氯气氧化性很强,一般都能将金属氧化为它的最高价态
D.氯原子最外层有7个电子,所以氯元素只有-1和+7价
【答案】C
【解析】A.常温或低温条件下,干燥氯气与铁不能反应,故常温下能用铁罐存放液氯,A错误;
B.如果点燃的是氢气和氯气的混合气体,则可能会发生爆炸,B错误;
C.氯气具有强的氧化性,一般都能将变价金属氧化为它的高价态,C正确;
D.氯原子最外层有7个电子,因此最高化合价为+7价,最低为-1价,此外还有0价(Cl2)、+1价(HClO)、+3价(HClO2)、+4价(ClO2)、+5价(HClO3)等多种价态,D错误;
故合理选项是C。
2.(22-23高一上·北京·期中)如图:A处缓慢通入氯气,打开B阀时,C处红色布条无变化,关闭B阀时,C处红色布条褪色。由此判断D中所盛物质最可能是
A.浓硫酸 B.FeCl2溶液 C.NaOH溶液 D.饱和食盐水
【答案】D
【解析】A.浓硫酸具有吸水性,若D为浓硫酸,关闭B阀时氯气会被干燥,干燥氯气无法使红色布条褪色,与关闭B阀时C褪色矛盾,A不可能;
B.溶液具有还原性,会与氯气发生反应,关闭B阀时氯气被吸收,无法到达C处,布条不褪色,与题意不符,B不可能;
C.NaOH溶液会与氯气反应,关闭B阀时氯气被完全吸收,C处无氯气,布条不褪色,C不可能;
D.饱和食盐水几乎不吸收氯气,但氯气通过时会带出水分,关闭B阀时湿润的氯气(含)使C处布条褪色;打开B阀时氯气直接从B阀逸出,未带水分的干燥氯气无法使布条褪色,符合题意,D可能;
故选D。
3.(24-25高一上·河南新乡·期末)“价-类”二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型。氯元素的“价-类”二维图如图所示,a~e分别代表5种不同的纯净物。
已知:e是钠盐。下列说法错误的是
A.a能使紫色石蕊试液变红 B.c的酸性比硫酸强
C.b和d都具有漂白性 D.e是漂白液的有效成分
【答案】C
【分析】由图可知,a为HCl,b为Cl2,c为HClO4,d为HClO,e是钠盐,e为次氯酸盐,则e为NaClO,以此解题。
【解析】A.a为HCl,其水溶液显酸性,则a能使紫色石蕊试液变红,A正确;
B.氯的非金属性比硫强,c为HClO4,是氯的最高价含氧酸,则其酸性比硫酸强,B正确;
C.b为Cl2,干燥的氯气没有漂白性,次氯酸有漂白性,C错误;
D.氯气与NaOH溶液反应制备漂白液,其有效成分是次氯酸钠,D正确;
故选C。
4.(24-25高一下·北京·期中)小组同学为探究NaClO的性质,利用84消毒液进行如下实验。已知:向NaOH中通入少量Cl2可以制得84消毒液。
装置
序号
试剂A
试剂B
实验现象
①
84消毒液
(含0.01 mol∙L-1 NaClO)
KI 溶液
溶液立即变棕黄色
②
NaCl溶液
无明显现象
③
盐酸
立即产生黄绿色气体
下列说法不正确的是
A.①中NaClO体现了氧化性
B.由①②可知,还原性Cl– < I–
C.③中产生黄绿色气体的离子方程式为:Cl– + ClO– + H2O =Cl2 + 2OH–
D.由实验可知,氧化性:HClO > ClO–
【答案】C
【解析】A.根据①中溶液立即变棕黄色说明有I2生成,则碘离子被NaClO氧化为碘单质,NaClO体现了氧化性,故A正确;
B.根据①中NaClO做氧化剂,I-做还原剂,实验②中无现象,说明ClO-不能将Cl-氧化,则还原性:I->Cl-,故B正确;
C.溶液显酸性,③中产生黄绿色气体的离子方程式为:Cl– + ClO– + 2H+ =Cl2 ↑+ H2O,故C错误;
D.由②③可知,中性环境下ClO-不能氧化Cl-,而能在酸性条件下氧化Cl-,说明是HClO的强氧化性氧化了Cl-,则氧化性:HClO > ClO–,故D正确;
答案选C。
5.(24-25高一下·广东惠州·期中)实验室常采用点滴板来完成部分实验,这样既可以节约药品的用量,又便于观察实验现象。图中所示的实验点滴板上观察到的现象与结论,其中不正确的是
实验现象
结论
A
溶液中出现淡黄色沉淀
非金属性:
B
和溶液变红
具有还原性
C
淀粉KI溶液变蓝
氧化性:
D
湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色
氯气具有漂白性
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【分析】漂粉精与盐酸反应产生氯气。
【解析】A.氯气的氧化性比S强,导致氯气与Na2S反应生成NaCl和S,溶液中出现淡黄色沉淀,A正确;
B.具有还原性,氯气将FeCl2氧化为FeCl3,Fe3+遇KSCN溶液变红,B正确;
C.氯气的氧化性比碘强,导致氯气与KI反应生成KCl和I2,I2遇淀粉变蓝,C正确;
D.氯气与水反应生成HCl和HClO,HCl具有强酸性,HClO具有漂白性,导致湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色,氯气本身没有漂白性,D错误;
答案选D。
6.(24-25高一上·福建莆田·期中)二氧化氯是国际上公认的安全、低毒的绿色消毒剂。制取的微观过程如图所示。下列说法正确的是
A.该反应属于置换反应
B.该反应中所有含氯物质均具有杀菌消毒作用
C.制取需消耗
D.该反应的化学方程式为:
【答案】D
【解析】A.根据微观过程示意图可知,反应的化学方程式:,根据置换反应定义可知,该反应不属于置换反应,A选项错误;
B.反应中并不是所有含氯物质都具有杀菌消毒作用,如氯化钠无氧化性,不能杀菌消毒,B选项错误;
C.根据化学方程式可知,生成,消耗0.5 mol ,标准状况下对应体积为11.2 L,但是题目中没有说明标况,C选项错误;
D.根据微观过程示意图可知,反应的化学方程式:,D选项正确;
故选D。
7.(24-25高一下·内蒙古包头·期中)将下列物质加入或通入溴水中,不能使溴水褪色的是
A.H2S B.NaOH溶液 C.CH2=CH2 D.稀硫酸
【答案】D
【分析】溴水褪色的本质是Br2(红棕色)被消耗。
【解析】A.H2S与Br2发生氧化还原反应生成S和HBr,H2S能使溴水褪色,A不符合题意;
B.常温下,NaOH与Br2发生歧化反应生成NaBr、NaBrO及水,NaOH能使溴水褪色,B不符合题意;
C.乙烯与Br2发生加成反应生成1,2-二溴乙烷,乙烯能使溴水褪色,C不符合题意;
D.稀硫酸与Br2不反应,将稀硫酸加入溴水中,混合溶液的颜色变浅但不褪色,D符合题意;
故选D。
8.(24-25高一下·福建龙岩·期中)和被称为拟卤素,它们的性质与卤素单质相似,已知还原性强弱顺序为。则下列关于拟卤素的性质推测不合理的是
A.可以被氧化
B.均难溶于水
C.可以和碱发生反应
D.易溶于四氯化碳
【答案】A
【分析】(CN)2和(SCN)2被称为拟卤素,拟卤素的单质及化合物的性质与卤素相似,可以根据Cl2的化学性质分析,在氧化还原反应中,物质的氧化性:氧化剂>氧化产物;物质的还原性:还原剂>还原产物,然后根据问题分析解答;
【解析】A.SCN⁻的还原性弱于I⁻,因此的氧化性不足以氧化SCN⁻,A错误;
B.AgCl难溶于水,AgCN和AgSCN类比AgCl,均难溶于水,B正确;
C.根据Cl2与NaOH溶液反应:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,可知(CN)2可以和碱发生反应:(CN)2+2OH-=OCN-+CN-+H2O,C正确;
D.拟卤素单质与卤素单质相似,易溶于,D正确;
故选A。
二、填空题
9.(24-25高一上·广东深圳·期中)氯水中因含有多种成分,而具有多种性质。某实验小组对氯水的性质进行了验证。
(1)用离子方程式表示氯水含多种成分的原因: 。
(2)验证氯水的酸性和漂白性。向试纸上滴加几滴新制氯水,现象如图所示。
由此可以得出结论:
①氯水有酸性和 性。
②该实验说明 扩散速率比 快(填微粒“符号”)。
③ 用试纸测定氯水的(填“可以”或“不可以”)。
(3)验证氯水中光照分解的产物。将新制的氯水加入三颈烧瓶内,将传感器、氯离子传感器、氧气传感器分别插入三颈瓶中如下图所示,用强光照射氯水,进行实验并采集数据,获得相关变化曲线。
若能够证明氯水中在光照下发生了分解反应,则下图中纵坐标可以表示的物理量是 (填字母)。
a.氢离子的浓度 b.氯离子的浓度 c.氯水的 d.氧气的体积分数
(4)验证氯水与溶液的反应。将氯水逐滴加入盛有稀溶液的试管中,实验时发现并无明显现象。
①为了证明氯水能与溶液反应,在实验前应该在溶液中加入 。
②经过上述改进后,当滴到最后一滴氯水时,溶液的颜色突然褪去。该小组同学经过分析对褪色原因提出了两种假设:假设1:氯水中的酸中和了,溶液碱性减弱;假设2: 。
③请设计一个简单的实验以验证褪色的原因是假设1还是假设2。
【答案】(1)
(2) 漂白 不可以
(3)abd
(4) 1~2滴酚酞 有漂白性,使溶液的红色褪去或氧化了酚酞 向褪色后的试管内滴加几滴溶液,若恢复红色则证明是假设1,若仍为无色则证明是假设2
【分析】本题通过多个实验验证了氯气和水的反应,氯气和水的反应为:,本题通过pH试纸和指示剂验证了其酸性和漂白性,注意结合其和水反应的离子方程式以及氯水的成分,以此解题。
【解析】(1)氯气可以和水反应生成盐酸和次氯酸,导致其中含有多种成分,离子方程式为:;
(2)①氯气和水反应的化学方程式为Cl2+H2O⇌HCl+HClO,该实验中外层试纸为红色、内层为白色,则内层被漂白,说明氯水有酸性和漂白性;
②同时中外层试纸为红色、内层为白色,说明H+扩散速率比HClO快;
③氯水中次氯酸具有漂白性,能使pH试纸褪色,故不可使用pH试纸测定氯水的pH;
(3)氯水中存在如下平衡:Cl2+H2OH++Cl—+HClO,次氯酸遇光发生反应:2HClO2HCl+O2↑,次氯酸分解促进氯气和水的反应,导致氧气的体积分数增大,溶液中氯气的浓度减小,氢离子和氯离子浓度增大,溶液pH减小,所以图中纵坐标可以表示的物理量是abd;
(4)①氢氧化钠中加入酚酞,溶液显红色,氯气和氢氧化钠反应则红色消失,故在实验前应该在溶液中加入1~2滴酚酞;
②氯水具有漂白性和酸性,则褪色原因可能是假设1:氯水中的酸中和了,溶液碱性减弱;假设2:有漂白性,使溶液的红色褪去或氧化了酚酞;
③可以继续加入几滴氢氧化钠观看现象,即向褪色后的试管内滴加几滴溶液,若恢复红色则证明是假设1,若仍为无色则证明是假设2;
10.(24-25高一上·江西景德镇·期中)阅读下列科普短文并填空。
世界卫生组织(WHO)和中国卫健委公认二氧化氯(ClO2)为新时代绿色消毒剂,其特点是:无三致(致癌、致畸、致突变),有三效(广谱、高效、快速)。国家疾病控制中心建议,为了避免传染病的传播,餐饮用具可用200mg/L的ClO2溶液浸泡,游泳池水可按5mg/L用ClO2进行消毒。常温下,ClO2气体与Cl2具有相似的颜色与气味,在水中的溶解度是Cl2的5~8倍。ClO2是强氧化剂,其有效氯是Cl2的2.6倍。ClO2不与冷水反应,遇热水则分解成HClO、Cl2和O2。
常温下,二氧化氯(ClO2)可用氯酸钠固体与浓盐酸反应制备得到,该反应体系中的物质有NaCl、H2O、ClO2、NaClO3、Cl2、HCl。ClO2和Cl2的熔沸点如表所示
物质
熔点/℃
沸点/℃
ClO2
-59
11
Cl2
-107
-34.6
下表列出了ClO2与传统消毒剂(氯制剂)的部分性能比较:
性能
ClO2
氯制剂(84消毒液、漂白粉等)
杀菌力
可杀灭所有的微生物
可杀灭所有细菌繁殖体高浓度能杀死细菌芽孢
残留
无
有
抗药性
无
有
经大量实验研究表明,ClO2对细胞壁有较强的吸附和穿透能力,反应释放出的原子氧将细胞内的酶氧化,从而起到杀菌作用。ClO2反应释放出的原子氧还可以氧化色素,所以ClO2也是优良的漂白剂。研究表明,ClO2在浓度低于100mg/L时不会对人体产生任何的影响。我国卫健委提出,逐步用ClO2替代Cl2进行饮用水消毒。相信在不久的将来,ClO2将广泛应用到杀菌消毒领域。
(1)请你依据以上短文,判断下列说法,其中不正确的有 。
A.可以用等浓度的ClO2溶液对餐饮用具和游泳池进行消毒
B.ClO2是有刺激性气味的无色气体
C.ClO2杀菌力强、无抗药性
D.未来ClO2在生产生活中更广泛的使用,是我国发展绿色消毒剂的方向
E.ClO2和CO2均属于酸性氧化物
(2)常温下,用氯酸钠固体与浓盐酸反应制备二氧化氯(ClO2)化学方程式为 ;这个反应的还原产物是 。
(3)二氧化氯可迅速氧化硫化物(其中还原产物中氯元素为负一价),以除去水中硫化物产生的臭味。取适量ClO2通入到含有H2S(二元弱酸)的水中,向反应后的溶液中加入少量氯化钡溶液,发现有白色沉淀生成。写出ClO2与H2S水溶液反应的离子方程式 。
(4)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色消毒剂,主要用于饮用水处理。工业上制备高铁酸钠有多种方法,其中一种方法的化学原理可用离子方程式表示为:,请用单线桥表示该反应的电子转移方向与数目 。
(5)现有一种漂粉精:()的“有效氯”为41.8%,则式中n值应是 。(漂粉精用盐酸酸化可产生Cl2、CaCl2和H2O,以释放出来的氯气量作标准,用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,有效氯含量以表示,最后结果取整数。)
【答案】(1)ABE
(2) 2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+2NaCl+Cl2↑+2H2O ClO2
(3)5H2S+8ClO2+4H2O=5+8Cl-+18H+
(4)
(5)3
【解析】(1)A.根据题干短文描述,餐饮用具可用200mg•L−1的ClO2溶液浸泡,游泳池水可按5mg•L−1用ClO2进行消毒,ClO2溶液浓度不同,A错误;
B.常温下,ClO2气体与Cl2具有相似的颜色与气味,氯气具有刺激性气味的气体,则ClO2是有刺激性气味的气体,B错误;
C.根据题干表格中ClO2与传统消毒剂(氯制剂)的部分性能,ClO2可杀灭所有的微生物(包括细菌芽孢),而制氯剂高浓度才能杀死细菌芽孢,即ClO2杀菌力更强,且ClO2无抗药性,C正确;
D.世界卫生组织(WHO)和中国卫健委公认二氧化氯(ClO2)为新时代绿色消毒剂,其特点是:无三致(致癌、致畸、致突变),有三效(广谱、高效、快速),我国卫健委提出,逐步用ClO2替代Cl2进行饮用水消毒,则未来ClO2在生产生活中更广泛的使用,是我国发展绿色消毒剂的方向,D正确;
E.CO2属于酸性氧化物,ClO2和碱反应发生的是氧化还原反应,不是酸性氧化物,E错误;
故答案为:ABE;
(2)由题干信息可知,二氧化氯(ClO2)可用氯酸钠固体与浓盐酸反应制备得到,该反应体系中的物质有NaCl、H2O、ClO2、NaClO3、Cl2、HCl,该体系中NaClO3被还原为ClO2、HCl被氧化为Cl2,则用氯酸钠固体与浓盐酸反应制备二氧化氯(ClO2)化学方程式为;2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+2NaCl+Cl2↑+2H2O,反应中NaClO3中Cl的化合价降低到+4生成ClO2,即这个反应的还原产物是ClO2,故答案为:2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+2NaCl+Cl2↑+2H2O;ClO2;
(3)ClO2通入到含有H2S(二元弱酸)的水中,再向其中加入少量氯化钡溶液,发现有白色沉淀生成,白色沉淀为硫酸钡,可知S元素的化合价升高、Cl元素的化合价降低,则ClO2与H2S水溶液反应的离子方程式为5H2S+8ClO2+4H2O=5+8Cl-+18H+,故答案为:5H2S+8ClO2+4H2O=5+8Cl-+18H+;
(4)
工业上一种制备高铁酸钠的化学原理可用离子方程式表示为:,反应中Fe的化合价由+3价升高到+6价,Cl的化合价由+1价降低到-1价,故用单线桥分析该反应的电子转移方向与数目表示为:,故答案为:;
(5)漂白粉酸化产生氯气的反应方程式为Ca(OH)2•3CaCl(ClO)•nH2O+8H+=3Cl2↑+4Ca2++(n+5)H2O,由题意×100%=41.8%,解得n=3,故答案为:3。
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专题04 氯及其化合物
考查重点
命题角度
氯气的制备
氯气的制备装置选择;氯气的除杂;装置的连接顺序;尾气处理
氯气的化学性质
与非金属单质的反应;与金属的反应;与碱溶液的反应;与还原性的物质反应;与水的反应
氯水和次氯酸盐
氯水的漂白性;氯水的成分;次氯酸盐的强氧化性;次氯酸盐的保存
粗盐的提纯
粗盐提纯试剂选择;粗盐提纯试剂滴加顺序;有关离子方程式书写
海水提溴和碘
海水提溴和碘的基本原理;提溴和碘的操作步骤;有关离子方程式书写
一、氯气的发现与制备
1.氯元素的存在与发现
(1)氯元素只以 存在于自然界。主要以NaCl、MgCl2、CaCl2等形式大量存在于海水中,还存在于陆地的盐湖和盐矿中。人体体液中的Cl-(和Na+)来自食物和食盐(重要的 调味剂)。
(2)发现:1774年,瑞典化学家舍勒将软锰矿与浓盐酸混合加热,意外发现产生一种具有强烈刺激性气味的 色气体。1810年,英国化学家戴维经过实验研究,将其命名为氯气。反应的化学方程式:
2.Cl2的物理性质
颜色
气味
毒性
密度
特性
_ __色
强烈_ 气味
_ __毒
比空气_ __
_ __液化
3.氯气的实验室制法
(1)实验室制法
实验原理
阴离子氧化法:用强氧化性物质(如MnO2、KMnO4等)将浓盐酸中的-1价的氯氧化。
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(盐酸表现: 性和 性,被氧化的HCl占反应总量的1/2)
装置类型
固+液气(如用KMnO4则为:固+液―→气)
气体净化
Cl2(HCl、水蒸气) Cl2
气体收集
向上排 法或排 食盐水法
尾气处理
用NaOH溶液吸收,离子方程式为:Cl2+OH-=Cl-+ClO-+H2O
气体验满
用湿润的 试纸:试纸变 色
根据氯气的颜色判断:瓶中充满黄绿色气体
装置图
注意:①因浓盐酸有挥发性,制氯装置应使用分液漏斗并盖上玻璃塞;
②为确保实验过程中分液漏斗的液体顺利流下,可采取的方法有:一是把分液漏斗和圆底烧瓶用橡皮管相连通、二是在分液漏斗下端套一个小试管。
其它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)工业制法——电解法
反应原理
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑或2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
反应装置
电解饱和食盐水的简易装置 工业电解饱和食盐水的原理装置
现象
结论
铁棒和石墨棒上通电后有 产生
通电后有新的气体物质生成
铁棒周围的溶液滴加酚酞变 色
有碱性物质(NaOH)生成
将铁棒上方收集到的气体靠近火焰,有 声
有氢气生成
用手轻轻扇动在石墨棒上方收集到的 色气体,闻到有刺激性气味且该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变
有黄绿色刺激性气味的气体(Cl2)生成
特|别|提|醒
1.实验室制取Cl2的装置图解
2.氯气的实验室制法原理
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,也可以用高锰酸钾、重铬酸钾、氯酸钾等氧化剂代替二氧化锰。如2KMnO4+16HCl===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
3.反应条件
MnO2在加热条件下,只能与浓盐酸反应,不能与稀盐酸反应,故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。若用足量 MnO2与含4molHCl的浓盐酸充分反应,理论上产生的Cl2<1mol。
4.实验注意事项
①应小火加热,温度不宜过高,以减少HCl挥发,减少制得的Cl2中HCl的含量。
②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。
③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。
5.实验室制取氯气装置的改进
装置
装置图
说明
制取
装置
①用KMnO4代替MnO2,常温下即可反应,故不需要酒精灯加热,反应原理为2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
②图中橡皮管a的作用是使分液漏斗和圆底烧瓶中的气压相等,便于分液漏斗的液体流下
除杂
装置
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(若装置某一位置堵塞,则长颈漏斗中的液面会迅速上升)②该装置的作用之一是观察气体的生成速率
干燥
装置
①用固体干燥剂CaCl2或P2O5同样能吸收Cl2中的水蒸气,但不能使用碱石灰作干燥剂,原因是Cl2能与之反应
②若用干燥管代替U形管(见下图)
则要求气体的流向为a管进气,b管出气
尾气
处理
①对于极易溶于水的气体(如NH3、HCl、HBr、HI等),要设置防倒吸装置
②该防倒吸装置中的倒扣漏斗边缘要刚好浸入到液面下,不能将整个漏斗都浸入到液面内
二、氯气的化学性质
结构特点
强氧化性
金属
与钠:2Na+Cl22NaCl(微热,剧烈燃烧, 火焰,产生大量 )
与Fe:2Fe+3Cl22FeCl3(燃烧,产生 色烟。生成 价态产物)
与Cu:Cu+Cl2CuCl2(燃烧,产生 色烟,溶于水后,溶液呈蓝绿色。生成 价态产物)
非金属
与H2:H2+Cl2 2HCl(点燃— 色火焰,瓶口 ;光照—爆炸。工业制盐酸)
还原性化合物
与FeCl2:
与KI:2KI+Cl2=2KCl+I2
氧化性与还原性
水
(自来水消毒)
碱
与NaOH溶液:2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O (制 液)
与石灰乳:2Ca(OH)2+2Cl2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O (制 粉)
盐
与AgNO3溶液:AgNO3+Cl2+H2O=AgCl↓+HNO3+HClO
特|别|提|醒
1.氯气与金属单质反应:
氯气与除金、铂以外的绝大多数金属都能反应。变价金属单质与氯气反应,一般生成最高价氯化物,例如过量的铁丝在氯气中燃烧时,生成FeCl3而不生成FeCl2。干燥的氯气在常温下不与铁反应,因此,干燥的氯气可用钢瓶贮存。
2.氯气与非金属单质反应:氯气能与H2、磷等非金属单质反应。
(1)氢气在氯气中安静地燃烧,发出苍白色火焰,集气瓶口上方出现白雾(HCl气体极易溶于水,与中的水蒸气形成盐酸小液滴)。若将H2与Cl2混合点燃或强光照射会发生爆炸,但在黑暗条件下能共存。
(2)磷在氯气种燃烧产生白色烟雾:2P+3Cl22PCl3(常温液态),PCl3+Cl2PCl5(常温固态)。说明燃烧不一定需要氧气。
(3)Cl2与NaOH溶液反应,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。一般有两种情况:
常温下:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O;
加热时:3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O。
三、氯水和次氯酸盐
1.氯水的成分
氯水中存在3个可逆过程
Cl2+H2O ;HClO ;
H2OH++OH-
新制氯水的成分
三分子: 、 、
四离子: 、 、 、 (极少量)
久置氯水
久置的氯水因发生2HClO2HCl+O2↑反应变为稀 。
2.氯水的性质实验探究
实验操作
实验现象
实验结论
干燥的有色布条 褪色;湿润的有色布条
干燥氯气不具有漂白性;氯水具有 性
分别将新制氯水和稀盐酸滴在pH试纸上
前者试纸先变 后变为 色;后者试纸变红色
新制氯水呈 性,有漂白性;稀盐酸无漂白性
在洁净的试管中加入1mL新制氯水,再向试管中加入几滴硝酸银溶液和稀硝酸。
有 沉淀生成,且白色沉淀不溶解
氯水中含有
3.氯水性质的多重性
性质
成分
反应实例
性
HCl
CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O 氯水滴入石蕊试液中呈红色
HClO
NaOH+HClO=NaClO+H2O
性
Cl2
Cl2+2FeCl2=2FeCl3、Cl2+Na2SO3+H2O=2HCl+Na2SO4
HClO
杀菌、消毒
性
HClO
使湿润有机色质褪色,如向氯水中滴石蕊试液先变红,后褪色
沉淀性
Cl-
Cl2+Ag++H2O=AgCl↓+H++HClO
性
HClO
2HClO2HCl+O2↑,氯水要放在棕色试剂瓶中避光保存
4.次氯酸盐的制备与性质
制取漂白液
反应的化学方程式:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
漂白液的有效成分是次氯酸钠( )。
制取漂白粉
反应的化学方程式:2Ca(OH)2+2Cl2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
漂白粉的主要成分是CaCl2 、Ca(ClO)2,有效成分是 ,漂粉精的主要成分是Ca(ClO)2。
漂白粉的漂白原理:利用复分解反应原理,漂白粉中的次氯酸钙与酸(如盐酸或碳酸等)反应生成具有漂白性的 。
次氯酸钙溶液与二氧化碳反应的方程式为 (漂白粉长期放置在空气中会失效:2HClO2HCl+O2↑)
次氯酸盐的强氧化性
次氯酸盐(ClO-)无论是在酸性、碱性还是中性条件下,均具有 ,均能氧化I-、Fe2+、SO、S2-等还原性离子。如:向Ca(ClO)2溶液中通入SO2,生成的是CaSO4而不是CaSO3。
5.氯及其化合物的转化关系
特|别|提|醒
1.新制氯水、久置氯水、液氯的比较
新制氯水
久置氯水
液氯
成分
(1)三种分子:Cl2、HClO、H2O
(2)四种离子:H+、Cl-、ClO-、OH-
H+、OH-、Cl-、H2O
Cl2
颜色
浅黄绿色
无色
黄绿色
性质
酸性、氧化性、漂白性
酸性
Cl2的性质
保存
棕色瓶盛装,置于阴暗处
—
低温密封
2.氯及化合物的易错点
氯水
新制氯水(呈淡黄绿色),属于混合物,若久置,则最终为盐酸(无色),故久置的氯水颜色褪去(无Cl2),氧化性减弱(无HClO、Cl2),酸性增强。
漂白性
Cl2、NaClO、漂白粉本身并无漂白性,只有在一定条件下生成HClO时,才有漂白性,如干燥的Cl2不能使干燥的有色布条褪色。HClO的漂白性是永久的破坏性漂白(强氧化性漂白)。
漂白原理
漂白液、漂白粉的漂白原理是2NaClO+CO2+H2O===Na2CO3+2HClO、Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO。
漂白剂的保存(久置失效)
漂白粉敞口存放在潮湿的空气中容易失效,其原因是Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO;2HClO2HCl+O2↑,所以漂白粉的保存方法是密封保存。
含氯消毒剂的合理使用
(1)漂白粉应密封、避光保存,并置于阴凉干燥处。
(2)含氯漂白剂与洁厕剂(含有盐酸)不能混合使用,因为两者混合会反应生成氯气。如NaClO+HCl===NaCl+Cl2↑+H2O。
(3)新型灭菌消毒剂——二氧化氯:杀菌、消毒能力比氯气强。
四、海洋中的化学资源—氯、溴、碘
1.海洋化学资源的特点
性
海水中溶解和悬浮着大量的有机物和无机物,包括常量元素H、O 、Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B 、F 等13种(超过总量的 99%),其余微量元素元素,总计含有80多种元素。
性
海水中含有元素的种类多、总储量很大,但许多元素的富集程度很低。这是从海水中提取物质需要解决的问题。
2.粗盐的提纯
原则
①除杂试剂要过量;②后续试剂应能除去过量的前一试剂;③尽可能将杂质转化为所需物质;④除去多种杂质时考虑加入试剂的合理顺序。
粗盐中不溶性杂质的去除
粗盐中可溶性杂质的去除
粗盐中所含杂质离子有Ca2+、Mg2+、SO。
步骤
杂质
加入的试剂
离子方程式
1
Mg2+
溶液
Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓
2
SO
溶液
Ba2++ SO=BaSO4↓
3
Ca2+、Ba2+
溶液
Ca2++ CO=CaCO3↓、Ba2++ CO=BaCO3↓
4
OH-、CO
盐酸
H++OH-=H2O、2H++ CO=CO2↑+H2O
提纯流程
氯化钠的用途
①氯碱工业:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。
②制钠和氯气:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。
③制盐酸:H2+Cl22HCl。
④制漂白液:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
⑤制漂白粉:2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
3.从海水中提取溴
原料
苦卤(海水晒盐后得到的母液)是海水制盐工业的副产物,其中含有高浓度的K+、Mg2+、Br-和SO等,是从海水中提取溴的主要原料。
步骤
①酸化:将提取食盐后的母液用硫酸酸化,目的是抑制氯、溴与水的反应。
②氧化:将氯气通入母液中,将溶液中的溴离子转化为溴单质,离子方程式为: 。
③空气吹出:鼓入热空气,使溴从溶液中 出来,冷凝得到粗溴水。
④精制:将粗溴水进一步精制,得到高纯度的单质溴。
流程
海水酸化→氯气氧化→空气或水蒸气吹出→SO2吸收使溴单质转化为HBr→氯气氧化。如图:
溴的用途
①制备药物:“红药水”中含有溴元素;溴化钾、溴化钠、溴化铵等可配成镇定剂。
②制造杀虫剂。
③制造感光剂:溴化银可用作医疗X射线胶片上的感光剂。
4.从海带中提取碘
原理
①碘在海带中以化合态的形式存在。
②海带中的碘元素在浸泡时以碘离子(I-)的形式进入水中,可选择Cl2、H2O2等氧化剂把碘离子氧化成碘单质,离子方程式分别可表示为:2I-+Cl2===I2+2Cl-,2H++H2O2+2I-===I2+2H2O。
流程
实验探究——加碘盐中碘元素的检验
①加碘盐中碘元素的存在形式:IO3-。
②检验原理:在酸性条件下,IO3-与I-反应的离子方程式:IO3-+5I-+6H+===3I2+3H2O,生成的单质碘用淀粉溶液检验,现象是淀粉溶液变蓝。
③用试纸和生活中的常见物质检验加碘盐中碘元素存在的方案:
食盐酸性溶液试纸变蓝,证明有碘元素存在。
实验现象及结论:试纸变蓝,证明有碘元素存在。
碘元素的应用
碘是人体必需的微量元素,人体缺碘时患甲状腺肿大。
特|别|提|醒
1.粗盐提纯
(1)用化学沉淀法去除粗盐中的Ca2+、Mg2+和SO,所选试剂分别是碳酸钠溶液,氢氧化钠溶液和氯化钡溶液。
(2)Na2CO3溶液在BaCl2溶液之后加入,其作用除了沉淀除去Ca2+外,还要沉淀除去过量的Ba2+。
(3)过滤后滤液中含有多余的氢氧化钠和碳酸钠,故滤液中需加入盐酸,调节溶液的pH等于7,然后蒸发结晶得到较纯的氯化钠晶体。
(4)加入Na2CO3溶液和BaCl2溶液的顺序不可以颠倒。Na2CO3溶液必须在加入BaCl2溶液之后加入。
(5)检验食盐水中杂质离子已除干净的方法
①取少许滤液于试管中,加入稀盐酸,再加BaCl2溶液,如无白色沉淀生成,证明SO除净。
②取少许滤液于试管中,加入NaOH溶液,如无白色沉淀生成,证明Mg2+除净。
③取少许滤液于试管中,加入Na2CO3溶液,如无白色沉淀生成,证明Ca2+已除净。
2.卤素单质的性质
(1)卤素单质的性质的相似性
①与碱溶液反应:如与NaOH溶液反应的化学方程式为2NaOH+X2=NaX+NaXO+H2O(X为Cl、Br、I)。
②氧化性:
a.都能与金属反应生成金属卤化物,如与钠反应的化学方程式为2Na+X22NaX(X为Cl、Br、I)。
b.氯、溴、碘单质的氧化性强弱顺序是Cl2>Br2>I2,阴离子的还原性强弱顺序是Cl-<Br-<I-。
c.与一些还原性离子反应,如Br2与SO、Fe2+反应的离子方程式:
Br2+SO+H2O===2Br-+SO+2H+,2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-。
(2)卤素单质的特性:
①F无正价,非金属性最强,F-的还原性最弱;2F2+2H2O===4HF+O2,与H2反应在暗处即爆炸;氢氟
酸是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在塑料瓶中或铅制容器中;CaX2中只有CaF2难溶等。
②Br2是唯一的液态非金属,深红棕色液体,易挥发;盛溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴不能用橡
胶塞。
③淀粉遇I2变蓝色;I2加热时易升华;I2氧化性较弱,与变价金属反应生成低价金属碘化物;AgI可用于
人工降雨,KIO3添加在食盐中防止碘缺乏病等。
3.卤素离子的检验
检验卤素离子的最好的方法是用硝酸银和稀硝酸,因为其灵敏度高,反应现象明显。检验时,一定要加入稀硝酸,以排除CO、OH-等离子的干扰。
4.卤素单质性质的比较
氟
氯
溴
碘
X2与H2化合
条件
冷暗处
光照或点燃
加热
持续加热
程度
剧烈爆炸
光照时发生爆炸
缓慢
化合同时分解
X2与H2O反应
反应
2F2+2H2O===4HF+O2
X2+H2O===HX+HXO
程度
剧烈
缓慢
微弱
极弱
水溶性
—
反应生成氢氟酸
依次减小
化合价
—
只有-1价
有-1、+1、+3、+5、+7等
含氧酸
化学式
无含氧酸
HXO、HXO2、HXO3、HXO4等
强弱程度
—
同一价态的酸性依次减弱
卤化银
颜色
AgF(白)
AgCl(白)
AgBr(淡黄)
AgI(黄)
水溶性
易溶
均难溶,且溶解度依次减小
感光性
难分解
见光均易分解,如2AgBr2Ag+Br2,且感光性逐渐增强
题型一 氯气与单质的反应
【典例1】(23-24高一上·江苏南通·阶段练习)下列关于氯气的说法正确的是
A.具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂
B.氢气在氯气中燃烧,瓶口出现白雾
C.氯气具有漂白性,可用于漂白纸浆
D.在 中的燃烧产物用数轴表示如下:
【变式1-1】(25-26高一上·江苏·期中)下列指定条件下的物质转化能够实现的是
A. B.
C. D.
【变式1-2】下列氯化物中,既能由金属和氯气直接反应制得,又能由金属和盐酸反应制得的是
A. B. C. D.
题型二 氯气和水反应及氯水性质的多重性
【典例2】(24-25高一上·江苏·阶段练习)下列离子方程式书写正确的是
A.钠投入水中:
B.氯气溶于水:
C.溶液中加入过量的溶液:
D.检验溶液中含有
方|法|点|拨
(1)实验室中氯水需现用现配。保存氯水时,应避免光照、受热,实验室通常将氯水置于棕色试剂瓶中密封保存。
(2)光照氯水,浅黄绿色逐渐褪去,溶液的pH逐渐减小(HClO能转化为强酸HCl):2HClO2HCl+O2↑。
(3)Cl2可使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色,其原因是Cl2与水反应生成的HCl使蓝色石蕊试纸变红,具有强氧化性的HClO又将变色后的石蕊试纸氧化褪色(漂白)。
【变式2-1】(24-25高一上·江苏·期末)下列有关氯水成分实验和结论错误的是
A.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2,久置氯水最终变为稀盐酸
B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-
C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+
D.为测定新制氯水的pH,用玻璃棒蘸取液体滴在pH试纸上,与标准比色卡对照
【变式2-2】(23-24高一上·江苏徐州·期中)某兴趣小组利用数字化实验测定光照过程中氯水的 、氯离子的浓度、容器内氧气的体积分数三者的变化,实验结果如下图所示。下列说法正确的是
A.氯水 减小的主要原因是光照引起 逸出,溶液中 浓度减小导致的
B.氯离子浓度增大的主要原因是次氯酸光照分解生成氯化氢导致的
C.氧气体积分数增大的主要原因是光照时氧气在水中的溶解度减少导致的
D.随着对氯水光照时间的延长,氯水的酸性和漂白性都会不断减弱
题型三 氯气和碱反应及次氯酸盐的性质
【典例3】(24-25高一下·江苏南通·期中)下列离子方程式正确的是
A.向烧碱溶液中通入制取:
B.向溶液中通入:
C.强碱性溶液中将氧化成:
D.向溶液中滴加氯水:
方|法|点|拨
(1)在Cl2与碱溶液的反应中,Cl2既是氧化剂又是还原剂。
(2)漂白液、漂白粉和漂粉精既可作漂白棉麻、纸张的漂白剂,又可用作游泳池等场所的消毒剂。
【变式3-1】(2024高一上·江苏连云港·学业考试)“84消毒液”的有效成分是次氯酸钠。使用注意事项为:①本品为外用消毒剂,不可内服;②本品对金属制品有腐蚀作用,对棉纺织品有漂白脱色作用;③密闭、避光、避热、置于阴凉处保存;④保质期为一年。下列说法错误的是
A.次氯酸钠的化学式为 B.“84消毒液”受热易变质
C.“84消毒液”能使品红溶液褪色 D.“84消毒液”能用铁制容器盛放
【变式3-2】为检验某漂白粉是否变质,进行下列探究实验:
实验1:取5g漂白粉样品于烧杯中,加足量蒸馏水并搅拌,观察到有固体不溶解。
实验2:静置,取少量实验1的上层清液于试管中,放入红色花瓣,观察到花瓣褪色。
实验3:另取5g漂白粉样品于试管中,滴加浓盐酸,观察到有气体产生。
下列说法正确的是
A.工业上用氯气和澄清石灰水制取漂白粉
B.实验1和实验2说明漂白粉没有变质
C.实验3中产生的气体只有氯气
D.实验3中反应的电子转移可表示为
题型四 氯气的实验室制法
【典例4】(24-25高一上·江苏无锡·期末)实验室制备氯气,下列相关原理、装置、操作正确的是
A.制气
B.净化
C.收集Cl2
D.尾气处理
A.A B.B C.C D.D
方|法|点|拨
(1)实验室用MnO2和盐酸制Cl2,盐酸必须为浓盐酸,随着反应的进行,盐酸的浓度逐渐减小,变成稀盐酸时,反应停止。
(2)在MnO2和浓盐酸的反应中,浓盐酸既起还原剂的作用,又起酸的作用,体现了还原性和酸性。
(3)一般不用澄清石灰水来吸收Cl2,原因是Ca(OH)2在水中的溶解度很小,不能将Cl2吸收完全。
【变式4-1】(24-25高一上·江苏南京·阶段练习)下列装置或原理能达到实验目的的是
A.制取Cl2
B.除去Cl2中的HCl
C.氯气的尾气处理
D.测氯水的pH
A.A B.B C.C D.D
【变式4-2】(24-25高一上·江苏南通·期中)下列指定反应离子方程式正确的是
A.用溶液吸收足量的气体:
B.侯氏制碱法在溶液中发生的反应:
C.中通足量:
D.实验室利用二氧化锰和浓盐酸制备:
题型五 氯气的实验室制法与性质综合应用
【典例5】某同学用以下装置制备并检验氯气的性质。下列说法正确的是
A.图I:若二氧化锰过量,则浓盐酸可全部消耗完
B.图Ⅱ:仅证明新制氯水具有酸性
C.图Ⅲ:产生了棕黄色的雾
D.图Ⅳ:湿润的有色布条褪色
方|法|点|拨
有气体参加的探究实验模板
【变式5-1】(24-25高一下·江苏镇江·期中)易水解、易升华,是有机反应中常用的催化剂。实验室用如图所示装置制备少量。下列说法不正确的是
A.实验开始应先滴加浓盐酸,等乙装置玻璃管中充满黄绿色气体再点燃酒精灯
B.实验时若Cl2不足量,则生成的中混有铁粉
C.装置丙的作用是冷凝收集
D.装置丁中的作用是吸收未反应的
【变式5-2】(24-25高一上·陕西西安·期末)某兴趣小组用和浓盐酸制取氯气并探究氯、溴、碘的相关性质,设计装置图如下所示,图中分别放置湿润的有色布条、干燥的有色布条(夹持及加热装置已略去)。下列说法错误的是
A.若装置A中消耗,则产生
B.装置B可以平衡气压,若后续装置发生堵塞,则可观察到长颈漏斗内液面上升
C.为验证氯气是否具有漂白性,C中固体为无水
D.通入足量的氯气后,打开E的活塞,将溶液滴入D中,锥形瓶下层液体呈紫红色即证明氧化性
题型六 次氯酸盐和其他含氯消毒剂
【典例6】(24-25高一上·福建宁德·阶段练习)下列说法不正确的是
A.含氯消毒剂可以杀灭新冠病毒 B.“84”消毒液与洁厕灵不能同时使用
C.氯气、液氯和氯水都是纯净物,都有漂白性 D.漂白粉要密封保存
方|法|点|拨
含氯消毒剂的计算与比较
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
【变式6-1】(25-26高一上·河南·开学考试)“84”消毒液的有效成分是次氯酸钠NaClO,工业生产次氯酸钠的原理是2NaOH+Cl2=NaClO+X+H2O。以下说法不正确的是
A.Cl2所属的物质类别是单质 B.NaClO中氯元素的化合价为-1价
C.X的化学式为NaCl D.反应后的剩余物质为混合物
【变式6-2】(24-25高一上·天津河北·期末)二氧化氯是国际公认的高效安全杀菌消毒剂,工业制备的反应原理如下:(浓),下列关于该反应的说法中不正确的是
A.每生成0.1转移0.2电子
B.浓盐酸在反应中既体现还原性又体现酸性
C.被氧化和被还原的氯元素的物质的量之比为
D.每消耗0.2还原剂,生成和的总物质的量为0.3
题型七 卤素单质及离子的鉴别
【典例7】(24-25高一下·广东茂名·期末)从海带中提取碘,过程如下,为检验浊液中是否含碘元素,选择的试剂是
A.硫酸亚铁溶液 B.氯水和淀粉溶液 C.二氧化硫气体 D.氯化钡溶液
方|法|点|拨
卤素单质性质的特殊性
(1)Br2在常温下呈液态,是唯一的液态非金属单质。液态Br2有剧毒,易挥发,故保存Br2时在试剂瓶中Br2液面上需用水封,磨口的玻璃塞用蜡封。
(2)I2遇淀粉显蓝色,这是碘单质的特殊性质,该性质可用于检验Cl2。Cl2可使湿润的淀粉KI试纸变蓝,其实质是Cl2+2I-===2Cl-+I2。此外碘单质易升华,是常温下固体单质中唯一的双原子分子。
(3)Br2和I2都可被某些有机溶剂(如四氯化碳、苯)萃取。
(4)氟元素无正价,F2与H2O发生置换反应生成O2:2F2+2H2O===4HF+O2。
(5)F2不能从NaX溶液中置换出X2(X代表Cl、Br、I)。
【变式7-1】(25-26高一·上海·假期作业)向溴化钠、碘化钠的混合溶液中通入足量氯气之后加热,将溶液蒸干,并灼烧片刻,最后残留的物质是
A.氯化钠 B.氯化钠、溴化钠、碘化钠 C.溴化钠、碘化钠 D.氯化钠、碘单质
【变式7-2】(24-25高一上·河北沧州·阶段练习)下列关于物质的检验说法不正确的是
A.待测液加入氯化钡溶液有白色沉淀生成,一定含有
B.观察钾元素焰色反应的操作是:将铂丝放在稀盐酸中洗涤后灼烧至无色,然后再用铂丝蘸取固体氯化钾,置于煤气灯的火焰上进行灼烧,透过蓝色钴玻璃进行观察,火焰呈紫色
C.待检液加入盐酸,无明显现象,再加入BaCl2溶液得到白色沉淀,说明原溶液中一定有
D.待检液加入硝酸酸化的AgNO3溶液,有白色沉淀生成,则待检液中一定含有
题型八 卤素单质氧化性强弱的实验探究方法
【典例8】(24-25高一上·江苏苏州·阶段练习)下列实验装置能达到实验目的的是
A.制备氢氧化铁胶体
B.电离方程式:
C.滴水生火可证明过氧化钠与水反应放热
D.若蘸溴化钠溶液的棉球变橙色,蘸淀粉溶液的棉球变蓝色,可证明氧化性
【变式8-1】某化学小组探究卤族元素的性质,进行如图所示的实验 (均为浸有相应试液的棉花,夹持装置略)。下列说法正确的是
A.具支试管中发生反应的化学方程式为
B.若处变为橙色,处变为蓝色,说明氧化性
C.若c处褪色,说明Cl2有还原性
D.若处褪色,说明具有漂白性
【变式8-2】(24-25高一上·湖南衡阳·阶段练习)化学兴趣小组采用次氯酸钙与浓盐酸反应制取氯气,并探究了氯气的性质。实验装置如图所示(已知:Br2溶于水显橙黄色,I2溶于水显棕黄色),下列说法正确的是
A.将a处次氯酸钙换成二氧化锰也可达成实验目的
B.湿润的pH试纸先变红后褪色,说明Cl2有酸性和漂白性
C.观察到c处溶液变红,d处变为橙黄色,e处变为棕黄色,能说明氧化性:Cl2>Br2>I2
D.次氯酸钙与浓盐酸反应每生成1mol氯气转移1mol电子
基础通关练(测试时间:10分钟)
一、单选题
1.下列有关含氯物质的叙述中错误的是
A.ClO2具有氧化性,是一种新型的消毒剂
B.贮氯罐意外泄漏时,应当往高处跑
C.实验室出现氯气泄露,应该用浸泡了NaOH的毛巾捂住口鼻
D.氯元素主要以盐的形式存在于海水中
2.(25-26高一上·河南·期中)实验室制取氯气时,下列设计不能达到相应实验目的的是
A.制取 B.除氯化氢
C.收集 D.尾气吸收
3.(24-25高一上·四川成都·期末)采用数字化实验测定盛有氯水的密闭广口瓶内某些参数的变化情况,测定结果如图所示。纵坐标不可能表示的是
A.氧气的体积分数变化 B.溶液的变化
C.的变化 D.溶液导电能力的变化
4.(23-24高一上·贵州铜仁·期中)如图是制备漂白粉的实验装置,下列说法正确的是
A.将MnO2和浓盐酸置于锥形瓶中反应制备Cl2
B.三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
C.冰水浴的作用是降低反应温度,防止发生副反应
D.锥形瓶和三颈烧瓶之间应加装一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶
5.(24-25高一上·黑龙江·期中)下列关于物质的保存方法错误的是
A.金属钠保存在石蜡油或煤油中 B.氯水保存在棕色的试剂瓶中
C.漂白粉不易被氧化,可敞口保存 D.液氯储存在钢瓶中
6.(23-24高一下·天津·期中)下列关于氯的其化合物的说法正确的是
A.为了增强清洁效果84和洁厕灵最好同时使用
B.漂白液具有漂白、消毒、杀菌作用
C.漂白粉是纯净物
D.漂白液在阳光下会产生氯气
7.(23-24高一下·陕西·开学考试)下列关于的比较,错误的是
A.它们的原子核外电子层数随核电荷数的增加而增多
B.它们的最高正化合价随核电荷数的增加而增大
C.单质的颜色随核电荷数的增加而加深
D.它们的氢化物的稳定性随核电荷数的增加而减弱
8.(23-24高一上·甘肃白银·期末)已知:。如图所示,将少量试剂分别放入培养皿中的相应位置,实验时将浓盐酸滴在晶体上,并用表面皿盖好。下列描述正确的是
A.淀粉溶液变蓝,说明具有氧化性
B.含有酚酞的溶液褪色,说明具有酸性
C.石蕊溶液先变红后褪色,说明具有漂白性
D.溶液中出现浑浊,说明具有还原性
二、填空题
9.(24-25高一上·上海奉贤·期中)漂白粉[成分为Ca(OH)2、Ca(ClO)2和CaCl2],可用于鱼塘的消毒,防治水生生物细菌性疾病。使用注意事项如下:
a.不宜用金属容器盛装
b.勿与酸性物质混用
c.水体中亚硝酸盐(NO2-)含量高,会降低其消毒效果
d.水体中亚硝酸盐(NO)含量高,会降低其消毒效果
回答下列问题:
(1)注意事项a说明漂白粉具有 性。
(2)为了验证注意事项 b,向漂白粉中滴加稀硫酸,产生黄绿色气体,被还原的离子是 ,作还原剂的物质是 。
(3)从物质性质的角度解释注意事项d中漂白粉消毒效果降低的原因 。(已知 NO浓度较高的鱼塘使用漂白粉,会使水中NO含量开高,池水富营养化。)
10.(24-25高一上·安徽阜阳·期中)回答下列问题。
(1)将氯气通过软管通入鼠洞中,可以用来消灭田鼠。在此过程中利用了氯气下列性质中的 。
①黄绿色 ②密度比空气大 ③有毒 ④溶于水
A.①② B.②③ C.③④
(2)常用氯气给自来水消毒,某同学用该自来水配制下列物质的溶液,会使药品明显变质的是 。
①NaOH ②AgNO3 ③NaHCO3 ④MgCl2
A.①②③ B.①②④ C.全部
(3)某学生应用如下图所示的方法研究物质的性质,其中气体A的主要成分是氯气,杂质是水蒸气。回答下列问题:
①该项研究(实验)的主要目的是 。
②与研究目的直接相关的实验现象是 。
③从物质性质的方面来看,这样的实验设计还存在事故隐患,事故表现是 。
④D处装置中最好盛有 。
A. B.溶液 C.澄清石灰水
重难突破练(测试时间:10分钟)
一、单选题
1.(23-24高一上·全国·课后作业)下列关于氯气的说法中正确的是
A.氯气在常温下能与铁反应,故不能用铁罐存放液氯
B.点燃氢气和氯气的混合气体可以制取氯化氢
C.氯气氧化性很强,一般都能将金属氧化为它的最高价态
D.氯原子最外层有7个电子,所以氯元素只有-1和+7价
2.(22-23高一上·北京·期中)如图:A处缓慢通入氯气,打开B阀时,C处红色布条无变化,关闭B阀时,C处红色布条褪色。由此判断D中所盛物质最可能是
A.浓硫酸 B.FeCl2溶液 C.NaOH溶液 D.饱和食盐水
3.(24-25高一上·河南新乡·期末)“价-类”二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型。氯元素的“价-类”二维图如图所示,a~e分别代表5种不同的纯净物。
已知:e是钠盐。下列说法错误的是
A.a能使紫色石蕊试液变红 B.c的酸性比硫酸强
C.b和d都具有漂白性 D.e是漂白液的有效成分
4.(24-25高一下·北京·期中)小组同学为探究NaClO的性质,利用84消毒液进行如下实验。已知:向NaOH中通入少量Cl2可以制得84消毒液。
装置
序号
试剂A
试剂B
实验现象
①
84消毒液
(含0.01 mol∙L-1 NaClO)
KI 溶液
溶液立即变棕黄色
②
NaCl溶液
无明显现象
③
盐酸
立即产生黄绿色气体
下列说法不正确的是
A.①中NaClO体现了氧化性
B.由①②可知,还原性Cl– < I–
C.③中产生黄绿色气体的离子方程式为:Cl– + ClO– + H2O =Cl2 + 2OH–
D.由实验可知,氧化性:HClO > ClO–
5.(24-25高一下·广东惠州·期中)实验室常采用点滴板来完成部分实验,这样既可以节约药品的用量,又便于观察实验现象。图中所示的实验点滴板上观察到的现象与结论,其中不正确的是
实验现象
结论
A
溶液中出现淡黄色沉淀
非金属性:
B
和溶液变红
具有还原性
C
淀粉KI溶液变蓝
氧化性:
D
湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色
氯气具有漂白性
A.A B.B C.C D.D
6.(24-25高一上·福建莆田·期中)二氧化氯是国际上公认的安全、低毒的绿色消毒剂。制取的微观过程如图所示。下列说法正确的是
A.该反应属于置换反应
B.该反应中所有含氯物质均具有杀菌消毒作用
C.制取需消耗
D.该反应的化学方程式为:
7.(24-25高一下·内蒙古包头·期中)将下列物质加入或通入溴水中,不能使溴水褪色的是
A.H2S B.NaOH溶液 C.CH2=CH2 D.稀硫酸
8.(24-25高一下·福建龙岩·期中)和被称为拟卤素,它们的性质与卤素单质相似,已知还原性强弱顺序为。则下列关于拟卤素的性质推测不合理的是
A.可以被氧化
B.均难溶于水
C.可以和碱发生反应
D.易溶于四氯化碳
二、填空题
9.(24-25高一上·广东深圳·期中)氯水中因含有多种成分,而具有多种性质。某实验小组对氯水的性质进行了验证。
(1)用离子方程式表示氯水含多种成分的原因: 。
(2)验证氯水的酸性和漂白性。向试纸上滴加几滴新制氯水,现象如图所示。
由此可以得出结论:
①氯水有酸性和 性。
②该实验说明 扩散速率比 快(填微粒“符号”)。
③ 用试纸测定氯水的(填“可以”或“不可以”)。
(3)验证氯水中光照分解的产物。将新制的氯水加入三颈烧瓶内,将传感器、氯离子传感器、氧气传感器分别插入三颈瓶中如下图所示,用强光照射氯水,进行实验并采集数据,获得相关变化曲线。
若能够证明氯水中在光照下发生了分解反应,则下图中纵坐标可以表示的物理量是 (填字母)。
a.氢离子的浓度 b.氯离子的浓度 c.氯水的 d.氧气的体积分数
(4)验证氯水与溶液的反应。将氯水逐滴加入盛有稀溶液的试管中,实验时发现并无明显现象。
①为了证明氯水能与溶液反应,在实验前应该在溶液中加入 。
②经过上述改进后,当滴到最后一滴氯水时,溶液的颜色突然褪去。该小组同学经过分析对褪色原因提出了两种假设:假设1:氯水中的酸中和了,溶液碱性减弱;假设2: 。
③请设计一个简单的实验以验证褪色的原因是假设1还是假设2。
10.(24-25高一上·江西景德镇·期中)阅读下列科普短文并填空。
世界卫生组织(WHO)和中国卫健委公认二氧化氯(ClO2)为新时代绿色消毒剂,其特点是:无三致(致癌、致畸、致突变),有三效(广谱、高效、快速)。国家疾病控制中心建议,为了避免传染病的传播,餐饮用具可用200mg/L的ClO2溶液浸泡,游泳池水可按5mg/L用ClO2进行消毒。常温下,ClO2气体与Cl2具有相似的颜色与气味,在水中的溶解度是Cl2的5~8倍。ClO2是强氧化剂,其有效氯是Cl2的2.6倍。ClO2不与冷水反应,遇热水则分解成HClO、Cl2和O2。
常温下,二氧化氯(ClO2)可用氯酸钠固体与浓盐酸反应制备得到,该反应体系中的物质有NaCl、H2O、ClO2、NaClO3、Cl2、HCl。ClO2和Cl2的熔沸点如表所示
物质
熔点/℃
沸点/℃
ClO2
-59
11
Cl2
-107
-34.6
下表列出了ClO2与传统消毒剂(氯制剂)的部分性能比较:
性能
ClO2
氯制剂(84消毒液、漂白粉等)
杀菌力
可杀灭所有的微生物
可杀灭所有细菌繁殖体高浓度能杀死细菌芽孢
残留
无
有
抗药性
无
有
经大量实验研究表明,ClO2对细胞壁有较强的吸附和穿透能力,反应释放出的原子氧将细胞内的酶氧化,从而起到杀菌作用。ClO2反应释放出的原子氧还可以氧化色素,所以ClO2也是优良的漂白剂。研究表明,ClO2在浓度低于100mg/L时不会对人体产生任何的影响。我国卫健委提出,逐步用ClO2替代Cl2进行饮用水消毒。相信在不久的将来,ClO2将广泛应用到杀菌消毒领域。
(1)请你依据以上短文,判断下列说法,其中不正确的有 。
A.可以用等浓度的ClO2溶液对餐饮用具和游泳池进行消毒
B.ClO2是有刺激性气味的无色气体
C.ClO2杀菌力强、无抗药性
D.未来ClO2在生产生活中更广泛的使用,是我国发展绿色消毒剂的方向
E.ClO2和CO2均属于酸性氧化物
(2)常温下,用氯酸钠固体与浓盐酸反应制备二氧化氯(ClO2)化学方程式为 ;这个反应的还原产物是 。
(3)二氧化氯可迅速氧化硫化物(其中还原产物中氯元素为负一价),以除去水中硫化物产生的臭味。取适量ClO2通入到含有H2S(二元弱酸)的水中,向反应后的溶液中加入少量氯化钡溶液,发现有白色沉淀生成。写出ClO2与H2S水溶液反应的离子方程式 。
(4)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色消毒剂,主要用于饮用水处理。工业上制备高铁酸钠有多种方法,其中一种方法的化学原理可用离子方程式表示为:,请用单线桥表示该反应的电子转移方向与数目 。
(5)现有一种漂粉精:()的“有效氯”为41.8%,则式中n值应是 。(漂粉精用盐酸酸化可产生Cl2、CaCl2和H2O,以释放出来的氯气量作标准,用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,有效氯含量以表示,最后结果取整数。)
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