内容正文:
第5讲 氯及其化合物
知识点1:氯气的性质
1.氯元素的存在及氯气的发现
(1)氯元素的存在
氯是一种重要的“成盐元素”,在自然界中除了以NaCl、MgCl2、CaCl2等形式大量存在于 中,还存在于陆地的 和 中。
(2)氯气的发现
2.氯气的物理性质
颜色
状态
气味
溶解性
密度
沸点
气体
气味
25℃时,1体积的水可溶解约 体积的氯气
比空气
沸点 ,易
①氯气易液化,在低温和加压的条件下,可液化为黄绿色的液氯(液态)和固态,二者都是 物。
②氯气有 ,人吸入少量氯气会使鼻和喉头的黏膜受到刺激,引起咳嗽和胸部疼痛,吸入大量氯气会中毒致死。因此做氯气相关实验时要在通风橱中进行,并注意尾气的吸收处理。
3.氯气的化学性质
从原子结构出发,预测氯气可能具有的化学性质。
(1)与金属单质的反应
金属
反应条件
实验现象
化学方程式
Na
加热
剧烈燃烧,产生
Fe
加热
剧烈燃烧,产生 的烟
Cu
加热
剧烈燃烧,产生 的烟
①Cl2是一种强氧化剂,和变价金属反应时,生成 价态氯化物,所以氯气与铁反应不管量多量少都不生成 ,而是生成 。
②常温下干燥的Cl2或液氯与Fe不反应,故工业上常用 盛放液氯。
(2)与非金属单质(如H2)反应
实验装置
实验操作与现象
实验结论
注意事项
在空气中点燃氢气,然后把导管缓慢伸入盛满氯气的集气瓶中,观察到氢气在氯气中 ,发出 。燃烧结束后,抽去盖在集气瓶口处的毛玻璃片,观察到集气瓶口上方出现
纯净的H2在Cl2中安静的燃烧,发生的反应为
氢气在点燃之前一定要
①在强光照射下,氯气和氢气混合发生 ,所以工业生产中常用 的方法使纯净的氢气在氯气中燃烧生成氯化氢,然后将氯化氢溶于水制成 。
②关于燃烧的理解:可燃物与氧化剂(如氧气、氯气)在一定条件(点燃、灼烧等)下发生 、 的剧烈反应都可以称为燃烧,燃烧 定要有氧气参与,如Na、Cu、Fe均可在氯气中燃烧。
(3)氯气与水的反应
①氯气能溶于水,其水溶液称为 。在常温下,溶于水的部分氯气会与水发生化学反应,其反应的化学方程式为 。
②氯水漂白性的实验探究
实验操作
实验现象
实验结论
实验解释
有色纸条
干燥的氯气 漂白性
氯气与H2O反应生成了HClO,HClO具有
,能 有色纸条
有色纸条
氯气与水反应的产物
①Cl2与H2O的反应不能进行完全,我们称这种反应为“可逆反应”,书写可逆反应的化学方程式时不能用“ ”,而应用“”,因此等我们学习了可逆反应相关知识后,Cl2与H2O反应的化学方程式应写为Cl2+H2OHCl+HClO。因为反应不能进行完全,反应物与生成物共存于溶液中,所以氯水的成分比较复杂,除了含有氯气外,还含有HClO、H+、Cl-等。氯水呈浅黄绿色是因为其中含有 。
②Cl2本身 ,起漂白作用的是Cl2与水反应生成的HClO。
③Cl2可使湿润的蓝色石蕊试纸 ,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又将变红后的石蕊试纸氧化褪色(漂白)。
(4)氯气与碱的反应
①与NaOH溶液的反应: ,利用此反应原理可以吸收尾气中的有毒气体Cl2,也可以制取“84消毒液”和“漂白液”,这两种液体的主要成分均是 和 ,有效成分均是 。
②与 反应: ,利用此反应原理可以制取漂白粉,其主要成分是 和 ,有效成分是 。如果Cl2与Ca(OH)2反应充分,并使Ca(ClO)2成为主要成分,则得到 。
①次氯酸虽然具有漂白作用和杀菌消毒作用,但因为它 ,见光易分解,难以保存,使用起来不方便,不适合直接用作漂白剂和消毒剂,所以在Cl2与水反应原理的基础上,人们将其制成稳定性较强的次氯酸盐【NaClO、Ca(ClO)2等】,从而作为漂白剂和消毒剂的有效成分。
②利用“强酸制弱酸”的反应原理使其有效成分NaClO或Ca(ClO)2与酸性较强的酸(还原性酸如HCl除外)反应转化为HClO来进行漂白或消毒,如 (家庭漂白、消毒)、
(NaClO与空气中的二氧化碳反应)。
③由于漂白液和漂白粉中的有效成分NaClO或Ca(ClO)2。能够与空气中的CO2和H2O反应生成不稳定的HClO,漂白液和漂白粉应 、 并置于阴凉干燥处保存。
④漂白液、漂白粉和漂粉精既可作漂白棉麻、纸张的 ,又可用作游泳池等场所的 。
(5)氯气与还原性物质的反应
常见的还原剂有Fe2+、S2-、H2S、SO2、SO32-等,Cl2与它们反应的方程式如下∶
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,S2-+Cl2===S↓+2Cl-,Cl2+H2S===S↓+2HCl,
Cl2+SO2+2H2O===H2SO4+2HCl,Cl2+SO32-+H2O===2Cl-+SO42-+2H+。
①当向新制氯水中加入还原性物质时,是 参与反应,而不是 参与反应。
1.(24高一·山东·期中)用图示装置进行氯气的实验。下列说法正确的是
A.甲的实验现象是发出苍白色火焰,瓶口有白色烟雾
B.乙中湿润的红布条逐渐褪色,证明氯气具有漂白性
C.丙实验时先将钠加热至熔成球状,再将盛有的集气瓶倒扣在上方
D.丁中若气球变瘪,则说明能与NaOH溶液反应
2.(24高一·北京·期末)下列关于氯气的叙述不正确的是
A.钠在氯气中燃烧产生白烟
B.红热的铜丝在氯气中燃烧生成CuCl2
C.纯净的氢气可以在氯气中安静地燃烧,发出黄色火焰
D.向田鼠洞里通入氯气杀灭田鼠,利用了氯气有毒和密度比空气大的性质
3.(24高一·云南昭通·期中)下列有关含氯物质的叙述正确的是
A.干燥的氯气、氯水均能使鲜花褪色
B.常温下氯气能和Fe反应,氯气的储存不能用铁质容器
C.将新制氯水加入滴有酚酞的NaOH溶液中,红色逐渐消失,说明NaOH被氯水中的酸完全中和
D.将干燥的通入硝酸银溶液,可检验中是否混有HCl气体
4.(24高一·山东淄博·期末)工业上将通入冷的溶液中制得漂白液,下列说法错误的是
A.溶液比溶液稳定 B.漂白液需在阴凉处避光保存
C.通入后的漂白液消毒能力增强 D.漂白液的有效成分是和
5.(24高一·广东佛山·期中)氯单质及部分化合物的“价类”关系如图所示,下列说法正确的是
A.d、e直接混合可制备b B.b可同时转化为a、c
C.a、b与足量反应产物都是 D.d与a混合常用于环境消毒
知识点2: 次氯酸及氯水的性质
一.次氯酸
1.弱酸性
次氯酸是易溶于水的弱酸,酸性比碳酸的酸性还弱,书写离子方程式时不能拆成离子形式。
(1)Cl2与水反应的离子方程式为 。
(2)NaClO溶液中通入CO2,由于酸性H2CO3>HClO>HCO3-,所以不论CO2是否过量,均发生反应的离子方程式为 。
2.不稳定性
次氯酸不稳定,只存在于水溶液中,见光易分解,发生反应的化学方程式为 。故氯水要现用现配,保存在 试剂瓶中。
3.强氧化性和漂白性
次氯酸具有强氧化性,能杀死水中的细菌、病毒,起到消毒的作用,ClO-无论在酸性、碱性还是中性溶液中均具有 ,与具有还原性的I-、Fe2+、S2-、SO32-等不能大量共存。
次氯酸具有 ,被漂白的物质 恢复原色。
次氯酸
氯酸
高氯酸
分子式
HClO
HClO3
HClO4
酸性
从左到右逐渐
氧化性
从左到右逐渐
稳定性
从左到右逐渐增强
二.氯水的成分与性质
1.氯水中的反应
氯水中发生的反应主要有Cl2+H2O===H++Cl-+HClO
2HClO2H++2Cl-+O2↑、HClOH++ClO-(微弱电离)、H2OH++OH-。
2.氯水的成分
(1)新制氯水中含有三种分子: 、 、 ,溶质分子中以Cl2为主;四种离子: 、 、
、 (少量)。
(2)长期放置的氯水,由于HClO分解,Cl2全部反应,最终会变为稀盐酸。
3.新制氯水的性质
(1)表现Cl2的性质
氯水中含有Cl2,所以氯水呈 。由于Cl2具有 ,当向氯水中加入强还原性物质时,可与Cl2发生氧化还原反应。如:氯水能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝(用于Cl2收集时验满),能与Na2SO3、FeBr2,等发生氧化还原反应:Na2SO3+Cl2+H2O===Na2SO3+2HCl、2FeBr2+3Cl2(足量)===2FeCl3+2Br2。
(2)表现 HClO的性质
①氯水中含有HClO,HClO具有 ,可用来杀菌、消毒。另外HClO还可将色素氧化而使其 ,如使湿润的有色布条或品红溶液褪色等。
②HClO不稳定,在强光照射下新制氯水中有 产生。
(3)表现H+的性质
氯水中含有H+,所以氯水具有 的性质,如氯水能与镁粉反应放出H2,能与CaCO3反应放出CO2。
(4)具有Cl-的性质
氯水中加入硝酸银溶液反应生成 。反应的离子方程式为Ag++Cl-===AgCl↓。
用pH试纸测定新制氯水的pH,应用pH计测定;紫色石蕊溶液或蓝色石蕊试纸遇新制氯水时,先变红后褪色。
4.液氯、新制氯水和久置氯水的比较
物质
液氯
新制氯水
久置氯水
成分
Cl2
Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH-
H2O、H+、Cl-、OH-
分类
物
物
物
颜色
色
色
色
性质
氧化性
酸性、氧化性、漂白性
酸性
保存方法
特质
试剂瓶盛装,置于阴凉处,一般现用现配
置于普通试剂瓶中,玻璃塞即可(会腐蚀橡胶)
所加试剂
参与反应的微粒
实验现象
离子方程式或解释
AgNO3溶液
Cl-
生成白色沉淀
Cl-+Ag+===AgCl↓
Na2CO3固体
H+
有气泡产生
2H++CO32-===CO2↑+H2O
有色布条
HClO
布条颜色褪去
发生氧化还原反应
FeCl2溶液
Cl2
溶液颜色变为棕黄色
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
紫色石蕊溶液
HClO、H+
先变红后褪色
酸性和漂白性
镁粉
Cl2、H+
氯水的颜色褪去并有气泡产生
Mg+Cl2===Mg2++2Cl-
Mg+2H+===Mg2++H2↑
1.(24高一·四川成都·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
2.(23高一·福建莆田·期末)实验装置如图所示,关闭阀门A时,试管C中的湿润红色布条无明显变化;打开阀门A后,试管C中的湿润红色布条逐渐褪色。则B瓶中盛放的试剂可能是
A.NaOH溶液 B.浓盐酸 C.浓硫酸 D.饱和NaCl溶液
3.(24高一·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
4.(24高一·天津河东·期末)如图是光照过程中氯水的变化,下列说法不正确的是
A.由图像可知,随着光照反应的进行,氯水的呈现下降的趋势
B.新制氯水中含有,,这三种分子
C.光照过程中,氯水中的次氯酸分解产生氧气
D.取少量氯水滴入几滴溶液,若出现白色沉淀证明氯水分解完全
5.(23高一·云南普洱·期末)向试管中滴加试剂W,根据实验操作、现象得出的结论正确的是
选项
操作
试剂W
现象
结论
A
紫色石蕊溶液
溶液先变红后褪色
具有漂白性
B
溶液
产生白色沉淀
氯水中阴离子只有Cl-
C
溶液
有沉淀产生
氯水具有强氧化性
D
NaOH溶液
溶液颜色变浅
NaOH具有漂白性
知识点3:氯气的实验室制法
1.反应原理
实验室其他方法制取氯气的原理是用强氧化剂氧化浓盐酸,即Cl-被氧化Cl2,因此还可以用 KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等强氧化剂与浓盐酸反应制取氯气。
KClO3+6HCl(浓)===
2KMnO4+16HCl(浓)===
2.实验装置
主要仪器
铁架台(带铁圈)、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗、集气瓶、烧杯等。
发生装置特点
固 + 液气
装置说明
饱和食盐水的作用是
浓硫酸的作用是
氢氧化钠溶液的作用是 。
3.收集方法
(1)Cl2的密度比空气大,且不与空气反应,可用 法收集氯气.
(2)Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小,可用 法收集氯气,且用此法可除去实验过程中 。
4.验满方法
(1)将湿润的淀粉-KI试纸靠近收集Cl2的集气瓶口,观察到试纸立即变 ,则证明Cl2已收集满。
(2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近收集Cl2的集气瓶口,观察到试纸立即 ,则证明Cl2已收集满。
5.尾气处理
Cl2有毒,易污染空气,可用 吸收,发生的反应为2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O。
6.实验室制氯气的注意事项
(1)为了减少制得的Cl2中HCl的含量,加热温度不宜过 ,以减少HCl的挥发。
(2)因Cl-浓度越小,其还原性越弱,所以必须用 加热才可反应, 不反应。
(3)实验结束后,先 使反应停止并排出残留的 后,再拆卸装置,避免污染空气。
(4)尾气吸收时,应选用NaOH溶液,不能选用澄清石灰水,因为澄清石灰水中含 Ca(OH)2的量少,吸收不完全。
氯气的工业生产方法是电解饱和食盐水。当前流行的工艺是隔膜法电解和离子膜法电解。原盐经溶解、沉降分离出杂质后制成饱和精盐水,通入隔膜电解槽(或离子膜电解槽),在直流电作用下发生电解,在阳极室内生成氯气,阴极室内生成碱和氢气,反应的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。
1.(25高一·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
2.(24高一·山东·期中)用漂白粉和浓盐酸反应制取并收集纯净干燥的氯气,装置如图。下列说法正确的是
A.关闭止水夹,打开分液漏斗活塞向烧瓶中加水,若水不断滴下,则甲气密性不好
B.装置甲中发生的反应为(浓)
C.装置乙和丙中分别盛有浓硫酸和饱和食盐水
D.装置戊可吸收多余的氯气并防止倒吸
3.(25高一·全国·期中)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。
已知:i.CCl4难溶于水且密度比水大,I2在CCl4中显紫色。
ii.氯气与碱反应时温度不同产物不同。
(1)装置①中,仪器A的名称是 ,该装置制取氯气的化学方程式 。
(2)装置②的目的是 (请说明用什么试剂做什么用)。
(3)装置③中反应的化学方程式为 。
(4)装置④中采用冰水浴冷却的目的是 。
(5)装置⑤的作用是吸收多余的氯气,可选用试剂________(填字母)
A.水 B.NaOH溶液 C.饱和食盐水 D.Na2SO3溶液
(6)反应结束后,继续探究装置④中试管内溶液的性质。现用注射器取少量装置④中试管内溶液进行如下实验。
①若X溶液为浓盐酸,当注射器中的溶液注入试管时,可观察到湿润淀粉KI试纸变蓝,则湿润pH试纸的现象是 。
②若X溶液为双氧水,当注射器中的溶液注入试管时,在气球处会收集到一种常见的无色无味气体,且原溶液消毒能力大大降低,写出该反应的离子方程式 。
4.(24高一·广东广州·期中)某研究性学习小组的同学用以下仪器组合的装置制取氯气,并探究其性质。请回答下列问题:
(1)实验室制取氯气的化学方程式为 。
(2)现要求从上图中选用所需的装置(可重复选用)组成一套制取纯净、干燥氯气的实验装置。下表是按装置从左到右的连接顺序从左至右依次填写的,请将该表填写完整(加入的试剂自选)。
选用的装置(填装置字母代号)
A
C
加入的试剂
浓盐酸、二氧化锰
——
(3)将制得的氯气持续地通入装有石蕊试液的洗气瓶中,自始至终溶液的颜色变化情况是 。
(4)将新制的氯水滴入到含有酚酞的氢氧化钠稀溶液中,当滴到一定量时,溶液红色突然褪去。产生该现象的可能原因有以下两种:
①氯水中的酸与氢氧化钠发生中和反应,将氢氧化钠消耗完所致;
②氯水中的次氯酸有强氧化性,将红色物质漂白所致。
怎样用简单实验证明红色褪去的原因是①还是②? (简述实验方案)。
(5)人若吸入大量氯气会中毒死亡。某地化工厂的贮氯罐意外发生泄漏,周围被疏散的群众应采取的防御自救措施是 。
知识点4:氯离子(Cl-)的检验
1.检验Cl-的实验
在3支试管中分别加入2-3mL稀盐酸、NaCl 溶液、Na2CO3溶液,然后各滴人几滴AgNO3溶液,观察现象。再分别加入少量稀硝酸,观察现象。实验现象如下表:
试剂
实验现象
有关化学方程式
加入AgNO3溶液后
加入稀硝酸后
①稀盐酸
有白色沉淀生成
沉淀不溶解
HCl+AgNO3===AgCl↓+HNO3
②NaCl 溶液
有白色沉淀生成
沉淀不溶解
NaCl+AgNO3===AgCl↓+NaNO3
③Na2CO3溶液
有白色沉淀生成
沉淀溶解有气泡产生
Na2CO3+AgNO3===Ag2CO3↓+2NaNO3
Ag2CO3+2HNO3===CO2↑+H2O+2AgNO3
2.Cl-检验的一般步骤
取少量待测样放入试管中,滴加 ,若产生白色沉淀,则说明溶液中含有Cl-。
检验Cl-时,滴加AgNO3溶液前要滴加少量 使待测液酸化,目的是排除 。
1.(23高一·广东深圳·期末)下列实验操作及对应结论正确的是
A.用pH试纸测出饱和氯水的pH=2
B.分别向等体积同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中滴入2滴酚酞,Na2CO3溶液较NaHCO3溶液红色更深,说明Na2CO3溶液碱性更强
C.用铂丝蘸取某溶液进行焰色试验,观察火焰颜色为黄色,该溶液一定为钠盐溶液。
D.取试液于试管中,加入AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明该溶液中含有Cl﹣
2.(23高一·广东江门·期末)根据有关操作与现象,所得结论正确的是
选项
实验操作及现象
实验结论
A
向某溶液中先滴加几滴新制氯水,再滴加2滴KSCN溶液,溶液变为红色
该溶液中一定含有
B
向某溶液中滴加溶液,产生白色沉淀
该溶液中一定含有
C
用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色试验,透过蓝色钴玻璃未观察到紫色
该溶液中不存在大量的
D
向某溶液中加入稀盐酸,产生无色气体,该气体能使澄清石灰水变浑浊
该溶液中一定含有
命题点1:氯气的性质
1.下列有关实验的现象描述正确的是
A.氢气在氯气中燃烧,火焰呈苍白色,瓶口出现大量白雾
B.铁在氯气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰,产生大量白色烟雾
C.铜在氯气中燃烧,产生白烟,加水溶解后可得蓝绿色溶液
D.用洁净的铂丝沾取碳酸钾粉末在酒精灯火焰上灼烧,可观察到明亮的紫色火焰
2.关于氯的叙述中,下列正确的是( )
A.氯气是一种黄绿色、有毒的气体
B.氯元素在自然界中既可以以化合态存在,也可以以游离态存在
C.氯气可用向下排空气法收集
D.氯气、氯水、液氯是同一种物质,只是状态不同,都属于纯净物
3.将一定量Cl2通过甲装置后,再通过放有湿润红色布条的乙装置,红色布条不褪色。甲装置中所盛试剂可能是
①浓硫酸 ②NaOH溶液 ③纯碱溶液 ④饱和食盐水 ⑤FeCl2溶液
A.①④⑤ B.①②③ C.②③④ D.②③⑤
4.(23高一·云南玉溪·期中)下列氯化物中,只能由金属和氯气直接化合制得,不能由金属和盐酸反应制得的是
A.CuCl2 B.MgCl2 C.FeCl2 D.ZnCl2
5.化学来源于生活,也服务于生活。下列有关生活中的化学知识叙述错误的是
A.氯气与烧碱溶液或石灰乳反应都能得到含氯漂白剂
B.“84”消毒液的有效成分是次氯酸钠
C.《神农本草经》中提到:“白青(Cu2(OH)2CO3)得铁化为铜”,其中白青属于盐
D.漂白粉在空气中久置变质,是因为其中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3
命题点2:含氯漂白剂的作用原理
1.(23高一·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
2.(23高一·江苏南京·期末)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
3.(24高一·广东广州·期中)氯碱工业是用电解饱和食盐水制取氢氧化钠、氯气和氢气,并以它们为原料生产一系列化工产品的工业。按要求回答下列与氯碱工业生产及应用相关的问题:
(1)分别写出食盐和氢氧化钠在水中的电离方程式 。
(2)氯碱工厂废水中含氯离子,写出检验该离子的离子反应方程式 。
(3)已知天然水中主要含可溶性的Ca(HCO3)2,为了检测天然水中Ca2+的含量,水质检验员用过量氢氧化钠与天然水作用,写出对应的离子反应方程式 。
(4)“84消毒液”和“洁厕灵”都是氯碱工业的下游产品,在我们生活中应用广泛。曾有新闻报道,有人在清洁卫生间时,将洁厕灵(主要成分是稀盐酸)与84消毒液(主要成分是NaClO)混合一起使用而发生氯气中毒事件。请写出产生氯气的化学反应方程 。
(5)写出氯碱工业中电解饱和食盐水的离子反应方程式 。
(6)由于使用氯气对自来水消毒可能会带来饮用水余氯超标问题,现开发出新型自来水消毒剂ClO2,其制备反应为:___KClO3+___HCI=___KCl+___ClO2↑+___Cl2↑+___H2O,配平该反应方程式 。
(7)用氯气制漂白粉过程中,如温度控制不当可能生成Ca(ClO3)2,该反应为:6Cl2 + 6Ca(OH)2Ca(ClO3)2 + 5CaCl2+ 6H2O,用单线桥法标示出该反应的电子转移情况 。
4.(24高一·四川泸州·期末)氯气(液氯)、“84”消毒液、漂白粉等都是生活中常用的含氯消毒剂。回答下列问题:
(1)实验室用与浓盐酸加热反应制取氯气,反应的离子方程式为 。
(2)由于氯气不易保存,生活中常用的含氯消毒剂为漂白粉和“84”消毒液。漂白粉和“84”消毒液中都因含有 (填离子符号)而具有消毒作用;二者敞口放置易变质,使其变质的物质有 (填化学式)。
(3)某同学购买的“84”消毒液产品说明书上有以下信息。
产品特点:本品是以为主要成分的液体消毒剂。有效氯含量为,可杀灭肠道致病菌,化脓性球菌,并能灭活病毒……
注意事项:本品易使有色衣物褪色,禁用于丝、毛、麻织物的消毒。不得将本品与洁厕灵(主要含盐酸)混用……
①“使有色衣物褪色”说明“84”消毒液具有较强的 性。
②某同学不慎将本品与洁厕灵混用,结果产生了一种黄绿色有刺激性气味的气体,该气体是 (填化学式),反应中的还原剂是 (填化学式)。
③商业上常用“有效氯”来说明消毒剂的消毒能力。“有效氯”的基本含义是指一定质量的这种消毒剂与多少质量的氯气的氧化能力相当。该“84”消毒液中的质量分数最高为 。
5.(24高一·山西·期末)A~H均为中学化学中常见的物质,A、B、H均为气体,其中A为黄绿色气体,它们之间有如下转化关系(部分生成物已略去)。
回答下列问题:
(1)物质A的化学式为 ,物质B大量排放到空气中可能产生的危害为 。
(2)物质C为 (填名称)的有效成分。
(3)物质E的用途为 (任写一种)。
(4)反应①的化学方程式为 ;反应⑤的化学方程式为 。
(5)反应①~⑤中属于氧化还原反应的是 (填序号)。
命题点3:次氯酸的性质及氯水的成分与性质
1.(24高一·天津·期中)下列对新制饱和氯水的叙述不正确的是
A.具有刺激性气味, B.需要避光保存
C.具有杀菌、消毒作用 D.能使pH试纸变红
2.(24高一·河北·期中)数字化实验将传感器、数据采集器和计算机相连,精准地对化学实验进行数据的采集和分析。如图是数字化实验得到的光照过程中氯水的pH随时间的变化情况。对此,下列有关说法正确的是
A.pH减小主要是因为不断从氯水中逸出,、减少
B.若向氯水中加入足量碳酸钙固体,pH减小
C.延长氯水光照时间,氯水的漂白性不变
D.曲线不断下降的原因是光照使氯水中的次氯酸分解为HCl和氧气
3.(24高一·陕西渭南·期中)新制氯水在长期见光放置后变成溶液,下列说法正确的是
A.新制氯水中只含有两种分子 B.两者均能使红色鲜花褪色
C.新制氯水的酸性比溶液的强 D.加入溶液,两者均有白色沉淀生成
4.下列实验操作、现象和结论均正确,且存在因果关系的是
选项
实验操作
现象
结论/解释
A
漂白粉在空气中久置
漂白粉变质
漂白粉中的CaCl2与CO2反应生成CaCO3
B
将氯气通入装有湿润的红色纸条的广口瓶中
红色纸条褪色
氯气具有漂白性
C
洁厕灵与“84”消毒液混用
产生气体
两种溶液混合产生的HClO易分解
D
向新制氯水中滴入紫色石蕊试液
溶液先变红后褪色
新制氯水有酸性和漂白性
5.(24高一·广东惠州·期末)某小组同学在实验室制备、收集氯气,并进行氯水中相关物质的性质探究。
(1)实验室制备Cl2。
装置I中发生的化学反应方程式为 。
(2)氯水相关物质的性质探究。
①若装置Ⅳ中试剂b为H2O,可制得氯水。写出Cl2与H2O反应的离子方程式 。
②若装置Ⅳ中试剂b为CCl4,可制得Cl2的CCl4溶液(Cl2可溶于CCl4,且不与CCl4反应)。取稀盐酸、新制氯水、Cl2的CCl4溶液,分别滴在三张干燥的红色纸条上,可观察到只有滴加新制氯水的红色纸条褪色,证明 。
(3)验证氯水中HClO光照分解的产物。
①如图是用强光照射密闭广口瓶中新制氯水时,用数字化传感器采集的图像,下列纵坐标(y)代表的物理量与图像相符的是 (填字母)。
a.溶液漂白能力 b.氢离子浓度 c.溶液的颜色 d.氧气体积分数
②据此数据,可分析得到HClO在光照下分解的产物为 (写化学式)。
(4)若要模拟工业上制备漂白液,装置Ⅳ中试剂b为 ,制备漂白液的化学方程式为 。“84”消毒液露置于空气中,其有效成分在空气中CO2的作用下生成两种物质,其中一种是HClO,另一种是酸式盐 (写化学式)。
命题点4:氯气的制备及氯离子的检验
1.(24高一·山东·期末)下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验,能达到实验目的是
A.用装置甲制取Cl2
B.用装置乙除去Cl2中少量HCl
C.用装置丙分离MnO2和MnCl2溶液
D.用装置丁蒸干MnCl2溶液制得MnCl2·4H2O
2.(24高一·河南洛阳·期中)某溶液X中可能含有、、、、、中的若干种。为了确定该溶液的组成,取一定体积的上述溶液,进行了如下实验,下列说法正确的是
A.白色沉淀1中有硫酸钡和碳酸钡,一定不含氢氧化镁
B.溶液X中只存在、、
C.溶液X中可能存在,一定不存在
D.溶液2中滴入稀硝酸酸化的硝酸银溶液,若生成白色沉淀,说明溶液X中含有
3.(24高一·河北·期中)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制备和NaClO,探究其氧化还原性质。
已知:①。
②温度过高时,与NaOH反应会生成。
③淀粉遇碘()变蓝。
回答下列问题:
(1)该实验制备氯气的离子方程式为 ,盛装浓盐酸的仪器名称为 ,a中的试剂为 。
(2)b中试管内发生反应的氧化剂和还原剂的质量比为 ,c中采用冰水浴冷却的目的是 ,c中反应的化学方程式是 。
(3)d的作用是吸收多余的氯气,可选用的试剂是 (填字母)。
A.稀盐酸 B.NaOH溶液 C.溶液
(4)将少量溶液和NaClO溶液分别滴加到1号和2号淀粉试纸上。两张试纸显示的现象不同:1号试纸颜色不变,2号试纸变为 色,可知该条件下的氧化能力 (填“大于”或“小于”)NaClO。
(5)用制得的氯气做如图1所示的实验,向装有一瓶氯气的集气瓶中添加适量的蒸馏水,振荡,得到浅黄绿色溶液。然后先利用注射器滴加NaOH溶液,再利用注射器滴加稀盐酸,用压强传感器测得集气瓶内的压强随时间变化的曲线如图2所示。下列说法错误的是______(填字母)。
A.阶段①说明氯气溶于水,溶于水的氯气全部与水反应
B.阶段②的压强变小,该过程发生了氧化还原反应
C.阶段③发生反应的离子方程式为
D.若将换成,所得的压强变化趋势与图2相似
4.(24高一·广东湛江·期中)在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。进行此实验,所用仪器如下图:
(1)连接上述仪器的正确顺序是(填各接口处的字母): 。
E接___________,___________接___________,___________接___________,___________接F。
(2)产生氯气的化学方程式为:
(3)在装置中:①饱和食盐水起的作用是 ,
②浓硫酸起的作用是 。
③NaOH溶液的作用是 ,
④该反应(指③)的离子方程式为 。
(4)化学实验中检验是否有Cl2产生常用湿润的淀粉-KI试纸。如果有Cl2产生,可观察到的现象是 。
5.(24高一·广东广州·期中)氯气是一种重要的化工原料,某课外学习小组设计了如下装置制取氯气并验证氯气的某些性质。
请回答:
(1)装置A中仪器a的名称为 ,所装液体为 ,圆底烧瓶中发生的化学反应的离子反应方程式为 。
(2)C装置中的试剂为浓硫酸,其作用是 。
(3)D中的实验现象是 ,E中的实验现象是 。
(4)装置F的作用是 。
(5)实验室也可以以下反应制取氯气:2KMnO4+16HCl(浓)=2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O,用单线桥法标出电子转移的方向和数目 。
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第5讲 氯及其化合物
知识点1:氯气的性质
1.氯元素的存在及氯气的发现
(1)氯元素的存在
氯是一种重要的“成盐元素”,在自然界中除了以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。
(2)氯气的发现
2.氯气的物理性质
颜色
状态
气味
溶解性
密度
沸点
黄绿色
气体
刺激性气味
25℃时,1体积的水可溶解约2体积的氯气
比空气大
沸点低,易液化
①氯气易液化,在低温和加压的条件下,可液化为黄绿色的液氯(液态)和固态,二者都是纯净物。
②氯气有毒,人吸入少量氯气会使鼻和喉头的黏膜受到刺激,引起咳嗽和胸部疼痛,吸入大量氯气会中毒致死。因此做氯气相关实验时要在通风橱中进行,并注意尾气的吸收处理。
3.氯气的化学性质
从原子结构出发,预测氯气可能具有的化学性质。
(1)与金属单质的反应
金属
反应条件
实验现象
化学方程式
Na
加热
剧烈燃烧,产生白烟
2Na+Cl2NaCl
Fe
加热
剧烈燃烧,产生棕褐色的烟
2Fe+3Cl22FeCl3
Cu
加热
剧烈燃烧,产生棕黄色的烟
Cu+Cl2CuCl2
①Cl2是一种强氧化剂,和变价金属反应时,生成最高价态氯化物,所以氯气与铁反应不管量多量少都不生成FeCl2,而是生成FeCl3。
②常温下干燥的Cl2或液氯与Fe不反应,故工业上常用钢瓶盛放液氯。
(2)与非金属单质(如H2)反应
实验装置
实验操作与现象
实验结论
注意事项
在空气中点燃氢气,然后把导管缓慢伸入盛满氯气的集气瓶中,观察到氢气在氯气中安静的燃烧,发出苍白色火焰。燃烧结束后,抽去盖在集气瓶口处的毛玻璃片,观察到集气瓶口上方出现白雾
纯净的H2在Cl2中安静的燃烧,发生的反应为
H2+Cl22HCl
氢气在点燃之前一定要验纯
①在强光照射下,氯气和氢气混合发生爆炸,所以工业生产中常用点燃的方法使纯净的氢气在氯气中燃烧生成氯化氢,然后将氯化氢溶于水制成盐酸。
②关于燃烧的理解:可燃物与氧化剂(如氧气、氯气)在一定条件(点燃、灼烧等)下发生发光、发热的剧烈反应都可以称为燃烧,燃烧不一定要有氧气参与,如Na、Cu、Fe均可在氯气中燃烧。
(3)氯气与水的反应
①氯气能溶于水,其水溶液称为氯水。在常温下,溶于水的部分氯气会与水发生化学反应,其反应的化学方程式为Cl2+H2O===HCl+HClO。
②氯水漂白性的实验探究
实验操作
实验现象
实验结论
实验解释
有色纸条不褪色
干燥的氯气不具有漂白性
氯气与H2O反应生成了HClO,HClO具有强氧化性,能漂白有色纸条
有色纸条褪色
氯气与水反应的产物具有漂白性
①Cl2与H2O的反应不能进行完全,我们称这种反应为“可逆反应”,书写可逆反应的化学方程式时不能用“ ”,而应用“”,因此等我们学习了可逆反应相关知识后,Cl2与H2O反应的化学方程式应写为Cl2+H2OHCl+HClO。因为反应不能进行完全,反应物与生成物共存于溶液中,所以氯水的成分比较复杂,除了含有氯气外,还含有HClO、H+、Cl-等。氯水呈浅黄绿色是因为其中含有氯气分子。
②Cl2本身没有漂白性,起漂白作用的是Cl2与水反应生成的HClO。
③Cl2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又将变红后的石蕊试纸氧化褪色(漂白)。
(4)氯气与碱的反应
①与NaOH溶液的反应:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,利用此反应原理可以吸收尾气中的有毒气体Cl2,也可以制取“84消毒液”和“漂白液”,这两种液体的主要成分均是NaCl和NaClO,有效成分均是NaClO。
②与石灰乳反应:2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,利用此反应原理可以制取漂白粉,其主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2,有效成分是Ca(ClO)2。如果Cl2与Ca(OH)2反应充分,并使Ca(ClO)2成为主要成分,则得到漂粉精。
①次氯酸虽然具有漂白作用和杀菌消毒作用,但因为它不稳定,见光易分解,难以保存,使用起来不方便,不适合直接用作漂白剂和消毒剂,所以在Cl2与水反应原理的基础上,人们将其制成稳定性较强的次氯酸盐【NaClO、Ca(ClO)2等】,从而作为漂白剂和消毒剂的有效成分。
②利用“强酸制弱酸”的反应原理使其有效成分NaClO或Ca(ClO)2与酸性较强的酸(还原性酸如HCl除外)反应转化为HClO来进行漂白或消毒,如Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO(家庭漂白、消毒)、NaClO+H2O+CO2===NaHCO3+HClO(NaClO与空气中的二氧化碳反应)。
③由于漂白液和漂白粉中的有效成分NaClO或Ca(ClO)2。能够与空气中的CO2和H2O反应生成不稳定的HClO,漂白液和漂白粉应密封、避光并置于阴凉干燥处保存。
④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。
(5)氯气与还原性物质的反应
常见的还原剂有Fe2+、S2-、H2S、SO2、SO32-等,Cl2与它们反应的方程式如下∶
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,S2-+Cl2===S↓+2Cl-,Cl2+H2S===S↓+2HCl,
Cl2+SO2+2H2O===H2SO4+2HCl,Cl2+SO32-+H2O===2Cl-+SO42-+2H+。
①当向新制氯水中加入还原性物质时,是Cl2参与反应,而不是HClO参与反应。
1.(24高一·山东·期中)用图示装置进行氯气的实验。下列说法正确的是
A.甲的实验现象是发出苍白色火焰,瓶口有白色烟雾
B.乙中湿润的红布条逐渐褪色,证明氯气具有漂白性
C.丙实验时先将钠加热至熔成球状,再将盛有的集气瓶倒扣在上方
D.丁中若气球变瘪,则说明能与NaOH溶液反应
【答案】C
【详解】A.甲:氢气在氯气中安静的燃烧,发出苍白色火焰,瓶口有白色雾,注意:烟是固体小颗粒,雾是小液滴,此处白雾是燃烧产生的HCl与水蒸气形成的小液滴,A错误;
B.乙:氯气与水反应生成的HClO具有漂白性,使湿润的红布条逐渐褪色,氯气本身不具有漂白性,B错误;
C.丙:实验时先将钠加热至熔成球状,再将盛有的集气瓶倒扣在上方,观察到钠剧烈燃烧,发出黄色火焰,产生大量白烟,C正确;
D.丁:若气球变鼓,则说明锥形瓶内气体被消耗,即能与NaOH溶液反应,D错误;
故选C。
2.(24高一·北京·期末)下列关于氯气的叙述不正确的是
A.钠在氯气中燃烧产生白烟
B.红热的铜丝在氯气中燃烧生成CuCl2
C.纯净的氢气可以在氯气中安静地燃烧,发出黄色火焰
D.向田鼠洞里通入氯气杀灭田鼠,利用了氯气有毒和密度比空气大的性质
【答案】C
【详解】A.钠在氯气中燃烧,生成NaCl固体小颗粒,形成白烟,A项正确;
B.氯气氧化性较强,能将Cu氧化为CuCl2,B项正确;
C.纯净的氢气在氯气中安静地燃烧,发出苍白色火焰,不是黄色火焰,C项错误;
D.氯气有毒,密度比空气大,故可以用来杀灭田鼠,D项正确;
答案选C。
3.(24高一·云南昭通·期中)下列有关含氯物质的叙述正确的是
A.干燥的氯气、氯水均能使鲜花褪色
B.常温下氯气能和Fe反应,氯气的储存不能用铁质容器
C.将新制氯水加入滴有酚酞的NaOH溶液中,红色逐渐消失,说明NaOH被氯水中的酸完全中和
D.将干燥的通入硝酸银溶液,可检验中是否混有HCl气体
【答案】A
【详解】A.干燥的氯气和液氯本身不含HClO,但鲜花含有水分,Cl2与水反应生成HClO,导致褪色;氯水直接含HClO,能漂白;因此二者均能使鲜花褪色,A正确;
B.常温下干燥Cl2与Fe不反应(需加热才会剧烈反应),工业上常用铁罐储存液氯,B错误;
C.红色消失可能因HClO的漂白作用,而非完全中和,C错误;
D.干燥Cl2通入AgNO3溶液会与水反应生成Cl-,无论是否含HCl均产生AgCl沉淀,无法检验HCl,D错误;
故选A。
4.(24高一·山东淄博·期末)工业上将通入冷的溶液中制得漂白液,下列说法错误的是
A.溶液比溶液稳定 B.漂白液需在阴凉处避光保存
C.通入后的漂白液消毒能力增强 D.漂白液的有效成分是和
【答案】D
【详解】A.次氯酸不稳定容易分解为HCl和氧气,次氯酸盐稳定,所以NaClO溶液比HClO溶液稳定,A正确;
B.NaClO虽稳定,但仍需避光保存以防止分解,B正确;
C.通入CO2后,发生反应NaClO+CO2+H2O=NaHCO3+HClO,漂白液消毒能力增强,C正确;
D.漂白液的主要成分是次氯酸钠(NaClO)和氯化钠(NaCl),有效成分是次氯酸钠,D错误;
故选D。
5.(24高一·广东佛山·期中)氯单质及部分化合物的“价类”关系如图所示,下列说法正确的是
A.d、e直接混合可制备b B.b可同时转化为a、c
C.a、b与足量反应产物都是 D.d与a混合常用于环境消毒
【答案】B
【分析】根据“价-类”二维图可知:a为、b为、c为、d为次氯酸盐、e为氯化物,据此分析;
【详解】A.d、e直接混合不可制备b,需要酸性条件,离子方程为,A错误;
B.氯气与水反应生成HCl和HClO,方程式为,b可同时转化为a、c,B正确;
C.HCl与足量反应产物都是,与足量反应产物都是,C错误;
D.d与a混合生成氯气,离子方程式为,有毒污染空气,D错误;
故选B。
知识点2: 次氯酸及氯水的性质
一.次氯酸
1.弱酸性
次氯酸是易溶于水的弱酸,酸性比碳酸的酸性还弱,书写离子方程式时不能拆成离子形式。
(1)Cl2与水反应的离子方程式为Cl2+H2O===H++Cl-+HClO。
(2)NaClO溶液中通入CO2,由于酸性H2CO3>HClO>HCO3-,所以不论CO2是否过量,均发生反应的离子方程式为ClO-+H2O+CO2===HCO3-+HClO。
2.不稳定性
次氯酸不稳定,只存在于水溶液中,见光易分解,发生反应的化学方程式为2HClO2HCl+O2↑。故氯水要现用现配,保存在棕色试剂瓶中。
3.强氧化性和漂白性
次氯酸具有强氧化性,能杀死水中的细菌、病毒,起到消毒的作用,ClO-无论在酸性、碱性还是中性溶液中均具有强氧化性,与具有还原性的I-、Fe2+、S2-、SO32-等不能大量共存。
次氯酸具有漂白性,被漂白的物质不能恢复原色。
次氯酸
氯酸
高氯酸
分子式
HClO
HClO3
HClO4
酸性
从左到右逐渐增强
氧化性
从左到右逐渐减弱
稳定性
从左到右逐渐增强
二.氯水的成分与性质
1.氯水中的反应
氯水中发生的反应主要有Cl2+H2O===H++Cl-+HClO
2HClO2H++2Cl-+O2↑、HClOH++ClO-(微弱电离)、H2OH++OH-。
2.氯水的成分
(1)新制氯水中含有三种分子:Cl2、HClO、H2O,溶质分子中以Cl2为主;四种离子:H+、Cl-、ClO-、OH-(少量)。
(2)长期放置的氯水,由于HClO分解,Cl2全部反应,最终会变为稀盐酸。
3.新制氯水的性质
(1)表现Cl2的性质
氯水中含有Cl2,所以氯水呈浅黄绿色。由于Cl2具有强氧化性,当向氯水中加入强还原性物质时,可与Cl2发生氧化还原反应。如:氯水能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝(用于Cl2收集时验满),能与Na2SO3、FeBr2,等发生氧化还原反应:Na2SO3+Cl2+H2O===Na2SO3+2HCl、2FeBr2+3Cl2(足量)===2FeCl3+2Br2。
(2)表现 HClO的性质
①氯水中含有HClO,HClO具有强氧化性,可用来杀菌、消毒。另外HClO还可将色素氧化而使其褪色,如使湿润的有色布条或品红溶液褪色等。
②HClO不稳定,在强光照射下新制氯水中有气泡产生。
(3)表现H+的性质
氯水中含有H+,所以氯水具有酸的性质,如氯水能与镁粉反应放出H2,能与CaCO3反应放出CO2。
(4)具有Cl-的性质
氯水中加入硝酸银溶液反应生成白色沉淀。反应的离子方程式为Ag++Cl-===AgCl↓。
不能用pH试纸测定新制氯水的pH,应用pH计测定;紫色石蕊溶液或蓝色石蕊试纸遇新制氯水时,先变红后褪色。
4.液氯、新制氯水和久置氯水的比较
物质
液氯
新制氯水
久置氯水
成分
Cl2
Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH-
H2O、H+、Cl-、OH-
分类
纯净物
混合物
混合物
颜色
黄绿色
浅黄绿色
无色
性质
氧化性
酸性、氧化性、漂白性
酸性
保存方法
特质钢瓶
棕色试剂瓶盛装,置于阴凉处,一般现用现配
置于普通试剂瓶中,玻璃塞即可(会腐蚀橡胶)
所加试剂
参与反应的微粒
实验现象
离子方程式或解释
AgNO3溶液
Cl-
生成白色沉淀
Cl-+Ag+===AgCl↓
Na2CO3固体
H+
有气泡产生
2H++CO32-===CO2↑+H2O
有色布条
HClO
布条颜色褪去
发生氧化还原反应
FeCl2溶液
Cl2
溶液颜色变为棕黄色
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
紫色石蕊溶液
HClO、H+
先变红后褪色
酸性和漂白性
镁粉
Cl2、H+
氯水的颜色褪去并有气泡产生
Mg+Cl2===Mg2++2Cl-
Mg+2H+===Mg2++H2↑
1.(24高一·四川成都·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↑。
【详解】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。
2.(23高一·福建莆田·期末)实验装置如图所示,关闭阀门A时,试管C中的湿润红色布条无明显变化;打开阀门A后,试管C中的湿润红色布条逐渐褪色。则B瓶中盛放的试剂可能是
A.NaOH溶液 B.浓盐酸 C.浓硫酸 D.饱和NaCl溶液
【答案】A
【详解】打开阀门A,Cl2不经B瓶中的溶液,与试管C中的湿润红色布条中的水反应生成HClO,HClO有漂白性,使红色布条逐渐褪色;关闭阀门A,试管C中的湿润红色布条无明显变化,说明Cl2被B瓶中的溶液吸收;题给物质只有NaOH溶液呈碱性,能吸收Cl2,故选A。
3.(24高一·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
【详解】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。
4.(24高一·天津河东·期末)如图是光照过程中氯水的变化,下列说法不正确的是
A.由图像可知,随着光照反应的进行,氯水的呈现下降的趋势
B.新制氯水中含有,,这三种分子
C.光照过程中,氯水中的次氯酸分解产生氧气
D.取少量氯水滴入几滴溶液,若出现白色沉淀证明氯水分解完全
【答案】D
【详解】A.随着光照的进行,不断发生反应,弱酸不断分解为强酸,氯水的大体呈现下降的趋势,A正确;
B.新制氯水是将氯气通入水中形成的,溶解在水中的氯气有一部分与水反应生成、和,则新制氯水中含有、、这三种分子,B正确;
C.次氯酸分解方程式为:,会产生氧气,C正确;
D.取少量氯水滴入几滴溶液,出现白色沉淀表明溶液中含有,因为氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,也可能来源于盐酸电离的,也可能来自分解,无法证明氯水分解完全,D不正确;
故选D。
5.(23高一·云南普洱·期末)向试管中滴加试剂W,根据实验操作、现象得出的结论正确的是
选项
操作
试剂W
现象
结论
A
紫色石蕊溶液
溶液先变红后褪色
具有漂白性
B
溶液
产生白色沉淀
氯水中阴离子只有Cl-
C
溶液
有沉淀产生
氯水具有强氧化性
D
NaOH溶液
溶液颜色变浅
NaOH具有漂白性
【答案】C
【分析】氯气能与水反应,新制氯水的成分有:、、HClO、、、、。
【详解】A.氯水能使紫色石蕊溶液先变红色后褪色,是因为氯水中的HClO具有漂白性,本身不具有漂白性,故A错误;
B.氯水与溶液反应产生白色沉淀AgCl,是因为氯水中含有,但氯水中阴离子还有、,故B错误;
C.新制氯水中的能将硫化钠氧化为硫单质,反应方程式为Na2S+Cl2=2NaCl+S↓,说明氯水具有强氧化性,故C正确;
D.NaOH没有漂白性,氢氧化钠与氯气反应,导致新制氯水颜色变浅,故D错误;
选C。
知识点3:氯气的实验室制法
1.反应原理
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
实验室其他方法制取氯气的原理是用强氧化剂氧化浓盐酸,即Cl-被氧化Cl2,因此还可以用 KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等强氧化剂与浓盐酸反应制取氯气。
KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
2.实验装置
主要仪器
铁架台(带铁圈)、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗、集气瓶、烧杯等。
发生装置特点
固 + 液气
装置说明
饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl
浓硫酸的作用是干燥Cl2
氢氧化钠溶液的作用是吸收多余的 Cl2,防止污染环境。
3.收集方法
(1)Cl2的密度比空气大,且不与空气反应,可用向上排空气法收集氯气.
(2)Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小,可用排饱和食盐水法收集氯气,且用此法可除去实验过程中挥发出的 HCl气体。
4.验满方法
(1)将湿润的淀粉-KI试纸靠近收集Cl2的集气瓶口,观察到试纸立即变蓝,则证明Cl2已收集满。
(2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近收集Cl2的集气瓶口,观察到试纸立即先变红后褪色,则证明Cl2已收集满。
5.尾气处理
Cl2有毒,易污染空气,可用NaOH溶液吸收,发生的反应为2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O。
6.实验室制氯气的注意事项
(1)为了减少制得的Cl2中HCl的含量,加热温度不宜过高,以减少HCl的挥发。
(2)因Cl-浓度越小,其还原性越弱,所以必须用浓盐酸加热才可反应,稀盐酸不反应。
(3)实验结束后,先熄灭酒精灯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,应选用NaOH溶液,不能选用澄清石灰水,因为澄清石灰水中含 Ca(OH)2的量少,吸收不完全。
氯气的工业生产方法是电解饱和食盐水。当前流行的工艺是隔膜法电解和离子膜法电解。原盐经溶解、沉降分离出杂质后制成饱和精盐水,通入隔膜电解槽(或离子膜电解槽),在直流电作用下发生电解,在阳极室内生成氯气,阴极室内生成碱和氢气,反应的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。
1.(25高一·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
【详解】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。
2.(24高一·山东·期中)用漂白粉和浓盐酸反应制取并收集纯净干燥的氯气,装置如图。下列说法正确的是
A.关闭止水夹,打开分液漏斗活塞向烧瓶中加水,若水不断滴下,则甲气密性不好
B.装置甲中发生的反应为(浓)
C.装置乙和丙中分别盛有浓硫酸和饱和食盐水
D.装置戊可吸收多余的氯气并防止倒吸
【答案】B
【分析】漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,甲中Ca(ClO)2和浓HCl发生反应制备Cl2,浓盐酸易挥发,Cl2中混有HCl,乙盛放饱和食盐水,除去Cl2中混有的HCl,丙中盛放浓硫酸,干燥氯气,丁中用向上排空气法收集Cl2,戊中NaOH与Cl2反应,吸收Cl2,防止污染空气。
【详解】A.甲中分液漏斗上端连接的小管具有平衡气压的作用,关闭止水夹,打开分液漏斗活塞向烧瓶中加水,无论甲装置气密性是否良好,水均会滴下,A错误;
B.甲中Ca(ClO)2和浓HCl发生歧化反应制备Cl2,反应的化学方程式为(浓),B正确;
C.乙盛放饱和食盐水,除去Cl2中混有的HCl,丙中盛放浓硫酸,干燥氯气,C错误;
D.装置戊中NaOH溶液直接与氯气接触,可吸收多余的氯气,但不能防止倒吸,D错误;
故选B。
3.(25高一·全国·期中)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。
已知:i.CCl4难溶于水且密度比水大,I2在CCl4中显紫色。
ii.氯气与碱反应时温度不同产物不同。
(1)装置①中,仪器A的名称是 ,该装置制取氯气的化学方程式 。
(2)装置②的目的是 (请说明用什么试剂做什么用)。
(3)装置③中反应的化学方程式为 。
(4)装置④中采用冰水浴冷却的目的是 。
(5)装置⑤的作用是吸收多余的氯气,可选用试剂________(填字母)
A.水 B.NaOH溶液 C.饱和食盐水 D.Na2SO3溶液
(6)反应结束后,继续探究装置④中试管内溶液的性质。现用注射器取少量装置④中试管内溶液进行如下实验。
①若X溶液为浓盐酸,当注射器中的溶液注入试管时,可观察到湿润淀粉KI试纸变蓝,则湿润pH试纸的现象是 。
②若X溶液为双氧水,当注射器中的溶液注入试管时,在气球处会收集到一种常见的无色无味气体,且原溶液消毒能力大大降低,写出该反应的离子方程式 。
【答案】(1) 分液漏斗
(2)用饱和食盐水除去氯气中混有的氯化氢气体
(3)
(4)避免温度升高后生成NaClO3
(5)BD
(6) 先变红后褪色 ClO-+H2O2=Cl-+O2↑+H2O
【分析】整套装置在最左端为氯气的发生装置,利用二氧化锰固体和浓盐酸在加热条件下制取氯气,由于盐酸有挥发性,导致氯气中含有杂质HCl和水蒸气;其中,氯气中的杂质HCl气体会影响后面KClO3和NaClO的制备,故需要用饱和食盐水(②中盛放的试剂)除去氯气中的HCl杂质;③为氯气与KOH溶液在加热条件下制取KClO3的装置,④为氯气与氢氧化钠溶液在较低温度下制取次氯酸钠的装置,⑤为尾气的吸收装置,可防止污染环境,吸收氯气可用还原性物质或碱性溶液。
【详解】(1)仪器A的名称是分液漏斗;实验室制取氯气的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O;
(2)由上述分析可知,装置②中用饱和食盐水去除氯气中的HCl气体;
(3)装置③中制备氯酸钾,发生反应的化学方程式是3Cl2+6KOH5KCl+KClO3+3H2O;
(4)氢氧化钠与氯气反应有多种情况,温度高时生成NaClO3,采用冰水浴冷却的目的是提高产品的NaClO纯度,防止生成NaClO3;
(5)装置⑤为尾气的吸收装置,可防止污染环境,吸收氯气可用NaOH溶液或具有还原性的溶液,故选BD;
(6)若X溶液为浓盐酸,当注射器中的溶液注入试管时,可观察到湿润淀粉KI试纸变蓝,说明与反应生成,会使湿润pH试纸先变红后褪色;若X溶液为双氧水,当注射器中的溶液注入试管时,在气球处会收集到一种常见的无色无味气体,且原溶液消毒能力大大降低,说明NaClO与H2O2反应生成NaCl、氧气和水,该反应的离子方程式为。
4.(24高一·广东广州·期中)某研究性学习小组的同学用以下仪器组合的装置制取氯气,并探究其性质。请回答下列问题:
(1)实验室制取氯气的化学方程式为 。
(2)现要求从上图中选用所需的装置(可重复选用)组成一套制取纯净、干燥氯气的实验装置。下表是按装置从左到右的连接顺序从左至右依次填写的,请将该表填写完整(加入的试剂自选)。
选用的装置(填装置字母代号)
A
C
加入的试剂
浓盐酸、二氧化锰
——
(3)将制得的氯气持续地通入装有石蕊试液的洗气瓶中,自始至终溶液的颜色变化情况是 。
(4)将新制的氯水滴入到含有酚酞的氢氧化钠稀溶液中,当滴到一定量时,溶液红色突然褪去。产生该现象的可能原因有以下两种:
①氯水中的酸与氢氧化钠发生中和反应,将氢氧化钠消耗完所致;
②氯水中的次氯酸有强氧化性,将红色物质漂白所致。
怎样用简单实验证明红色褪去的原因是①还是②? (简述实验方案)。
(5)人若吸入大量氯气会中毒死亡。某地化工厂的贮氯罐意外发生泄漏,周围被疏散的群众应采取的防御自救措施是 。
【答案】(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2) C C B 饱和食盐水 浓硫酸 NaOH溶液
(3)先变红后褪色
(4)取褪色后的溶液于试管中,加入足量NaOH溶液,若溶液变为红色,则是原因①,若不变红色,则是原因②
(5)立即用浸过水或弱碱溶液的毛巾捂住口鼻,往高处逆风跑
【分析】在实验室中用浓盐酸与MnO2混合加热,发生反应产生MnCl2、Cl2、H2O来制取Cl2。由于浓盐酸具有挥发性,使制取的Cl2中含有杂质HCl、水蒸气,可以先将混合气体通入盛有饱和食盐水的C装置除去HCl,然后用盛放浓硫酸的C装置干燥Cl2,再根据Cl2的密度比空气大的性质,用C装置采用向上排空气法收集Cl2,最后根据Cl2能够与碱反应产生可溶性物质的性质,用盛放氢氧化钠溶液的B装置进行尾气处理,防止污染空气。
【详解】(1)在实验室中用浓盐酸与MnO2混合加热,发生氧化还原反应制取氯气,该反应的化学方程式为:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O;
(2)在装置A中二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气,由于浓盐酸具有挥发性,使制备的氯气中含有HCl、水蒸气,先用盛有饱和食盐水的C装置除去杂质HCl,然后用盛有浓硫酸的C装置干燥Cl2,再利用向上排空气法用C装置收集Cl2,最后用盛放氢氧化钠溶液的B装置进行尾气处理,防止污染空气;
(3)将制得的氯气持续地通入装有石蕊试液的洗气瓶中,氯气和水反应生成盐酸和次氯酸。盐酸、次氯酸都具有酸性,HCl使紫色石蕊试液变为红色;产生次氯酸具有漂白性,能够使红色物质氧化变为无色,故自始至终溶液的颜色变化情况是:溶液由紫色先变红色后褪色;
(4)红色突然褪去的原因可能有以下两种:①氯水中的酸或氯分子与NaOH发生反应,将NaOH消耗所致;②氯水中次氯酸的强氧化性,使红色氧化变为无色物质褪去所致,用实验证明红色褪去的原因是①或②的方法为:取褪色后的溶液于试管中,加入足量NaOH溶液,使溶液显碱性,若溶液变红,则是原因①,若不再变红,则是原因②;
(5)化工厂的贮氯罐意外发生泄漏,由于Cl2的密度比空气大,能够与NaOH溶液发生反应:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,故周围被疏散的群众应采取的防御自救措施是:立即用浸过水或弱碱性溶液的毛巾捂住口鼻,往高处逆风跑。
知识点4:氯离子(Cl-)的检验
1.检验Cl-的实验
在3支试管中分别加入2-3mL稀盐酸、NaCl 溶液、Na2CO3溶液,然后各滴人几滴AgNO3溶液,观察现象。再分别加入少量稀硝酸,观察现象。实验现象如下表:
试剂
实验现象
有关化学方程式
加入AgNO3溶液后
加入稀硝酸后
①稀盐酸
有白色沉淀生成
沉淀不溶解
HCl+AgNO3===AgCl↓+HNO3
②NaCl 溶液
有白色沉淀生成
沉淀不溶解
NaCl+AgNO3===AgCl↓+NaNO3
③Na2CO3溶液
有白色沉淀生成
沉淀溶解有气泡产生
Na2CO3+AgNO3===Ag2CO3↓+2NaNO3
Ag2CO3+2HNO3===CO2↑+H2O+2AgNO3
2.Cl-检验的一般步骤
取少量待测样放入试管中,滴加适量稀硝酸酸化的AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则说明溶液中含有Cl-。
检验Cl-时,滴加AgNO3溶液前要滴加少量稀HNO3使待测液酸化,目的是排除CO32- 等离子的干扰。
1.(23高一·广东深圳·期末)下列实验操作及对应结论正确的是
A.用pH试纸测出饱和氯水的pH=2
B.分别向等体积同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中滴入2滴酚酞,Na2CO3溶液较NaHCO3溶液红色更深,说明Na2CO3溶液碱性更强
C.用铂丝蘸取某溶液进行焰色试验,观察火焰颜色为黄色,该溶液一定为钠盐溶液。
D.取试液于试管中,加入AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明该溶液中含有Cl﹣
【答案】B
【详解】A.氯水中含HClO,可使pH试纸褪色,不能测定pH值,应选pH计测定,A错误;
B.等体积同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液,碳酸根离子的水解程度大,溶液的碱性强,则Na2CO3溶液较NaHCO3溶液红色更深,B正确;
C.钠元素的焰色为黄色,由实验操作和现象可知,该溶液为钠盐溶液或NaOH溶液,C错误;
D.白色沉淀可能为碳酸银或氯化银等,由实验操作和现象可知,该溶液中不一定含有Cl-,D错误;
故答案为:B。
2.(23高一·广东江门·期末)根据有关操作与现象,所得结论正确的是
选项
实验操作及现象
实验结论
A
向某溶液中先滴加几滴新制氯水,再滴加2滴KSCN溶液,溶液变为红色
该溶液中一定含有
B
向某溶液中滴加溶液,产生白色沉淀
该溶液中一定含有
C
用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色试验,透过蓝色钴玻璃未观察到紫色
该溶液中不存在大量的
D
向某溶液中加入稀盐酸,产生无色气体,该气体能使澄清石灰水变浑浊
该溶液中一定含有
【答案】C
【详解】A.应向溶液中滴加几滴KSCN溶液,溶液不变红色,说明溶液中不含有Fe3+,再滴加新制氯水,溶液变为红色,说明有Fe3+生成,才能确定原溶液中一定含有Fe2+,故A错误;
B.向某溶液中滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀,该白色沉淀可能是碳酸银等,不一定是氯化银,则原溶液中不一定含有Cl-,故B错误;
C.用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色试验,透过蓝色钴玻璃未观察到紫色,说明溶液中一定不含有K+,故C正确;
D.能使澄清石灰水变浑浊的气体可能为二氧化碳或二氧化硫,则该溶液中可能含有或、或等,不一定含有,故D错误;
故选:C。
命题点1:氯气的性质
1.下列有关实验的现象描述正确的是
A.氢气在氯气中燃烧,火焰呈苍白色,瓶口出现大量白雾
B.铁在氯气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰,产生大量白色烟雾
C.铜在氯气中燃烧,产生白烟,加水溶解后可得蓝绿色溶液
D.用洁净的铂丝沾取碳酸钾粉末在酒精灯火焰上灼烧,可观察到明亮的紫色火焰
【答案】A
【详解】A.氢气在氯气中可以着火燃烧,火焰呈苍白色,产生的HCl气体在瓶口遇空气中的水蒸气形成盐酸的小液滴,因此会出现大量白雾,A正确;
B.铁在氯气中燃烧,产生FeCl3固体,因此会产生大量棕褐色的烟,无明亮的蓝紫色火焰,B错误;
C.铜在氯气中燃烧,产生棕黄色的烟,加水溶解后可得蓝绿色溶液,C错误;
D.用洁净的铂丝沾取碳酸钾粉末在酒精灯火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃,可观察到火焰呈紫色,D错误;
故选A。
2.关于氯的叙述中,下列正确的是( )
A.氯气是一种黄绿色、有毒的气体
B.氯元素在自然界中既可以以化合态存在,也可以以游离态存在
C.氯气可用向下排空气法收集
D.氯气、氯水、液氯是同一种物质,只是状态不同,都属于纯净物
【答案】A
【详解】A. 氯气是一种黄绿色、有毒的气体,A正确;
B. 氯元素是活泼的非金属元素,在自然界中只能以化合态存在,B错误;
C. 氯气密度大于空气,可用向上排空气法收集,C错误;
D. 氯气、液氯是同一种物质,属于纯净物,但氯水是氯气的水溶液,属于混合物,D错误。
答案选A。
3.将一定量Cl2通过甲装置后,再通过放有湿润红色布条的乙装置,红色布条不褪色。甲装置中所盛试剂可能是
①浓硫酸 ②NaOH溶液 ③纯碱溶液 ④饱和食盐水 ⑤FeCl2溶液
A.①④⑤ B.①②③ C.②③④ D.②③⑤
【答案】D
【分析】干燥的氯气没有漂白性,潮湿的氯气(含有次氯酸)具有漂白性;一定量Cl2通过甲装置后,再通过放有湿润红色布条的乙装置,红色布条不褪色,说明没有氯气进入到装置乙内,进而说明甲装置内的试剂能够吸收氯气或与氯气发生反应,据此进行分析。
【详解】①浓硫酸能够吸收水蒸气,干燥氯气,不能吸收氯气,氯气能够进入到乙装置中,因此装置乙内湿润红色布条褪色,与题意不符,故不选;
②氯气能够与NaOH溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠,氯气被吸收,所以装置乙内湿润红色布条不褪色,符合题意,故可选;
③纯碱溶液显碱性,氯气能够与碳酸钠溶液发生反应,氯气被吸收,所以装置乙内湿润红色布条不褪色,符合题意,故可选;
④氯气在饱和食盐水中溶解度较小,氯气能够通过甲装置进入到乙装置内,湿润红色布条褪色,与题意不符,故不选;
⑤氯气能够与FeCl2发生反应生成氯化铁,氯气被吸收,所以装置乙内湿润红色布条不褪色,符合题意,故可选;
结合以上分析,符合题意的有②③⑤;
故选D。
4.(23高一·云南玉溪·期中)下列氯化物中,只能由金属和氯气直接化合制得,不能由金属和盐酸反应制得的是
A.CuCl2 B.MgCl2 C.FeCl2 D.ZnCl2
【答案】A
【详解】Cu和盐酸不反应,只能由金属和氯气直接化合制得,MgCl2、ZnCl2既能由金属和Cl2直接化合制得,又能由金属和盐酸反应制得,FeCl2不能由金属和Cl2化合得到。综上所述,故本题选A。
5.化学来源于生活,也服务于生活。下列有关生活中的化学知识叙述错误的是
A.氯气与烧碱溶液或石灰乳反应都能得到含氯漂白剂
B.“84”消毒液的有效成分是次氯酸钠
C.《神农本草经》中提到:“白青(Cu2(OH)2CO3)得铁化为铜”,其中白青属于盐
D.漂白粉在空气中久置变质,是因为其中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3
【答案】D
【详解】
A. 氯气与烧碱溶液或石灰乳反应生成次氯酸钠或次氯酸钙,次氯酸钠或次氯酸钙具有强氧化性,可作消毒剂,故A不选;
B. “84”消毒液的有效成分是次氯酸钠,故B不选;
C.Cu2(OH)2CO3是盐,故C不选;
D.漂白粉在空气中久置变质,是因为其中的Ca(ClO)2与空气中的CO2反应生成HClO和CaCO3,次氯酸不稳定分解成氯化氢和氧气,故D选;
故选:D。
命题点2:含氯漂白剂的作用原理
1.(23高一·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。
【详解】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。
2.(23高一·江苏南京·期末)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;
【详解】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。
3.(24高一·广东广州·期中)氯碱工业是用电解饱和食盐水制取氢氧化钠、氯气和氢气,并以它们为原料生产一系列化工产品的工业。按要求回答下列与氯碱工业生产及应用相关的问题:
(1)分别写出食盐和氢氧化钠在水中的电离方程式 。
(2)氯碱工厂废水中含氯离子,写出检验该离子的离子反应方程式 。
(3)已知天然水中主要含可溶性的Ca(HCO3)2,为了检测天然水中Ca2+的含量,水质检验员用过量氢氧化钠与天然水作用,写出对应的离子反应方程式 。
(4)“84消毒液”和“洁厕灵”都是氯碱工业的下游产品,在我们生活中应用广泛。曾有新闻报道,有人在清洁卫生间时,将洁厕灵(主要成分是稀盐酸)与84消毒液(主要成分是NaClO)混合一起使用而发生氯气中毒事件。请写出产生氯气的化学反应方程 。
(5)写出氯碱工业中电解饱和食盐水的离子反应方程式 。
(6)由于使用氯气对自来水消毒可能会带来饮用水余氯超标问题,现开发出新型自来水消毒剂ClO2,其制备反应为:___KClO3+___HCI=___KCl+___ClO2↑+___Cl2↑+___H2O,配平该反应方程式 。
(7)用氯气制漂白粉过程中,如温度控制不当可能生成Ca(ClO3)2,该反应为:6Cl2 + 6Ca(OH)2Ca(ClO3)2 + 5CaCl2+ 6H2O,用单线桥法标示出该反应的电子转移情况 。
【答案】(1)NaCl=Na++Cl-、NaOH=Na++OH-
(2)Ag++Cl-=AgCl↓
(3)Ca2++2+2OH-=CaCO3↓++2H2O
(4)2HCl+NaClO=NaCl+Cl2↑+H2O
(5)2Cl-+2H2OH2↑+2OH-+Cl2↑
(6)2KClO3+4HCl=2KCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O
(7)
【详解】(1)食盐是NaCl,在水中电离产生Na+、Cl-,电离方程式为NaCl=Na++Cl-;
氢氧化钠在水中电离产生Na+、OH-,电离方程式为NaOH=Na++OH-;
(2)氯碱工厂废水中含氯离子,检验Cl-的方法是:取少量废水于试管中,向其中加入硝酸酸化的AgNO3溶液,若产生白色沉淀,就证明废水中含有Cl-,该反应的离子反应方程式为:Ag++Cl-=AgCl↓;
(3)已知天然水中主要含可溶性的Ca(HCO3)2,向其中加入过量NaOH溶液,二者发生反应产生CaCO3沉淀、Na2CO3、H2O,反应的离子方程式为:Ca2++2+2OH-=CaCO3↓++2H2O;
(4)稀盐酸与NaClO混合,发生反应产生NaCl、Cl2、H2O,该产生Cl2反应的化学方程式为:2HCl+NaClO=NaCl+Cl2↑+H2O;
(5)电解饱和食盐水,反应产生NaOH、H2、Cl2,反应的离子反应方程式为:2Cl-+2H2OH2↑+2OH-+Cl2↑;
(6)在该反应中,Cl元素化合价由反应前KClO3中+5价的Cl降低为反应后ClO2中的+4价化合价降低1价,Cl元素化合价由反应前HCl中的Cl由-1价升高为Cl2中0价,化合价升高1×2,根据氧化还原反应中元素化合价升降总数相等,可知KClO3、ClO2的系数是2,Cl2的系数是1,HCl的系数先写为2。然后根据K元素守恒,可知KCl系数是2,其中的Cl-是由HCl提供,故HCl的系数再由2改为4,最后根据H、O原子守恒,可知H2O的系数是2,则配平后后,该反应化学方程式为:2KClO3+4HCl=2KCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O;
(7)
在反应6Cl2+6Ca(OH)2Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O中,Cl元素化合价由反应前Cl2中0价变为反应后Ca(ClO3)2中的+5价,化合价升高5×2=10价,失去10个电子;Cl元素化合价由反应前Cl2中0价变为反应后CaCl2中的-1价,化合价降低1×2×5=10价,得到10个电子,用单线桥法表示电子转移为:。
4.(24高一·四川泸州·期末)氯气(液氯)、“84”消毒液、漂白粉等都是生活中常用的含氯消毒剂。回答下列问题:
(1)实验室用与浓盐酸加热反应制取氯气,反应的离子方程式为 。
(2)由于氯气不易保存,生活中常用的含氯消毒剂为漂白粉和“84”消毒液。漂白粉和“84”消毒液中都因含有 (填离子符号)而具有消毒作用;二者敞口放置易变质,使其变质的物质有 (填化学式)。
(3)某同学购买的“84”消毒液产品说明书上有以下信息。
产品特点:本品是以为主要成分的液体消毒剂。有效氯含量为,可杀灭肠道致病菌,化脓性球菌,并能灭活病毒……
注意事项:本品易使有色衣物褪色,禁用于丝、毛、麻织物的消毒。不得将本品与洁厕灵(主要含盐酸)混用……
①“使有色衣物褪色”说明“84”消毒液具有较强的 性。
②某同学不慎将本品与洁厕灵混用,结果产生了一种黄绿色有刺激性气味的气体,该气体是 (填化学式),反应中的还原剂是 (填化学式)。
③商业上常用“有效氯”来说明消毒剂的消毒能力。“有效氯”的基本含义是指一定质量的这种消毒剂与多少质量的氯气的氧化能力相当。该“84”消毒液中的质量分数最高为 。
【答案】(1)
(2) 和
(3) 氧化或漂白 或
【详解】(1)实验室用与浓盐酸加热制取氯气,在反应中作氧化剂,浓盐酸作还原剂。书写离子方程式时,浓盐酸要拆写成和,、、写化学式。中的锰元素从价降低到价,中的氯元素从价升高到0价,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式:;
(2)漂白粉的有效成分是,“84”消毒液的有效成分是,它们在溶液中都会电离出,具有强氧化性从而具有消毒作用;
当二者敞口放置时,空气中的和会与它们反应而变质。因为碳酸的酸性比次氯酸强,所以发生下列化学反应:
,;
,;
答案为:;和;
(3)①“使有色衣物褪色”是因为“84”消毒液中的具有强氧化性或漂白性,能将有色物质氧化为无色物质。答案为:氧化或漂白;
②“84”消毒液中的与洁厕灵中的发生氧化还原反应,中的价氯与中的价氯发生归中反应生成氯气();
在化学反应中,中氯元素的化合价升高,所以是还原剂;答案为:或;
③设“84”消毒液的质量为,其中的质量分数为,则的质量为。
和在消毒时,元素最终都变为价,所以的物质的量, 1个得到2个电子,1个得到2个电子。
根据氧化能力相当,即得电子数相等,可设与质量的氧化能力相当,所以的物质的量,则,即,已知有效氯含量最高为,所以,解得:。
5.(24高一·山西·期末)A~H均为中学化学中常见的物质,A、B、H均为气体,其中A为黄绿色气体,它们之间有如下转化关系(部分生成物已略去)。
回答下列问题:
(1)物质A的化学式为 ,物质B大量排放到空气中可能产生的危害为 。
(2)物质C为 (填名称)的有效成分。
(3)物质E的用途为 (任写一种)。
(4)反应①的化学方程式为 ;反应⑤的化学方程式为 。
(5)反应①~⑤中属于氧化还原反应的是 (填序号)。
【答案】(1) 温室效应或海平面上升
(2)漂白粉
(3)建筑材料
(4)
(5)①⑤
【分析】根据A是黄绿色气体,确定A为氯气(Cl2)。A与石灰乳反应生成C和D,推断C和D分别为漂白粉的主要成分。根据B与澄清石灰水反应生成E,以及E与F反应生成D和B,推断B为二氧化碳(CO2),E为碳酸钙(CaCO3),F为盐酸(HCl),D为氯化钙(CaCl2),C为次氯酸钙(Ca(ClO)2)。根据B与C反应生成E和G,以及G在光照下分解生成F和H,推断G为次氯酸(HClO),H为氧气(O2)。
【详解】(1)根据A为黄绿色气体,确定A为氯气,B为CO2,二氧化碳是温室气体,大量排放会产生温室效应或引起海平面上升。故答案为:Cl2;温室效应或海平面上升。
(2)Cl2通入石灰乳是制备漂白粉的原理,因此C、D为漂白粉的主要成分,根据分析C为Ca(ClO)2,是漂白粉的有效成分,故答案为:漂白粉。
(3)E为CaCO3可用于建筑材料、补钙剂、涂料等,故答案为:建筑材料(其他答案合理即可)。
(4)结合分析①是氯气(Cl2)与石灰乳(Ca(OH)2)的反应,⑤是次氯酸(HClO)光照分解,故答案为: 。
(5)通过分析各反应元素化合价,可得①反应氯元素化合价发生改变,⑤反应氯和氧元素化合价改变,故答案为:①⑤。
命题点3:次氯酸的性质及氯水的成分与性质
1.(24高一·天津·期中)下列对新制饱和氯水的叙述不正确的是
A.具有刺激性气味, B.需要避光保存
C.具有杀菌、消毒作用 D.能使pH试纸变红
【答案】D
【详解】A.新制饱和氯水含有氯气,具有刺激性气味,A正确;
B.氯水中的次氯酸见光易分解,需避光保存,B正确;
C.次氯酸具有强氧化性,能杀菌消毒,C正确;
D.氯水中的H+虽呈酸性,但次氯酸会漂白试纸,导致试纸先变红后褪色,无法稳定显红色,D错误;
故选D。
2.(24高一·河北·期中)数字化实验将传感器、数据采集器和计算机相连,精准地对化学实验进行数据的采集和分析。如图是数字化实验得到的光照过程中氯水的pH随时间的变化情况。对此,下列有关说法正确的是
A.pH减小主要是因为不断从氯水中逸出,、减少
B.若向氯水中加入足量碳酸钙固体,pH减小
C.延长氯水光照时间,氯水的漂白性不变
D.曲线不断下降的原因是光照使氯水中的次氯酸分解为HCl和氧气
【答案】D
【详解】A.氯气与水反应生成次氯酸,光照过程中曲线下降,说明溶液酸性增强,原因是光照使次氯酸分解生成HCl和氧气,、增多,使得溶液酸性增强,pH减小,A错误;
B.若向氯水中加入足量碳酸钙固体,碳酸钙会消耗溶液中氢离子,pH变大,B错误;
C.随着氯水光照时间的延长,次氯酸不断分解,氯水漂白性减弱,C错误;
D.光照使次氯酸分解生成HCl和氧气,、增多,使得溶液酸性增强,pH减小,D正确;
故选D。
3.(24高一·陕西渭南·期中)新制氯水在长期见光放置后变成溶液,下列说法正确的是
A.新制氯水中只含有两种分子 B.两者均能使红色鲜花褪色
C.新制氯水的酸性比溶液的强 D.加入溶液,两者均有白色沉淀生成
【答案】D
【详解】A.新制氯水中含有Cl2、H2O、HClO三种分子,而非两种,A错误;
B.新制氯水中的HClO具有漂白性,能使红色鲜花褪色;但长期放置后的溶液N(稀盐酸)无漂白性,B错误;
C.新制氯水的酸性主要来自HCl和少量HClO,而溶液N中HClO全部分解为HCl,H+浓度更高,因此新制氯水的酸性弱于溶液N,C错误;
D.新制氯水和溶液N均含Cl-,加入AgNO3会与Cl-反应生成AgCl白色沉淀,D正确;
故选D。
4.下列实验操作、现象和结论均正确,且存在因果关系的是
选项
实验操作
现象
结论/解释
A
漂白粉在空气中久置
漂白粉变质
漂白粉中的CaCl2与CO2反应生成CaCO3
B
将氯气通入装有湿润的红色纸条的广口瓶中
红色纸条褪色
氯气具有漂白性
C
洁厕灵与“84”消毒液混用
产生气体
两种溶液混合产生的HClO易分解
D
向新制氯水中滴入紫色石蕊试液
溶液先变红后褪色
新制氯水有酸性和漂白性
【答案】D
【详解】A.漂白粉变质是由于Ca(ClO)2与空气中的CO2和H2O反应生成CaCO3和HClO,而非CaCl2与CO2反应,现象与结论不存在因果关系,A错误;
B.氯气本身无漂白性,红色纸条褪色是由于Cl2与水反应生成的HClO具有漂白作用造成的,跟氯气本身性质无关,现象与结论不存在因果关系,B错误;
C.洁厕灵中含HCl,与“84”消毒液中含有的NaClO混用后会发生反应产生Cl2气体:,而非HClO分解造成,现象与结论不存在因果关系,C错误;
D.新制氯水中的H+使石蕊变红,而HClO又使其漂白褪色,现象与结论存在因果关系,D正确;
故答案为:D。
5.(24高一·广东惠州·期末)某小组同学在实验室制备、收集氯气,并进行氯水中相关物质的性质探究。
(1)实验室制备Cl2。
装置I中发生的化学反应方程式为 。
(2)氯水相关物质的性质探究。
①若装置Ⅳ中试剂b为H2O,可制得氯水。写出Cl2与H2O反应的离子方程式 。
②若装置Ⅳ中试剂b为CCl4,可制得Cl2的CCl4溶液(Cl2可溶于CCl4,且不与CCl4反应)。取稀盐酸、新制氯水、Cl2的CCl4溶液,分别滴在三张干燥的红色纸条上,可观察到只有滴加新制氯水的红色纸条褪色,证明 。
(3)验证氯水中HClO光照分解的产物。
①如图是用强光照射密闭广口瓶中新制氯水时,用数字化传感器采集的图像,下列纵坐标(y)代表的物理量与图像相符的是 (填字母)。
a.溶液漂白能力 b.氢离子浓度 c.溶液的颜色 d.氧气体积分数
②据此数据,可分析得到HClO在光照下分解的产物为 (写化学式)。
(4)若要模拟工业上制备漂白液,装置Ⅳ中试剂b为 ,制备漂白液的化学方程式为 。“84”消毒液露置于空气中,其有效成分在空气中CO2的作用下生成两种物质,其中一种是HClO,另一种是酸式盐 (写化学式)。
【答案】(1)
(2) Cl2+H2OH++Cl-+HClO 氯水中HClO具有漂白作用
(3) bd HCl、O2
(4) NaOH溶液 2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O NaHCO3
【分析】装置Ⅰ中二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰和氯气,发生的化学反应方程式MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,由于浓盐酸易挥发,制取的氯气中含有HCl杂质气体,通入装置Ⅱ中饱和食盐水可除去HCl,再通过装置Ⅲ中浓硫酸干燥氯气,装置Ⅳ为氯气和NaOH溶液反应制取漂白液,蘸有NaOH溶液的棉花可吸收尾气中氯气,防止污染空气,据此分析解题。
【详解】(1)由分析可知,装置Ⅰ中二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰和氯气,发生的化学反应方程式MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,故答案为:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O;
(2)①Cl2与H2O反应生成HCl和HClO,反应的化学方程式为Cl2+H2OHCl+HClO,故答案为:Cl2+H2OHCl+HClO;
②取稀盐酸、新制氯水、Cl2的CCl4溶液,分别滴在三张红色纸条上,可观察到只有滴加新制氯水的红色纸条褪色,新制氯水中含有HClO,证明氯水中HClO具有漂白作用,故答案为:氯水中HClO具有漂白作用;
(3)①
a.氯水中含有次氯酸,光照条件下发生如下反应:2HClO2HCl+O2↑,生成强酸盐酸,溶液漂白能力减弱,a不合题意;
b.根据a的分析氯水中含有次氯酸,光照条件下发生如下反应:2HClO2HCl+O2↑,生成强酸盐酸,溶液酸性增强,氢离子的浓度增大,b符合题意;
c.新制氯水因溶有氯气而呈黄绿色,久置后氯水的成分只有HCl,溶液的颜色逐渐变浅至无色,C不合题意;
d.次氯酸光照分解生成氧气,所以溶液中氧气的浓度增大,装置内气体混合物中氧气的体积分数增大,d符合题意;
故答案为:bd;
②据此数据,可分析得到HClO在光照下分解的产物为HCl和O2,故答案为:HCl、O2;
(4)已知漂白液的有效成分是NaClO,则模拟工业上制备漂白液,装置Ⅳ中试剂b为NaOH溶液,制备漂白液的化学方程式为:2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O,“84”消毒液露置于空气中,其有效成分在空气中CO2的作用下生成两种物质,其中一种是HClO,另一种是酸式盐,根据酸性强弱可知次氯酸钠能与空气中的二氧化碳反应生成HClO和NaHCO3,故答案为:NaOH;2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O;NaHCO3。
命题点4:氯气的制备及氯离子的检验
1.(24高一·山东·期末)下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验,能达到实验目的是
A.用装置甲制取Cl2
B.用装置乙除去Cl2中少量HCl
C.用装置丙分离MnO2和MnCl2溶液
D.用装置丁蒸干MnCl2溶液制得MnCl2·4H2O
【答案】C
【详解】A.用浓盐酸与二氧化锰反应制备氯气需要加热,该图无加热装置,不能达到实验目的,A错误;
B.除去氯气中的HCl要用到饱和食盐水,饱和碳酸氢钠可以与氯气反应,该装置无法达到实验目的,B错误;
C.分离MnO2固体和MnCl2溶液用过滤,该装置图正确,能达到实验目的,C正确;
D.MnCl2会发生水解反应,蒸干MnCl2溶液无法制得MnCl2·4H2O,该装置无法达到实验目的,D错误;
故选C。
2.(24高一·河南洛阳·期中)某溶液X中可能含有、、、、、中的若干种。为了确定该溶液的组成,取一定体积的上述溶液,进行了如下实验,下列说法正确的是
A.白色沉淀1中有硫酸钡和碳酸钡,一定不含氢氧化镁
B.溶液X中只存在、、
C.溶液X中可能存在,一定不存在
D.溶液2中滴入稀硝酸酸化的硝酸银溶液,若生成白色沉淀,说明溶液X中含有
【答案】A
【分析】由题给流程可知,溶液X和足量Ba(OH)2溶液反应生成白色沉淀1,说明溶液X不含,该白色沉淀1可能含有、或,白色沉淀1和足量盐酸反应得到气体A和白色沉淀2,气体A为CO2,则该白色沉淀1含有和,即溶液X中一定含有、,因和不能大量共存,所以溶液X中不含,即白色沉淀1中不含,根据溶液呈电中性,该溶液X中一定含有,由题给信息无法确定溶液中是否含有,则溶液X中可能含有,据此解答。
【详解】A.由分析可知,白色沉淀1中有硫酸钡和碳酸钡,一定不含氢氧化镁,A正确;
B.由分析可知,溶液X中一定含有、、,可能含有,B错误;
C.由分析可知,溶液X中一定不存在、,C错误;
D.因加入足量盐酸反应后得到溶液2,溶液2中一定含有,所以溶液2中滴入稀硝酸酸化的硝酸银溶液,生成白色沉淀,不能说明溶液X中含有,D错误;
故选A。
3.(24高一·河北·期中)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制备和NaClO,探究其氧化还原性质。
已知:①。
②温度过高时,与NaOH反应会生成。
③淀粉遇碘()变蓝。
回答下列问题:
(1)该实验制备氯气的离子方程式为 ,盛装浓盐酸的仪器名称为 ,a中的试剂为 。
(2)b中试管内发生反应的氧化剂和还原剂的质量比为 ,c中采用冰水浴冷却的目的是 ,c中反应的化学方程式是 。
(3)d的作用是吸收多余的氯气,可选用的试剂是 (填字母)。
A.稀盐酸 B.NaOH溶液 C.溶液
(4)将少量溶液和NaClO溶液分别滴加到1号和2号淀粉试纸上。两张试纸显示的现象不同:1号试纸颜色不变,2号试纸变为 色,可知该条件下的氧化能力 (填“大于”或“小于”)NaClO。
(5)用制得的氯气做如图1所示的实验,向装有一瓶氯气的集气瓶中添加适量的蒸馏水,振荡,得到浅黄绿色溶液。然后先利用注射器滴加NaOH溶液,再利用注射器滴加稀盐酸,用压强传感器测得集气瓶内的压强随时间变化的曲线如图2所示。下列说法错误的是______(填字母)。
A.阶段①说明氯气溶于水,溶于水的氯气全部与水反应
B.阶段②的压强变小,该过程发生了氧化还原反应
C.阶段③发生反应的离子方程式为
D.若将换成,所得的压强变化趋势与图2相似
【答案】(1) 分液漏斗 饱和食盐水
(2) 5:1 防止与NaOH反应生成
(3)B
(4) 蓝 小于
(5)A
【详解】(1)实验室制备氯气的离子方程式为;
盛装浓盐酸的仪器名称为分液漏斗;
浓盐酸具有挥发性,所以需要除去氯气中的氯化氢气体,a中的试剂是饱和食盐水。
(2)根据已知信息中的化学方程式可知氯气既是还原剂又是氧化剂,其中作为氧化剂和作为还原剂的质量比为5:1;
氯气与氢氧化钠反应生成氯酸钠,所以需要采用冰水浴冷却是防止其反应的发生;
c中反应的化学方程式。
(3)因为氯气是酸性气体,可用氢氧化钠溶液吸收氯气。
(4)次氯酸钠可使淀粉碘化钾试纸变蓝,1号试纸不变色,2号试纸变蓝,说明次氯酸钠的氧化能力更强。
(5)A.阶段①说明氯气有一部分溶于水,溶于水的氯气中有部分和水反应生成盐酸和次氯酸,A错误;
B.阶段②的压强变小,该过程氯气和氢氧化钠反应生成了氯化钠和次氯酸钠,发生了氧化还原反应,B正确;
C.阶段③压强又逐渐增大,说明有气体生成,该气体为氯气,发生反应的离子方程式为,C正确;
D.若将Cl2换成,能溶于水但溶解度不大,加入氢氧化钠溶液后反应生成碳酸钠和水,再加入盐酸后又产生,所得的压强变化趋势与图2相似,D正确;
故答案选A。
4.(24高一·广东湛江·期中)在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。进行此实验,所用仪器如下图:
(1)连接上述仪器的正确顺序是(填各接口处的字母): 。
E接___________,___________接___________,___________接___________,___________接F。
(2)产生氯气的化学方程式为:
(3)在装置中:①饱和食盐水起的作用是 ,
②浓硫酸起的作用是 。
③NaOH溶液的作用是 ,
④该反应(指③)的离子方程式为 。
(4)化学实验中检验是否有Cl2产生常用湿润的淀粉-KI试纸。如果有Cl2产生,可观察到的现象是 。
【答案】(1)E→C→D→A→B→H→G→F
(2)MnO2+4HCl(浓)Cl2↑+MnCl2+2H2O
(3) 除去氯气中混有的HCl气体 干燥氯气 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
【分析】实验室用二氧化锰和浓盐酸加热制取氯气,反应原理为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O,用饱和食盐水除去氯气中混有的HCl,浓硫酸干燥氯气,用向上排空气法收集氯气,并用NaOH溶液吸收过量的氯气,据此分析解答。
【详解】(1)根据分析可知,制取完氯气后,饱和食盐水除去氯气中混有的HCl,浓硫酸干燥氯气,用向上排空气法收集干燥纯净的氯气,并用NaOH溶液吸收过量的氯气,故连接顺序为E→C→D→A→B→H→G→F。
(2)由分析可知,反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(3)①饱和食盐水的作用是除去氯气中混有的HCl气体;
②浓硫酸是为了吸收水蒸气,干燥氯气;
③NaOH溶液是为了吸收多余氯气,防止污染空气;
④Cl2和NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和H2O,反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。
(4)Cl2具有强氧化性,可以将I-氧化成I2,I2可以使淀粉溶液变蓝,因此观察到的现象为湿润的淀粉-KI试纸变蓝。
5.(24高一·广东广州·期中)氯气是一种重要的化工原料,某课外学习小组设计了如下装置制取氯气并验证氯气的某些性质。
请回答:
(1)装置A中仪器a的名称为 ,所装液体为 ,圆底烧瓶中发生的化学反应的离子反应方程式为 。
(2)C装置中的试剂为浓硫酸,其作用是 。
(3)D中的实验现象是 ,E中的实验现象是 。
(4)装置F的作用是 。
(5)实验室也可以以下反应制取氯气:2KMnO4+16HCl(浓)=2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O,用单线桥法标出电子转移的方向和数目 。
【答案】(1) 分液漏斗 浓盐酸
(2)除去氯气中的水分
(3) 干燥的有色布条不褪色 湿润的有色布条褪色
(4)吸收尾气,防止污染空气
(5)
【详解】(1)根据图中的实验装置可以看出装置A中仪器a的名称为分液漏斗;实验中制备氯气原料为二氧化锰和浓盐酸,所以所装液体为浓盐酸;实验室制取浓盐酸的方程式为: ,根据该反应的化学方程式可以改写离子方程式: ;
(2)C装置中的试剂为浓硫酸,在该实验中浓硫酸作为干燥剂,除去氯气中的水分;
(3)D和E分别装着干燥的布条和湿润的布条,其作用为检验漂白的原理,干燥的氯气没有漂白作用,只有在湿润的条件下生成次氯酸具有漂白作用;因此,现象分别为D中干燥的有色布条不褪色,E中湿润的有色布条褪色;
(4)装置F为尾气处理装置,可以吸收尾气,防止污染空气
(5)
在该反应中,2KMnO4+16HCl(浓)=2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O,浓盐酸作为还原剂,高锰酸钾作为氧化剂,因此,用单线桥法标出电子转移的方向和数目如下:
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