内容正文:
正禾一本通
高三一轮总复习高效讲义
化学(D)
1
第五单元
非金属及其化合物
2
第16讲 氯及其化合物
3
整合必备知识 源于教材与课标
考点1 氯气 氯水
黄绿
大
可
1∶2
易
4
棕红
棕黄
苍白
5
还原
氧化
6
H2O、Cl2、HClO
H+、Cl-、ClO-和OH-
Cl-
7
HClO
H+
H+
HClO
HClO
8
×
×
×
×
×
9
提升关键能力 对接高考与素养
10
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14
15
16
17
整合必备知识 源于教材与课标
考点2 次氯酸 次氯酸盐
18
19
碱
氧化
20
碱
氧化
21
22
×
×
×
23
提升关键能力 对接高考与素养
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26
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30
31
32
33
34
35
整合必备知识 源于教材与课标
考点3 氯气的实验室制法
36
37
NaOH溶液
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×
×
×
×
×
39
提升关键能力 对接高考与素养
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41
42
43
44
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47
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49
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【真题演练·感悟高考】
52
es
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课下巩固精练卷(十六)
氯及其化合物
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【备考目标】 1.掌握氯气的性质、用途。2.了解重要的含氯化合物的性质及应用。3.掌握实验室制取氯气的原理、装置和操作注意事项。4.增强设计物质制备实验方案的绿色环保意识。
1.氯气
(1)物理性质
颜色
气味
密度
溶解性
特性
毒性
色
刺激性
比空气
溶于水,体积比为
液化
有毒
(2)化学性质
①氧化性
H2O⇌H++OH-
②歧化反应
Cl2与H2O或碱反应时,Cl元素化合价既有升高又有降低,因而氯气既表现 性,又表现 性。
2.氯水的成分及性质
(1)氯水中存在三种平衡关系
① ;
② ;
③ 。
Cl2+H2O⇌HCl+HClO
HClO⇌H++ClO-
(2)氯水中存在的微粒
①三种分子: ;
②四种离子: 。
(3)氯水的性质
实验序号
操作及现象
结论
①
观察氯水的颜色呈黄绿色
氯水中含
②
将氯水滴加到AgNO3溶液中产生白色沉淀
氯水中含
Cl2
③
将氯水放在强光下照射,有气泡产生
氯水中含
④
将足量的氯水滴加到Na2CO3溶液中,产生气泡
氯水中含
⑤
将氯水滴加到石蕊溶液中,溶液先变红后褪色
氯水中含 和
⑥
将氯水滴加到有色布条上,布条褪色
氯水中含
【基点判断】(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)闻气体气味的方法是用手在集气瓶口轻轻扇动,仅使极少量气体飘进鼻孔( )
(2)过量的铁粉在少量氯气中加热,充分反应后产物为FeCl2( )
(3)氯气可以使湿润的有色布条褪色,表现氯气的漂白性( )
(4)可以用pH试纸测定氯水的pH( )
(5)工业制漂白粉应选择石灰乳,而不是石灰水( )
(6)向新制氯水中加入碳酸钙粉末或亚硫酸钙粉末,能增强氯水的漂白效果( )
(7)若贮氯罐意外发生泄露,人们应用浸有一定浓度NaHCO3溶液的毛巾捂住鼻子,在低洼处等待救援( )
√
√
一、氯气的性质
1.探究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至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
2.(2025·安徽淮北模拟)将Cl2分别通入下列溶液中,实验现象和结论均错误的是( )
选项
溶液
现象
结论
A
NaI、淀粉混合溶液
溶液变为蓝色
Cl2能将I-氧化为I2
B
品红溶液
品红褪色,加热后又恢复红色
氯水有漂白性,漂白原理与SO2相同
C
AgNO3溶液
澄清溶液变浑浊
Cl2与水反应有Cl-生成
D
FeSO4、KSCN混合溶液
溶液变为红色
Cl2能将Fe2+氧化为Fe3+
答案:B
二、氯水成分及性质探究
3.为探究新制氯水的性质,某学生做了如图实验。
实验
装置
试剂a
现象
①
紫色石蕊试液
溶液先变红后褪色
②
NaHCO3溶液
产生气泡
③
HNO3酸化的AgNO3溶液
产生白色沉淀
④
FeCl2溶液、KSCN溶液
溶液变红
由上述实验得出的新制氯水的性质与对应的解释或离子方程式不相符的是( )
A.实验①说明新制氯水中含有H+、HClO
B.实验②发生的反应为:HCO eq \o\al(\s\up24(-),\s\do8(3)) +HClO===ClO-+CO2↑+H2O
C.实验③说明新制氯水中存在Cl-,发生的反应为:Cl-+Ag+===AgCl↓
D.实验④体现了新制氯水的氧化性
解析:选B。碳酸的酸性比HClO的酸性强,根据强酸制弱酸原理,正确为HCO eq \o\al(\s\up24(-),\s\do8(3)) +H+===CO2↑+H2O,B项符合题意。
4.在新制饱和氯水中,若只改变某一条件,下列叙述正确的是( )
A.再通入少量氯气, eq \f(c(H+),c(ClO-)) 减小
B.通入少量SO2,溶液漂白性增强
C.加入少量的碳酸钠粉末,pH增大,溶液漂白性增强
D.光照过程中,有气泡冒出,溶液的导电性减弱
解析:选C。饱和氯水不能再溶解氯气,各成分的浓度不变,A项错误;SO2+Cl2+2H2O===2HCl+H2SO4,通入少量SO2,Cl2+H2O⇌H++Cl-+HClO的平衡左移,HClO的浓度减小,漂白性减弱,B项错误;加入少量的碳酸钠粉末,消耗H+,使上述平衡正向移动,HClO的浓度增大,C项正确;光照过程中,HClO分解,生成O2和HCl,溶液中的离子浓度增大,导电性增强,D项错误。
[总结归纳] 氯水应用中的常见误区
①氯水中因HClO见光分解,随着HClO的消耗,最后成为盐酸,故久置氯水酸性增强,无漂白性。因此,氯水要现用现配。②反应Cl2+H2O⇌HCl+HClO中Cl2既是氧化剂,又是还原剂,1 mol Cl2溶于水,转移电子数小于NA。③Cl2有较强的氧化性,但没有漂白性,氯水具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了强氧化性的HClO。
1.次氯酸(HClO)
(1)不稳定性
次氯酸见光分解的化学方程式为 。
(2)强氧化性
①能将有色物质氧化为无色物质,作漂白剂。
②杀菌、消毒。
2HClO eq \o(=====,\s\up7(光照)) 2HCl+O2↑
(3)弱酸性
酸性弱于碳酸。向NaClO溶液中通入少量CO2,离子方程式为 。
【提醒】 无论向NaClO溶液中通入少量还是过量CO2,均生成HCO eq \o\al(\s\up24(-),\s\do8(3)) 和HClO。原因是酸性:H2CO3>HClO>HCO eq \o\al(\s\up24(-),\s\do8(3)) 。
ClO-+CO2+H2O===HCO eq \o\al(\s\up18(-),\s\do6(3)) +HClO
2.次氯酸盐
(1)漂白液
2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O
(2)漂白粉
【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,能氧化I-、Fe2+、SO eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(3)) 、S2-等还原性离子。
【基点判断】(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)氯气溶于水得氯水,溶液呈酸性且可以导电,所以氯气是电解质( )
(2)新制取的漂白粉是混合物( )
(3)Cl2通入NaOH溶液的离子方程式为Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O( )
(4)84消毒液的消毒原理与H2O2的相同,都是利用强氧化性( )
(5)84消毒液和酒精同时使用可增强杀菌效果( )
(6)漂白粉溶液在空气中失效的离子方程式:ClO-+CO2+H2O===HClO+HCO eq \o\al(\s\up24(-),\s\do8(3)) ( )
√
√
√
一、次氯酸及次氯酸盐的性质
1.在空气中长时间放置的漂白粉,最终得到的主要固体物质是________________________________________________________________,
其原因是_______________________________________________________。
(用化学方程式说明)
答案:CaCO3和CaCl2 Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO,2HClO eq \o(=====,\s\up7(光照)) 2HCl+O2↑,CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O
2.NaClO是84消毒液的有效成分。回答下列问题:
(1)NaClO中Cl元素的化合价是________。
(2)浸泡衣物时加入84消毒液,在空气中放置一段时间后漂白效果更好,结合离子方程式解释原因:
________________________________________________________________。
(3)若将84消毒液与洁厕灵(主要成分是盐酸)混合使用,会产生黄绿色的有毒气体,其反应的离子方程式是_________________________________
________________________________________________________________。
答案:(1)+1 (2)NaClO与空气中的二氧化碳和水反应生成次氯酸,ClO-+CO2+H2O===HClO+HCO eq \o\al(\s\up24(-),\s\do8(3)) ,HClO浓度增大,漂白效果增强 (3)Cl-+ClO-+2H+===Cl2↑+H2O
二、次氯酸盐的制备与性质探究
3.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
解析:选C。MnO2和浓盐酸反应制备Cl2需加热,A错误;漂白粉的成分是Ca(ClO)2和CaCl2,应由Cl2和Ca(OH)2制备,B错误;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,C正确;饱和碳酸氢钠溶液会吸收Cl2,且有二氧化碳产生,D错误。
4.(2025·黑龙江哈尔滨模拟)某学生对SO2与漂粉精的反应进行实验探究:
操作
现象
取4 g漂粉精固体,加入100 mL水
部分固体溶解,溶液略有颜色
过滤,测漂粉精溶液的pH
pH试纸先变蓝(约为12),后褪色
ⅰ.液面上方出现白雾;
ⅱ.稍后,出现浑浊,溶液变为黄绿色;
ⅲ.稍后,产生大量白色沉淀,黄绿色褪去
下列说法错误的是( )
A.漂粉精的有效成分为Ca(ClO)2,可用于游泳池的消毒
B.可以用湿润的蓝色石蕊试纸检验现象ⅰ中白雾是否含有HCl
C.现象ⅱ中溶液变为黄绿色是因为随着酸性增强漂粉精中的成分反应生成Cl2
D.现象ⅲ中发生反应的离子方程式为:SO2+Cl2+Ca2++2H2O===CaSO4↓+2Cl-+4H+
答案:B
三、含氯消毒剂及消毒效率比较
5.ClO2和Na2FeO4在水处理过程中分别被还原为Cl-和Fe3+。如果以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率,那么ClO2、Na2FeO4、Cl2三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是________>__________>__________。(填化学式)
答案:ClO2 Cl2 Na2FeO4
6.NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下:
回答下列问题:
(1)NaClO2中Cl的化合价为________。
(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式:
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(3)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为__________。(计算结果保留两位小数)
解析:(3)NaClO2在杀菌消毒的过程中被还原为Cl-,则1 mol NaClO2得到电子的物质的量为4 mol,1 mol Cl2被还原为Cl-时得到电子的物质的量为2 mol,故1 g NaClO2得到电子的物质的量为 eq \f(4,90.5) mol,根据“有效氯含量”的定义可知,NaClO2的有效氯含量为1.57。
答案:(1)+3 (2)2NaClO3+H2SO4+SO2===2NaHSO4+2ClO2 (3)1.57
1.制取原理及过程
2.实验装置
3.注意事项
(1)反应物的选择:必须用浓盐酸,稀盐酸与MnO2不反应,且随着反应的进行,浓盐酸变为稀盐酸时,反应停止,故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。
(2)加热温度:不宜过高,以减少HCl挥发。
(3)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。
(4)尾气吸收时,用 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。
【基点判断】(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)用MnO2和浓盐酸制取Cl2的反应中,氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶4( )
(2)400 mL 10 mol·L-1的浓盐酸与足量的MnO2混合共热,得到1 mol Cl2( )
(3)用饱和NaHCO3溶液除去Cl2中混有的HCl( )
(4)用浓硫酸或碱石灰干燥Cl2( )
(5)用干燥的淀粉KI试纸检验Cl2是否收集满( )
一、常见的氯气制取原理
1.完成下列有关反应的离子方程式。
(1)Ca(ClO)2与浓盐酸:_______________________________________。
(2)KClO3与浓盐酸:_________________________________________。
(3)KMnO4与浓盐酸:________________________________________。
(4)K2Cr2O7与浓盐酸:_______________________________________。
答案:(1)ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O
(2)ClO eq \o\al(\s\up24(-),\s\do8(3)) +5Cl-+6H+===3Cl2↑+3H2O
(3)2MnO eq \o\al(\s\up24(-),\s\do8(4)) +10Cl-+16H+===2Mn2++5Cl2↑+8H2O
(4)Cr2O eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(7)) +6Cl-+14H+===2Cr3++3Cl2↑+7H2O
二、氯气的实验室制备与性质探究
2.(2025·江苏南通模拟)实验室制取Cl2的原理及装置均正确的是( )
A.制取Cl2 B.除去Cl2中的HCl
C.收集Cl2 D.吸收尾气中的Cl2
答案:D
3.漂白粉与硫酸溶液反应可制取氯气,某实验小组设计如图实验装置制取氯气并验证其性质。下列叙述正确的是( )
A.A装置中反应的化学方程式为Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO4 eq \o(=====,\s\up7(△)) 2CaSO4+2Cl2↑+2H2O
B.B装置中溶液先变蓝色后褪色,其原因是淀粉被Cl2氧化
C.取C装置中的溶液,滴加BaCl2溶液产生白色沉淀,可证明Na2SO3已被氧化
D.D装置溶液变黄色,证明还原性:I->Fe2+
答案:A
氯气制备实验的装置拓展
(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(除HCl)
①拓展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,现象为长颈漏斗中液面上升。
②拓展装置的作用之一是观察气体的生成速率。
三、含氯化合物的制备
4.(2025·贵州三模)实验室制备易溶于水的ClO2气体的原理是用亚氯酸钠固体与氯气反应:2NaClO2+Cl2===2ClO2+2NaCl,实验装置如图。有关实验叙述错误的是( )
A.F为ClO2收集装置,应选用的装置是①:
B.A中烧瓶内发生反应的离子方程式:MnO2+4H++2Cl- eq \o(=====,\s\up7(△)) Mn2++Cl2↑+2H2O
C.E中盛有CCl4液体的目的是除去ClO2中未反应的Cl2
D.ClO2作为一种广谱型的消毒剂,将成为自来水的消毒剂新品
解析:选A。装置A是实验室制备氯气的发生装置,B是除杂装置, C是干燥装置,D是制备ClO2的发生装置,E是为了除去过量的氯气,F是收集装置,G是安全瓶,最后是尾气吸收装置。F为ClO2收集装置,ClO2的密度比空气密度大,应该用向上排空气法,且要连接装置G,所以选择②,A错误。
5.(2025·福建宁德三模)“消洗灵”(Na10P3O13Cl·5H2O)是一种高效低毒的消毒洗涤剂。实验室中制备的反应方程式为:NaClO+Na3PO4+2Na2HPO4+2NaOH+3H2O===Na10P3O13Cl·5H2O,装置如图所示,下列说法正确的是( )
A.滴加液体时,仪器a、b的上口玻璃塞必须打开
B.B中试剂为浓硫酸
C.多孔球泡的作用是防倒吸
D.实验时应先打开K1,一段时间后再打开K2
解析:选D。滴加液体时,仪器a的上口玻璃塞不需要打开,该装置为恒压滴液漏斗,浓盐酸可以顺利滴入,若打开上口玻璃塞会导致盐酸挥发,A错误;装置B用于除去Cl2中混有的HCl,应盛饱和食盐水,B错误;多孔球泡可以增大反应物的接触面积,加快反应速率,C错误;实验时应先打开K1,待生成的氯气将装置中空气排尽后再打开K2,D正确。
1.判断下列关于氯及其化合物说法的正误。
(1)(2023·浙江1月选考)因为NaClO溶液呈碱性,所以可用作消毒剂( )
(2)(2023·浙江1月选考)用玻璃棒蘸取次氯酸钠溶液点在pH试纸上,试纸变白,则次氯酸钠溶液呈中性( )
(3)(2023·广东高考)久置空气中的漂白粉遇盐酸产生CO2,则漂白粉的有效成分是CaCO3( )
(4)(2023·辽宁高考)制HCl:H2+Cl2 eq \o(=====,\s\up7(点燃)) 2HCl( )
(5)(2022·全国卷甲)漂白粉与盐酸可混合使用以提高消毒效果( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×
2.(2024·浙江1月选考)工业上将Cl2通入冷的NaOH溶液中制得漂白液,下列说法不正确的是( )
A.漂白液的有效成分是NaClO
B.ClO-水解生成HClO使漂白液呈酸性
C.通入CO2后的漂白液消毒能力增强
D.NaClO溶液比HClO溶液稳定
答案:B
3.(2024·广东高考)1810年,化学家戴维首次确认“氯气”是一种由新元素组成的单质。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
4.(2022·广东高考)实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是( )
答案:D
5.(2021·广东高考节选)含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。
(1)实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为________________。
(2)实验室制取干燥Cl2时,净化与收集Cl2所需装置的接口连接顺序为_____。
(3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色,可推测氯水中________已分解。检验此久置氯水中Cl-存在的操作及现象是_____________________________。
答案:(1)MnO2+4HCl(浓) eq \o(=====,\s\up7(△)) MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)c→d→b→a→e (3)HClO 取少量久置氯水于洁净的试管中,加入过量稀硝酸,再加入少量AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,则证明此久置氯水中含有Cl-
一、选择题
1.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正确的是( )
A.氯气和活性炭均可作漂白剂,若同时使用,漂白效果会明显加强
B.氯气与烧碱溶液或石灰乳反应都能得到含氯消毒剂
C.测定溶液pH的实验中,用干燥pH试纸测定新制氯水的pH,测定结果无影响
D.通常状况下氯气能和Fe反应,氯气的储存不能用铁制容器
答案:B
2.(2025·安徽淮北模拟)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是( )
A.Ca(ClO)2(aq) eq \o(――→,\s\up7(CO2(g))) HClO(aq) eq \o(――→,\s\up7(光照)) O2(g)
B.NaCl(aq) eq \o(――→,\s\up7(通电)) Na(s) eq \o(――→,\s\up12(O2(g)),\s\do4(△)) Na2O2(s)
C.HCl(aq) eq \o(――→,\s\up24(MnO2(s)),\s\do8(常温)) Cl2(g) eq \o(――→,\s\up7(Ca(OH)2(石灰乳))) Ca(ClO)2
D.Fe(s) eq \o(――→,\s\up7(Cl2(g,少量))) FeCl2(s) eq \o(――→,\s\up7(H2O2(aq),HCl(aq))) FeCl3(aq)
答案:A
3.(人教必修第一册P51T3)如图所示,在A处通入未经干燥的氯气。当关闭B处的弹簧夹时,C处的红布条看不到明显现象;当打开B处的弹簧夹后,C处的红布条逐渐褪色。则D瓶中盛放的溶液可能是( )
①饱和NaCl溶液 ②NaOH溶液 ③H2O ④浓硫酸
A.①② B.①③
C.②④ D.③④
答案:C
4.(2025·湖南邵阳模拟)三颈烧瓶内盛放氯水,将pH传感器、氯离子传感器、氧气传感器分别插入三颈烧瓶中(图1),用强光照射氯水,进行实验并采集数据,获得相关变化曲线(如图2、3所示)。下列说法正确的是( )
A.由图3可推知光照可催化水分解,产生氧气
B.由图1、2、3可验证HClO见光分解的产物
C.由图2可推知c(Cl-)增大的主要原因是HClO能电离出Cl-
D.随着强光照射氯水,氯水的pH值增大
解析:选B。图3中氧气的体积分数增大的主要原因是次氯酸见光分解产生氧气,光照不易使水分解,A错误;由图1、2、3可知光照氯水时,氯离子浓度增大,氧气的体积分数增大,据此可以验证HClO见光分解的产物是HCl和O2,B正确;由图2可推知c(Cl-)增大的主要原因是次氯酸光照下分解产生的HCl能电离出Cl-,而不是HClO能电离出Cl-,C错误;随着强光照射氯水,次氯酸光照下分解产生HCl,则氯水的pH值减小,D错误。
自来水厂中一种预防和处理Cl2泄漏的方法如图所示。下列有关说法
不正确的是( )
A.Cl2和水反应的离子方程式为:H2O+Cl2⇌Cl-+HClO+H+
B.铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2
C.吸收漏氯的离子方程式为:2Fe2++Cl2===2Cl-+2Fe3+
D.铁屑耗尽时溶液中可能大量存在:Fe2+、Fe3+、ClO-、Cl-
6.(2025·江苏无锡期末)实验室拟制取少量液氯。干冰、液氯和氯化氢的沸点分别为-78.5 ℃、-34 ℃和-85.1 ℃,下列实验装置或操作不能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取氯气 B.用装置乙干燥氯气
C.用装置丙液化氯气 D.用装置丁吸收尾气
答案:A
7.(2025·河北模拟预测)漂白粉是常见的杀菌消毒剂,某实验小组用如图所示的装置模拟生产漂白粉。
已知:氯气与石灰乳反应时放出热量;温度较高时氯气与石灰乳反应生成Ca(ClO3)2。下列说法错误的是( )
A.圆底烧瓶中的二氧化锰不能用高锰酸钾粉末代替
B.试剂X为浓硫酸,用于除去Cl2中的水蒸气
C.制取漂白粉的反应为2Ca(OH)2+2Cl2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
D.将盛有石灰乳的广口瓶用冰水冷却有利于提高漂白粉的产率
解析:选B。高锰酸钾与浓盐酸在常温下即可反应生成氯气,加热时反应速率过快,因此圆底烧瓶中的二氧化锰不能用高锰酸钾粉末代替,A正确;浓盐酸具有挥发性,因此使用MnO2与浓盐酸混合加热制取的Cl2混有HCl,试剂X为饱和食盐水,用于除去Cl2中的杂质HCl,避免与石灰乳发生副反应,B错误。
8.(2025·河北邢台期末)利用Cl2氧化锰酸钾(K2MnO4)制备KMnO4的装置如图所示(夹持装置已略):
已知:K2MnO4只能在浓强碱溶液中稳定存在,在碱性较弱的溶液中K2MnO4会发生自身氧化还原反应。
下列说法错误的是( )
A.a能保证恒压漏斗中的浓盐酸顺利滴下
B.将装置B中饱和食盐水换为浓硫酸也可以达到相同的目的
C.装置D的目的是吸收反应过程中过量的氯气,防止污染环境
D.由上述实验可推知,在强碱性条件下,氧化性:Cl2>KMnO4
解析:选B。漂白粉具有强氧化性,和浓盐酸在圆底烧瓶中发生氧化还原反应产生Cl2,由K2MnO4只能在浓强碱溶液中稳定存在,在碱性较弱的溶液中K2MnO4会发生自身氧化还原反应,故Cl2在通入K2MnO4溶液之前需除去HCl,Cl2和K2MnO4在C中反应产生KMnO4,反应不完的Cl2用D中溶液吸收。
9.(2025·陕西西安模拟)下图为氯及其化合物的“价—类”二维图。
下列推断错误的是( )
A.可利用c的强氧化性进行自来水杀菌消毒
B.d的结构式为H—Cl—O
C.实验室可使用g和a的浓溶液制备b
D.酸性强弱顺序为e>H2CO3>d
解析:选B。根据“价—类”二维图可知,a为HCl,b为Cl2,c为ClO2,d为HClO,e为HClO4,g为氯酸盐,f为次氯酸盐。ClO2具有强氧化性,常用于自来水的杀菌消毒,A正确;HClO的结构式为H—O—Cl,B错误;实验室可使用KClO3和浓盐酸制备氯气,C正确;酸性强弱顺序为HClO4>H2CO3>HClO,D正确。
10.消毒是饮用水处理中的重要环节之一。目前,常用的消毒剂有氯气、二氧化氯等。研究人员发现:1.0 mg·L-1氯气与0.5 mg·L-1二氧化氯的消毒能力相当,氯气和二氧化氯消毒过程中都会产生三氯甲烷(有毒副产物)。在40 ℃时,对两种消毒剂的浓度与产生三氯甲烷的浓度关系进行了对比实验。得出的数据如图1和图2所示。下列说法不正确的是( )
A.对比图1和图2可得出,浓度均为0.3 mg·L-1时,二者的消毒能力相当
B.40 ℃时,4.0 mg·L-1的氯气在0~20 h内产生的三氯甲烷明显增多
C.实验数据表明,氯气和二氧化氯在消毒能力相当的情况下,使用二氧化氯作消毒剂比用氯气更安全
D.自来水厂以亚氯酸钠(NaClO2)和盐酸为原料,用二氧化氯发生器现场制二氧化氯的方程式为5NaClO2+4HCl===4ClO2+5NaCl+2H2O
解析:选A。因为1.0 mg·L-1氯气与0.5 mg·L-1二氧化氯的消毒能力相当,所以浓度均为0.3 mg·L-1时,二氧化氯的消毒能力强,故A错误。
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-、ClO eq \o\al(\s\up24(-),\s\do8(3)) 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-+ClO eq \o\al(\s\up24(-),\s\do8(3))
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
解析:选D。溶液中溶质为NaCl、NaClO、NaClO3,n(Na)=n(Cl),则参加反应所需要的NaOH与氯气的物质的量之比一定为2∶1,A正确;a点时,Cl2通入NaOH溶液中,反应得到含有ClO-与ClO eq \o\al(\s\up24(-),\s\do8(3)) 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,B正确;由图可知,t2~t4 min,n(ClO eq \o\al(\s\up24(-),\s\do8(3)) )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-+ClO eq \o\al(\s\up24(-),\s\do8(3)) ,C正确;二氧化硫具有强还原性,与漂白液发生氧化还原反应,则向漂白液中通入二氧化硫,会减弱漂白能力,D错误。
二、非选择题
12.(2025·贵州贵阳二模)Cl2O是一种高效消毒剂,易溶于水且会与水反应,与有机物接触时会爆炸。制备原理: HgO+2Cl2 eq \o(=====,\s\up7(18 ℃~25 ℃)) HgCl2+Cl2O, 装置如图(部分夹持仪器已省略)。
已知:
Cl2O
N2
NH3
Cl2
熔点/℃
-120.6
-209.86
-77.3
-101
沸点/℃
2.0
-195.8
-33.35
-34.6
回答下列问题:
(1)仪器a的名称是________,装置A中所发生反应的离子反应方程式为_______________________。
(2)装置B中的试剂是饱和食盐水,其作用是____________;装置C中盛放的是__________。
(3)制取Cl2O是“气-固”反应,反应柱D中不利于该反应的措施是_______。
a.将HgO粉末化并加热去除水分,加玻璃珠与之混合填入反应柱D
b.为使Cl2与HgO充分接触,让混合气从下口进入反应柱D并调控流速
c.为提高Cl2O的生成速率,将加热带缠绕于反应柱D并加热到45 ℃
(4)装置E中的液态冷却剂可选用____________(填“液氨”“冰盐水”或“液氮”) ;装置A、B、C间连接器的材质与反应柱D、装置E、F间连接器的材质有明显差别,原因是_____________________________。
(5)若将装置组装完整,虚框F中可选用________(填字母)。
(6)ClO2和Cl2O在消毒时自身均被还原为Cl-,ClO2的消毒能力是等质量Cl2O的______倍(结果保留两位小数)。
解析:A中高锰酸钾溶液和浓盐酸反应生成氯气,装置B的作用是除去Cl2中少量的HCl,C装置的作用是干燥N2和Cl2的混合气体,Cl2和HgO在D中反应,装置E是冷却装置,作用是使Cl2O液化而不液化Cl2,虚框F中装置的作用是防止空气中的水进入装置,同时过量的Cl2有毒,也需要除去。
(3)由题意可知,HgO和Cl2在18 ℃~25 ℃发生反应生成Cl2O,则不能将加热带缠绕于反应柱D并加热到45 ℃,c操作错误;Cl2O易溶于水且会与水反应,可将HgO粉末化并加热去除水分后再装入仪器中,a和b操作都有利于该反应进行,故选c。
(4)由表格数据可知, Cl2O的沸点为2 ℃,Cl2的沸点为-34.6 ℃,液氨和液氮温度太低会使Cl2O和Cl2都液化,装置E中的液态冷却剂可选用冰盐水,使Cl2O液化而不液化Cl2,装置A、B、C间连接器的材质与反应柱D、装置E、F间连接器的材质有明显差别,原因是橡胶管的主要成分中含有有机物,Cl2O遇有机物会爆炸。
(5)Cl2O易溶于水且会与水反应,因此要防止空气中的水进入装置,同时过量的Cl2有毒,也需要除去,虚框F中可选用ad,b装置不能吸收氯气,c和e装置不能防止水蒸气进入装置,故选ad。
(6)ClO2和Cl2O在消毒时自身均被还原为Cl-,则相同质量ClO2和Cl2O得到电子数之比为: eq \f(5,67.5) ∶ eq \f(4,87) ≈1.61。
答案:(1)分液漏斗 2MnO eq \o\al(\s\up24(-),\s\do8(4)) +10Cl-+16H+===2Mn2++5Cl2↑+8H2O
(2)除去Cl2中少量的HCl 浓H2SO4 (3)c
(4)冰盐水 橡胶管的主要成分中含有有机物,Cl2O遇有机物会爆炸
(5)ad (6)1.61
13.(2025·山西大同模拟)四氯化碳(CCl4)主要用作优良的溶剂、灭火剂、制冷剂、萃取剂等。某化学小组模拟工业原理,用二硫化碳与氯气反应制取四氯化碳,所用实验各部分装置如下图所示(部分夹持仪器、加热装置已省略)。
已知:
①CS2与溴水反应生成硫酸和氢溴酸等,可用溴水吸收CS2;
②CS2与Cl2在铁作催化剂的条件下,在装置C中(85~95 ℃)反应可生成四氯化碳;
③硫单质的沸点445 ℃,CS2的沸点46.5 ℃,CCl4沸点76.8 ℃、密度1.6 g·cm-3。
回答下列问题:
(1)装置A中仪器a的名称是____________,用浓盐酸与K2Cr2O7反应制取Cl2,发生反应的离子方程式为______________________(Cr2O eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(7)) →Cr3+)。
(2)装置的连接顺序为A→____→____→____→____→E。
(3)为使冷凝效果较好,应选用的冷凝管为____(填序号);装置C中冷凝管的作用是_____________,冷水从__________口通入。
(4)反应结束后关闭K1、K2,此时装置F的作用为
_________________________________。
(5)反应一段时间后,装置C中出现淡黄色固体,写出装置C中发生反应的化学方程式:______________________________________。
(6)装置C中反应结束后,先过滤除去固体______(填名称),再经过__________(填操作名称)可得到CCl4。
解析:由实验装置图可知,装置A中重铬酸钾固体与浓盐酸反应制备氯气,浓盐酸具有挥发性,制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气,装置F中盛有的饱和食盐水用于除去氯化氢气体,其中长颈漏斗能起到平衡气压的作用,装置D中盛有的浓硫酸用于干燥氯气,装置C中氯气在催化剂作用下与二硫
化碳在85 ℃~95 ℃条件下反应制备四氯化碳,装置B中盛有的溴水用于吸收挥发出的二硫化碳,装置E中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收未反应的氯气和挥发出的溴,防止污染空气,则装置的连接顺序为A→F→D→C→B→E。
答案:(1)圆底烧瓶 Cr2O eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(7)) +14H++6Cl- eq \o(=====,\s\up7(△)) 2Cr3++3Cl2↑+7H2O
(2)F D C B
(3)①或③ 使挥发出的CS2和CCl4冷凝回流 m
(4)储存未反应完的Cl2 (5)CS2+2Cl2 eq \o(=====,\s\up12(Fe),\s\do4(△)) CCl4+2S↓
(6)铁 蒸馏
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