内容正文:
2.2 氯及其化合物
题型目录
题型01 认识氯气
题型02 氯气与金属的反应
题型03 氯气与非金属的反应
题型04 氯气与水反应 氯水的成分与性质
题型05 氯气与碱的反应
题型06 漂白液、漂白粉的制取原理与漂白原理
题型07 氯气的实验室制法
题型08 氯离子的检验
题型09 ClO2的性质和制备
题型10 氯及其化合物“价类”二维图
题型01 认识氯气
1.氯元素的存在
在自然界中只以______形式存在。如NaCl、MgCl2、CaCl2等形式大量存在于海水、陆地的盐湖和盐矿中。
2.物理性质
氯气为______色、有刺激性气味的有毒气体,密度比空气大,25 ℃时,1体积的水可溶解约2体积的氯气。
3.用途
氯气是一种重要的化工原料,大量用于制造盐酸、有机溶剂、农药、染料和药品等。
【典例1】(25-26高一上·天津河西·期中)下列关于氯气物理性质的描述,错误的是
A.无色无味的气体 B.黄绿色有刺激性气味
C.密度比空气大 D.能溶于水
【变式1-1】(23-24高一上·天津红桥·期末)下列说法正确的是
A.Cl和的化学性质相同
B.含有氯元素的物质都呈黄绿色,均有毒
C.氢气在氯气中燃烧时,火焰呈淡蓝色
D.向氯水中滴加硝酸银溶液,有白色沉淀生成
【变式1-2】(24-25高一上·天津·期中)某化学兴趣小组为制取较为纯净、干燥的氯气,设计了如图实验装置。请按要求回答下列问题:
(1)仪器X的名称为 ,其中发生反应的离子方程式为 。
(2)装置B应选用的试剂为 , 目的是 。
(3)装置C中盛放的试剂名称为 。
(4)装置D中的一处明显的错误为 。
(5)装置E中的试剂为 ,其作用为 (用离子方程式表示)。
【变式1-3】(23-24高一上·天津·期中)为了使鱼苗顺利地长途运输,必须满足3个条件:
①需要保持适量的氧气②使鱼苗呼出的二氧化碳及时排除③防止细菌大量繁殖。
已知下列4种物质加入水中都可以起到供氧杀菌的作用,在长距离储运鱼苗的水中,你觉得最好加入的药剂是
A.Na2O2 B.CaO2 C.Cl2 D.H2O2
题型02 氯气与金属的反应
氯气与金属单质的反应
反应现象
化学方程式
与钠反应
产生大量白色烟
________________________
与铁反应
产生大量棕褐色烟
________________________
与铜反应
产生大量棕黄色烟
________________________
[提醒] 氯气能与绝大多数金属反应,一般把变价金属(如Fe、Cu)氧化到高价态。
【典例2】(25-26高一上·天津滨海新·期中)下列氯化物不能由相应单质和氯气直接化合制得的是:
A.FeCl3 B.HCl C.FeCl2 D.CuCl2
【变式2-1】(24-25高一上·天津·期中)下列关于氯气的性质说法正确的是
A.湿润的有色布条遇褪色,说明具有漂白性
B.通常状况下氯气与铁不反应,氯气的储存能用铁质容器
C.铁丝在氯气中剧烈燃烧,产生绿色的烟
D.氢气在氯气中安静燃烧,发出黄色火焰
【变式2-2】(24-25高一上·天津西青·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2-3】(23-24高一上·天津·期中)下列实验操作不合理的是
A
B
C
D
切割金属钠
过氧化钠与水反应
铜丝在氯气中燃烧
收集
A.A B.B C.C D.D
题型03 氯气与非金属的反应
氯气与非金属单质H2的反应
(1)操作:在空气中点燃H2,然后把导管缓慢伸入盛满Cl2的集气瓶中。
(2)现象:H2在Cl2中安静地燃烧(若点燃或强光照射时,H2与Cl2的混合气体会发生爆炸),发出苍白色火焰,集气瓶口上方出现白雾。(氯化氢的水溶液俗称盐酸,生成的HCl在集气瓶口遇空气中的水蒸气形成盐酸小液滴)
化学方程式________________________
【典例3】(23-24高一上·天津河西·期中)下列说法正确的是
A.纯净的在中安静地燃烧,发出苍白色火焰
B.铁丝在少量的中燃烧可生成
C.燃烧是发光发热的剧烈的化学反应,必须有氧气参与
D.在中燃烧产生蓝色的烟
【变式3-1】(22-23高一上·天津滨海新·期中)是一种化工原料,可以制备一系列物质,如图所示。下列说法中正确的是
A.和在点燃的条件下安静燃烧,产生淡蓝色火焰
B.工业上可用石灰乳与反应制取漂粉精
C.时,在水中的溶解度比的大
D.如图所示转化反应都是氧化还原反应
【变式3-2】(21-22高一上·天津东丽·期末)下列有关氯气及氯水说法正确的是
A.液氯中既含有氯分子,又含有氯离子
B.氯气与反应时体现它的强还原性
C.氯水放置一段时间,增大
D.氯气与溶液反应可制成漂白液
【变式3-3】已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气,现按下图进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球,反应一段时间后,对图中指定部位颜色描述正确的是
①
②
③
④
A
黄绿色
橙色
蓝色
白色
B
无色
橙色
紫色
白色
C
黄绿色
橙色
蓝色
无色
D
黄绿色
无色
紫色
白色
A.A B.B C.C D.D
题型04 氯气与水反应 氯水的成分与性质
1.氯气与水的反应
(1)氯气的水溶液称为______。氯气与水反应的化学方程式为:________________________。该反应中Cl2既是氧化剂又是还原剂。
(2)次氯酸(HClO)的性质:具有强氧化性,能杀菌、消毒和漂白。酸性比碳酸______,只存在于水溶液中。次氯酸不稳定,易分解,化学方程式为________________________。
2.氯水的成分——“三分四离”
3.氯水中的微粒与性质
【典例4】(25-26高一上·天津滨海新·期中)氯气溶于水得到氯水。下列关于新制氯水的描述错误的是:
A.Cl2可使干燥的有色布条褪色
B.新制氯水呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2存在
C.新制氯水久置颜色会变浅
D.氯水中存在多种分子和离子,它们在不同的反应中表现出不同的性质
【变式4-1】(23-24高一上·天津·期中)关于新制氯水与久置氯水的说法,正确的是
A.颜色相同 B.都能使有色布条褪色
C.加硝酸银都有白色沉淀 D.新制氯水的酸性比久置氯水强
【变式4-2】(22-23高一上·天津河东·期中)在氯水中存在多种分子和离子,它们在不同的反应中表现出各自的性质。下列实验现象和结论一定正确的是
A.溶液呈黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2分子存在
B.加入有色布条,一会儿有色布条褪色,说明溶液中有Cl2分子存在
C.加入盐酸酸化,再加入硝酸银溶液,产生白色沉淀,说明氯水中有Cl﹣存在
D.氯水放置数天后酸性将减弱
【变式4-3】(24-25高一上·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
题型05 氯气与碱的反应
氯气和碱的反应
(1)与NaOH溶液反应——制取漂白液
①制取原理的化学方程式:______________________________;离子方程式:______________________________。
②漂白液的主要成分是NaCl、NaClO,有效成分是____________。
(2)与冷的石灰乳反应——制取漂白粉(不选择石灰水,因为石灰水Ca(OH)2含量低,而石灰乳中Ca(OH)2含量高)
①制取原理的化学方程式:____________________________________。
②漂白粉的主要成分是CaCl2、Ca(ClO)2,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,则得到漂粉精。
【典例5】(25-26高一上·天津·期中)已知通入氢氧化钠浓溶液中发生如下两个反应:、。现将一定量的氯气通入含氢氧化钠的浓溶液中,加热少许时间后溶液中形成、、共存体系。下列判断错误的是
A.两个反应中既做氧化剂又做还原剂
B.与反应的氯气质量一定为
C.溶液中可能为10:7
D.可能为9:2:1
【变式5-1】(23-24高一下·天津·期中)如图所示,从处通入湿润的,关闭阀,打开阀时,处的干燥红色布条上看不到明显现象当打开阀,关闭阀后,处的红色布条逐渐褪色,则瓶中装的是
A.浓盐酸 B.溶液 C. D.饱和溶液
【变式5-2】(23-24高一上·天津河西·期末)下列解释事实的离子方程式书写不正确的是
A.常温下用溶液吸收氯气:
B.氯化铁溶液腐蚀含铜的电路板:
C.四氧化三铁与盐酸:
D.的氧化性强于:
题型06 漂白液、漂白粉的制取原理与漂白原理
1.制取原理与漂白原理
(1)制取原理
①漂白液:Cl2+2NaOH===________________________。
②漂白粉:2Cl2+2Ca(OH)2===______________________________。
(2)漂白原理
①漂白液:NaClO+CO2+H2O===______________________________。
②漂白粉:Ca(ClO)2+CO2+H2O===______________________________。
③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↑。
2.漂白液和漂白粉的保存及应用
(1)漂白液和漂白粉中的有效成分能够与空气中的CO2和H2O反应生成HClO。HClO不稳定,见光易分解,漂白液和漂白粉应密封、避光并置于阴凉干燥处保存。
(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。
[特别提示] ①Cl2、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。
②HClO的漂白性是永久的破坏性漂白。
(3)洁厕剂中含有HCl,不能与以次氯酸盐为有效成分的“84”消毒液等同时使用,可能发生反应:Cl-+ClO-+2H+===H2O+Cl2↑,使人中毒。
【典例6】(24-25 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
【变式6-1】(23-24高一上·天津·期中)化学与社会、生活密切相关,下列说法不正确的是
A.氯气、二氧化氯、臭氧都可用于自来水的杀菌消毒
B.漂白粉、漂白液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
C.在清洗卫生间时,混合使用“洁厕灵”和“84消毒液”可增强消毒效果
D.小苏打受热分解或与面团发酵产生的酸反应产生气体,因此可用作面点膨松剂
【变式6-2】(23-24高一上·天津红桥·期中)抗震救灾中要用大量漂白粉和漂白液杀菌消毒。下列说法中正确的是
A.漂白粉是纯净物,漂白液是混合物
B.漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2
C.漂白液的有效成分是Na2O2
D.工业上将氯气通入澄清石灰水制取漂白粉
故合理选项是B。
【变式6-3】为检验某漂白粉是否变质,进行下列探究实验:
实验1:取5 g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5 g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07 氯气的实验室制法
氯气的实验室制法
1.药品:二氧化锰和浓盐酸。
2.原理:________________________________________________(用化学方程式表示)。
3.装置
(1)发生装置(Ⅰ)
①特点:固体+液体气体。
②仪器:铁架台、酒精灯、陶土网、圆底烧瓶、分液漏斗等。
③试剂:A中盛放____________,B中盛放__________________。
(2)净化装置(Ⅱ)
盛放试剂
试剂的作用
C
饱和食盐水
除去氯气中的氯化氢
D
浓硫酸
____________
(3)收集装置(Ⅲ)
①收集方法:______排空气法。
②验满方法:湿润的蓝色石蕊试纸或湿润的淀粉KI试纸放在集气瓶口。
(4)尾气处理装置(Ⅳ)
①导气管要伸入液面以下。
②F中盛放的试剂:____________(或其他碱液),作用是吸收过量的氯气,防止污染环境。
【知识拓展】Cl2制取的原理
除MnO2外,还可以用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等强氧化性物质与浓盐酸反应制取氯气,不需要加热。
①2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
②KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O
③Ca(ClO)2+4HCl(浓)===CaCl2+2Cl2↑+2H2O(利用漂白粉制取氯气)
【典例7】(22-23高一上·天津·期末)实验室利用下图所示的装置制备干燥、纯净的氯气。下列有关叙述不正确的是( )
A.本实验操作顺序为:检验装置气密性→添加固体药品→添加液体药品→加热
B.装置Ⅱ、Ⅲ中的试剂依次为浓硫酸、饱和NaCl溶液
C.氯气密度比空气大,故装置Ⅳ中长导管进气,短导管出气
D.装置Ⅴ中反应的离子方程式为:Cl2+2OH﹣=Cl﹣+ClO﹣+ H2O
【变式7-1】(24-25高一上·天津·期中)氯气的实验室制备是中学化学的重要实验,下列有关该实验的说法中正确的是
A.甲装置是用 和稀盐酸加热条件下反应可制得
B.使用足量的,可以使盐酸中的 全部转化成
C.乙装置既可采用向上排空气法,也可以采用排饱和食盐水法收集
D.丙装置中盛装足量的水即可实现尾气处理
【变式7-2】(24-25高一上·天津·期中)某兴趣小组为制备氯气并验证其性质,做了如下实验,实验装置如图所示(部分固定装置未画出)。下列说法不正确的是
A.装置C中有色布条Ⅰ褪色Ⅱ不褪色
B.将装置A中换成也能达到实验目的
C.装置B有除去HCl及作安全瓶的作用
D.F中的NaOH溶液的作用是吸收氯气的尾气
【变式7-3】实验室利用如图所示装置制备氯气,图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置,其中错误的是
A.①②③ B.①②④
C.②③④ D.①③④
题型08 氯离子的检验
氯离子的检验方法
(1)用稀硝酸酸化,主要是排除等离子的干扰。
(2)不能用稀盐酸酸化,因为盐酸会引入Cl-。
(3)Cl-的检验步骤也可表述为:在待测液中加入硝酸酸化的AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则证明溶液中含有Cl-。
【典例8】(24-25高一上·天津·期中)一定量通入足量的水中,发生反应 能说明该反应的产物中可能含有 的是
A.氯水具有漂白作用 B.氯水可以在光照情况下产生气体
C.氯水具有杀菌消毒作用 D.氯水可与 溶液反应生成白色沉淀
【变式8-1】(19-20高一上·天津·期末)氯水中存在多种分子和离子,它们在不同的反应中表现各自的性质。下列实验现象和结论一致且正确的是( )
A.加入有色布条,一会儿有色布条褪色,说明有Cl2存在
B.溶液呈黄绿色,且有刺激性气味,说明有HClO分子存在
C.先加入硝酸酸化,再加入AgNO3溶液产生白色沉淀,说明有Cl-存在
D.加入NaOH溶液,氯水黄绿色消失,说明有HClO分子存在
【变式8-2】下列有关新制氯水的说法中不正确的是
A.将硝酸银溶液滴到新制氯水中,再加稀硝酸,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-
B.新制氯水滴在蓝色石蕊试纸上,试纸先变红色后褪色,说明 Cl2 有漂白性
C.向淀粉碘化钾溶液中加入氯水,溶液变为蓝色,可证明 Cl2 的氧化性强于 I2
D.新制氯水滴到 Na2CO3 溶液中,有气体产生,说明氯水中含有 H+
题型09 ClO2的性质和制备
ClO2的性质和制备(了解)
(1)物理性质:是一种黄绿色到橙黄色的气体,极易溶于水。
(2)制取:Cl2+2NaClO2===2ClO2+2NaCl
或:5NaClO2+4HCl===4ClO2↑+5NaCl+2H2O
或:
(3)性质决定用途:ClO2具有强氧化性,是一种广谱、高效的消毒剂。
【典例9】(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
【变式9-1】(23-24高一上·天津·期中)下列关于氯及其化合物的说法正确的是
A.氯气有漂白性,所以氯气能使湿润的有色布条褪色
B.ClO2具有强氧化性,可用于自来水的杀菌消毒
C.铁在氯气中燃烧生成棕红色的烟,为固体
D.漂白粉在空气中容易失效的原因是次氯酸钙不稳定,易分解
【变式9-2】(24-25高一上·天津·期中)二氧化氯(ClO2)是一种工业上常用作水处理剂、漂白剂的气体,易溶于水,在水中的溶解度约为的5倍。下列有关实验室制备的实验原理和装置的说法错误的是
A.装置甲中使用70%而不用稀硫酸,目的是有利于气体逸出
B.装置乙中发生的离子反应为
C.用装置丙吸收
D.用装置丁处理尾气
【变式9-3】(22-24高一上·天津·期末)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。常温下,ClO2气体与Cl2具有相似的颜色与气味,易溶于水,在水中的溶解度是Cl2的5~8倍。ClO2对热、震动、撞击和摩擦相当敏感,极易分解发生爆炸。ClO2几乎不与冷水反应,遇热水则会分解。经研究表明,ClO2反应释放出的原子氧可以氧化色素,所以ClO2也是优良的漂白剂。工业上可采用SO2与氯酸钠在酸性条件下反应制取ClO2,并生成NaHSO4。相信在不久的将来,ClO2将广泛应用到杀菌消毒领域。下列说法不正确的是
A.ClO2是优良的漂白剂是因为具有强氧化性
B.常温下ClO2是一种黄绿色,有刺激性气味的气体
C.一般可用冰水吸收ClO2气体,形成ClO2溶液
D.工业上制取ClO2过程中,参加反应的氧化剂和还原剂物质的量之比为1:2
题型10 氯及其化合物“价类”二维图
熟悉氯元素“价—类”二维图,从化合价及物质的类别认识含氯元素的物质的性质及其转化关系。
①为______,氯元素为-1价,属于氢化物;②为______,属于单质,氯元素的化合价为0;③为______,氯元素的化合价为+4价,属于氧化物;④为______,氯元素为+1价,属于弱酸;⑤为______,氯元素为-1价,属于钠盐;⑥为______,氯元素为+1价,属于钠盐。
【典例10】(24-25高一上·天津河西·期中)物质类别和元素的价态是学习元素化合物性质的重要认识视角,如图所示是某种元素的“价—类二维图”,其中单质a是一种黄绿色气体,下列推断错误的是
A.a在反应中,既做氧化剂,又做还原剂
B.a转化为b对应的钠盐,可以有多种途径
C.a→c→e→d→b均可一步转化
D.含14.6g溶质d的浓溶液与足量的二氧化锰反应,可制得7.1g单质a
【变式10-1】(24-25高一上·天津滨海新·期中)“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、b、c、d、e、f为含元素的物质(已知a和e的反应方程式为:。下列说法不正确的是
A.d溶液光照条件下长时间放置,导电性减弱
B.b、c均可用于自来水消毒
C.物质f可用于漂白
D.实验室可用物质e为原料制备
【变式10-2】(23-24高一上·天津·期中)在学习了氯及其化合物的知识后,某同学绘制了如图所示的价一类二维图,已知:e、f的阳离子均为。下列叙述正确的是
A.f为漂白粉的有效成分
B.b可使湿润的红色布条褪色,说明b具有漂白性
C.加热条件下,含有146ga的浓溶液与足量的二氧化锰充分反应可以制取71gb
D.用洁净的铂丝分别蘸取d的钠盐与e的溶液灼烧,火焰的颜色相同
【变式10-3】(24-25高一上·天津·期末)如图是氯元素的价一类二维图,根据所学知识判断下列说法正确的是
A.A的浓溶液与足量共热,转移电子数为
B.B能使有色鲜花褪色,说明B有漂白性
C.E→C可以通过加入氧化剂实现
D.D只存在于水溶液中,且不稳定,在光照下易分解
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2.2 氯及其化合物
题型目录
题型01 认识氯气
题型02 氯气与金属的反应
题型03 氯气与非金属的反应
题型04 氯气与水反应 氯水的成分与性质
题型05 氯气与碱的反应
题型06 漂白液、漂白粉的制取原理与漂白原理
题型07 氯气的实验室制法
题型08 氯离子的检验
题型09 ClO2的性质和制备
题型10 氯及其化合物“价类”二维图
题型01 认识氯气
1.氯元素的存在
在自然界中只以化合态形式存在。如NaCl、MgCl2、CaCl2等形式大量存在于海水、陆地的盐湖和盐矿中。
2.物理性质
氯气为黄绿色、有刺激性气味的有毒气体,密度比空气大,25 ℃时,1体积的水可溶解约2体积的氯气。
3.用途
氯气是一种重要的化工原料,大量用于制造盐酸、有机溶剂、农药、染料和药品等。
【典例1】(25-26高一上·天津河西·期中)下列关于氯气物理性质的描述,错误的是
A.无色无味的气体 B.黄绿色有刺激性气味
C.密度比空气大 D.能溶于水
【答案】A
【详解】A.氯气是黄绿色有刺激性气味的气体,故A错误;
B.氯气是黄绿色有刺激性气味的气体,故B正确;
C.常温常压,氯气的密度比空气大,故C正确;
D.1体积水能溶解2体积氯气,氯气是能溶于水的气体,故D正确;
选A。
【变式1-1】(23-24高一上·天津红桥·期末)下列说法正确的是
A.Cl和的化学性质相同
B.含有氯元素的物质都呈黄绿色,均有毒
C.氢气在氯气中燃烧时,火焰呈淡蓝色
D.向氯水中滴加硝酸银溶液,有白色沉淀生成
【答案】D
【详解】A.结构决定性质,Cl-和Cl结构不同,则性质不同,故A错误;
B.氯气为黄绿色气体,其他含氯元素不一定是黄绿色的,如NaCl为白色的且无毒,故B错误;
C.氢气在氯气中燃烧发出苍白色火焰,故C错误;
D.氯水中含有氯离子,可以与硝酸银产生氯化银白色沉淀,故D正确;
故选D。
【变式1-2】(24-25高一上·天津·期中)某化学兴趣小组为制取较为纯净、干燥的氯气,设计了如图实验装置。请按要求回答下列问题:
(1)仪器X的名称为 ,其中发生反应的离子方程式为 。
(2)装置B应选用的试剂为 , 目的是 。
(3)装置C中盛放的试剂名称为 。
(4)装置D中的一处明显的错误为 。
(5)装置E中的试剂为 ,其作用为 (用离子方程式表示)。
【答案】(1) 圆底烧瓶 4H++2Cl-+MnO2 Mn2++Cl2↑+2H2O
(2) 饱和食盐水 除去氯气中的氯化氢气体
(3)浓硫酸
(4)D中的导气管应该左长右短
(5) 氢氧化钠溶液 Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
【分析】本实验通过二氧化锰和浓盐酸加热条件下制备氯气,通过饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体,通过浓硫酸除去水蒸气,收集氯气之后尾气处理,据此分析回答问题。
【详解】(1)由图示可知,仪器X的名称为圆底烧瓶;二氧化锰和浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水,离子方程式为4H++2Cl-+MnO2 Mn2++Cl2↑+2H2O;
(2)由分析可知,装置B应选用的试剂为饱和食盐水,目的是除去氯气中的氯化氢气体;
(3)由分析可知,装置C中盛放浓硫酸除去水蒸气;
(4)氯气的密度比空气大,所以收集氯气时应该长管进气,短管出气;
(5)氯气有毒,装置E的作用为尾气吸收,防止环境污染;氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。
【变式1-3】(23-24高一上·天津·期中)为了使鱼苗顺利地长途运输,必须满足3个条件:
①需要保持适量的氧气②使鱼苗呼出的二氧化碳及时排除③防止细菌大量繁殖。
已知下列4种物质加入水中都可以起到供氧杀菌的作用,在长距离储运鱼苗的水中,你觉得最好加入的药剂是
A.Na2O2 B.CaO2 C.Cl2 D.H2O2
【答案】B
【分析】过氧化钠虽能制取氧气,但生成的氢氧化钠为强碱,碱性太强;氯气和水反应生成氯化氢和次氯酸,虽能杀菌,但生成物酸性太强,且不生成氧气,不吸收二氧化碳;过氧化钙与水反应有氧气生成,且生成的氢氧化钙在水中的溶解性较弱,且过氧化钙可以同时消耗二氧化碳;而双氧水虽能制取氧气,但不能消耗二氧化碳。
【详解】A.过氧化钠虽能制取氧气和吸收二氧化碳,但生成的物质碱性太强,故A错误;
B.因为过氧化钙与水反应有氧气生成,且生成的氢氧化钙在水中的溶解性较弱,相应腐蚀性也小;且过氧化钙可以同时消耗二氧化碳,可维持氧气和二氧化碳的平衡,故B正确;
C.氯气和水反应生成氯化氢和次氯酸,虽能杀菌,但生成物酸性太强,且不生成氧气,不吸收二氧化碳,氯气本身也有毒,故C错误;
D.双氧水虽能制取氧气,但不能消耗二氧化碳,故D错误。
答案选B。
题型02 氯气与金属的反应
氯气与金属单质的反应
反应现象
化学方程式
与钠反应
产生大量白色烟
2Na+Cl22NaCl
与铁反应
产生大量棕褐色烟
2Fe+3Cl22FeCl3
与铜反应
产生大量棕黄色烟
Cu+Cl2CuCl2
[提醒] 氯气能与绝大多数金属反应,一般把变价金属(如Fe、Cu)氧化到高价态。
【典例2】(25-26高一上·天津滨海新·期中)下列氯化物不能由相应单质和氯气直接化合制得的是:
A.FeCl3 B.HCl C.FeCl2 D.CuCl2
【答案】C
【详解】A.铁与Cl2直接反应时,Cl2的强氧化性使铁被氧化至最高价态+3,生成FeCl3,A正确;
B.氢气和氯气直接化合生成HCl,B正确;
C.铁与Cl2直接反应时,生成FeCl3,C错误;
D.铜与Cl2反应生成CuCl2,D正确;
故答案选C。
【变式2-1】(24-25高一上·天津·期中)下列关于氯气的性质说法正确的是
A.湿润的有色布条遇褪色,说明具有漂白性
B.通常状况下氯气与铁不反应,氯气的储存能用铁质容器
C.铁丝在氯气中剧烈燃烧,产生绿色的烟
D.氢气在氯气中安静燃烧,发出黄色火焰
【答案】B
【详解】A.没有漂白性,氯气与水生成的次氯酸具有漂白性,A错误;
B.通常状况下干燥的氯气与铁不反应,因此可以用铁质容器储存氯气,B正确;
C.铁丝在氯气中剧烈燃烧,产生棕褐色的烟,C错误;
D.氢气在氯气中安静燃烧,发出苍白色火焰,瓶口产生白雾,D错误;
故选B。
【变式2-2】(24-25高一上·天津西青·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】B
【详解】A.次氯酸见光易分解为盐酸和氧气,不能实现,故不选A;
B.过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,能够实现,故选B;
C.碳酸氢钠受热分解为碳酸钠、二氧化碳、水,不能实现,故不选C;
D.铁和氯气点燃生成FeCl3,不能实现,故不选D;
选B。
【变式2-3】(23-24高一上·天津·期中)下列实验操作不合理的是
A
B
C
D
切割金属钠
过氧化钠与水反应
铜丝在氯气中燃烧
收集
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【详解】A.金属钠质地柔软,可以使用小刀切割,A正确;
B.过氧化钠与水反应产生氧气,可以使用带火星的木条检验,B正确;
C.铜丝在氯气中燃烧,可使用坩埚钳夹取铜丝在氯气中加热反应,C正确;
D.氯气密度大于空气,收集氯气时应长进短出,D错误。
故选D。
题型03 氯气与非金属的反应
氯气与非金属单质H2的反应
(1)操作:在空气中点燃H2,然后把导管缓慢伸入盛满Cl2的集气瓶中。
(2)现象:H2在Cl2中安静地燃烧(若点燃或强光照射时,H2与Cl2的混合气体会发生爆炸),发出苍白色火焰,集气瓶口上方出现白雾。(氯化氢的水溶液俗称盐酸,生成的HCl在集气瓶口遇空气中的水蒸气形成盐酸小液滴)
化学方程式H2+Cl22HCl。
【典例3】(23-24高一上·天津河西·期中)下列说法正确的是
A.纯净的在中安静地燃烧,发出苍白色火焰
B.铁丝在少量的中燃烧可生成
C.燃烧是发光发热的剧烈的化学反应,必须有氧气参与
D.在中燃烧产生蓝色的烟
【答案】A
【详解】A.纯净的氢气与氯气在点燃下安静燃烧反应生成HCl,并发出苍白色火焰,选项A正确;
B.由于是固体与气体反应,不论铁是否过量, Fe在中可燃烧只得到FeCl3,选项B错误;
C.燃烧是发光发热的剧烈的化学反应,结合选项A、B可知,燃烧不一定有氧气参与,选项C错误;
D.在中燃烧生成棕黄色的烟,产物主要为氯化铜,反应后向集气瓶中加入水,得到蓝色或蓝绿色或绿色的溶液,选项D错误;
答案选A。
【变式3-1】(22-23高一上·天津滨海新·期中)是一种化工原料,可以制备一系列物质,如图所示。下列说法中正确的是
A.和在点燃的条件下安静燃烧,产生淡蓝色火焰
B.工业上可用石灰乳与反应制取漂粉精
C.时,在水中的溶解度比的大
D.如图所示转化反应都是氧化还原反应
【答案】B
【分析】电解饱和NaCl溶液生成NaOH、氯气和氢气,氢气和氯气在点燃条件下安静燃烧产生苍白色火焰,电解熔融的NaCl得到Na单质和氯气,氯气与熟石灰反应生成次氯酸钙和氯化钙;向饱和食盐水中先通入氨气碱化溶液,再通入二氧化碳生成碳酸氢钠和氯化铵,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠和水和二氧化碳;
【详解】A.Cl2和H2在点燃的条件下安静燃烧,产生苍白色火焰,故A错误;
B.工业上可用石灰乳与Cl2反应制取漂粉精,即生成氯化钙与次氯酸钙的混合物,故B正确;
C.25℃时,NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的小,故C错误;
D.上图所示转化反应中氯化钠溶液中通入氨气、二氧化碳生成碳酸氢钠以及碳酸氢钠分解不是氧化还原反应,故D错误;
故选:B。
【变式3-2】(21-22高一上·天津东丽·期末)下列有关氯气及氯水说法正确的是
A.液氯中既含有氯分子,又含有氯离子
B.氯气与反应时体现它的强还原性
C.氯水放置一段时间,增大
D.氯气与溶液反应可制成漂白液
【答案】D
【详解】A.液氯中只有氯分子,A错误;
B.氯气与反应时氯元素的化合价降低,表现强氧化性,B错误;
C.氯水放置一段时间,次氯酸分解, ,向右移动减小,C错误;
D.氯气与溶液反应生成次氯酸钠可制成漂白液,D正确;
故选D。
【变式3-3】已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气,现按下图进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球,反应一段时间后,对图中指定部位颜色描述正确的是
①
②
③
④
A
黄绿色
橙色
蓝色
白色
B
无色
橙色
紫色
白色
C
黄绿色
橙色
蓝色
无色
D
黄绿色
无色
紫色
白色
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【详解】常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出 Cl2 , Cl2 的颜色是黄绿色,①处充满黄绿色的 Cl2 ;
Cl2 进入玻璃管后与②处 NaBr 溶液发生置换反应生成 Br2 ,溴的水溶液颜色为橙色,所以②处的白色棉球变为橙色;
Cl2 和③处 KI 溶液反应置换出 I2 ,淀粉溶液遇 I2 变蓝,③处棉球变为蓝色;
④处 Cl2 与 NaOH 溶液反应生成 NaCl 、 NaClO ,棉球本身是白色的,所以④处的颜色为白色;
故①②③④的颜色分别为:黄绿色;橙色;蓝色;白色;答案选A。
题型04 氯气与水反应 氯水的成分与性质
1.氯气与水的反应
(1)氯气的水溶液称为氯水。氯气与水反应的化学方程式为:Cl2+H2O⇌HCl+HClO。该反应中Cl2既是氧化剂又是还原剂。
(2)次氯酸(HClO)的性质:具有强氧化性,能杀菌、消毒和漂白。酸性比碳酸弱,只存在于水溶液中。次氯酸不稳定,易分解,化学方程式为2HClO=2HCl+O2↑。
2.氯水的成分——“三分四离”
3.氯水中的微粒与性质
【典例4】(25-26高一上·天津滨海新·期中)氯气溶于水得到氯水。下列关于新制氯水的描述错误的是:
A.Cl2可使干燥的有色布条褪色
B.新制氯水呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2存在
C.新制氯水久置颜色会变浅
D.氯水中存在多种分子和离子,它们在不同的反应中表现出不同的性质
【答案】A
【详解】A.Cl2本身不能使干燥的有色布条褪色,漂白作用是因为氯气与水反应生成HClO,而干燥环境下无法生成HClO,A错误;
B.氯水呈浅黄绿色且有刺激性气味,说明有未反应的Cl2分子存在,B正确;
C.氯水中存在可逆反应,久置的氯水HClO分解,Cl2逐渐减小,颜色变浅,C正确;
D.氯水中含Cl2、H2O、HClO等分子及H+、Cl-等离子,各成分性质不同,D正确;
故选A。
【变式4-1】(23-24高一上·天津·期中)关于新制氯水与久置氯水的说法,正确的是
A.颜色相同 B.都能使有色布条褪色
C.加硝酸银都有白色沉淀 D.新制氯水的酸性比久置氯水强
【答案】C
【分析】新制氯水中含有氢离子、氯离子、次氯酸分子、氯气分子、氢氧根离子、水分子七种微粒,但是久置的氯水最终变成稀盐酸;
【详解】A.新制氯水中含有氯气分子呈黄绿色,但是久置氯水中不含氯气分子,为无色溶液,颜色不一样,A错误;
B.新制氯水中含有次氯酸分子,具有漂白性,但是久置氯水中不含次氯酸,无漂白性,B错误;
C.新制氯气中含有盐酸,久置氯水的主要成分为盐酸,都具有酸性,但久置的氯水的酸性强,C正确;
D.久置的氯水中弱酸次氯酸最终变成强酸盐酸,导致酸性增强,D错误;
故选C。
【变式4-2】(22-23高一上·天津河东·期中)在氯水中存在多种分子和离子,它们在不同的反应中表现出各自的性质。下列实验现象和结论一定正确的是
A.溶液呈黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2分子存在
B.加入有色布条,一会儿有色布条褪色,说明溶液中有Cl2分子存在
C.加入盐酸酸化,再加入硝酸银溶液,产生白色沉淀,说明氯水中有Cl﹣存在
D.氯水放置数天后酸性将减弱
【答案】A
【详解】A.溶液呈黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2分子存在,A正确;
B.加入有色布条,一会儿有色布条褪色,说明溶液中有HClO分子存在,B错误;
C.加入盐酸酸化,再加入硝酸银溶液,产生白色沉淀,不能说明氯水中有Cl﹣存在,加入的盐酸引入过氯离子,C错误;
D.氯水放置数天后次氯酸分解,久置的氯水为盐酸溶液,酸性将增强,D错误;
故选A。
【变式4-3】(24-25高一上·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。
题型05 氯气与碱的反应
氯气和碱的反应
(1)与NaOH溶液反应——制取漂白液
①制取原理的化学方程式:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O;离子方程式:Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O。
②漂白液的主要成分是NaCl、NaClO,有效成分是NaClO。
(2)与冷的石灰乳反应——制取漂白粉(不选择石灰水,因为石灰水Ca(OH)2含量低,而石灰乳中Ca(OH)2含量高)
①制取原理的化学方程式:2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
②漂白粉的主要成分是CaCl2、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。
【典例5】(25-26高一上·天津·期中)已知通入氢氧化钠浓溶液中发生如下两个反应:、。现将一定量的氯气通入含氢氧化钠的浓溶液中,加热少许时间后溶液中形成、、共存体系。下列判断错误的是
A.两个反应中既做氧化剂又做还原剂
B.与反应的氯气质量一定为
C.溶液中可能为10:7
D.可能为9:2:1
【答案】D
【详解】A.两个反应中的Cl元素化合价既上升又下降,既做氧化剂又做还原剂,A正确;
B.根据化学式、、知,Na、Cl原子个数之比为1:1,所以与NaOH反应的,质量为,B正确;
C.若只发生,,若只发生,,6:5< 10:7 <2:1,C正确;
D.如果,得失电子的物质的量之比=,所以得失电子不相等,D错误;
故答案选D。
【变式5-1】(23-24高一下·天津·期中)如图所示,从处通入湿润的,关闭阀,打开阀时,处的干燥红色布条上看不到明显现象当打开阀,关闭阀后,处的红色布条逐渐褪色,则瓶中装的是
A.浓盐酸 B.溶液 C. D.饱和溶液
【答案】B
【分析】起漂白作用的物质是HClO或者是潮湿的氯气,先判断A处通入的Cl2是否带有水蒸气,根据B1阀开,B2阀关时,C处红色布条褪色,说明A处Cl2是潮湿的,潮湿的Cl2在B1阀关闭时通过D瓶,看不到C试管中红色布条有明显的变化,说明D瓶溶液吸收了Cl2或吸收了Cl2中的水蒸气。
【详解】A.浓盐酸不与Cl2反应,也不干燥氯气,A错误;
B.氯气与氢氧化钠溶液反应,B正确;
C.水不能吸收氯气,也不与氯气反应,C错误;
D.饱和溶液不能吸收氯气,也不与氯气反应,D错误;
故选B。
【变式5-2】(23-24高一上·天津河西·期末)下列解释事实的离子方程式书写不正确的是
A.常温下用溶液吸收氯气:
B.氯化铁溶液腐蚀含铜的电路板:
C.四氧化三铁与盐酸:
D.的氧化性强于:
【答案】C
【详解】A.常温下用NaOH溶液吸收氯气的离子方程式为:Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O,故A正确;
B.氯化铁溶液腐蚀含铜电路板的离子方程式为:2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+,故B正确;
C.四氧化三铁与盐酸反应的离子方程式为:Fe3O4+8H+═2Fe3++2e2++4H2O,故C错误;
D.Cl2的氧化性强于Br2的离子方程式为:Cl2+2Br-═2Cl-+Br2,故D正确;
答案选C。
题型06 漂白液、漂白粉的制取原理与漂白原理
1.制取原理与漂白原理
(1)制取原理
①漂白液:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
②漂白粉:2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
(2)漂白原理
①漂白液:NaClO+CO2+H2O===NaHCO3+HClO。
②漂白粉:Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO。
③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↑。
2.漂白液和漂白粉的保存及应用
(1)漂白液和漂白粉中的有效成分能够与空气中的CO2和H2O反应生成HClO。HClO不稳定,见光易分解,漂白液和漂白粉应密封、避光并置于阴凉干燥处保存。
(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。
[特别提示] ①Cl2、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。
②HClO的漂白性是永久的破坏性漂白。
(3)洁厕剂中含有HCl,不能与以次氯酸盐为有效成分的“84”消毒液等同时使用,可能发生反应:Cl-+ClO-+2H+===H2O+Cl2↑,使人中毒。
【典例6】(24-25 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
【详解】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。
【变式6-1】(23-24高一上·天津·期中)化学与社会、生活密切相关,下列说法不正确的是
A.氯气、二氧化氯、臭氧都可用于自来水的杀菌消毒
B.漂白粉、漂白液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
C.在清洗卫生间时,混合使用“洁厕灵”和“84消毒液”可增强消毒效果
D.小苏打受热分解或与面团发酵产生的酸反应产生气体,因此可用作面点膨松剂
【答案】C
【详解】A.Cl2+H2OHCl+HClO,氯气与水反应生成次氯酸,HClO具有强氧化性,可用于杀菌消毒,二氧化氯中氯的化合价为+4价,不稳定,易转变为-1价,从而体现较强的氧化性,可用于自来水的杀菌消毒,臭氧有强氧化性,能杀菌消毒,故A正确;
B.漂白粉、漂白液和漂粉精含有次氯酸盐,次氯酸根离子具有强的氧化性,具有漂白性和杀菌消毒效力,所以既可作漂白棉、麻、纸张的漂白剂,又可用作游泳池等场所的消毒剂,故B正确;
C.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,故C错误;
D.小苏打受热分解或与面团发酵产生的酸反应产生CO2气体,所以可用作面点膨松剂,故D正确;
故选:C。
【变式6-2】(23-24高一上·天津红桥·期中)抗震救灾中要用大量漂白粉和漂白液杀菌消毒。下列说法中正确的是
A.漂白粉是纯净物,漂白液是混合物
B.漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2
C.漂白液的有效成分是Na2O2
D.工业上将氯气通入澄清石灰水制取漂白粉
【答案】B
【详解】A.漂白粉的主要成分为氯化钙、次氯酸钙,漂白液的主要成分为NaCl、NaClO,二者均为混合物,A错误;
B.漂白粉主要成分为氯化钙、次氯酸钙,其有效成分是Ca(ClO)2,B正确;
C.漂白液主要成分为NaCl、NaClO,其有效成分是NaClO,C错误;
D.工业上将氯气通入石灰乳中,反应制取得到漂白粉,D错误;
故合理选项是B。
【变式6-3】为检验某漂白粉是否变质,进行下列探究实验:
实验1:取5 g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5 g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
【详解】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;已知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,由实验2中红色花瓣褪色,说明溶液中有次氯酸,故实验1和实验2说明漂白粉部分变质,B错误;由B项分析可知,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。
题型07 氯气的实验室制法
氯气的实验室制法
1.药品:二氧化锰和浓盐酸。
2.原理:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O(用化学方程式表示)。
3.装置
(1)发生装置(Ⅰ)
①特点:固体+液体气体。
②仪器:铁架台、酒精灯、陶土网、圆底烧瓶、分液漏斗等。
③试剂:A中盛放浓盐酸,B中盛放二氧化锰。
(2)净化装置(Ⅱ)
盛放试剂
试剂的作用
C
饱和食盐水
除去氯气中的氯化氢
D
浓硫酸
干燥氯气
(3)收集装置(Ⅲ)
①收集方法:向上排空气法。
②验满方法:湿润的蓝色石蕊试纸或湿润的淀粉KI试纸放在集气瓶口。
(4)尾气处理装置(Ⅳ)
①导气管要伸入液面以下。
②F中盛放的试剂:氢氧化钠溶液(或其他碱液),作用是吸收过量的氯气,防止污染环境。
【知识拓展】Cl2制取的原理
除MnO2外,还可以用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等强氧化性物质与浓盐酸反应制取氯气,不需要加热。
①2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
②KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O
③Ca(ClO)2+4HCl(浓)===CaCl2+2Cl2↑+2H2O(利用漂白粉制取氯气)
【典例7】(22-23高一上·天津·期末)实验室利用下图所示的装置制备干燥、纯净的氯气。下列有关叙述不正确的是( )
A.本实验操作顺序为:检验装置气密性→添加固体药品→添加液体药品→加热
B.装置Ⅱ、Ⅲ中的试剂依次为浓硫酸、饱和NaCl溶液
C.氯气密度比空气大,故装置Ⅳ中长导管进气,短导管出气
D.装置Ⅴ中反应的离子方程式为:Cl2+2OH﹣=Cl﹣+ClO﹣+ H2O
【答案】B
【详解】A. 本实验操作顺序为:检验装置气密性→在圆底烧瓶中添加固体药品二氧化锰→通过分液漏斗添加液体药品浓盐酸→加热制取氯气,净化干燥后收集,且注意尾气处理,选项A正确;
B. 装置Ⅱ、Ⅲ中的试剂依次为饱和NaCl溶液、浓硫酸,以除去氯气中的氯化氢气体和干燥氯气,选项B不正确;
C. 氯气密度比空气大,故装置Ⅳ中长导管进气,短导管出气,利用排空气法收集且有尾气吸收,选项C正确;
D. 装置Ⅴ中多余的氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应的离子方程式为:Cl2+2OH﹣=Cl﹣+ClO﹣+ H2O,选项D正确。
答案选B。
【点睛】本题考查氯气的制备及收集,利用二氧化锰和浓盐酸共热制取氯气,制得的氯气中含有氯化氢,进行净化和干燥,最后收集和尾气处理,得到纯净、干燥的氯气。
【变式7-1】(24-25高一上·天津·期中)氯气的实验室制备是中学化学的重要实验,下列有关该实验的说法中正确的是
A.甲装置是用 和稀盐酸加热条件下反应可制得
B.使用足量的,可以使盐酸中的 全部转化成
C.乙装置既可采用向上排空气法,也可以采用排饱和食盐水法收集
D.丙装置中盛装足量的水即可实现尾气处理
【答案】C
【分析】装置甲中发生反应:(浓),HCl易挥发,用饱和食盐水除去HCl气体,用向上排空气法收集氯气,氯气有毒,丙用于吸收氯气,以此解答。
【详解】A.MnO2和浓盐酸在加热条件下反应生成氯气,不是稀盐酸,A错误;
B.随着反应的进行,浓盐酸变稀,反应停止,足量的二氧化锰不能完全将氯离子转化为氯气,B错误;
C.收集装置可采用向上排空气法,也可以采用排饱和食盐水法收集,饱和食盐水会抑制氯气的溶解,用饱和食盐水能收集氯气,C正确;
D.氯气与水的反应是可逆反应,不能用水处理尾气,D错误;
故选C。
【变式7-2】(24-25高一上·天津·期中)某兴趣小组为制备氯气并验证其性质,做了如下实验,实验装置如图所示(部分固定装置未画出)。下列说法不正确的是
A.装置C中有色布条Ⅰ褪色Ⅱ不褪色
B.将装置A中换成也能达到实验目的
C.装置B有除去HCl及作安全瓶的作用
D.F中的NaOH溶液的作用是吸收氯气的尾气
【答案】B
【分析】装置A中制备氯气,在装置B中除去氯气中的氯化氢,装置C中分别将氯气通入到湿润的有色布条和干燥的有色布条,检验漂白性,装置D中氯气置换出溴单质,用装置F进行尾气处理。
【详解】A.氯气与水反应生成的次氯酸使I中布条褪色,干燥的氯气不具备漂白性,II中布条不褪色,故A正确;
B.与浓盐酸反应制取氯气需要加热,不加热不能制取氯气,故B错误;
C.装置乙中的长颈漏斗可以起到平衡压强的作用,可作安全瓶,饱和食盐水可以除去氯气中的HCl,故C正确;
D.Cl2有毒,可以与NaOH反应被吸收,F中的NaOH溶液的作用是吸收氯气的尾气,故D正确;
答案选B。
【变式7-3】实验室利用如图所示装置制备氯气,图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置,其中错误的是
A.①②③ B.①②④
C.②③④ D.①③④
【答案】C
【详解】①中浓盐酸与二氧化锰共热反应制备氯气,①正确;
②中氯气能与氢氧化钠溶液反应,则不能用盛有饱和氢氧化钠溶液的装置②除去氯气中的氯化氢,②错误;
③用盛有浓硫酸的装置干燥氯气时,气体应从长管进、短管出进行洗气,③错误;
④中澄清石灰水的浓度低、吸收尾气的效果不好,应选NaOH溶液进行尾气处理,④错误;
综上,②③④错误,故选C。
题型08 氯离子的检验
氯离子的检验方法
(1)用稀硝酸酸化,主要是排除等离子的干扰。
(2)不能用稀盐酸酸化,因为盐酸会引入Cl-。
(3)Cl-的检验步骤也可表述为:在待测液中加入硝酸酸化的AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则证明溶液中含有Cl-。
【典例8】(24-25高一上·天津·期中)一定量通入足量的水中,发生反应 能说明该反应的产物中可能含有 的是
A.氯水具有漂白作用 B.氯水可以在光照情况下产生气体
C.氯水具有杀菌消毒作用 D.氯水可与 溶液反应生成白色沉淀
【答案】D
【分析】根据氯离子、次氯酸、氯气的性质特点解答;
【详解】A.次氯酸具有强氧化性,因此氯水具有漂白作用,与氯离子无关,A错误;
B.次氯酸具有不稳定性,光照分解生成HCl和O2,与氯离子无关,B错误;
C.氯水具有强氧化性,因此氯水具有杀菌消毒作用,与氯离子无关,C错误;
D.氯水可与AgNO3溶液反应生成氯化银白色沉淀:Ag++Cl-=AgCl↓,因此可以说明含有氯离子,D正确;
故选D。
【变式8-1】(19-20高一上·天津·期末)氯水中存在多种分子和离子,它们在不同的反应中表现各自的性质。下列实验现象和结论一致且正确的是( )
A.加入有色布条,一会儿有色布条褪色,说明有Cl2存在
B.溶液呈黄绿色,且有刺激性气味,说明有HClO分子存在
C.先加入硝酸酸化,再加入AgNO3溶液产生白色沉淀,说明有Cl-存在
D.加入NaOH溶液,氯水黄绿色消失,说明有HClO分子存在
【答案】C
【分析】氯气通入溶液中,与水反应发生Cl2+H2OHCl+HClO,氯水中存在Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-,利用离子、分子的性质来分析。
【详解】A. 次氯酸具有漂白性,则加入有色布条后,有色布条褪色,说明有HClO分子存在,故A错误;
B. 氯气为黄绿色气体,具有刺激性气味,则氯水呈浅黄色,且有刺激性气味,说明有Cl2分子存在,故B错误;
C. 因AgCl不溶于硝酸,先加入硝酸酸化,再加入AgNO3溶液产生白色沉淀,说明有Cl−存在,故C正确;
D. 氯气和氢氧化钠发生氧化还原反应,则不能说明有HClO存在,故D错误;
答案选C。
【点睛】氯气通入溶液中,与水反应发生Cl2+H2OHCl+HClO,氯水中存在Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-,氯水具有多种成分和性质。
【变式8-2】下列有关新制氯水的说法中不正确的是
A.将硝酸银溶液滴到新制氯水中,再加稀硝酸,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-
B.新制氯水滴在蓝色石蕊试纸上,试纸先变红色后褪色,说明 Cl2 有漂白性
C.向淀粉碘化钾溶液中加入氯水,溶液变为蓝色,可证明 Cl2 的氧化性强于 I2
D.新制氯水滴到 Na2CO3 溶液中,有气体产生,说明氯水中含有 H+
【答案】B
【详解】A.溶液与硝酸银反应产生白色沉淀,只能是氯离子与银离子反应得到AgCl白色沉淀,说明氯水中含有Cl-,故A正确;
B.新制氯水滴在蓝色石蕊试纸上,试纸先变红色后褪色,是因为氯水中含有氯气和水反应生成的具有漂白性的次氯酸,不能由此说明 Cl2有漂白性,故B错误;
C.向淀粉碘化钾溶液中加入氯水,溶液变为蓝色,说明生成I2,可证明Cl2的氧化性强于I2,故C正确;
D.酸性溶液能与碳酸钠反应生成二氧化碳。新制氯水滴到 Na2CO3 溶液中,有气泡产生,说明氯水中含有H+,故D正确;
故答案为B。
【点睛】明确氯水的成分和性质是解题关键,氯水由于存在氯气和水的反应生成盐酸和次氯酸,所以氯水含有氯气分子,水,盐酸和次氯酸,与不同的试剂反应时,起作用的微粒不同;①与硝酸银反应:氯离子与硝酸银反应生成白色沉淀;②与碳酸钠反应:碳酸钠和盐酸反应生成二氧化碳气体;③与有色布条作用:次氯酸有漂白性,有色布条褪色;④与石蕊试液作用:先变红后褪色,因为溶液中有酸,显酸性,有次氯酸有漂白性;⑤与二氧化硫作用:黄绿色退去,二氧化硫和氯气和水反应生成硫酸和盐酸。
题型09 ClO2的性质和制备
ClO2的性质和制备(了解)
(1)物理性质:是一种黄绿色到橙黄色的气体,极易溶于水。
(2)制取:Cl2+2NaClO2===2ClO2+2NaCl
或:5NaClO2+4HCl===4ClO2↑+5NaCl+2H2O
或:
(3)性质决定用途:ClO2具有强氧化性,是一种广谱、高效的消毒剂。
【典例9】(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。
【详解】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A。
【变式9-1】(23-24高一上·天津·期中)下列关于氯及其化合物的说法正确的是
A.氯气有漂白性,所以氯气能使湿润的有色布条褪色
B.ClO2具有强氧化性,可用于自来水的杀菌消毒
C.铁在氯气中燃烧生成棕红色的烟,为固体
D.漂白粉在空气中容易失效的原因是次氯酸钙不稳定,易分解
【答案】B
【详解】A.氯气与水反应产生的HClO能使湿润的有色布条褪色,不能说氯气具有漂白性,故A错误;
B.ClO2具有强氧化性而使蛋白质变性,所以该物质能杀菌消毒,故B正确;
C.铁丝在氯气中燃烧生成FeCl3,故C错误;
D.漂白粉在空气中容易失效的原因是酸性:H2CO3>HClO,次氯酸钙与空气中的二氧化碳、水反应产生了碳酸钙、次氯酸,而HClO不稳定,光照分解,导致物质变质,D错误;
故答案选B。
【变式9-2】(24-25高一上·天津·期中)二氧化氯(ClO2)是一种工业上常用作水处理剂、漂白剂的气体,易溶于水,在水中的溶解度约为的5倍。下列有关实验室制备的实验原理和装置的说法错误的是
A.装置甲中使用70%而不用稀硫酸,目的是有利于气体逸出
B.装置乙中发生的离子反应为
C.用装置丙吸收
D.用装置丁处理尾气
【答案】B
【详解】A.70%的浓硫酸中氢离子浓度较大,若是用稀硫酸则产生的二氧化硫会溶于水中,因此甲装置中,使用70%的浓硫酸既可以加快反应速率又有利于生成的逸出,故A正确;
B.装置乙中通入二氧化硫制备ClO2的反应为:,故B错误;
C.ClO2是一种极易爆炸的强氧化性气体,易溶于水,可用冰水吸收,故C正确;
D.制备过程中有毒气体直接排放到空气中会造成污染,可用装置丁处理尾气吸收,氢氧化钠能与二氧化硫、二氧化氯反应,由于二氧化氯易溶于水,因此需要防倒吸,故D正确;
故答案选B。
【变式9-3】(22-24高一上·天津·期末)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。常温下,ClO2气体与Cl2具有相似的颜色与气味,易溶于水,在水中的溶解度是Cl2的5~8倍。ClO2对热、震动、撞击和摩擦相当敏感,极易分解发生爆炸。ClO2几乎不与冷水反应,遇热水则会分解。经研究表明,ClO2反应释放出的原子氧可以氧化色素,所以ClO2也是优良的漂白剂。工业上可采用SO2与氯酸钠在酸性条件下反应制取ClO2,并生成NaHSO4。相信在不久的将来,ClO2将广泛应用到杀菌消毒领域。下列说法不正确的是
A.ClO2是优良的漂白剂是因为具有强氧化性
B.常温下ClO2是一种黄绿色,有刺激性气味的气体
C.一般可用冰水吸收ClO2气体,形成ClO2溶液
D.工业上制取ClO2过程中,参加反应的氧化剂和还原剂物质的量之比为1:2
【答案】D
【详解】A.ClO2反应释放出的原子氧可以氧化色素,所以ClO2也是优良的漂白剂,故ClO2是优良的漂白剂是因为具有强氧化性,选项A正确;
B.常温下,ClO2气体与Cl2具有相似的颜色与气味,所以ClO2是一种黄绿色,有刺激性气味的气体,选项B正确;
C.ClO2易溶于水,几乎不与冷水反应,遇热水则会分解,故可用冰水吸收ClO2气体,形成ClO2溶液,选项C正确;
D.二氧化硫与氯酸钠在酸性条件下反应生成二氧化氯和硫酸氢钠,反应的化学方程式为2NaClO3+SO2+H2SO4=2ClO2+2NaHSO4,其中氧化剂为NaClO3,还原剂为SO2,参加反应的氧化剂和还原剂物质的量之比为2:1,选项D错误;
答案选D。
题型10 氯及其化合物“价类”二维图
熟悉氯元素“价—类”二维图,从化合价及物质的类别认识含氯元素的物质的性质及其转化关系。
①为HCl,氯元素为-1价,属于氢化物;②为Cl2,属于单质,氯元素的化合价为0;③为ClO2,氯元素的化合价为+4价,属于氧化物;④为HClO,氯元素为+1价,属于弱酸;⑤为NaCl,氯元素为-1价,属于钠盐;⑥为NaClO,氯元素为+1价,属于钠盐。
【典例10】(24-25高一上·天津河西·期中)物质类别和元素的价态是学习元素化合物性质的重要认识视角,如图所示是某种元素的“价—类二维图”,其中单质a是一种黄绿色气体,下列推断错误的是
A.a在反应中,既做氧化剂,又做还原剂
B.a转化为b对应的钠盐,可以有多种途径
C.a→c→e→d→b均可一步转化
D.含14.6g溶质d的浓溶液与足量的二氧化锰反应,可制得7.1g单质a
【答案】D
【分析】如图所示是某种元素的“价—类二维图”,其中单质a是一种黄绿色气体,判断为Cl2,判断b为盐酸盐,c为次氯酸盐,d为HCl,e为HClO,据此分析选项。
【详解】A.a在反应中,既做氧化剂,又做还原剂,如Cl2+H2O=HCl+HClO,A正确;
B.a转化为b对应的钠盐,是Cl2→NaCl,如Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,2Na+Cl22NaCl,Cl2+Na2S=S↓+2NaCl,可以有多种途径,B正确;
C.a→c→e→d→b的转化关系为:Cl2NaClOHClOHClNaCl,均可一步转化,C正确;
D.含14.6g溶质HCl的浓溶液中溶质物质的量n==0.4mol,与足量的二氧化锰反应,随着反应进行,浓盐酸变为稀盐酸和二氧化锰不反应,可制得单质Cl2的物质的量小于0.1mol,质量小于7.1g,D错误;
故答案为:D。
【变式10-1】(24-25高一上·天津滨海新·期中)“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、b、c、d、e、f为含元素的物质(已知a和e的反应方程式为:。下列说法不正确的是
A.d溶液光照条件下长时间放置,导电性减弱
B.b、c均可用于自来水消毒
C.物质f可用于漂白
D.实验室可用物质e为原料制备
【答案】A
【分析】分析氯元素的“价类二维图”可知,a为HCl,b为Cl2,c为ClO2,d为HClO,e为氯酸盐,f属于次氯酸盐。
【详解】A.分析可知,d为HClO,光照条件下长时间放置,HClO分解生成HCl氧气,HCl为强电解质,导电性增强,A错误;
B.b为Cl2,溶于水产生HClO,具有消毒的作用,c为ClO2,具有强氧化性,则物质b、c均能用于自来水消毒,B正确;
C.f属于次氯酸盐,具有强氧化性,可用于漂白, C正确;
D.实验室制备氧气是氯酸钾在二氧化锰催化作用下分解产生氧气,D正确;
故选:A。
【变式10-2】(23-24高一上·天津·期中)在学习了氯及其化合物的知识后,某同学绘制了如图所示的价一类二维图,已知:e、f的阳离子均为。下列叙述正确的是
A.f为漂白粉的有效成分
B.b可使湿润的红色布条褪色,说明b具有漂白性
C.加热条件下,含有146ga的浓溶液与足量的二氧化锰充分反应可以制取71gb
D.用洁净的铂丝分别蘸取d的钠盐与e的溶液灼烧,火焰的颜色相同
【答案】D
【分析】由图中元素的化合价及物质类别可知,a为HCl、b为Cl2、c为ClO2、d为HClO、f为NaClO、e为NaCl,据此解答。
【详解】A.f为NaClO,是漂白剂的有效成分,漂白粉的有效成分为Ca(ClO)2,故A错误;
B.b为Cl2,其水溶液可使湿润的红色布条褪色,不能说明Cl2本身具有漂白性,故B错误;
C.浓盐酸与二氧化锰反应,随着反应的进行,浓盐酸的浓度会变小,加热条件下,稀盐酸与二氧化锰不反应,所以含有146g氯化氢(4mol)的浓溶液与足量的二氧化锰充分反应制取Cl2小于1mol,故C错误;
D.焰色试验是元素的性质,所以用洁净的铂丝分别蘸取d的钠盐与e的溶液灼烧,火焰的颜色相同,均是黄色,故D正确;
故答案选D。
【变式10-3】(24-25高一上·天津·期末)如图是氯元素的价一类二维图,根据所学知识判断下列说法正确的是
A.A的浓溶液与足量共热,转移电子数为
B.B能使有色鲜花褪色,说明B有漂白性
C.E→C可以通过加入氧化剂实现
D.D只存在于水溶液中,且不稳定,在光照下易分解
【答案】D
【分析】A为HCl,B为Cl2,C为ClO2,D为HClO,E为含有的氯酸盐,据此分析答题。
【详解】A.浓盐酸与二氧化锰在加热条件能够反应制备氯气,但是随着反应的进行,浓盐酸会慢慢变稀,反应停止,故HCl的浓溶液与足量共热,转移电子数小于,A错误;
B.干燥的Cl2不具有漂白性,有色鲜花中存在水分,Cl2与水反应生成HClO具有漂白性,可以使鲜花褪色,不能说明Cl2具有漂白性,B错误;
C. E→C氯元素的化合价由+5价降低为+4价,化合价降低,被还原,可以通过加入还原剂实现转化,C错误;
D.HClO不稳定,只存在于水溶液中,不稳定,在光照下易分解生成氯化氢和氧气,D正确;
答案选D。
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