内容正文:
第23讲
氯及其重要化合物的转化 卤族元素
1.掌握氯及其化合物的转化关系及条件。
2.掌握卤素单质的性质及卤素离子的检验。
3.掌握卤素单质的提取。
复
习
目
标
内
容
索
引
考点一 氯及其化合物的转化
考点二 卤素单质的性质及X-的检验
课时精练
氯及其化合物的转化
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<
考点一
1.在氯及其化合物的“价—类”二维图中填充Cl2、HCl、NaCl、HClO、NaClO、Ca(ClO)2。
HClO
NaClO
Ca(ClO)2
Cl2
HCl
NaCl
必备知识
整合
2.完成图示转化关系中①~⑧的化学方程式(合理即可)。
① ;
② ;
③ ;
④ ;
⑤ ;
⑥ ;
⑦ ;
⑧ 。
Cl2+H2O HCl+HClO
2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
2FeCl2+Cl2===2FeCl3
NaClO+2HCl===NaCl+Cl2↑+H2O
必备知识
整合
1.(2023·南通模拟)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是
一、氯及其化合物转化关系判断
√
拓展
综合应用
铁与氯气加热只生成FeCl3,A错;
次氯酸光照分解放出氧气,C错;
澄清石灰水浓度太小,不能用于制取漂白粉,应用石灰乳,D错。
拓展
综合应用
2.[2020·全国卷Ⅲ,26(1)(2)(3)(4)]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。
回答下列问题:
(1)盛放MnO2粉末的仪器名称是__________,
a中的试剂为____________。
二、含氯化合物的制备
圆底烧瓶
饱和食盐水
拓展
综合应用
(2)b中采用的加热方式是__________,c中化学反应的离子方程式是_______________________
___________,采用冰水浴冷却的目的是______
____________。
水浴加热
Cl2+2OH-===ClO-+
Cl-+H2O
避免
生成NaClO3
拓展
综合应用
由题干信息及装置图分析各装置的作用,a
装置用于除杂,b装置用于制备氯酸钾,c装
置用于制备次氯酸钠,d装置用于尾气处理。
b装置的加热方式为水浴加热。c装置中氯气
与氢氧化钠发生反应的离子方程式为Cl2+2OH-===ClO-+Cl-+H2O。根据b、c装置水浴温度的不同推知,生成氯酸盐时需要酒精灯加热,生成次氯酸盐时需要冰水冷却,所以c中冰水浴的目的是避免氯酸钠的生成。
拓展
综合应用
(3)d的作用是______________,可选用试剂_____(填标号)。
A.Na2S B.NaCl
C.Ca(OH)2 D.H2SO4
吸收尾气(Cl2)
AC
d是尾气处理装置,吸收氯气可以用硫化钠溶液或氢氧化钙浊液。
拓展
综合应用
(4)反应结束后,取出b中试管,经冷却结晶,______,_______________,干燥,得到KClO3晶体。
过滤
少量(冷)水洗涤
从溶液中获得纯净氯酸钾的操作是冷却结晶,过滤,少量冷水洗涤,干燥,此处用少量冷水洗涤的目的是降低氯酸钾的损耗。
返回
拓展
综合应用
卤素单质的性质及X-的检验
>
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考点二
1.卤族元素
卤族元素又称卤素,位于元素周期表的ⅦA族,外围电子排布式为ns2np5。
必备知识
整合
2.溴、碘单质物理性质比较
性质 Br2 I2
颜色 _______色 _____色
状态 液体 _____
溶解性 ①在水中溶解度不大;
②易溶于有机溶剂
特性 易_____、有毒 ①易_____;
②使淀粉溶液_____
深红棕
紫黑
固体
挥发
升华
变蓝
必备知识
整合
3.氯、溴、碘单质化学性质比较
(1)与水反应:X2+H2O ,氯、溴、碘与水反应由 到 。
(2)与碱反应(NaOH):2NaOH+X2=== 。
(3)氧化性:①Cl2 Br2 I2,还原性:Cl- Br- I-;②氯、溴、碘与氢气化合由
到 ;③I2与Fe反应只生成FeI2,其他卤素单质可将Fe氧化为+3价。
4.氟的特殊性
(1)氟无正化合价。
(2)F2能与水反应放出O2,化学方程式: 。
(3)在HX中,HF的熔、沸点最高,氢氟酸是弱酸,能腐蚀玻璃。
HX+HXO
NaX+NaXO+H2O
>
>
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易
难
易
难
2H2O+2F2===4HF+O2
必备知识
整合
5.卤素离子的检验方法
(1)AgNO3溶液——沉淀法
色沉淀,则有Cl-
色沉淀,则有Br-
色沉淀,则有I-
有机层呈
红棕色或橙红色,表明有____
(浅)紫色或紫红色,表明有____
白
浅黄
黄
Br-
I-
(2)置换——萃取法
必备知识
整合
(3)氧化——淀粉法检验I-
蓝
必备知识
整合
鉴别NaCl溶液、NaBr溶液、NaI溶液可以选用的试剂是 (填序号)。
①碘水、淀粉溶液 ②氯水、CCl4 ③溴水、苯
④硝酸、AgNO3溶液 ⑤氯水、苯 ⑥CCl4、淀粉溶液
②④⑤
应用举例
必备知识
整合
1.卤素气态氢化物的水溶液都是强酸溶液( )
2.浓H2SO4能干燥HCl,所以浓硫酸也能干燥HBr( )
3.加碘盐能使淀粉变蓝( )
4.清洗碘升华实验所用试管的操作是先用酒精清洗,再用水清洗( )
5.液溴易挥发,存放液溴的试剂瓶中应加水封( )
6.用加热的方法可将NaHCO3中混有的少量碘除去( )
7.可用F2与NaCl溶液反应产生Cl2,验证F2的氧化性大于Cl2( )
×
×
×
√
√
×
×
易错辨析
必备知识
整合
1.下列有关卤素的说法错误的是
A.从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实,可推出F、Cl、Br、I的非金属性递增的规律
B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱,还原性依次增强
C.单质的颜色随核电荷数的增加而加深
D.碘在碘化钾溶液中的溶解度大于在纯水中的溶解度
一、卤素性质的递变规律
√
提升
关键能力
元素非金属性的强弱与其对应的氢化物溶液的酸性强弱无关,可根据其最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱进行比较,A错误;
提升
关键能力
2.(2024·镇江模拟)向KBr、KI混合溶液中依次加入少量氯水和CCl4,振荡后静置,可观察到溶液分层,下层呈紫红色。下列有关说法正确的是
A.元素Br在周期表中位于第三周期ⅦA族
B.简单阴离子的半径:r(Cl-)<r(Br-)<r(I-)
C.元素的第一电离能:I1(Cl)<I1(Br)<I1(I)
D.该实验表明单质的氧化性顺序:Cl2>Br2>I2
√
提升
关键能力
Br原子的价层电子排布式为4s24p5,Br位于周期表中第四周期ⅦA族,故A错误;
同一主族元素,从上到下,离子半径逐渐增大,第一电离能逐渐减小,Cl、Br、I位于同一主族,原子序数依次增大,故离子半径大小顺序为r(Cl-)<r(Br-)
<r(I-),第一电离能大小顺序为I1(Cl)>I1(Br)>I1(I),故B正确,C错误。
提升
关键能力
3.氰[(CN)2]的结构简式为N≡C—C≡N,其化学性质与卤素(X2)很相似,化学上称之为拟卤素,其氧化性介于Br2和I2之间。
(1)写出(CN)2的电子式:______________________。
(2)写出(CN)2在常温下与烧碱溶液反应的化学方程式:_________________________
______________。
(3)在KBr、KI、KCN的混合溶液中通入少量氯气,发生反应的离子方程式为_______
_______________。
二、拟卤素和卤素互化物的结构与性质
(CN)2+2NaOH===NaCN+
NaCNO+H2O
2I-+
Cl2===I2+2Cl-
提升
关键能力
4.一氯化碘(ICl)、三氯化碘(ICl3)是卤素互化物,它们的性质与卤素单质相似。
(1)ICl3与水反应的产物可能为____________(填化学式)。
(2)ICl在常温下与烧碱溶液反应的离子方程式为______________________________,该反应是否是氧化还原反应?____ (填“是”或“否”)。
HCl、HIO2
ICl+2OH-===Cl-+IO-+H2O
否
提升
关键能力
5.某小组用如图所示装置比较氯、溴、碘单质的氧化性强弱(夹持仪器已略去,气密性已检查)。
实验过程:
Ⅰ.打开弹簧夹,打开活塞a,滴加浓盐酸。
Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时,夹紧弹簧夹。
Ⅲ.当B中溶液由黄色变为红棕色时,关闭活塞a。
Ⅳ.……
三、Cl2、Br2、I2氧化性强弱的实验探究
提升
关键能力
(1)A中产生黄绿色气体,其电子式是__________。
(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是______
__________________。
(3)B中溶液发生反应的离子方程式是__________
______________。
(4)为验证溴的氧化性强于碘,过程Ⅳ的操作和现象是___________________________
________________________________________________________。
打开活塞b,将少量C中溶液滴入D中,关闭活塞b,取下D振荡,静置后CCl4层变为紫红色
的淀粉-KI试纸变蓝
湿润
Cl2+2Br-
===Br2+2Cl-
提升
关键能力
(5)过程Ⅲ实验的目的是____________________
____________________________________。
(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因:
同主族元素从上到下,_________________,
得电子能力逐渐减弱。
确认C中的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴置换碘实验的干扰
原子半径逐渐增大
提升
关键能力
A中滴加浓盐酸后,发生反应:2KMnO4+
16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,
生成黄绿色气体Cl2,在A、B、C中分别发生
反应:Cl2+2KI===2KCl+I2、Cl2+2NaBr===
2NaCl+Br2、Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2,由于
B、C中生成了Br2而使溶液变为黄色,打开活塞b,C中生成的Br2在D中发生反应:Br2+2KI===2KBr+I2。实验过程Ⅲ,当B中黄色溶液继续通入过量Cl2时,溶液变为红棕色,以此为对照,说明C中黄色溶液无Cl2,从而排除Cl2对溴置换碘实验的干扰。
返回
提升
关键能力
课时精练
1.(2023·徐州高三联考)卤族元素包括F、Cl、Br、I等元素。下列说法正确的是
A.电负性:F<Cl<Br<I
B.键能:HF<HBr
C.还原性:Cl-<Br-<I-
D.键的极性:Cl—I<Br—I
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同主族元素,从上到下元素的非金属性依次减弱,电负性依次减小,则电负性:I<Br<Cl<F,A错误;
卤族元素的电负性越大,与氢原子形成的共价键的键能越大,氟的电负性大于溴的电负性,则键能:HF>HBr,B错误;
卤族元素的电负性越大,与碘原子形成的共价键的极性越大,氯的电负性大于溴的电负性,则氯碘键的极性大于溴碘键,D错误。
14
2.(2023·盐城中学高三月考)下列有关物质的性质和用途具有对应关系的是
A.AlCl3是一种电解质,可用于电解法制铝
B.NaClO有强氧化性,可用于杀菌消毒
C.HClO不稳定,可用于棉、麻漂白
D.FeCl3溶液呈酸性,可用于蚀刻电路板上的铜
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HClO可用作棉、麻的漂白剂是利用HClO的氧化性,C项错误;
FeCl3用于蚀刻Cu制印刷电路板是利用Fe3+的氧化性,D项错误。
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3.(2023·泰州模拟)高效“绿色”消毒剂二氧化氯常温下为气体,实验室制备ClO2气体的反应为6NaClO2+NCl3+3H2O===6ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH。下列有关说法正确的是
A.该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为6∶1
B.NCl3中所有原子不能都满足8电子结构
C.NCl3中中心原子杂化方式为sp3
D.NaClO2和NaOH含有化学键类型不同
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4.(2023·江苏镇江第一中学模拟)实验室制取高浓度的HClO溶液,有关实验装置和原理能达到实验目的的是
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浓盐酸与MnO2在加热条件下制取Cl2,该装置中缺少加热装置,A项不能达到实验目的;
制取的Cl2含有HCl,需要用饱和食盐水洗气,装置应长进短出,该装置无法达到除杂的目的,B项不能达到实验目的;
氯气溶于水存在平衡:Cl2+H2O HCl+HClO,加入CaCO3消耗HCl,使平衡正向移动,HClO浓度增大,C项能达到实验目的。
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加热MgCl2溶液时,会促进Mg2+水解生成Mg(OH)2,得不到无水MgCl2,B错误;
发生反应2FeCl3+Cu===CuCl2+2FeCl2、2CuCl2+Na2SO3+H2O===2CuCl↓+Na2SO4+2HCl,C正确;
先将NH3通入饱和NaCl溶液中,再通入CO2才可制得NaHCO3晶体,D错误。
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6.(2023·常州模拟)部分含氯物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是
A.常温下,a、d水溶液的pH:a<d
B.b既具有氧化性,又具有还原性
C.c可用于自来水消毒
D.e或f分别与a的浓溶液反应均可制得b
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由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,e为次氯酸盐,f为氯酸盐。未说明溶液浓度,无法比较溶液的pH,A错误;
氯气化合价为0价,处于中间价态,既具有氧化性,又具有还原性,B正确;
ClO2具有强氧化性,可用于自来水消毒,C正确;
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7.已知NaCN溶液呈碱性;(CN)2与卤素单质的性质相似;CN-的还原性介于Br-、
I-之间。下列变化不能发生的是
A.HCN H++CN-
B.(CN)2+CH2==CH2―→NC—CH2—CH2—CN
C.(CN)2+2Br-===2CN-+Br2
D.(CN)2+2OH-===CN-+CNO-+H2O
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NaCN溶液呈碱性说明HCN 为弱酸,A正确;
类比卤素单质,(CN)2也可与烯烃发生加成反应,B正确;
由题干可知还原性:Br-<CN-<I-,C项反应不能发生;
类比氯气与氢氧化钠的反应推知D正确。
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8.(2023·无锡高三检测)下列能够检验出KI中是否含有Br-的实验是
A.加入足量的新制氯水,溶液变色则有Br-
B.加入酸性KMnO4溶液,观察溶液颜色是否褪去
C.加入少量的碘水,再加入CCl4振荡,有机层有色,则有Br-
D.加入足量FeCl3溶液,用CCl4萃取后,取无色的水层并加入AgNO3溶液,有浅黄
色沉淀生成,则含有Br-
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A项,在KI中加入足量新制氯水,也会置换出单质碘而使溶液变色,错误;
B项,Br-和I-均能使酸性KMnO4溶液褪色,错误;
C项,加入少量的碘水,再加入CCl4振荡,有机层因萃取I2而显色,并没有Br2产生,错误。
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9.某小组比较Cl-、Br-、I- 的还原性,实验如下:
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实验1 实验2 实验3
装置
现象 溶液颜色无明显变化;把蘸有浓氨水的玻璃棒靠近试管口,产生白烟 溶液变黄;把湿润的淀粉-KI试纸靠近试管口,变蓝 溶液变深紫色;经检验溶液含单质碘
下列对实验的分析不合理的是
A.实验1中,白烟是NH4Cl
B.根据实验1和实验2判断还原性:Br->Cl-
C.根据实验3判断还原性:I->Br-
D.上述实验利用了浓H2SO4的氧化性、难挥发性等性质
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实验1中,浓硫酸与氯化钠反应生成氯化氢
气体,氯化氢与氨气反应生成NH4Cl固体,
故A合理;
实验1溶液颜色无明显变化说明浓硫酸不能
氧化氯离子,实验2溶液变黄说明浓硫酸能
氧化溴离子,所以判断还原性:Br->Cl-,故B合理;
②中溶液含有浓硫酸和溴单质,均能将碘化钠氧化成碘单质,
不能判断还原性:I->Br-,故C不合理;
实验1体现浓硫酸的难挥发性,实验2体现浓硫酸的氧化性,故D合理。
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10.(2023·扬州模拟)KMnO4是一种常用的氧化剂,某实验小组利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4的装置如图所示(夹持装置略)。
已知:K2MnO4在浓强碱溶液中可稳定存在,碱性减弱时易发生反应: +2H2O
=== +MnO2↓+4OH-。
下列说法错误的是
A.试剂X可以是漂白粉或KClO3
B.装置连接顺序是c→a→b→e→d→f
C.装置C中每生成1 mol KMnO4,消耗0.5 mol Cl2
D.若去掉装置A,会导致KMnO4产率降低
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试剂X可以是漂白粉或KClO3,与浓盐酸发生价态
归中的氧化还原反应生成氯气,A正确;
装置B生成氯气,通过装置A洗气除去氯气中混有的
氯化氢,Cl2进入装置C中氧化K2MnO4制备KMnO4,
装置D用于吸收未反应完的氯气,防止污染空气,B
正确;
因氯气会与氢氧化钾反应,故装置C中每生成1 mol
KMnO4,消耗Cl2的物质的量大于0.5 mol,C错误;
若去掉装置A,挥发的氯化氢与氢氧化钾反应,使溶液碱性减弱,生成MnO2,会导致KMnO4产率降低,D正确。
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11.便携式消毒除菌卡主要活性成分为亚氯酸钠(NaClO2),通过与空气作用释放低浓度二氧化氯(ClO2)杀菌消毒,从而起到防护效果。一种制备NaClO2粗产品的工艺流程如图:
注:纯ClO2易分解爆炸,一般用空气稀
释到10%以下。下列说法错误的是
A.溶解过程中可以用稀盐酸代替稀硫酸
B.氧化性: >ClO2>H2O2
C.发生器中鼓入空气的主要目的是稀释ClO2以防爆炸
D.吸收塔中温度不宜过高,否则会导致H2O2分解
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发生器中NaClO3作氧化剂,ClO2为还原产物,则氧化性: >ClO2;吸收塔内ClO2与双氧水、氢氧化钠反应生成NaClO2和氧气,ClO2作氧化剂,H2O2作还原剂,则氧化性:ClO2>H2O2,故氧化性: >ClO2>H2O2,故B正确。
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12.用高分子吸附树脂提取卤水中的碘(主要以I-形式存在)的工艺流程如下:
下列说法正确的是
A.流程中①和④所得溶液中的I-浓度相等
B.若②和⑤中分别得到等量的I2,则消耗的n(Cl2)∶n(KClO3)=1∶3
D.制备10 mol I2,理论上需KClO3的质量约为408 g
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流程中①和④所得溶液中的碘离子物质的量相同,为碘富集过程,c(I-)后者大于前者,故A错误;
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13.工业上以浓缩海水(含较高浓度的Br-)为原料提取溴的部分流程如图所示:
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(1)装置E的作用是______________________,吸收塔中发生反应的离子方程式:____________________________________。
(2)反应釜2中发生反应的离子方程式为_________________________________。
除去Cl2中挥发出的HCl
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(3)实验室用图乙所示装置模拟流程中的部分过程。
①通入热空气的作用是_____________________。
②烧杯C中所盛溶液是___________。
③烧瓶B中的长导管D起着平衡压强的作用,当烧瓶内气体压强过大时,可以观察到的现象是________________。
使A中Br2进入B瓶中
NaOH溶液
导管中液面上升
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14.[2021·全国甲卷,26(1)]碘(紫黑色固体,微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题:
I2的一种制备方法如图所示:
①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为____________________________,生成的沉淀与硝酸反应,生成_________后可循环使用。
2AgI+Fe===2Ag+Fe2++2I-
AgNO3
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由流程图可知悬浊液中含AgI,AgI可与Fe反应生成FeI2和Ag,FeI2易溶于水,在离子方程式中能拆,故加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为2AgI+Fe===2Ag+Fe2++2I-,生成的银能与硝酸反应生成硝酸银参与循环。
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②通入Cl2的过程中,若氧化产物只有一种,反应的化学方程式为_____________________;
FeI2+Cl2===I2+FeCl2
I2被过量的Cl2进一步氧化
I2、FeCl3
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返回
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
2HClO2HCl+O2↑
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
2Fe+3Cl22FeCl3
A.NaCl(aq)Cl2FeCl2
B.NaClO(aq)HClO(aq)HCl(aq)
C.HClOCl2NaClO(aq)
D.浓盐酸Cl2漂白粉
未知液生成
未知液
未知液 色溶液,表明有I-
I2在KI溶液中存在平衡:I2+I- I,可使其溶解度增大,D正确。
NCl3的电子式为 ,N和Cl均满足8e-稳定结构,B错误;
Na+与ClO之间为离子键,Na+与OH-之间为离子键,ClO和OH-内均含极性共价键,化学键类型相同,D错误。
5.氯及含氯物质在生产、生活中具有广泛的应用。下列含氯物质的转化正确的是
A.漂白粉HClO(aq)Cl2(g)
B.MgCl2(aq)无水MgCl2Mg
C.CuCuCl2CuCl
D.NaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s)
HClO见光分解生成O2,2HClO2HCl+O2↑,A错误;
ClO、ClO-分别与浓盐酸混合发生归中反应,均可制备氯气,D正确。
3MnO
2MnO
ClO
ClO
ClO
C.流程中④发生的离子反应:2I2+SO+H2O===4I-+SO+2H+
流程中④为碘与亚硫酸钠发生氧化还原反应生成碘化氢和硫酸钠,离子方程式为I2+SO+H2O===2I-+SO+2H+,故C错误;
②中离子反应为Cl2+2I-===I2+2Cl-,⑤中氯酸钾可氧化碘离子生成碘单质,离子反应为6I-+ClO+6H+===3I2+Cl-+3H2O,则得到等量的I2时消耗的n(Cl2)∶n(KClO3)=3∶1;制备10 mol I2,理论上需KClO3的物质的量为 mol,质量为122.5 g·mol-1× mol≈408 g,故B错误、D正确。
3Br2+3CO===5Br-+BrO+3CO2↑
5Br-+BrO+6H+===3Br2+3H2O
若反应物用量比=1.5时,氧化产物为__________;当>1.5后,单质碘的收率会降低,原因是________________________。
通入Cl2的过程中,因I-还原性强于Fe2+,Cl2先氧化还原性强的I-,若氧化产物只有一种,则该氧化产物只能是I2,故反应的化学方程式为FeI2+Cl2===I2+FeCl2;若
反应物用量比=1.5时,先氧化完全部I-再氧化Fe2+,恰好将全部I-和Fe2+氧化,故氧化产物为I2、FeCl3;当>1.5即Cl2过量,多余的氯气会与生成的单质
碘以及水继续发生氧化还原反应,单质碘的收率会降低。
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