第15讲 氯及其重要化合物(课件PPT)-【金版新学案】2027年高考化学高三总复习大一轮复习讲义(广东专版)
2026-09-15
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教辅
摘要:
该高中化学高考复习课件聚焦氯及其重要化合物专题,依据课程标准覆盖单质及化合物性质、制备、环境影响等核心考点,对接高考评价体系分析“氯气性质应用”“实验室制法”等高频考点权重,归纳实验探究、性质推断等常考题型,构建系统备考框架。
课件亮点在于高考真题深度融入与核心素养培养,如结合2024浙江选考真题解析含氯消毒剂性质,通过“价类二维图”模型培养科学思维,以氯气制备实验装置分析强化科学探究能力。特设易错点警示(如氯水成分辨析)和答题模板,助力学生掌握离子方程式书写等技巧,教师可据此高效开展针对性复习,提升学生应试得分率。
内容正文:
第15讲 氯及其重要化合物
第五章 非金属及其化合物
高三总复习化学 广东专版
1.了解氯的单质及其重要化合物的性质及制备方法。
2.掌握氯的单质及其重要化合物对环境的影响。
课程标准
考点一 氯及其化合物的性质和应用
考点二 氯气的实验室制法
高考真题感悟
内容索引
重点强化6
课时测评
考点一
氯及其化合物的性质和应用
返回
必备知识 整合
(一)氯气的性质
1.氯气的物理性质
颜色 状态 气味 密度 溶解性
______色 气体 ________ 比空气大 在25 ℃时,1体积水溶解约2体积Cl2
黄绿
刺激性
1
(1)实验室如何闻有毒气体及未知气体的气味?
提示:用手在瓶口轻轻扇动,仅使极少量气体飘进鼻孔,如图所
示: 。
(2)遇到氯气泄漏逃生时,要向_____________处转移,并用蘸有________的湿毛巾捂住口鼻。
逆风向向高
肥皂水
2.氯气的化学性质
(1)从氯的原子结构认识氯气的化学性质——氧化性
2
(1)Cl2是活泼的非金属单质,能氧化许多金属、非金属以及一些具有还原性的物质。依据氯气的氧化性完成下列填空。
2Fe+3Cl2
CuCl2
2
苍白
Cl2+2KI
H2SO4+2HCl
Cl2+2FeCl22FeCl3
2
(2)下列说法中错误的是__________(填序号)。
①向田鼠洞里通入氯气杀灭田鼠,利用了氯气有毒和密度较大的性质
②燃烧是发光发热的剧烈反应,燃烧过程一定有氧气参加反应
③H2和Cl2在强光照射下会发生爆炸生成HCl,工业上利用该方法制取HCl
④可变价态的金属Fe、Cu与Cl2反应时生成高价态氯化物,同时反映了Cl2的性质非常活泼
⑤FeCl3可以由氯气与金属反应制得,又可以由金属与盐酸反应制得
⑥FeCl3、CuCl2、HCl、FeCl2、Na2O2均可以通过两种单质直接化合制取
②③⑤⑥
(2)从化合价的角度认识氯气的化学性质——歧化反应
氯气与水或碱反应,氯元素的化合价既有升高又有降低,因而氯气既表现还原性又表现氧化性。
3
依据氯气的歧化反应完成下列填空。
Cl2+H2O⥫⥬H++Cl-+HClO
Cl2+2NaOH
CaCl2+
Ca(ClO)2+2H2O
氯气与碱发生歧化反应时,若温度较高,还可能生成高价态的氯酸盐。
特别提醒
4
(1)1 mol Cl2溶于水时,转移电子数_____NA(填“大于”“小于”或“等于”);而1 mol Cl2与足量冷的NaOH溶液反应时,转移电子数为_____。1 mol Cl2与碘化钾的水溶液反应时,转移电子数为______。
小于
NA
2NA
4
(2)在25 ℃、70 ℃条件下,分别用相同浓度的NaOH溶液吸收氯气,其转化关系如图所示:
已知:反应1中生成NaCl和X的物质的量相等;消耗等量的NaOH时,反应1和反应2生成NaCl的质量比为3∶5。按要求回答问题。
①上述2个反应中,参与反应的NaOH与Cl2的物质的量之比均为______。
2∶1
反应1中生成NaCl和X的物质的量相等,说明Cl2中Cl元素化合价上升和下降的数目相等,则X为NaClO,方程式为2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O;消耗等量NaOH时,反应1和反应2生成NaCl的质量比为3∶5,说明反应2中Cl2和NaOH反应生成NaCl和NaClO3,方程式为3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O,以此解答。
由分析可知,反应1为2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O,反应2为3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O,参与反应的NaOH与Cl2的物质的量之比均为2∶1;
4
②消耗等量的NaOH时,反应1和反应2生成X和Y的物质的量之比为______。
3∶1
反应1中生成NaCl和X的物质的量相等,说明Cl2中Cl元素化合价上升和下降的数目相等,则X为NaClO,方程式为2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O;消耗等量NaOH时,反应1和反应2生成NaCl的质量比为3∶5,说明反应2中Cl2和NaOH反应生成NaCl和NaClO3,方程式为3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O,以此解答。
由分析可知,反应1为2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O,反应2为3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O,消耗等量的NaOH时,反应1和反应2生成NaClO和NaClO3的物质的量之比为3∶1;
4
③若某温度下生成X和Y均为1 mol时,同时生成NaCl的物质的量为_______。
6 mol
反应1中生成NaCl和X的物质的量相等,说明Cl2中Cl元素化合价上升和下降的数目相等,则X为NaClO,方程式为2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O;消耗等量NaOH时,反应1和反应2生成NaCl的质量比为3∶5,说明反应2中Cl2和NaOH反应生成NaCl和NaClO3,方程式为3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O,以此解答。
由分析可知,反应1为2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O,反应2为3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O,若某温度下生成NaClO和NaClO3均为1 mol时,同时生成1 mol+5 mol=6 mol NaCl。
(二)氯水的成分与性质
1.从平衡的角度分析氯水的成分
氯水中存在三个平衡关系
(1)Cl2+H2O⥫⥬HCl+HClO
(2)HClO⥫⥬H++ClO-
(3)H2O⥫⥬H++OH-
2.从氯水成分的角度分析氯水性质的多重性
新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质,在不同的化学反应中,氯水中参与反应的微粒不同。
3.从平衡体系所含微粒种类的角度分析氯水性质应用
氯水中加入的物质或改变的条件 浓度变化 平衡移动方向 应用
可溶性氯化物 c(Cl-)增大 左移 ①用饱和食盐水除Cl2中的HCl;
②用排饱和食盐水法收集Cl2
盐酸 c(H+)和c(Cl-)增大 左移 次氯酸盐与浓盐酸反应制Cl2
NaOH c(H+)减小 右移 用NaOH溶液吸收多余的Cl2
CaCO3 c(H+)减小 右移 制高浓度的HClO溶液
光照 c(HClO)减小 右移 氯水应避光保存或现用现配
5
(1)新制饱和氯水具有较强的漂白性,试分析通入(或加入)下列物质能否增强氯水的漂白性。
①通入少量SO2:____,原因为_____________________________
__________________________________________。
②加入少量CaCO3固体:____,原因为______________________
________________________________________________________________________________________________________。
否
通入SO2发生反应SO2+Cl2+
2H2O4H++S+2Cl-,HClO浓度减小
能
加入CaCO3固体,发生
反应CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O,消耗H+使平衡Cl2+H2O⥫⥬H++Cl-+HClO右移,HClO浓度增大
5
(2)用滴管将新制的氯水慢慢滴入含有酚酞的氢氧化钠稀溶液中,当滴到最后一滴时,红色突然褪去。请你对发生这一现象的原因,提出两种合理的猜想。
猜想一:氯水中含有HClO,其漂白作用使溶液褪色。
猜想二:___________________________________。
请用简单的实验方法证明你的猜想:________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________。
氯水中含有H+,中和OH-使溶液褪色
向褪色后的溶液中滴加NaOH溶液至溶液显碱性,若溶液不再显红色,证明红色褪去是HClO的漂白作用引起的;若溶液重新显红色,证明是H+的中和作用引起的
(三)次氯酸和次氯酸盐的性质
1.次氯酸
弱
棕色
2.漂白液
NaClO
2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O
3.漂白粉
CaCl2和Ca(ClO)2
Ca(ClO)2
2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
碱
氧化
Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3+2HClO
2HClO2HCl+O2↑
6
(1)向Ca(ClO)2溶液中通入SO2,发生反应的离子方程式写为Ca2++2ClO-+SO2+H2OCaSO3↓+2HClO是否正确,原因是
什么?
提示:错误;HClO有氧化性,最终生成的白色沉淀应是CaSO4而不是CaSO3。
6
(2)按要求回答下列问题:
①为增强漂白粉溶液的漂白性,可向溶液中加入少量的________
________(填相关试剂)。
②“84”消毒液不宜与“洁厕灵”混用,原因是______________
___________________(用离子方程式表示)。
③在漂白粉溶液中加入Fe2+、S2-、S、C、I-因发生氧化还原反应而不能共存的是_______________。
稀硫酸
或醋酸
2H++ClO-+
Cl-Cl2↑+H2O
Fe2+、S2-、I-
关键能力 提升
考向1 氯气、氯水的性质
1.根据下列装置图回答问题。
(1)A、B中通入Cl2后,观察到的现象是______________________________
___________________________,根据现象可得出的结论是_____________
________________________________________。
干燥的红色(或A中)布条不褪色,
湿润的红色(或B中)布条褪色
干燥的Cl2无
漂白性,Cl2与水反应生成的HClO有漂白性
(2)集气瓶B中发生反应的离子方程式是____________________________。
(3)F装置的作用是________________________________________。
(4)实验开始后,观察到装置C中的现象是__________________________。
(5)装置E中发生反应的离子方程式是__________________________。
(6)通入Cl2时装置D中发生反应的离子方程式是________________________
_______________。
Cl2+H2O⥫⥬H++Cl-+HClO
吸收实验中未反应完的氯气,防止污染环境
溶液先变为红色,然后褪色
2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
H2O+S+Cl2
+2Cl-
2.为探究新制氯水的性质,某学生做了如下实验:
由上述实验可得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HC+HClOClO-+CO2↑+H2O
C.实验③说明新制氯水中有Cl-,发生的反应为Cl-+Ag+AgCl↓
D.实验④说明氯气具有强氧化性,发生的反应为Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+
√
实验 装置 试剂a 现象
① 紫色石蕊溶液 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
紫色石蕊溶液先变红,说明溶液呈酸性,有H+存在,后褪色,实验①说明有HClO存在,A不符合题意;碳酸的酸性比HClO的强,根据强酸制弱酸原理,实验②应为氯水中H+参与反应,正确的离子方程式为HCCO2↑+H2O,B符合题意;
实验 装置 试剂a 现象
① 紫色石蕊溶液 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
新制氯水中有Cl-,Cl-和Ag+反应生成AgCl白色沉淀,C不符合题意;Cl2具有强氧化性,可以氧化亚铁离子,D不符合题意。
实验 装置 试剂a 现象
① 紫色石蕊溶液 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
3.某化学兴趣小组分析氯水在光照过程中微粒成分的变化,将pH传感器、氯离子传感器、氧气传感器、色度传感器分别插入盛有氯水的广口瓶中,用强光照射氯水,同时采集实验数据。下列图示与事实相符的是
注:色度吸收率与介质的颜色正相关
√
氯水中,部分氯气与水反应生成HClO和HCl,用强光照射氯水,HClO分解为HCl和氧气,氯水pH减小,HCl电离产生氯离子,氯离子浓度增大,氧气的体积分数增大,直至饱和后基本不变,A、C错误,B正确;氯水因溶有Cl2而呈淡黄绿色,随着时间的推移,氯气较多的转化为HClO和HCl,氯水颜色变浅,色度吸收率减小,D错误。
液氯、新制氯水、久置氯水的比较
归纳总结
液氯 新制氯水 久置氯水
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
粒子种类 Cl2 Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH- H2O、H+、Cl-、OH-
考向2 从平衡移动角度分析氯水中的变化
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,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,有气泡冒出,溶液的导电性减弱
√
新制饱和氯水不能再溶解氯气,各成分粒子的浓度不变,A项错误;通入少量SO2,发生反应SO2+Cl2+2H2O2HCl+H2SO4,会使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Cl2+H2O⥫⥬H++Cl-+HClO平衡正向移动,HClO的浓度增大,溶液漂白性增强,C项正确;光照使新制氯水中的HClO分解,生成O2和HCl,溶液中Cl-和H+的离子浓度增大,导电性增强,D项错误。
5.氯气对水杀菌消毒,体系中起杀菌作用的主要
是HClO。25 ℃时氯气—氯水体系中存在以下平
衡关系:
a.Cl2(g)⥫⥬Cl2(aq) K1=10-1.2
b.Cl2(aq)+H2O⥫⥬HClO+H++Cl- K2=10-3.4
25 ℃时,将Cl2缓慢通入水中至饱和,然后向所得饱和氯水中滴加0.1 mol·L-1的NaOH溶液,溶液pH变化的曲线如图所示。
按要求回答问题。
(1)用氯气对水杀菌消毒,为什么冬季比夏季效果好?
____________________________________________________。
Cl2和H2O反应生成的HClO不稳定,温度越高,分解越快
(2)图中从①→②,平衡a向_____移动,平衡b向_____移动(填“左”或“右”)。
右
右
考向3 含氯消毒剂及消毒效率比较
6.二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色易溶于水的气体,常用于饮用水的消毒。
按要求回答下列问题:
(1)NaClO2在酸性条件下反应生成ClO2和NaCl,写出反应的离子方程式:____________________________________。
(2)ClO2在强碱性环境中失效,可能的原因是会发生歧化反应生成Cl和Cl,写出反应的离子方程式:__________________________________。
2ClO2+2OH-+H2O
5Cl+4H+Cl-+4ClO2↑+2H2O
7.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)。
ClO2
Cl2
Na2FeO4
含氯消毒剂消毒效率的计算与比较
归纳总结
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
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考点二
氯气的实验室制法
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必备知识 整合
1.反应原理
以MnO2与浓盐酸反应制Cl2为例
化学方程式:_________________________________________。
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
2.实验装置及流程
饱和食盐水
浓硫酸
向上排空气
排饱和食盐水
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。
4.几个装置的创新变化
① ② ③
图①为KMnO4作氧化剂制Cl2的装置。
图②为Cl2中HCl的除杂装置。
图③为干燥Cl2的装置。
A.制备Cl2 B.除杂
C.验证CH4与Cl2的反应 D.验证Cl2能否与水反应
关键能力 提升
考向1 氯气的实验室制法
1.(2025·广东深圳二模)实验室中利用如图所示装置进行Cl2的相关实验,其中,能够达到预期目的的是
√
二氧化锰和浓盐酸反应制备Cl2,装置需要加热,故A错误;HCl能与碳酸氢钠溶液反应产生CO2,氯气也能与碳酸氢钠溶液反应,应该用饱和食盐水除氯气中的氯化氢,故B错误;试管内气体颜色变浅、液面升高、试管内壁有油状液体生成,说明CH4与Cl2发生反应,C正确;验证Cl2能否与水反应,右侧广口瓶中应该放干燥的有色布条;操作为先关闭弹簧夹,干燥的有色布条不褪色,再打开弹簧夹,干燥的有色布条褪色,说明Cl2能与水反应,故D错误。
2.(2025·广东二模)实验小组设计如图所示实验装置探究氯气的性质,挤压装有浓盐酸的滴管。下列说法正确
的是
A.a处KMnO4换为MnO2也可完成
实验探究
B.b处最终会变为红色,c处变为
黄褐色
C.若d、e两处红色纸团均褪色、d处褪色更快
D.若f处为饱和NaCl溶液,实验后将其滴入烧瓶可吸收剩余氯气
√
浓盐酸与MnO2制Cl2需要加热,
A错误;生成的氯气中混有水分
和盐酸挥发出的HCl气体,b处
为蘸紫色石蕊溶液滤纸,水与氯
气反应有次氯酸生成,滤纸会先
变红色后褪色,c处的KI与Cl2发生置换反应生成I2,滤纸变为黄褐色,B错误;生成的氯气中混有水分,故会产生HClO,d、e两处红色纸团均褪色,因d处为湿润的红色纸团,故褪色更快,C正确;饱和NaCl溶液可吸收HCl,但不与氯气反应,可用NaOH溶液吸收氯气,D错误。
考向2 Cl2的制备与性质实验的综合
3.(2025·广东高三期中)AlCl3易水解,制备少量无水AlCl3的部分仪器装置如图所示(加热及夹持固定装置均已略去),装置的连接顺序是Ⅰ→Ⅲ→Ⅲ →Ⅱ→Ⅳ。关于该实验的说法正确的是
A.装置Ⅰ中固体可以
用KMnO4或NaClO代替
B.实验开始时应先加
热装置Ⅱ,再通Cl2
C.第二个装置Ⅲ中盛装的试剂为饱和食盐水
D.装置Ⅳ盛装的固体是无水氯化钙
√
用装置Ⅰ制备氯气,生成的氯气中含有杂质氯化氢和水蒸气,且AlCl3易水解,故第一个装置Ⅲ中为饱和食盐水,第二个装置Ⅲ中为浓硫酸,将干燥后的氯气通入装置Ⅱ,装置Ⅳ吸收尾气同时也吸收空气中的水蒸气,据此分析;常温下,浓盐酸和KMnO4或NaClO均能发生反应制氯气,A正确;
为避免空气的影响,实验开始时应先通Cl2,排除装置中空气,再加热装置Ⅱ,B错误;由分析可知,第二个装置Ⅲ中盛装的试剂为浓硫酸,C错误;装置Ⅳ盛装的固体是碱石灰,无水氯化钙可以吸水防止空气中的水蒸气进入Ⅱ但不能吸收过量的氯气,D错误;故选A。
4.(2025·广东广州模拟预测)利用活性石墨电极电解饱和食盐水,进行如图所示实验,M为直流电源。闭合K1,一段时间后a处布条褪色,下列说法正确的是
A.a处布条褪色,说明Cl2具有漂白性
B.b处溶液变蓝色,主要发生的反应
是ClO-+2I-+2H+Cl-+I2+H2O
C.c处可以使用浸有饱和NaCl溶液的
棉花吸收尾气
D.一段时间后断开K1,立刻闭合K2,电流表发生偏转
√
图中装置M为直流电源,闭合K1,形
成电解池,电解饱和食盐水,根据题
干信息,一段时间后b处出现了蓝色,
说明产生了Cl2,Cl2将碘离子氧化为碘
单质,因此U形管左侧为阳极,氯离子
失去电子生成氯气,电极反应为2Cl-
-2e-Cl2↑,U形管右侧为阴极,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,总反应为2NaCl+2H2OH2↑+2NaOH+Cl2↑。
由分析知,U形管左侧生成氯气,氯
气遇到水生成HClO,具有漂白性,则
a处布条褪色,说明HClO具有漂白性,
故A错误;由分析知,b处主要发生的
反应是Cl2+2I-2Cl-+I2,故B错
误;NaCl溶液无法吸收氯气,应该使用浸有浓NaOH溶液的棉花吸收产生的氯气,避免污染空气,故C错误;由于电解时,阳极产生了氯气,阴极产生了H2,因此断开K1,立刻闭合K2,此时构成氢氯燃料电池,电子移动方向与电解池相反,电流表发生偏转,故D正确。
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高 考 真 题 感 悟
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1.正误判断
(1)(2025·浙江1月选考)ClO2具有强氧化性,可用于杀菌消毒 ( )
(2)(2025·浙江1月选考)实验室制备Cl2时,可用NaOH溶液吸收尾气 ( )
(3)(2025·黑、吉、辽、蒙卷) 除去Cl2中的HCl ( )
(4)(2024·甘肃卷)次氯酸钠具有氧化性,可用于衣物漂白 ( )
(5)(2024·黑、吉、辽卷)用过氧碳酸钠漂白衣物:Na2CO4具有较强氧化性
( )
(6)(2024·黑、吉、辽卷)测定KClO溶液的pH,可使用pH试纸测定 ( )
√
√
×
√
√
×
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
√
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,A正确;ClO-水解生成HClO,水解方程式为ClO-+H2O⥫⥬ HClO+OH-,使漂白液呈碱性,B错误;通入CO2后,发生反应NaClO+CO2+H2ONaHCO3+HClO,漂白液消毒能力增强,C正确;次氯酸不稳定,次氯酸盐稳定,所以稳定性:NaClO>HClO,D正确。
3.(浙江6月选考)关于反应Cl2(g)+H2O(l)⥫⥬HClO(aq)+H+(aq)+Cl-(aq) ΔH<0,达到平衡后,下列说法不正确的是
A.升高温度,氯水中的c(HClO)减小
B.氯水中加入少量醋酸钠固体,上述平衡正向移动,c(HClO)增大
C.取氯水稀释,增大
D.取两份氯水,分别滴加AgNO3溶液和淀粉-KI溶液,若前者有白色沉淀,后者溶液变蓝色,可以证明上述反应存在限度
√
题给反应的ΔH<0,升高温度,平衡逆向移动,c(HClO)减小,A正确;氯水中加入少量醋酸钠固体,醋酸根离子和氢离子结合生成醋酸分子,氢离子浓度减小,平衡正向移动,c(HClO)增大,B正确;氯水中氢离子浓度和氯离子浓度近似相等,溶液中===,稀释时Ka(HClO)不变,c(ClO-)变小,因此增大,C正确;
氯水中加硝酸银溶液产生白色沉淀,证明溶液中有氯离子,氯水中加淀粉碘化钾溶液,溶液变蓝,证明生成了碘单质,则溶液中有强氧化性的物质,而氯气和次氯酸都有强氧化性,不能证明反应物和生成物共存,即不能证明上述反应存在限度,D错误。
4.(全国Ⅲ卷)氯可形成多种含氧酸盐,广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用如图装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO,探究其氧化还原性质。
回答下列问题:
(1)盛放MnO2粉末的仪器名称是__________,a中的试剂为___________。
圆底烧瓶
饱和食盐水
盛放MnO2粉末的仪器是圆底烧瓶。产生的氯气中混有氯化氢杂质,除去氯化氢需要将气体通过饱和食盐水,即a中的试剂为饱和食盐水。
(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
由题图可知,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装置中冰水浴的目的是避免氯酸钠的生成。
(3)d的作用是______________,可选用试剂_____(填字母)。
A.Na2S
B.NaCl
C.Ca(OH)2
D.H2SO4
吸收尾气(Cl2)
AC
d装置是尾气处理装置,吸收氯气可以用硫化钠溶液或氢氧化钙溶液。
(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
洗涤
从溶液中获得纯净氯酸钾的操作是冷却结晶,过滤,洗涤,干燥。
(5)取少量KClO3和NaClO溶液分别置于1号和2号试管中,滴加中性KI溶液。1号试管溶液颜色不变。2号试管溶液变为棕色,加入CCl4振荡,静置后CCl4层显____色。可知该条件下KClO3的氧化能力______(填“大于”或“小于”)NaClO。
紫
小于
碘在四氯化碳中呈紫色;碘在水中的颜色为棕色或褐色,主要由碘的浓度决定。2号试管中溶液变为棕色说明生成I2,1号试管中颜色没有变化,说明没有生成I2,由此可以判断题述条件下氯酸钾的氧化能力小于次氯酸钠的氧化能力。
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重点强化6 含氯物质的转化
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重点 精讲
氯及其化合物的“价—类”二维图
完成上述转化关系中①~⑧的
化学方程式(合理即可)。
①________________________
______________________;
②________________________;
③________________________
___________________;
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
Cl2+H2O⥫⥬HCl+HClO
2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2
+Ca(ClO)2+2H2O
④________________________
____________;
⑤________________________;
⑥________________________
______________________;
⑦______________________;
⑧______________________。
NaClO+2HClNaCl+
Cl2↑+H2O
2HClO2HCl+O2↑
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
2Fe+3Cl22FeCl3
2FeCl2+Cl22FeCl3
强化 训练
1.(2025·广东江门三模)部分含氯物质的分类与对应的化合价的关系如图所示,下列推断不合理的是
A.a可与g反应生成b
B.b通入热的KOH溶液可生成f和h
C.c具有强氧化性,可用于自来水的
消毒
D.可使用pH试纸比较d与e酸性强弱
√
由题图分析知,a为氯化氢,b为
氯气,c为二氧化氯,d为高氯酸,
e为次氯酸,f为氯酸盐,g为次氯
酸盐,h为氯盐。由分析可知,-1
价的氯化氢可与+1价的次氯酸盐
反应生成单质氯气,故A正确;氯
气通入热的KOH溶液可生成+5
价的氯酸盐和-1价的氯盐,故B正确;二氧化氯中氯为+4价,具有强氧化性,可用于自来水的消毒,故C正确;不可以使用pH试纸比较高氯酸与次氯酸酸性强弱,因为次氯酸具有漂白性,故D错误。
2.(2025·四川一模)氯气与部分含氯化合物的“价—类”关系如下图所示,NA表示阿伏加德罗常数的值。下列有关叙述正确的是
A.0 ℃,101 kPa下,1.12 L 35
ClO2所含中子的数目为1.7NA
B.2 L 0.05 mol/L HClO4溶液中
所含Cl的数目为0.1NA
C.用浓盐酸与NaClO3反应制
取7.1 g Cl2共转移电子的数目为
0.2NA
D.由NaClO和NaClO3组成的
1 mol混合物中含氧原子的数目为2NA
√
由题图可知,标准状况下
35ClO2为液体,不能用气体
摩尔体积计算其物质的量,
故A错误;HClO4是强酸,
在水溶液中完全电离,
2 L 0.05 mol/L HClO4溶液
中所含Cl的数目为0.1NA,
故B正确;
浓盐酸与NaClO3反应制取Cl2
的离子方程式为Cl
3Cl2↑+3H2O,
生成3个Cl2分子时,反应共
转移5个电子,7.1 g Cl2的物
质的量为0.1 mol,转移电子
的物质的量为×0.1= mol,
故C错误;不知道NaClO和NaClO3的组成比例,无法计算氧原子的具体数目,故D错误。
3.物质类别和价态是认识物质最重要的两个视角,下列有关氯的“价—类”二维图说法错误的是
A.A和F在一定条件下可反应生成B
B.C常用于自来水的杀菌消毒
C.D和E均具有较强的稳定性
D.G的阴离子空间结构为三角锥形
√
根据“价—类”二维图,A为HCl,B为Cl2,C为ClO2,D为HClO4,E为HClO,F为次氯酸钠,G为氯酸钠。HCl和NaClO在一定条件下可反应生成Cl2,化学方程式为2HCl+NaClOCl2↑+H2O+NaCl,A
正确;
C为ClO2,具有强氧化性,常用于自来水的杀菌消毒,B正确;E为HClO,在受热或光照条件下不稳定,会发生分解生成HCl和O2,C错误;G为氯酸钠,Cl中心氯原子价层电子对数为3+×(7+1-3×2)=4,且含有1对孤电子对,空间结构为三角锥形,D正确。
4.利用“价—类”二维图研究物质的性质是化学研究的重要手段。下图是氯元素的化合价与部分物质类别的对应关系。
回答下列问题:
(1)X是一种含氧酸,其电离方程式为____________________。
HClO4
X是一种含氧酸,Cl元素显+7价,则X是HClO4,其电离方程式为HClO4
(2)氯的某种氧化物(ClmOn)中氯、氧元素的质量之比为71∶48,则m∶n=______。
2∶3
氯的某种氧化物(ClmOn)中氯、氧元素的质量之比为71∶48,则m∶n=∶=2∶3。
(3)Y常用于实验室制取O2,在400 ℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴、阳离子个数之比为1∶1,生成两种盐的化学式分别为______________。
KCl、KClO4
Y是一种盐,常用于实验室制取O2,则Y是KClO3,在400 ℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,该盐应是KCl,另一种盐的阴、阳离子个数比为1∶1,结合氧化还原反应规律推知,另一种盐是KClO4。
(4)NaClO2具有很强的氧化性,常用作消毒剂,其消毒效率是Z的___倍(还原产物都是Cl-,消毒效率以单位物质的量得到的电子数表示)。
2
NaClO2、Cl2在消毒时,还原产物都是Cl-,消毒效率以单位物质的量得到的电子数表示,1 mol NaClO2得到4 mol电子,1 mol Cl2得到2 mol电子,则NaClO2的消毒效率是Cl2的2倍。
(5)Cl2O可用潮湿的Z与Na2CO3反应制取,同时生成NaHCO3,反应中Z既体现氧化性,又体现还原性,该反应的化学方程式为__________________
________________________________。
2Cl2+2Na2CO3+
H2O2NaCl+2NaHCO3+Cl2O
Cl2O可用潮湿的Cl2与Na2CO3反
应制取,同时生成NaHCO3,反
应中Cl2既体现氧化性,又体现还
原性,Cl2生成Cl2O的过程表现还
原性,根据氧化还原反应规律推
知,Cl2体现氧化性时,应被还原
为NaCl,结合得失电子守恒和原
子守恒写出化学方程式:2Cl2+2Na2CO3+H2O2NaCl+2NaHCO3+Cl2O。
5.(2025·山西晋中高三质检)已知X是一种黄绿色气体,X、Y、Z都是有刺激性气味的气体,M是人类使用最多的一种金属单质,D是一种盐,受热易分解。现有以下转化关系,部分产物未标出。
试回答下列问题:
(1)写出下列物质的化学式:
X_____、Y______、D________。
Cl2
SO2
NH4Cl
X是一种黄绿色气体,
所以X是氯气;M是
人类使用最多的一种
金属单质,M是铁;
结合题图转化关系,
C是氯气与铁反应得到的氯化铁;氯气与Y反应后的溶液能与硝酸银反应得到白色沉淀,与氯化钡反应也能得到白色沉淀,所以Y是具有刺激性气味的二氧化硫,A是氯化氢、B是硫酸;二氧化硫与氯化铁溶液反应得到硫酸,氯化铁与Z能反应生成红褐色沉淀氢氧化铁,则Z是具有刺激性气味的气体氨气;氯气与氨气反应生成D,D是一种受热易分解的盐,则D是氯化铵。由分析可知,X是Cl2、Y是SO2、D是NH4Cl;
(2)写出下列反应的离子方程式。
①X+YA+B:_____________________________________;
Cl2+SO2+2H2O+2Cl-+4H+
X是一种黄绿色气体,
所以X是氯气;M是
人类使用最多的一种
金属单质,M是铁;
结合题图转化关系,
C是氯气与铁反应得到的氯化铁;氯气与Y反应后的溶液能与硝酸银反应得到白色沉淀,与氯化钡反应也能得到白色沉淀,所以Y是具有刺激性气味的二氧化硫,A是氯化氢、B是硫酸;
二氧化硫与氯化铁溶液反应得到硫酸,氯化铁与Z能反应生成红褐色沉淀氢氧化铁,则Z是具有刺激性气味的气体氨气;氯气与氨气反应生成D,D是一种受热易分解的盐,则D是氯化铵。X+YA+B是氯气与二氧化硫生成氯化氢和硫酸的反应,其离子方程式为Cl2+SO2+2H2O S+2Cl-+4H+;
②Z+C红褐色沉淀:______________________________________。
3NH3+Fe3++3H2O
X是一种黄绿色气体,
所以X是氯气;M是
人类使用最多的一种
金属单质,M是铁;
结合题图转化关系,
C是氯气与铁反应得到的氯化铁;氯气与Y反应后的溶液能与硝酸银反应得到白色沉淀,与氯化钡反应也能得到白色沉淀,所以Y是具有刺激性气味的二氧化硫,A是氯化氢、B是硫酸;
二氧化硫与氯化铁溶
液反应得到硫酸,氯
化铁与Z能反应生成
红褐色沉淀氢氧化铁,
则Z是具有刺激性气
味的气体氨气;氯气与氨气反应生成D,D是一种受热易分解的盐,则D是氯化铵。Z+C红褐色沉淀,即氨气与氯化铁溶液反应生成氢氧化铁,其反应的离子方程式为3NH3+Fe3++3H2OFe(OH)3↓+3N;
(3)Z是合成硝酸的重要原料,请写出其与氧气在催化剂的作用下反应的化
学方程式:________________________________。
4NH3+5O24NO+6H2O
X是一种黄绿色气体,
所以X是氯气;M是
人类使用最多的一种
金属单质,M是铁;
结合题图转化关系,
C是氯气与铁反应得到的氯化铁;氯气与Y反应后的溶液能与硝酸银反应得到白色沉淀,与氯化钡反应也能得到白色沉淀,所以Y是具有刺激性气味的二氧化硫,A是氯化氢、B是硫酸;
二氧化硫与氯化铁溶
液反应得到硫酸,氯
化铁与Z能反应生成
红褐色沉淀氢氧化铁,
则Z是具有刺激性气
味的气体氨气;氯气与氨气反应生成D,D是一种受热易分解的盐,则D是氯化铵。氨气是合成硝酸的重要原料,氨气与氧气在催化剂的作用下反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O;
(4)大苏打(Na2S2O3)在照相、电影、纺织、化纤、造纸、皮革、农药等方面均有重要用途。现欲在实验室制备大苏打,从氧化还原角度分析,合理的是____(填字母)。
A.Na2S+S
B.Na2SO3+S
C.Na2SO3+Na2SO4
D.SO2+Na2SO4
B
X是一种黄绿色气体,
所以X是氯气;M是
人类使用最多的一种
金属单质,M是铁;
结合题图转化关系,
C是氯气与铁反应得到的氯化铁;氯气与Y反应后的溶液能与硝酸银反应得到白色沉淀,与氯化钡反应也能得到白色沉淀,所以Y是具有刺激性气味的二氧化硫,A是氯化氢、B是硫酸;
二氧化硫与氯化铁溶
液反应得到硫酸,氯
化铁与Z能反应生成
红褐色沉淀氢氧化铁,
则Z是具有刺激性气
味的气体氨气;氯气与氨气反应生成D,D是一种受热易分解的盐,则D是氯化铵。
大苏打中硫元素的化
合价是+2价,欲在
实验室制备大苏打,
从氧化还原的角度分
析:Na2S和S中硫元
素的化合价分别是-2价和0价,均低于+2价,不可能生成+2价的硫的化合物,A错误;Na2SO3和S中硫元素的化合价分别是+4价和0价,可能生成+2价的硫的化合物,B正确;
Na2SO3和Na2SO4中硫元素的化合价分别是+4价和+6价,均高于+2价,不可能生成+2价的硫的化合物,C错误;SO2和Na2SO4中硫元素的化合价分别是+4价和+6价,均高于+2价,不可能生成+2价的硫的化合物,D错误。
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课 时 测 评
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√
1.(2025·广东佛山一模)工业制备盐酸以H2和Cl2为原料。实验室将在空气中点燃的气体a缓慢伸入集气瓶中模拟制备少量HCl(如图所示),下列说法不合理的是
A.气体a是Cl2
B.工业上不能采用混合光照的方法制备HCl
C.反应过程中集气瓶口有白雾生成
D.实验方案会用到 、 等图标进行提示
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1
气体a是H2,氢气在氯气中安静的燃烧生成氯化氢,故A
错误;氢气与Cl2的混合气体在光照条件下会发生爆炸,工
业上不能采用混合光照的方法制备HCl,故B正确;该反应
生成HCl,氯化氢在瓶口吸收水蒸气形成酸雾,故在集气瓶
口有白雾生成,故C正确;该反应发生燃烧反应且氯气有毒,故需要
、 等图标进行提示,故D正确。
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2.(2025·广东江门一模)部分含Na、Cl或Cu物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是
A.a与单质硫混合加热,生成物为f
B.若d是酸,其性质稳定,可做漂白剂
C.新制g与乙醛溶液混合加热可以得到b
D.f的溶液蒸干并灼烧一定可得固体f
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1
a为单质,b为+1价氧化物(Na2O、Cu2O或Cl2O),e为+2价氧化物(CuO),c为+1价盐(钠盐、亚铜离子或含ClO-的盐),f为+2价盐(含Cu2+的盐),d为+1价的酸或碱(HClO或NaOH),g为+2价酸或碱[Cu(OH)2]。Na与S反应生成Na2S,Cu与S反应生成Cu2S,不能生成+2价的盐,Cl2与S也不能生成盐,A错误;
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1
若d是酸,为HClO,HClO不稳定,见光或受热分解为HCl和O2,B错误;新制的Cu(OH)2与乙醛溶液加热可以生成红色沉淀Cu2O,C正确;f为+2价盐,可以是CuCl2,蒸干溶液时CuCl2水解得到Cu(OH)2和HCl,HCl挥发,得到Cu(OH)2,灼烧Cu(OH)2得到CuO,不能得到固体CuCl2,D错误。
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1
√
3.(2025·安徽阜阳期末)在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是
A.氯水的性质很稳定,保存在无色试剂瓶中
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Na2CO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有 H+
D.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2
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1
氯水中存在平衡Cl2+H2O⥫⥬HCl+HClO,只有氯气有颜色,为黄绿色,氯水中含有氯气而呈浅黄绿色,溶液中HCl与硝酸银反应产生AgCl白色沉淀,而溶液呈酸性,能与碳酸氢钠反应生成二氧化碳,据此解答。氯水中的HClO不稳定,见光易分解为HCl和氧气,应保存在棕色试剂瓶中,A错误;氯水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-,B正确;氯水呈酸性,且HCl的酸性比碳酸强,能与碳酸钠反应生成二氧化碳,说明溶液中含有氢离子,C正确;氯气为黄绿色,氯水呈浅黄绿色是因为含有氯气,D正确。
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√
4.(2025·成都二模)下图表示主族元素X及其化合物的部分转化关系。单质X2可用于生产漂白粉和漂白液。下列说法错误的是
A.反应①中HX是还原剂
B.HXO的结构式为H—O—X
C.X-水解显碱性
D.X的空间结构为三角锥形
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单质X2可用于生产漂白粉和漂白液,则X是氯元素。HX中X是-1价,在反应①中化合价升高到0价,失去电子,是还原剂,A正确;HClO的结构式为H—O—Cl,B正确;Cl-是强酸的酸根离子,不发生水解,C错误;Cl的中心原子是氯原子,其价层电子对数为3+=4,采用sp3杂化,含有一对孤电子对,则空间结构为三角锥形,D正确。
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√
5.(2025·广东一模)25 ℃时,1体积的水可溶解约2体积的氯气。下列实验现象不能证明氯气与水发生了化学反应的是
A.试管内液面上升
B.出现白色沉淀
C.仅湿润的红布条褪色
D.新制氯水pH≈2.5
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4
由题目信息可知,氯气能溶于水,
也可以使试管内液面上升,不能
证明氯气和水发生了反应,A错
误;硝酸酸化的硝酸银溶液中产
生白色沉淀,说明产生了氯离子,
从而证明氯气和水发生了反应,
B正确;干燥的氯气不能使干燥
的红布条褪色,仅能使湿润的红
布条褪色,说明产生了漂白性物质,证明氯气和水发生了反应,C正确;新制氯水pH≈2.5,说明生成了酸性物质,证明氯气和水发生了反应,D正确。
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√
6.(2025·广东佛山高三阶段练习)化学兴趣小组采用次氯酸钙与稀盐酸反应制取氯气,并探究了氯气的性质。实验装置如图所示,下列说法正确的是
A.湿润的pH试纸先变红后褪色,说明Cl2有酸性和漂白性
B.f处的现象是出现红色沉淀
C.g处变为橙色,h处变为黄
色,说明元素非金属性:Cl>
Br>I
D.等量Cl2分别单独缓慢通
过g、h、i试管完全反应后,
生成的氧化产物物质的量之
比为1∶1∶1
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稀盐酸与Ca(ClO)2发生反
应:Ca(ClO)2+4HCl
CaCl2+2Cl2↑+2H2O,得
到的Cl2中含有的水蒸气经
无水CaCl2干燥后得到干燥
的Cl2,Cl2先后通过干燥的
pH试纸、湿润的pH试纸,
Cl2与H2O发生反应:Cl2+H2O⥫⥬HCl+HClO,HCl具有酸性,HClO具有漂白性,因此会看到干燥的pH试纸无明显现象,湿润的pH试纸先变红,后褪色,然后Cl2进入装置f,
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发生反应2FeCl2+Cl2
2FeCl3、FeCl3+3KSCN
Fe(SCN)3+3KCl,看
到装置f中溶液变为血红色,
后Cl2又进入装置g中,发生
反应:Cl2+2KBr2KCl
+Br2,溶液变为橙色,Cl2
再进入装置h中发生反应: Cl2+2KI2KCl+I2,溶液变为黄色,最后Cl2进入装置i中,
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4
发生反应:2NaOH+Cl2
NaCl+NaClO+H2O,
进行尾气处理。湿润的pH
试纸先变红后褪色,说明
Cl2与水反应的产物有酸性
和漂白性,而不能说Cl2有
酸性和漂白性,A错误;
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1
4
在装置f中发生反应2FeCl2
+Cl22FeCl3、FeCl3+
3KSCNFe(SCN)3+
3KCl,反应产生的
Fe(SCN)3是红色可溶性弱
电解质,不是难溶性固体,
因此看到装置f处的现象是
溶液变为血红色,而不是出现红色沉淀,B错误;
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4
在试管g、h中分别发生氧
化还原反应:Cl2+2Br-
Br2+2Cl-,Cl2+2I-
I2+2Cl-,其中氧化
性:Cl2>Br2,Cl2>I2,则
元素的非金属性:Cl>Br,
Cl>I,该实验不能证明Br
和I元素的非金属性强弱,C错误;
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4
等量Cl2分别单独缓慢通过
试管g、h、i时,分别发生
的氧化还原反应为Cl2+
2NaBrBr2+2NaCl、
Cl2+2KII2+2KCl、
Cl2+2NaOHNaCl+
NaClO+H2O,其中氧化产物分别为Br2、I2、NaClO。根据化学方程式可计算出等物质的量的Cl2参与反应,在试管g、h、i中生成的氧化产物物质的量之比为1∶1∶1,D正确。
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√
7.(2025·广东高三上期中)部分含氯物质的分类与相应化合价关系如图所示,下列说法不正确的是
A.a的浓溶液与MnO2共热反应制得b
B.b与Fe直接化合可得FeCl2
C.b、c均可用于自来水消毒
D.存在a→b→d→a的转化关系
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根据图示,b为氯气,a为盐酸,c为二氧化氯,d为次氯酸。二氧化锰与浓盐酸共热可反应生成氯气,A正确;氯气与铁反应生成FeCl3,B错误;b为氯气,与水反应生成次氯酸,具有强氧化性,可用于杀菌消毒,c为二氧化氯,具有氧化性,可用于自来水消毒,C正确;浓盐酸和二氧化锰加热生成氯气,氯气和水生成次氯酸,次氯酸分解能生成盐酸,D正确。
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√
8.(2025·广东揭阳高三上阶段练习)已知:6Ca(OH)2+6Cl25CaCl2+Ca(ClO3)2+6H2O,如图是制备漂白粉的实验装置,下列说法正确的是
A.可将MnO2和浓盐酸置于
锥形瓶中反应制备Cl2
B.可以用澄清石灰水代替
NaOH溶液
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
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1
4
锥形瓶为产生氯气的装置,
此装置为不需要加热即可
产生氯气,产生的氯气通
入到三颈烧瓶中与氢氧化
钙发生反应制备漂白粉,
最后用氢氧化钠溶液对过量的氯气进行吸收。MnO2和浓盐酸反应制备Cl2需加热,A错误;澄清石灰水中溶质Ca(OH)2太少,吸收能力差,B错误;该反应放热,为避免题给信息反应的发生,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,应用饱和氯化钠溶液吸收Cl2中的HCl,D错误。
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9.(20分)(2025·山东菏泽二模)实验室利用Cl2氧化锰酸钾(K2MnO4)浓强碱溶液制备KMnO4的装置如图所示(夹持装置略)。
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已知:①K2MnO4为墨绿色晶体,其水溶液呈深绿色。其在浓的强碱溶液中可稳定存在,碱性减弱时易发生歧化反应;②一些物质在不同温度下的溶解度见下表。
温度/℃
溶解度( g/ 100 g)
物质 0 20 40 60 70 80
KCl 27.6 34.0 40.0 45.5 47.2 51.3
KMnO4 2.83 6.4 12.7 22.2 — —
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1
4
回答下列问题:
(1)制备KMnO4反应的离子方程式为______________________________。单向阀的作用是_________。当仪器B中_____________________________即停止通氯气,反应结束的后续操作为:关闭A中恒压滴液漏斗的活塞,___________________________,拆除装置。
Cl2+2Mn+2Cl-
防止倒吸
溶液由深绿色完全转变为紫红色
打开弹簧夹,通入空气(或N2)
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A中次氯酸钙和浓盐酸反
应生成氯气,氯气通入B
中把锰酸钾氧化为高锰酸
钾,B中溶液由深绿色完
全转变为紫红色时,反应
结束,停止通入氯气,尾
气用C中碱溶液吸收,防止污染。Cl2氧化锰酸钾(K2MnO4)浓强碱溶液制备KMnO4,锰元素化合价由+6升高为+7,Cl元素化合价由0降低为-1,根据得失电子守恒、电荷守恒配平离子方程式为Cl2+2Mn
+2Cl-;
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单向阀确保氯气仅沿单一
方向流动,阻止逆向流动,
该装置中单向阀的作用是
防倒吸。锰酸钾溶液呈深
绿色,高锰酸钾溶液呈紫
红色,当仪器B中溶液由深
绿色完全转变为紫红色,说明锰酸钾完全转化为高锰酸钾,即停止通氯气,反应结束的后续操作为:关闭A中恒压滴液漏斗的活塞,打开弹簧夹,通入空气(或N2),把装置内氯气完全排入C中吸收,拆除装置。
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(2)为了获得杂质较少的KMnO4晶体,从下列选项中选出合理的操作并排序:将装置B中的溶液转移至蒸发皿中→____________→干燥→KMnO4晶体(填字母)。
a.用少量冰水洗涤
b.先用冰水洗涤,再用乙醇洗涤
c.小火蒸发至溶液表面出现晶膜,
停止加热
d.小火蒸发至析出大量晶体,停
止加热
e.趁热过滤
f.减压过滤
g.缓慢降温结晶
c→g→f→a
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A中次氯酸钙和浓盐酸反应生
成氯气,氯气通入B中把锰酸
钾氧化为高锰酸钾,B中溶液
由深绿色完全转变为紫红色
时,反应结束,停止通入氯
气,尾气用C中碱溶液吸收,
防止污染。高锰酸钾受热易
分解,溶解度随温度升高而增大,为得到杂质较少的KMnO4粗产品,将装置B中的溶液转移至蒸发皿中→小火加热蒸发至溶液出现晶膜,停止加热→缓慢降温结晶→减压过滤→少量冰水洗涤→干燥→KMnO4晶体;排序为c →g→f→a。
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(3)利用氧化还原滴定法测定高锰酸钾的纯度。
称取KMnO4样品m1 g,配成V1 mL
溶液。称取高纯度Na2C2O4(摩尔质
量为134 g·mol-1)固体m2 g于锥形
瓶中,加入蒸馏水溶解,再加入
少量硫酸酸化,水浴加热至75~
85 ℃。趁热用KMnO4溶液滴定,
发生反应:H2C2O4+Mn+H+
Mn2++CO2↑+H2O(未配平,滴定过程中Cl-不反应)。滴定消耗KMnO4溶液
V2 mL,样品中KMnO4(摩尔质量为158 g·mol-1)的质量分数为________________(用代数式表示)。若加热温度大于90 ℃,部分草酸发生分解,会导致测得产品纯度______(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
×100%
偏高
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A中次氯酸钙和浓盐酸反
应生成氯气,氯气通入B
中把锰酸钾氧化为高锰酸
钾,B中溶液由深绿色完
全转变为紫红色时,反应
结束,停止通入氯气,尾
气用C中碱溶液吸收,防止污染。草酸和高锰酸钾发生反应:H2C2O4+Mn+H+Mn2++CO2↑+H2O(未配平),C元素化合价由+3升高为+4,Mn元素化合价由+7降低为+2,根据得失电子守恒,
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配平方程式为5H2C2O4+
2Mn2Mn2+
+10CO2↑+8H2O,
n(KMnO4)=n(Na2C2O4)
=
mol,c(KMnO4)= mol/L。
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样品中KMnO4(摩尔质量为
158 g·mol-1)的质量分数为
×100%=×100%。
若加热温度大于90 ℃,部分草酸发生分解,消耗高锰酸钾的体积(V2)偏小,×100%值偏大,会导致测得产品纯度偏高。
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第15讲 氯及其重要化合物
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