内容正文:
第二章 海水中的重要元素——钠和氯
第二节 氯及其化合物
第1课时 氯气的性质
基础过关练
题组一 氯气的性质
1.[2026河南南阳一中月考]某污水处理厂发生氯气泄漏事故,救援人员在现场的下列处理方法和过程较合理的是 ( )
①及时将人群逆风转移到地势较高的地方
②用高压水枪向空中喷洒饱和食盐水
③将泄漏氯气的钢瓶用生石灰掩埋
④及时清理现场,检查水源和食物等是否被污染
A.①③④ B.①②③ C.②④ D.①②③④
2.[2026辽宁营口多校联考]将一小块切去表皮的金属钠放在陶土网上,用酒精灯微热至钠熔成球状,
然后迅速将盛有Cl2的集气瓶倒扣在钠球上方。下列相关说法错误的是 ( )
A.上述实验要在通风橱中进行
B.实验中观察到黄色火焰,并产生大量白烟
C.反应的化学方程式为2Na+Cl2 2NaCl
D.若将金属钠换作红热的铜丝,能观察到相同的实验现象
3.(易错题)[2025福建厦门双十中学期中]
为探究氯气的性质,某同学用如图所示装置进行有关Cl2的实验。下列说法不正确的是 ( )
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
A.图Ⅰ:鲜花褪色不能证明氯气具有漂白作用
B.图Ⅱ:除去氯气中的少量HCl,试剂X可选用饱和食盐水
C.图Ⅲ:氢气在氯气中剧烈燃烧,发出淡蓝色火焰
D.图Ⅳ:铁丝在氯气中燃烧生成氯化铁,产生棕褐色的烟
题组二 氯水的成分及性质
4.[2026北京海淀实验中学月考]利用传感器和信息处理终端对新制氯水的光照实验进行数据采集与分析得到以下图像,相关说法不正确的是 ( )
图一 图二 图三
A.图一可为光照过程中氯水的pH变化情况
B.图二可为光照过程氯水中氯离子数目的变化情况
C.图三可为光照过程中氧气在瓶中的体积分数,其体积分数增大主要是因为光照使水分解生成了氧气
D.新制氯水应保存在配有玻璃塞的棕色细口瓶中
5.(教材习题改编)如图所示,A处通入未经干燥的氯气,当关闭B处的弹簧夹时,C中的红布条无明显变化;当打开B处的弹簧夹后,C中的红布条逐渐褪色,则D中盛放的试剂不可能是 ( )
A.浓硫酸 B.饱和食盐水
C.氢氧化钠溶液 D.碘化钾溶液
6.[2026江苏扬州期中]为探究新制氯水的性质,某学生做了如下实验。
实验
装置
试剂a
现象
①
紫色的石蕊试液
溶液先变红后褪色
②
HNO3酸化的AgNO3溶液
产生白色沉淀
③
NaHCO3溶液
产生气泡
④
KI溶液、淀粉溶液
溶液变蓝
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说明新制氯水中有Cl-:Cl-+Ag+ AgCl↓
C.实验③发生的反应为HC+HClO ClO-+CO2↑+H2O
D.实验④可能发生反应:Cl2+2I- 2Cl-+I2
7.[2025江西临川二中月考]新制氯水中含有多种成分,因而具有多种性质,根据新制氯水分别与如图四种物质发生的反应填空(四种物质与新制氯水的重合部分代表物质间的反应,且氯水足量)。
(1)新制氯水中含有的粒子有H2O、 、 、H+、Cl-
、 、OH-七种。
(2)反应b说明新制氯水显 性。某同学想利用pH试纸验证这一事实,具体操作方法是 ,该方法 (填“能”或“不能”)达到预期;上述还有反应 (填字母)的现象是同一原因造成的。
(3)反应c的现象为 ,反应e的还原产物为 。
(4)久置的氯水变为 (填名称),用化学方程式解释原因 。
(5)能证明新制氯水具有漂白性的是 (填“a”“b”“c”或“d”)。
题组三 含氯消毒剂的制备与性质
8.[2025黑龙江名校期中联考]工业上将氯气通入石灰乳中制备漂白粉,制备流程如下。下列有关说法正确的是 ( )
A.漂白粉是混合物
B.“反应”中Cl2是氧化剂,石灰乳是还原剂
C.漂白粉配成溶液后必须加入少量稀盐酸才能制得具有漂白性的物质
D.工业制备漂白粉的离子方程式为2OH-+Cl2 Cl-+ClO-+H2O
9.[2025河南郑州一中期中]已知NaClO溶液能与CO2发生如下反应:NaClO+H2O+CO2 NaHCO3+HClO,下列叙述错误的是 ( )
A.“84消毒液”可用于生活中的漂白和消毒
B.“84消毒液”中加入少量稀硫酸可增强溶液的漂白性
C.“84消毒液”中通入少量Cl2可增强溶液的漂白性
D.离子方程式为ClO-+H2O+CO2 H++C+HClO
10.[2026吉林白城期中]氯气和漂白粉是现代工业和生活常用的消毒、杀菌剂。
(1)写出工业上用氯气和石灰乳制取漂白粉的化学方程式: 。
(2)实验室有一瓶密封不严的漂白粉样品,其中肯定存在CaCl2,请设计实验,探究该样品中除CaCl2外可能存在的其他固体物质。
①提出合理假设。假设1:该漂白粉未变质,除CaCl2外只含Ca(ClO)2;假设2:该漂白粉全部变质,除CaCl2外只含CaCO3;假设3:该漂白粉部分变质,除CaCl2外还含有 。
②设计实验方案,进行实验。限选用的仪器和药品:试管、胶头滴管、带导管的单孔塞、蒸馏水、自来水、盐酸、品红溶液、新制澄清石灰水。(提示:不必检验Ca2+和Cl-)
实验步骤
预期现象与结论
步骤1
取少量上述漂白粉样品于试管中, 再将产生的气体导入澄清石灰水中
①若澄清石灰水未变浑浊,则假设1成立;②若澄清石灰水变浑浊,则假设2或假设3成立
步骤2
向步骤1反应后的试管中滴入1~2滴品红溶液,振荡
结合步骤1中的②,若溶液褪色,则假设 成立;若溶液不褪色,则假设 成立
能力提升练
题组一 氯及其化合物的转化及性质的综合考查
1.[2025辽宁朝阳阶段练习]下列关于氯及其化合物的叙述中,正确的个数是 ( )
①氯气的性质很活泼,它与氢气混合光照会发生爆炸
②向久置的氯水中滴入紫色石蕊试液,溶液将先变红后褪色
③检验HCl气体中是否混有Cl2的方法是将气体通入硝酸银溶液
④除去Cl2中的HCl,可使气体通过饱和碳酸氢钠溶液
⑤在含有NaOH的酚酞试液中加入新制氯水,红色褪去,说明新制氯水中含有HClO
⑥氯水放置数天后杀菌消毒、漂白能力几乎不变但溶液酸性增强
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
2.[2025山东德州一中月考]氯元素可形成多种物质,为了研究方便,绘制氯及其化合物的“价—类”二维图如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.a溶液与e溶液混合在一定条件下可发生氧化还原反应
B.可用pH试纸测定b的水溶液的pH
C.c溶液中通入二氧化碳可增强其漂白、杀菌消毒的能力
D.d具有强氧化性,可以用于饮用水的消毒
3.[2026安徽皖南名校联盟期中联考]ClO2稳定性差,高浓度或高温条件下易爆炸。可采用以下方法制取其水溶液或制成较稳定的NaClO2保存(温度高于60 ℃时,NaClO2易分解成NaClO3和NaCl)。下列有关说法不正确的是 ( )
A.ClO2稳定性差,不能用作自来水的消毒剂
B.NaClO2、NaClO3和NaCl均属于盐类
C.步骤Ⅰ通入氮气,是为了稀释ClO2,防止爆炸
D.步骤Ⅲ为低温加热、减压蒸发
题组二 与氯及其化合物相关的实验
4.[2026江西抚州期中]用图1所示装置向装有Cl2的集气瓶中加入适量的蒸馏水,振荡,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。下列说法不正确的是 ( )
图1 图2
A.阶段①中Cl2溶于水,溶于水的Cl2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压强增大的原因是发生反应ClO-+Cl-+2H+ Cl2↑+H2O
D.若将Cl2换成CO2,所得的压强变化趋势与图2相似
5.[2026江苏徐州期中]用图示装置探究Cl2的漂白原理,其中①~④中先放入干燥红纸(不考虑红纸中色素扩散)。已知:ⅰ.HCl与NaHCO3反应生成CO2;ⅱ.NaHCO3不与HClO反应。
装置
红纸变化
①不褪色
②逐渐褪色
③几乎不褪色
④快速 褪色
下列对于该实验的分析错误的是 ( )
A.对比①②的现象,说明Cl2没有漂白性
B.③中红纸几乎不褪色,说明氯气几乎不溶于饱和食盐水,其无法和水反应
C.④中红纸褪色快,是因为反应生成HClO的量多
D.NaOH溶液可用澄清石灰水代替
6.[2026河北衡水阶段练习]84消毒液是一种常见的含氯消毒剂,广泛用于家庭、医院的消毒。某兴趣小组对84消毒液的组成、性质与使用进行探究。
所用试剂:84消毒液(含NaClO)、医用酒精(CH3CH2OH体积分数为70%~75%)。
Ⅰ.探究84消毒液的成分
(1)实测该84消毒液pH=12.4(溶液呈碱性),能使pH试纸 ,因此其成分中,除了NaCl、NaClO外,还含有少量 (填化学式)。
(2)84消毒液露置于空气中,消毒效果先增强,将其光照后消毒效果又降低。消毒效果降低的原因是 (用化学方程式表示)。
Ⅱ.探究84消毒液的性质与使用
(3)84消毒液具有氧化性,预测的依据是 。某游泳场,由于工作人员将84消毒液与双氧水混用,导致游泳池藻类快速生长,池水变绿。一种可能的原因是NaClO与H2O2反应产生O2促进藻类快速生长,该反应的化学方程式为 。
Ⅲ.探究84消毒液能否与医用酒精混用,实验装置如图所示:
已知:KI是常见的还原剂;单质碘(I2)遇淀粉变蓝。
实验
液体A
液体B
现象
①
20 mL 84消毒液(pH=12.4)
20 mL
蒸馏水
溶液中无明显现象;溶液pH变为12.0;淀粉-KI试纸在8 min时变蓝,49 min时蓝色完全褪去
②
20 mL 84消毒液(pH=12.4)
20 mL
医用酒精
产生气泡,颜色无明显变化;溶液pH升高到13.1,淀粉-KI试纸在3 min时变蓝,21 min时蓝色完全褪去
(4)判断实验②中生成了Cl2的依据是 。
(5)图中NaOH溶液的作用是 。
结论:医用酒精可与84消毒液发生反应,二者不可混用。
创新题型
创新点 以烟气脱硝为情境考查NaClO的性质
7.[2026山西晋中部分学校联考]NaClO溶液可将烟气中的NO转化为N。常温下,NaClO溶液在不同pH时进行烟气脱硝(NO),测得NO去除率与吸收液pH(pH越小,氢离子浓度越大,常温下pH=7的溶液呈中性)的关系如图所示。
已知:氧化性HClO>NaClO。
下列说法错误的是 ( )
A.NaClO溶液不能与洁厕灵(主要成分为盐酸)同时使用
B.pH=6时,NaClO溶液脱硝反应的离子方程式为3ClO-+2NO+2OH- 3Cl-+2N+H2O
C.根据脱硝反应可知氧化性:ClO->N
D.当吸收液pH>8时,NO去除率随pH升高而迅速下降的原因是HClO含量减少
答案与分层梯度式解析
第二章 海水中的重要元素——钠和氯
第二节 氯及其化合物
第1课时 氯气的性质
基础过关练
1.A Cl2密度比空气大,Cl2发生泄漏时会集中在地势较低处,救援人员应及时将人群逆风转移到地势较高的地方,①正确;Cl2在饱和食盐水中的溶解量非常小,故不能用高压水枪向空中喷洒饱和食盐水来吸收氯气,②错误;潮湿的Cl2能与生石灰反应,救援人员可将泄漏Cl2的钢瓶用生石灰掩埋,以减少Cl2扩散,③正确;Cl2是有毒气体,故Cl2泄漏时,要及时清理现场,检查水源和食物等是否被污染,④正确。
2.D 氯气有毒,该实验要在通风橱中进行,A正确;Na在Cl2中燃烧,发出黄色火焰,并产生大量白烟,发生反应的化学方程式为2Na+Cl2 2NaCl,B、C正确;铜丝在Cl2中燃烧产生棕黄色的烟,D错误。
3.C 氯气与鲜花中的水反应生成的次氯酸具有漂白性,使鲜花褪色,氯气本身不具有漂白性(易错点),A正确;氯气在饱和食盐水中溶解度较小,HCl在饱和食盐水中溶解度较大,故可用饱和食盐水除去氯气中的HCl,B正确;氢气在氯气中安静地燃烧,发出苍白色火焰,C错误;铁丝在氯气中燃烧生成氯化铁固体,故观察到棕褐色的烟,D正确。
4.C 光照条件下,氯水中的HClO分解生成HCl和O2,HCl在水中电离出H+和Cl-,H+和Cl-数目增多,则溶液pH减小,A、B正确;O2体积分数增大主要是因为在光照条件下,氯水中HClO分解生成了O2,C错误;光照能够使氯水中的HClO分解,因此新制氯水应保存在配有玻璃塞的棕色细口瓶中,避免阳光直射,D正确。
5.B A处通入未经干燥的Cl2,关闭B处的弹簧夹时,Cl2经过D中盛放的试剂后,C中的红布条无明显变化,当打开B处的弹簧夹后,Cl2不经过D中盛放的试剂,C中的红布条逐渐褪色,说明D中盛放的试剂具有吸水性或能吸收Cl2(破题关键)。浓硫酸具有吸水性,能将氯气干燥,符合题中实验现象;饱和NaCl溶液不与氯气反应,也不能将氯气干燥,不符合题中实验现象;NaOH溶液与氯气反应,符合题中实验现象;碘化钾溶液与氯气反应,符合题中实验现象;故选B。
6.C 紫色石蕊试液变红,表明溶液显酸性,褪色表明溶液具有漂白性,实验①说明新制氯水中含有H+、HClO,A正确;实验②中有白色沉淀生成,则生成AgCl沉淀,说明新制氯水中有Cl-,发生反应:Ag++Cl- AgCl↓,B正确;实验③中有气泡产生,表明溶液中含有酸性比碳酸强的酸,发生反应:H++HC H2O+CO2↑,而次氯酸的酸性弱于碳酸,次氯酸不能与碳酸氢钠反应生成二氧化碳,C错误;实验④中溶液变蓝,说明有I2生成,氧化性:Cl2>I2,HClO也能氧化I-,可能发生反应:Cl2+2I- 2Cl-+I2,D正确。
7.答案 (1)Cl2 ClO- HClO (2)酸 取一小段pH试纸放在表面皿或玻璃片上,用玻璃棒蘸取新制氯水点在pH试纸中部,然后与标准比色卡对照 不能 d (3)产生白色沉淀 NaCl (4)盐酸 2HClO 2HCl+O2↑ (5)d
解析 (1)Cl2+H2O HCl+HClO,HCl完全电离成H+和Cl-,HClO部分电离成H+和ClO-,所以新制氯水中含有三种分子(H2O、Cl2、HClO)和四种离子(H+、OH-、Cl-、ClO-)。(3)NaOH与Cl2反应的化学方程式为2NaOH+Cl2 NaClO+NaCl+H2O,该反应的还原产物为NaCl。(4)新制氯水中含有的HClO见光易分解生成HCl和O2,反应的化学方程式为2HClO 2HCl+O2↑,久置的氯水变为盐酸。(5)新制氯水中的HClO能将有色物质氧化成无色物质,本题中新制氯水能使石蕊溶液先变红后褪色,故d符合题意。
归纳总结 次氯酸的化学性质
8.A 漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2,属于混合物,A正确;“反应”的化学方程式为2Ca(OH)2+2Cl2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,Cl2既是氧化剂又是还原剂,B错误;漂白粉配成溶液后,遇到空气中的CO2可生成次氯酸,C错误;工业制备漂白粉过程加入的是石灰乳,在书写离子方程式时Ca(OH)2不拆,D错误。
知识拓展 Cl2与石灰乳或NaOH溶液的反应中,Cl2既是氧化剂又是还原剂。漂白粉露置在空气中易变质,可能涉及的反应有:Ca(ClO)2+CO2+H2O CaCO3+2HClO,2HClO 2HCl+O2↑,CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑,故漂白粉需密闭保存。
9.D “84消毒液”具有强氧化性,能使有色物质褪色,能消毒,A正确;“84消毒液”中加入少量稀硫酸,H+和ClO-结合成HClO,可增强溶液的漂白性,B正确;通入少量Cl2,Cl2与H2O反应生成HCl和HClO,HClO浓度增大,溶液的漂白性增强,C正确;HC在离子方程式中不能拆,正确的离子方程式为ClO-+H2O+CO2 HC+HClO,D错误。
10.答案 (1)2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(2)①Ca(ClO)2、CaCO3 ②加入适量盐酸溶解后 3 2
解析 (2)②Ca(ClO)2可以和空气中的水、二氧化碳反应生成碳酸钙和次氯酸,次氯酸见光易分解。根据步骤1的结论可知该步操作是在检验是否含有碳酸钙,所以操作为取少量题述漂白粉样品于试管中,加入适量盐酸溶解后,再将产生的气体导入澄清石灰水中。结合步骤1中的②,若溶液褪色,说明含有Ca(ClO)2,漂白粉部分变质,假设3成立;若溶液不褪色,说明漂白粉样品中不含次氯酸钙,则假设2成立。
方法指导 本题属于物质变质的探究类实验题,此类探究题的通用技巧为 “一明二假三验四推”:
一明:明确物质的有效成分、变质条件和变质产物;
二假:根据变质程度提出 “未变质、部分变质、全部变质” 三种假设;
三验:利用有效成分与变质产物的性质差异,设计分步实验逐一检验;
四推:根据实验现象,逆向推导物质的存在情况,得出最终结论。
能力提升练
1.A 氯气的性质很活泼,具有较强的氧化性,它与氢气混合光照会发生爆炸,①正确;氯水久置变为稀盐酸,没有漂白性,滴入紫色石蕊试液,溶液只变红,②错误;HCl气体中不管是否混有Cl2,都会与硝酸银溶液反应生成白色沉淀,不能用硝酸银溶液检验HCl气体中是否混有Cl2,③错误;Cl2和HCl均与饱和碳酸氢钠溶液反应,④错误;红色褪去可能是H+和NaOH反应使溶液碱性减弱造成的,也可能是次氯酸的漂白性造成的,⑤错误;氯水放置数天后,溶液中的次氯酸见光分解,杀菌消毒、漂白能力减弱,⑥错误;综上,正确的只有1个。
2.B a中氯元素为-1价,e中氯元素为+5价,根据氧化还原反应规律(解题技法)可知,二者在一定条件下可发生氧化还原反应,A正确;b为Cl2,Cl2的水溶液中含有HClO,HClO具有强氧化性,能漂白pH试纸,不能用pH试纸测定氯水的pH,B错误;c为次氯酸盐,次氯酸盐溶液中通入二氧化碳,反应生成HClO,HClO具有强氧化性,因此漂白、杀菌消毒能力增强,C正确;d为ClO2,ClO2具有强氧化性,可用于饮用水的消毒,D正确。
3.A 二氧化氯的消毒效率比氯气高,使用起来比较安全,是常用的自来水消毒剂,A错误;NaClO2、NaClO3和NaCl均属于钠盐,B正确;高浓度ClO2易爆炸,通入N2可以稀释ClO2,防止爆炸,C正确;温度高于60 ℃时,NaClO2易分解成NaClO3和NaCl,故步骤Ⅲ为低温加热、减压蒸发,D正确。
4.A 阶段①中压强变小,说明氯气溶于水,但氯气与水的反应为可逆反应,溶于水的氯气不可能全部与水反应,A错误;阶段②的压强变小,是因为氯气和氢氧化钠溶液反应生成次氯酸钠、氯化钠和水,该过程发生了氧化还原反应,B正确;阶段③压强增大的原因是有氯气生成,发生反应ClO-+Cl-+2H+ Cl2↑+H2O,C正确;若将Cl2换成CO2,起初CO2部分溶于水,然后与NaOH反应,生成Na2CO3或NaHCO3或二者的混合物,再加入盐酸,生成CO2气体,则压强变化趋势与图2相似,D正确。
5.D 氯气和水反应生成HCl和具有漂白性的HClO。①中红纸不褪色,②中红纸褪色说明氯气没有漂白性,A正确;氯气几乎不溶于饱和食盐水,其无法与水反应生成HClO,因此③中红纸几乎不褪色,B正确;④中红纸快速褪色,说明碳酸氢钠溶液中氯气和水反应生成较多的HClO,C正确;氢氧化钠溶液用于吸收Cl2,Ca(OH)2在水中的溶解度较小,澄清石灰水中Ca(OH)2浓度小,所以氯气不能用澄清石灰水吸收(易错点),D错误。
6.答案 (1)先变蓝后褪色 NaOH
(2)2HClO 2HCl+O2↑
(3)ClO-具有氧化性 NaClO+H2O2 H2O+NaCl+O2↑
(4)相同条件下,实验②的淀粉-KI试纸变色比实验①快
(5)吸收Cl2,防止污染空气
解析 (1)84消毒液显碱性且消毒液具有漂白性,故pH试纸先变蓝后褪色,84消毒液(pH=12.4)是氢氧化钠溶液吸收氯气制成的,溶液显碱性,则其成分中除了NaCl、NaClO外,还含有少量氢氧化钠。(2)NaClO与空气中的水蒸气、CO2反应有HClO生成,HClO具有强氧化性,消毒效果增强;HClO不稳定,见光分解导致消毒效果降低,化学方程式为2HClO 2HCl+O2↑。(3)ClO-具有氧化性,84消毒液中含ClO-,故84消毒液具有氧化性;NaClO与H2O2反应产生O2,化学方程式为NaClO+H2O2 H2O+NaCl+O2↑。(4)氯气能和碘离子反应生成碘单质,过量的氯气能进一步氧化碘单质使试纸褪色,故判断实验②中生成了Cl2的依据是相同条件下,实验②的淀粉-KI试纸变色比实验①快。(5)题图中NaOH溶液的作用是吸收Cl2,防止污染空气。
7.B NaClO溶液与洁厕灵同时使用,会产生有毒的氯气,发生反应:ClO-+Cl-+2H+ Cl2↑+H2O,A正确;pH=6时,溶液呈酸性,NaClO溶液脱硝反应的离子方程式为3ClO-+2NO+H2O 3Cl-+2N+2H+,B错误;根据同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,得出氧化性:ClO->N,C正确;氧化性HClO>NaClO,当吸收液pH>8时,随溶液碱性增强,HClO含量减少,导致NO去除率迅速下降,D正确。
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