内容正文:
优化探究
大单元二 元素及其化合物
专题5 非金属元素及其化合物
第14讲 氯及其重要化合物
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[导航·复习目标] 1.了解氯及其重要化合物的主要性质、应用以及对生态环境的影响。2.掌握实验室制取氯气的原理、装置和操作注意事项,增强绿色环保意识。
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考点一 氯及其重要化合物的性质和应用
考点二 氯气的实验室制法
练真题 明考向
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考点一
氯及其重要化合物的性质和应用
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1.氯气的物理性质
氯气是一种___________色、有___________气味的气体,密度比空气的___________,沸点-34.6 ℃,___________液化。在25 ℃时,1体积的水可溶解约2体积的氯气。
梳理 必备知识
[注意] 实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是用手在瓶口轻轻扇动,仅使极少量气体飘进鼻孔(如图所示)。
黄绿
刺激性
大
易
5
2.氯气的化学性质
(1)氧化性
2Fe+3Cl2
2FeCl3
棕红
Cu+Cl2CuCl2
棕黄
苍白
Cl2+2KI====2KCl+I2
Cl2+SO2+2H2O====H2SO4
+2HCl
Cl2+2FeCl2====2FeCl3
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(2)歧化反应
①氯气溶于水,部分氯气与水反应,离子方程式为_________________
_________________。
②Cl2与NaOH溶液反应的离子方程式:____________________________
___________。
③Cl2与石灰乳反应的化学方程式:______________________________
________________。
Cl2+H2O⥫⥬H+
+Cl-+HClO
Cl2+2OH-====Cl-+ClO-
+H2O
2Ca(OH)2+2Cl2====CaCl2+
Ca(ClO)2+2H2O
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3.氯水的成分和性质
(1)氯水中的三个平衡、七种微粒
三个平衡 七种微粒
①Cl2+H2O⥫⥬HCl+HClO;
②HClO⥫⥬H++ClO-;
③H2O⥫⥬H++OH-
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(2)氯水性质的多样性
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4.次氯酸和次氯酸盐
(1)次氯酸
弱
2HClO2HCl+O2↑
棕色
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(2)漂白剂
NaClO
2NaOH+Cl2====NaCl+NaClO+H2O
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(3)漂白粉
CaCl2和Ca(ClO)2
Ca(ClO)2
2Cl2+2Ca(OH)2====CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
碱
氧化
Ca(ClO)2+CO2+H2O====CaCO3↓+2HClO
Ca(ClO)2+CO2+H2O====CaCO3↓+2HClO
2HClO2HCl+O2↑
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(1)标准状况下,11.2 L Cl2与水充分反应转移的电子数为0.5NA。( )
(2)氯水显酸性,可用pH试纸测定氯水的pH。( )
(3)氯气可以使湿润的有色布条褪色,所以氯气具有漂白性。( )
(4)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。( )
(5)NaClO是“84”消毒液的有效成分,在使用“84”消毒液时,将其
在空气中放置一段时间后漂白效果更好。( )
×
×
×
×
√
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一、氯气和氯水
1.(2026·河北衡水模拟)氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质,它
具有较强的氧化性,下列叙述中不正确的是 ( )
A.红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧,生成棕黄色的烟
B.通常状况下,干燥的氯气能与Fe反应
C.金属钠在氯气中燃烧,生成白烟
D.镁可以在氯气中燃烧,生成氯化镁
提升 关键能力
B
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解析:因红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧生成固体氯化铜,则会观察到棕黄色的烟,故A正确;铁与氯气在加热的条件下才能反应,则干燥的氯气与Fe在通常状况下不反应,故B错误;钠在氯气中燃烧,生成白色的烟,故C正确;镁可以在氯气中燃烧,生成氯化镁,故D正确。
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2.根据下列装置图回答问题。
(1)装置A、B通入干燥的Cl2后,观察到的现象是____________________ ____________________________________,根据现象可得出的结论是_____________________________________________。
装置A中干燥的红色布条不褪色,装置B中湿润的红色布条褪色
Cl2无漂白性,Cl2与水反应生成的HClO有漂白性
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(2)装置B中发生反应的离子方程式是____________________________。
(3)实验开始后,观察到装置C中的现象是________________________。
Cl2+H2O⥫⥬H++Cl-+HClO
溶液先变为红色,后褪色
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(4)通入Cl2时,装置D中发生反应的离子方程式是___________________ __________________。
(5)装置E中发生反应的离子方程式是__________________________。
(6)装置F的作用是_________________________。
H2O+S+Cl2====
2H++S+2Cl-
2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-
吸收氯气,防止污染环境
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二、含氯消毒剂
3.某消毒液的主要成分为NaClO,已知饱和NaClO溶液的pH约
为11。下列用来解释事实的方程式中,不合理的是( )
A.该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备:Cl2+2OH-====ClO-+Cl-+H2O
B.该消毒液与洁厕灵(主要成分为HCl)混用,产生Cl2:ClO-+Cl-+
2H+====Cl2↑+H2O
C.该消毒液加白醋,可增强漂白作用:CH3COOH+ClO-====HClO+CH3COO-
D.该消毒液中加少量FeSO4溶液生成红褐色沉淀:2Fe2++ClO-+5H2O ====Cl-+2Fe(OH)3↓+4H+
D
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解析:用NaOH溶液吸收Cl2可以制备NaClO,即发生Cl2+2OH-==== ClO-+Cl-+H2O,故A合理;消毒液中的ClO-与洁厕灵中的Cl-酸性条件下会反应产生Cl2,即发生ClO-+Cl-+2H+====Cl2↑+H2O,故B合理;该消毒液中的NaClO和醋酸会发生复分解反应生成次氯酸,可增强漂白作用:CH3COOH+ClO-====HClO+CH3COO-,故C合理;该消毒液呈碱性,所以加少量FeSO4溶液,会发生2Fe2++ClO-+4OH-+H2O====Cl-+2Fe(OH)3↓,故D不合理。
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4.二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色易溶于水的气体,常用于饮用水消毒;NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等。
(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:_______________________________ _________。
5Cl+4H+====Cl-+4ClO2↑+2H2O
2ClO2+2OH-====Cl+Cl
+H2O
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(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: 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(即71 g)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 mol,根据“有效氯含量”的定义可知,NaClO2的有效氯含量约为1.57。
1.57
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考点二 氯气的实验室制法
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1.制取原理
梳理 必备知识
Hl(浓)
写出下列有关反应的离子方程式:
(1)MnO2和浓盐酸:________________________________________。
(2)Ca(ClO)2与浓盐酸:________________________________。
(3)KClO3与浓盐酸:______________________________________。
(4)KMnO4与浓盐酸:____________________________________________。
MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
ClO-+Cl-+2H+====Cl2↑+H2O
Cl+5Cl-+6H+====3Cl2↑+3H2O
2Mn+10Cl-+16H+====2Mn2++5Cl2↑+8H2O
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2.实验装置
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饱和食盐水
浓硫酸
向上排空气
排饱和食盐水
淀粉-KI
品红
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(1)用MnO2制备氯气时,若无浓盐酸,可用稀盐酸代替。( )
(2)用饱和NaHCO3溶液可以除去Cl2中混有的HCl。( )
(3)浓硫酸和碱石灰都可干燥Cl2。( )
(4)用干燥的淀粉碘化钾试纸检验Cl2是否收集满。( )
(5)含0.4 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2共热,能得到0.1 mol Cl2。
( )
(6)Cl2能和碱液发生反应,故实验室中尾气处理时可用澄清石灰水。
( )
×
×
×
×
×
×
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1.(2026·江苏南通模拟)实验小组用下图所示装置制取Cl2,并探究Cl2、
氯水的性质,能达到实验目的的是( )
提升 关键能力
A B
制备Cl2 检验Cl2中的HCl
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答案:A
C D
干燥Cl2 测氯水的pH
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解析:常温下浓盐酸和高锰酸钾反应生成氯气,A正确;氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,即二者都可以和硝酸银溶液反应生成白色沉淀,
B错误;气体应该长进短出,C错误;氯水有漂白性,不能用pH试纸测氯水的pH,D错误。
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2.某同学利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4的装置如图所示(夹持装置略):
已知:锰酸钾(K2MnO4)在浓强碱溶液中可稳定存在,碱性减弱时易发生反应:3Mn+2H2O====2Mn+MnO2↓+4OH-。
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回答下列问题:
(1)装置A中a的作用是___________________________; 装置C中的试剂为___________;装置A中制备Cl2的化学方程式为___________________ __________________________。
解析:装置A中的a为恒压滴液漏斗,它的作用是平衡气压,使浓盐酸顺利滴下,C的作用是吸收反应不完的Cl2,可用NaOH溶液吸收,Ca(ClO)2和浓盐酸在A中发生归中反应产生Cl2,反应的化学方程式为Ca(ClO)2+4HCl(浓)====CaCl2+2Cl2↑+2H2O。
平衡气压,使浓盐酸顺利滴下
NaOH溶液
Ca(ClO)2+4HCl(浓)
====CaCl2+2Cl2↑+2H2O
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(2)上述装置存在一处缺陷,会导致KMnO4产率降低,改进的方法是___________________________________________。
解析:锰酸钾在浓强碱溶液中可稳定存在,碱性减弱时易发生3Mn+2H2O====2Mn+MnO2↓+4OH-,一部分Mn转化为MnO2,导致最终KMnO4的产率低,而浓盐酸易挥发,直接导致B中浓强碱溶液的浓度减小,故改进措施是在装置A、B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶吸收挥发出来的HCl。
在装置A、B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶
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练真题 明考向
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1.(2024·广东卷)1810年,化学家戴维首次确认“氯气”是一种新元素组成的单质。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( )
A.制备Cl2 B.净化、干燥Cl2
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答案:A
C.收集Cl2 D.验证Cl2的氧化性
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解析:利用浓盐酸和二氧化锰反应制氯气需要加热,图中缺少加热装置,且分液漏斗内应盛装浓盐酸,不能达到预期目的,A符合题意;实验室制得的氯气中有HCl杂质,可以通过饱和食盐水洗气除杂,再通过无水氯化钙干燥,可以达到净化、干燥Cl2的目的,B不符合题意;氯气密度大于空气,可以用向上排空气法收集,可以达到预期目的,C不符合题意;H2可以在氯气中安静地燃烧,产生苍白色火焰,氯气将氢气氧化,验证了氯气的氧化性,D不符合题意。
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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
B
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解析:漂白液的主要成分是NaClO和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+H2O====NaHCO3+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,所以热稳定性NaClO>HClO,D正确。
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3.(2024·重庆卷)某小组用如图中甲作为气体发生装置,其他装置根据实验需求选用(加热及夹持装置略)。下列说法错误的是( )
A.若制取NH3,则a为浓氨水,b可为氧化钙
B.若制取Cl2,则乙可盛饱和食盐水以除去HCl
C.若制取Cl2,则丙可作气体收集装置
D.若制取NH3,则丁可盛水用作尾气处理装置
D
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解析:氧化钙和水反应放出大量热,促使氨水中一水合氨分解释放出氨气,A正确; 饱和食盐水能抑制氯气溶解,且能吸收HCl,则制取Cl2,乙可盛饱和食盐水以除去HCl,B正确;氯气密度大于空气,则丙中气体长进短出,可作氯气气体收集装置,C正确;氨气极易溶于水,容易倒吸,丁中没有防倒吸装置,D错误。
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4.(2023·江苏卷)实验室制取Cl2的实验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
C
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解析:实验室用浓盐酸和MnO2加热反应制取氯气,不能使用稀盐酸,A错误;除去Cl2中的HCl可将气体通入饱和食盐水中,长口进入便于充分吸收,应该长进短出,B错误;氯气密度大于空气,可用向上排空气法收集氯气,多功能瓶收集气体注意长进短出,C正确;对氯气的尾气处理应选择氢氧化钠溶液吸收,水吸收氯气效果不好,D错误。
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