高三一轮复习化学每天练习20分钟——ClO2和NOCl的制备和性质探究专题训练

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1．(2020·德州调研)氯胺是一种长效缓释有机氯消毒剂，有强氧化性，其杀菌能力是一般含氯消毒剂的4倍～5倍，下列有关氯胺(NH2Cl)的说法一定不正确的是( )
A．氯胺的水解产物为NH2OH(羟氨)和HCl
B．氯胺的电子式为
C．氯胺中氯的化合价为＋1
D．氯胺的消毒原理与漂白粉相似
2．(2019·恩施模拟)二氧化氯(ClO2)是一种新型的环保饮用水消毒剂，某课题小组拟选择如图所示部分装置制备并收集二氧化氯来探究其漂白性(装置不可重复使用)。
已知：①常温下，亚氯酸钠(NaClO2)与氯气反应的生成物之一为二氧化氯；②常温常压下，ClO2是一种易溶于水而难溶于有机溶剂的气体。
回答下列问题：
(1)制备干燥、纯净的氯气：气体发生装置是_____________(填字母)，反应的离子方程式为
______________________________________________________________________________。
(2)制备二氧化氯：导管口连接顺序为a→________→n→p→j。本实验选择装置I而不选择装置H的原因是___________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)写出装置G中发生反应的化学方程式：___________________________________________
______________________________________________________________________________。
(4)装置E的作用是______________________________________________________________。
(5)请设计简易实验证明二氧化氯具有永久的漂白性：
______________________________________________________________________________。
(6)二氧化氯还会与H2O2和NaOH的混合溶液反应，其产物之一是NaClO2。写出该反应的化学方程式：__________________________________________________________________。
3．二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色有刺激性气味的气体，其熔点为－59 ℃，沸点为11.0 ℃，易溶于水。工业上用潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60 ℃时反应制得，某学生拟用下图1所示的装置模拟制取并收集ClO2。
(1)B必须放在冰水浴中控制温度，其原因是__________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)反应后在装置C中可得NaClO2溶液。已知NaClO2饱和溶液在温度低于38 ℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O，在温度高于38 ℃时析出的晶体是NaClO2。根据如图2所示的NaClO2溶解度曲线，请补充从NaClO2溶液中制NaClO2的操作步骤：①________；②________；③洗涤；④干燥。
(3)亚氯酸钠(NaClO2)是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如下。
①Ⅰ、Ⅲ中发生反应的还原剂分别是________、________(填化学式)。
②Ⅱ中反应的离子方程式是_______________________________________________________
______________________________________________________________________________。
③ClO2是一种高效水处理剂，可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备。写出该反应的化学方程式：____________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
④NaClO2变质可分解为NaClO3和NaCl。取等质量变质前后的NaClO2试样均配成溶液，分别与足量FeSO4溶液反应时，消耗Fe2＋的物质的量________(填“相同”“不同”或“无法判断”)。
4．亚硝酰氯(NOCl)常用于合成洗涤剂、触媒及用作中间体，某学习小组在实验室用Cl2与NO制备NOCl并测定其纯度，进行如下实验(夹持装置略去)。
查阅资料：亚硝酰氯(NOCl)的熔点为－64.5 ℃、沸点为－5.5 ℃，气态呈黄色，液态时呈红褐色，遇水易反应生成一种氢化物和两种氮的常见氧化物，其中一种呈红棕色。
请回答下列问题：
Ⅰ.Cl2的制备：舍勒发现氯气的方法至今还是实验室制取氯气的主要方法之一。
(1)该方法可以选择上图中的________(填字母)为Cl2发生装置，该反应中被氧化与被还原物质的物质的量之比为____________________。
(2)欲收集一瓶干燥的氯气，选择上图中的装置，其连接顺序为a→________________→i→h(按气流方向填小写字母)。
Ⅱ.亚硝酰氯(NOCl)的制备：实验室可用下图装置制备亚硝酰氯(NOCl)。
(3)实验室也可用B装置制备NO，与之相比X装置的优点为___________________________。
(4)组装好实验装置后应先________________________，然后依次装入试剂、打开K2、再打开________(填“K1”或“K3”)，通入一段时间气体，其目的是为了排尽三颈烧瓶中的空气，防止NO、NOCl变质。接下来，两种气体在Z中反应的现象为__________________________。
Ⅲ.亚硝酰氯(NOCl)纯度的测定：将所得亚硝酰氯(NOCl)产品13.10 g溶于水，配制成250 mL溶液；取出25.00 mL，以K2CrO4溶液为指示剂，用0.8 ml·L－1AgNO3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液的体积为22.50 mL。(已知：Ag2CrO4为砖红色固体)
(5)亚硝酰氯(NOCl)与水反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
(6)亚硝酰氯(NOCl)的质量分数为________。
5．(2020·石家庄调研)硫酰氯(SO2Cl2)是一种重要的化工试剂，氯化法是合成硫酰氯(SO2Cl2)的常用方法。实验室合成硫酰氯的实验装置如下图所示(部分夹持装置未画出)：
已知：①SO2(g)＋Cl2(g)===SO2Cl2(l)
ΔH＝－97.3 kJ·ml－1。
②常温下硫酰氯为无色液体，熔点－54.1 ℃，沸点69.1 ℃，在潮湿空气中“发烟”。
③100 ℃以上或长时间存放硫酰氯都易分解，生成二氧化硫和氯气。
回答下列问题：
(1)硫酰氯在潮湿空气中“发烟”的原因是__________________________________________
____________________________________________________________(用化学方程式表示)。
(2)装置B中盛放的试剂是_______________________________________________________；
仪器D的名称为__________________。
(3)装置E的作用是______________________________，E中冷凝水的入口是________(填“a”或“b”)；整套装置存在的一处缺陷是________________________________________。
(4)当装置A中生成氯气1.12 L(已折算成标准状况)时，硫酰氯的产率为44%，则最终得到纯净的硫酰氯________g。
(5)氯磺酸(ClSO3H)加热分解，也能制得硫酰氯与另外一种物质，该反应的化学方程式为____________________________，分离两种产物的方法是________________。
(6)硫酰氯的工业品中常含有少量硫酸，请你设计实验验证其中含有硫酸(写出实验方案及相关实验现象，不必写出具体实验操作。可选试剂：稀盐酸、稀硫酸、BaCl2溶液、蒸馏水、石蕊溶液)。
6．(2020·洛阳模拟)氯化亚砜(SOCl2)是一种液态化合物，沸点为77 ℃，在农药、制药行业中用途广泛。SOCl2遇水剧烈反应，液面上产生白雾，并有带有刺激性气味的气体产生。实验室合成原理：SO2＋Cl2＋SCl2===2SOCl2，部分装置如图所示，回答以下问题：
(1)实验室制取SOCl2在三颈烧瓶中进行，整个装置所选仪器的连接顺序是⑥→______________________→①，②←________(某些仪器可以多次使用)。
(2)冷凝管口③是________口(填“进水”或“出水”)，冷凝管上连接的干燥管的作用是
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
(3)实验室制Cl2的离子方程式为_________________________________________________
____________________________________________________________________________。
SOCl2与水反应的化学方程式为_________________________________________________
____________________________________________________________________________。
(4)已知SCl2的沸点为50 ℃。实验结束后，将三颈烧瓶中混合物分离开的实验操作名称是__________。若反应中消耗的Cl2的体积为896 mL(标准状况，SO2足量)，最后得到纯净的SOCl2 6.76 g，则SOCl2的产率为________(保留两位有效数字)。
(5)取少量的SOCl2加入足量NaOH溶液，振荡、静置得到无色溶液，检验溶液中存在Cl－的方法是_______________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案精析
1．A [NH2Cl＋H2ONH3＋HClO，反应生成的HClO能杀菌消毒。该水解反应是一个可逆反应，HClO杀菌后浓度减小，平衡向右移动，氯胺转化成HClO；相反，当HClO浓度较高时，平衡向左移动，转化为氯胺，相当于暂时“贮存”，避免其分解损失，这样就延长了消毒时间。]
2．(1)A MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(或B 2MnOeq \\al(－,4)＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O) (2)z→m→x→y→b→c→r→s 装置H中的水蒸气会进入装置F中，且可能会引起倒吸
(3)Cl2＋2NaClO2===2ClO2＋2NaCl (4)吸收二氧化氯中的氯气 (5)取少量品红溶液于试管中，通入二氧化氯，观察到品红溶液褪色，再加热已褪色的溶液，溶液不变红色 (6)2ClO2＋2NaOH＋H2O2===2NaClO2＋O2＋2H2O
解析 (1)若用MnO2作氧化剂制备Cl2，则气体发生装置应选取装置A，因该反应需加热；若用KMnO4作氧化剂，则气体发生装置应选取装置B，因该反应不需要加热。反应的离子方程式分别为MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(====,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O、2MnOeq \\al(－,4)＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O。(2)制备ClO2的过程：制备Cl2，除去Cl2中HCl杂质，用装置C中的浓硫酸进行干燥，用装置G中的NaClO2与Cl2反应生成ClO2和NaCl，用装置E中的CCl4除去多余的Cl2，用装置F收集ClO2，用装置I吸收有毒尾气，装置I还起到防止空气中的水蒸气进入到装置F中的作用。故导管口的连接顺序为a→z→m→x→y→b→c→r→s→n→p→j。装置I与装置H的不同之处在于装置I可防止空气中的水蒸气进入装置F中，而装置H中盛有烧碱溶液，其中的水蒸气可进入装置F中，且可能会引起倒吸。(3)装置G中制备ClO2发生反应的化学方程式为Cl2＋2NaClO2===2ClO2＋2NaCl。(4)装置E中的CCl4可吸收ClO2中的Cl2，起到净化ClO2的作用。(5)可用品红溶液来验证二氧化氯的漂白性。(6)由题意可知反应物为ClO2、NaOH、H2O2，产物之一是NaClO2，根据氧化还原反应原理及原子守恒可知其余的产物为O2、H2O，故该反应的化学方程式为2ClO2＋2NaOH＋H2O2===2NaClO2＋O2＋2H2O。
3．(1)使ClO2充分冷凝，减少挥发 (2)蒸发结晶 趁热过滤
(3)①Na2SO3 H2O ②2ClO2＋H2O2＋2OH－===2ClOeq \\al(－,2)＋O2＋2H2O ③5NaClO2＋4HCl===5NaCl＋4ClO2↑＋2H2O ④相同
解析 (1)二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色有刺激性气味的气体，其熔点为－59 ℃，沸点为11.0 ℃，B必须放在冰水浴中控制温度，其原因是使ClO2充分冷凝，减少挥发。
(2)根据题给信息：NaClO2饱和溶液在温度低于38 ℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O，在温度高于38 ℃时析出的晶体是NaClO2。从NaClO2溶液中制得NaClO2的操作步骤：①蒸发结晶；②趁热过滤；③洗涤；④干燥。
(3)①根据题给流程知反应Ⅰ为2ClOeq \\al(－,3)＋SOeq \\al(2－,3)＋2H＋===2ClO2↑＋SOeq \\al(2－,4)＋H2O，其中SOeq \\al(2－,3)中S的化合价由＋4价变成＋6价，Na2SO3作还原剂；反应Ⅲ为2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑，还原剂为H2O。②根据题给流程知ClO2和H2O2在碱性条件反应生成NaClO2，ClO2中Cl的化合价由＋4价降低为＋3价，H2O2中O的化合价由－1价升高到0价，则反应的离子方程式为2ClO2＋H2O2＋2OH－===2ClOeq \\al(－,2)＋O2＋2H2O。③亚氯酸钠和稀盐酸发生歧化反应，生成氯化钠、二氧化氯和水，化学方程式为5NaClO2＋4HCl===5NaCl＋4ClO2↑＋2H2O。④ClOeq \\al(－,2)、ClOeq \\al(－,3)与Fe2＋反应最终都变成Cl－，变质前后转移的电子数相同，反应消耗Fe2＋ 的物质的量相同。
4．(1)C 2∶1 (2)f→g→e→d→c→b (3)排除装置内空气的干扰；可以随开随用，随关随停 (4)检查装置的气密性 K3 出现红褐色液体 (5)2NOCl＋H2O===2H＋＋2Cl－＋NO↑＋NO2↑
(6)90.0%
5．(1)SO2Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4 (2)饱和食盐水 三颈烧瓶 (3)冷凝回流 a 缺少尾气处理装置 (4)2.97
(5)2ClSO3Heq \(====,\s\up7(△))SO2Cl2＋H2SO4 蒸馏
(6)取少量产品在干燥条件下加热至硫酰氯完全挥发，剩余物质冷却并用水稀释。取少量所得的溶液滴加紫色石蕊溶液，溶液变红；再另取少量溶液滴加BaCl2溶液，产生白色沉淀。
解析 (4)当装置A中生成氯气1.12 L(已折算成标准状况)时，氯气的物质的量为0.05 ml，由于硫酰氯的产率为44%，则生成硫酰氯的物质的量为0.05 ml×44%＝0.022 ml，所以最终得到纯净的硫酰氯的质量为0.022 ml×135 g·ml－1＝2.97 g。
(5)氯磺酸(ClSO3H)加热分解，也能制得硫酰氯与另外一种物质，由质量守恒可知，该反应的化学方程式为2ClSO3Heq \(====,\s\up7(△))SO2Cl2＋H2SO4，硫酸沸点高，由题中信息可知，硫酰氯的沸点较低，故分离两种产物的方法是蒸馏。
(6)欲设计实验验证硫酰氯的工业品中含有少量硫酸，可根据硫酸的组成和性质用题给试剂进行检验。
6．(1)⑫→⑪→⑨→⑩ ⑩←⑨←⑦ (2)进水 吸收逸出的Cl2、SO2，防止空气中的水蒸气进入反应装置而使SOCl2水解
(3)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑
(4)蒸馏 71% (5)取少量溶液于试管中，加入过量Ba(NO3)2溶液，静置，取上层清液，滴加稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，产生白色沉淀，则说明溶液中有Cl－
解析 (4)SCl2的沸点为50 ℃，实验结束后，可通过蒸馏操作分离液体混合物；若反应中消耗的Cl2的体积为896 mL，物质的量为eq \f(0.896 L,22.4 L·ml－1)＝0.04 ml，SOCl2理论产量为0.04 ml×2×119 g·ml－1＝9.52 g，则SOCl2的产率为eq \f(6.76 g,9.52 g)×100%≈71%。
(5)因为SOCl2与足量NaOH溶液反应有Na2SO3生成，所以要先除去SOeq \\al(2－,3)。检验溶液中存在Cl－的操作方法是取少量溶液于试管中，加入过量Ba(NO3)2溶液，静置，取上层清液，滴加稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则说明溶液中有Cl－。