大单元二　第5章　第17讲　氯及其重要化合物的转化关系 讲义（教师版）-2025高考化学一轮复习

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[复习目标] 掌握氯及其化合物的转化关系及条件。
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。
2．完成上述转化关系中①～⑧的化学方程式(合理即可)。
①MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；
②Cl2＋H2OHCl＋HClO；
③2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O；
④NaClO＋2HCl===NaCl＋Cl2↑＋H2O；
⑤2HClOeq \(=====,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑；
⑥2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；
⑦2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(点燃))2FeCl3；
⑧2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。
一、制取Cl2并探究其与碱在不同温度下的反应产物
1．[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__________。
(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_________________________________________________________。
(3)d的作用是________________，可选用试剂________(填标号)。
A．Na2S B．NaCl
C．Ca(OH)2 D．H2SO4
(4)反应结束后，取出b中试管，经冷却结晶，________，__________________，干燥，得到KClO3晶体。
答案 (1)圆底烧瓶 饱和食盐水
(2)水浴加热 Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O 避免生成NaClO3 (3)吸收尾气(Cl2) AC
(4)过滤 少量(冷)水洗涤
解析 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。(2)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。(3)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。(4)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。
二、其他含氯化合物的制备
2．(2020·山东等级模拟考，10)亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效的漂白剂和氧化剂，可用于各种纤维和某些食品的漂白。马蒂逊(Mathiesn)法制备亚氯酸钠的流程如下：
下列说法错误的是( )
A．反应①阶段，参加反应的NaClO3和SO2的物质的量之比为2∶1
B．若反应①通过原电池来实现，则ClO2是正极产物
C．反应②中的H2O2可用NaClO4代替
D．反应②条件下，ClO2的氧化性大于 H2O2
答案 C
解析 根据流程知，反应①中氧化剂是NaClO3，还原剂是SO2，还原产物是ClO2，氧化产物是NaHSO4，根据化合价升降相等可得参加反应的NaClO3和SO2的物质的量之比为2∶1，A项正确；由反应①化合价变化情况，再根据原电池正极发生还原反应，所以ClO2是正极产物，B项正确；据反应②，在ClO2与H2O2的反应中，ClO2转化为NaClO2，氯元素的化合价降低，作氧化剂，H2O2只能作还原剂，氧元素的化合价升高，不能用NaClO4代替H2O2，且可以推出ClO2的氧化性大于H2O2，C项错误，D项正确。
3．(2023·天津五校一模)四氯化锡可用作媒染剂。利用如图所示装置可以制备四氯化锡(部分夹持装置已略去)。
有关信息如下表：
回答下列问题：
(1)甲装置中仪器A的名称为______________________________________________________。
(2)用甲装置制氯气，MnOeq \\al(－,4)被还原为Mn2＋，该反应的离子方程式为_____________________
_______________________________________________________________________________。
(3)将装置按如图连接好，检查气密性，慢慢滴入浓盐酸，待观察到________________________
(填现象)后，开始加热丁装置，锡熔化后适当增大氯气流量，继续加热丁装置，此时继续加热丁装置的目的是①促进氯气与锡反应；②_________________________________________。
(4)如果缺少乙装置，可能发生的副反应的化学方程式为_______________________________；
己装置的作用是________(填字母，下同)。
A．除去未反应的氯气，防止污染空气
B．防止空气中CO2气体进入戊装置
C．防止水蒸气进入戊装置的试管中使产物水解
D．防止空气中O2进入戊装置的试管中使产物氧化
(5)某同学认为丁装置中的反应可能产生SnCl2杂质，下列试剂中可用于检测是否产生SnCl2的有________。
A．H2O2溶液
B．FeCl3溶液(滴有KSCN)
C．AgNO3溶液
D．溴水
(6)反应中用去锡粒1.19 g，反应后在戊装置的试管中收集到2.38 g SnCl4，则SnCl4的产率为________(结果保留3位有效数字)。
答案 (1)蒸馏烧瓶 (2)2MnOeq \\al(－,4)＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O (3)丁装置内充满黄绿色气体 使SnCl4汽化，利于从混合物中分离出来 (4)Sn＋2HCl===SnCl2＋H2↑ AC (5)BD (6)91.2%
解析 (3)整个装置中充满氯气，即丁装置充满黄绿色气体时，再加热熔化锡粒生成SnCl4，继续加热丁装置，促进氯气与锡反应，使生成的SnCl4汽化，有利于从混合物中分离出来，便于在戊装置处冷却收集。(4)碱石灰能吸收二氧化碳，但二氧化碳对反应没有影响，故B不符合；即使有O2进入，O2能氧化丁中生成的副产物SnCl2，但不会氧化戊装置试管中的产物SnCl4，故D不符合。(5)H2O2溶液能氧化SnCl2，同时双氧水被还原生成水，但是没有明显现象，无法检验，故A错误；FeCl3溶液(滴有KSCN)呈红色，氯化铁氧化SnCl2，铁离子被还原生成亚铁离子，溶液褪色，可以检验，故B正确；AgNO3溶液能检验氯离子，但是不能检验Sn2＋，故C错误；溴水氧化SnCl2，溴被还原生成溴离子，溶液褪色，可以检验，故D正确。(6)用去锡粒1.19 g，其物质的量为eq \f(1.19 g,119 g·ml－1)＝0.01 ml，根据Sn原子守恒可知生成SnCl4 0.01 ml，则SnCl4的产率为eq \f(2.38 g,261 g·ml－1×0.01 ml)×100%≈91.2%。
课时精练
1．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eq \(――→,\s\up7(过量CO2))HClO(aq)eq \(――→,\s\up7(光照))Cl2(g)
B．MgCl2(aq)eq \(――→,\s\up7(加热))无水MgCl2eq \(――→,\s\up7(电解))Mg
C．Cueq \(――→,\s\up7(FeCl3))CuCl2eq \(――→,\s\up7(Na2SO3))CuCl
D．NaCl(aq)eq \(――→,\s\up7(过量CO2))NaHCO3(s)eq \(――→,\s\up7(△))Na2CO3(s)
答案 C
解析 HClO见光分解生成O2,2HClOeq \(=====,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑，A错误；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。
2．(2023·广东惠州模拟)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：aB．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
答案 A
解析 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；ClOeq \\al(－,3)、ClO－分别与浓盐酸混合发生归中反应，均可制备氯气，D正确。
3．(2023·山东临沂一模)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：3MnOeq \\al(2－,4)＋2H2O===2MnOeq \\al(－,4)＋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 ml KMnO4，消耗0.5 ml Cl2
D．若去掉装置A，会导致KMnO4产率降低
答案 C
解析 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 ml KMnO4，消耗Cl2的物质的量大于0.5 ml，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。
4．(2023·济南模拟)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下：
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：ClOeq \\al(－,3)>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
答案 A
解析 发生器中NaClO3作氧化剂，ClO2为还原产物，则氧化性：ClOeq \\al(－,3)>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：ClOeq \\al(－,3)>ClO2>H2O2，故B正确。
5．(2023·南昌一中模拟)反应2NaClO＋C3H3N3O3===C3N3O3Cl2Na＋NaOH＋H2O可制备广谱消毒剂C3N3O3Cl2Na，装置如图所示(夹持装置已略去)。下列说法错误的是( )
A．按气流从左至右，装置中导管连接顺序为f→c→d→a→b→e
B．升高温度有利于装置①中产品的生成
C．当加入4 ml NaOH时，消耗氰尿酸(C3H3N3O3)的量大于1 ml
D．装置④中橡胶管可平衡气压，便于浓盐酸顺利流下
答案 B
解析 ①为制取C3N3O3Cl2Na的装置，②为除去氯气中的HCl的装置，③为尾气处理装置，④为制取氯气装置，按气流从左至右，导管连接顺序为f→c→d→a→b→e，A正确；升高温度，氯气和NaOH溶液反应生成NaClO3，生成NaClO的浓度减小，不利于装置①中产品的生成，B错误；由Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O、2NaClO＋C3H3N3O3===C3N3O3Cl2Na＋NaOH＋H2O，可得关系式：4NaOH～2NaClO～C3H3N3O3，加入4 ml NaOH时，可消耗1 ml C3H3N3O3，由于生成了NaOH，则消耗氰尿酸的量大于1 ml，C正确。
6．(2023·辽宁省部分重点中学协作体高三模拟)高铁酸钾可以用于饮用水处理。工业上制备K2FeO4的一种方法是向KOH溶液中通入氯气，然后再加入Fe (NO3)3溶液：
①Cl2＋KOH―→KCl＋KClO＋KClO3＋H2O；
②Fe(NO3)3＋KClO＋KOH―→K2FeO4＋KNO3＋KCl＋H2O(方程式均未配平)。
下列说法正确的是( )
A．氯气与热的石灰乳反应制得的漂白粉或漂粉精可以用于游泳池等场所的消毒
B．若反应①中n(ClO－)∶n(ClOeq \\al(－,3))＝3∶1，则该反应还原产物与氧化产物的物质的量之比为1∶2
C．用上述方法得到2 ml K2FeO4时最多消耗3 ml Cl2
D．处理饮用水时，加入高铁酸钾效果相当于加入氯气和铝盐两种物质
答案 D
解析 氯气与热的石灰乳反应生成Ca(ClO3)2、CaCl2，制备漂白粉不能用热的石灰乳和氯气反应，故A错误；若反应①中n(ClO－)∶n(ClOeq \\al(－,3))＝3∶1，根据得失电子守恒，反应的化学方程式为6Cl2＋12KOH===8KCl＋3KClO＋KClO3＋6H2O，则该反应还原产物与氧化产物的物质的量之比为2∶1，故B错误；若反应①中不生成KClO3，得到2 ml K2FeO4转移6 ml电子，根据得失电子守恒，消耗3 ml Cl2，由于反应①中生成KClO3，所以消耗氯气的物质的量最少为3 ml，故C错误；K2FeO4具有强氧化性，能杀菌消毒，同时还原产物Fe3＋发生水解生成氢氧化铁胶体，能吸附悬浮杂质，所以处理饮用水时，加入高铁酸钾效果相当于加入氯气和铝盐两种物质，故D正确。
7．某学习小组探究MnO2与FeCl3能否反应产生Cl2。已知FeCl3固体易升华，其蒸气为黄色。实验装置如图，下列说法不正确的是( )
A．加热前需要先通氮气，排尽空气，并检查装置的气密性
B．加热一段时间后，装置A中产生黄色气体，说明反应生成了氯气
C．从安全角度出发，在装置A、B之间应添加冷凝装置，防止堵塞导管
D．除了氯气外，升华的FeCl3、未除尽的O2都可使B中溶液变蓝
答案 B
解析 FeCl3升华后产生的气体也为黄色，B错误；FeCl3固体易升华，对于易升华的物质要注意采取安全措施，C正确；空气中的O2、Cl2、FeCl3都有氧化性，均可将KI氧化为I2，D正确。
8．常温下，二氯化二硫(S2Cl2)为橙黄色液体，遇水易水解，工业上用于橡胶的硫化。某学习小组用氯气和硫单质合成S2Cl2的实验装置如图所示，下列说法不正确的是( )
A．实验时需后点燃E处的酒精灯
B．C、D中所盛试剂分别为饱和氯化钠溶液、浓硫酸
C．二氯化二硫水解反应产物为S、H2S、HCl
D．G、H之间应加上D装置
答案 C
解析 因为装置中有空气，所以实验时应先点燃最左边酒精灯，产生氯气排尽空气，再点燃E处酒精灯，故A正确；因为S2Cl2遇水易水解，所以E中应为纯净干燥的氯气与S反应，C瓶中盛饱和氯化钠溶液吸收挥发出的HCl气体，D瓶中盛浓硫酸吸水，故B正确；根据元素守恒，二氯化二硫(S2Cl2)水解反应产物中一定有含氧元素的化合物，且元素的化合价必须有升有降，故C错误；因为二氯化二硫遇水易水解，所以G、H之间应加上D装置，以防止右侧水蒸气扩散进入G中，故D正确。
9．实验室测定盐酸与亚氯酸钠制备二氧化氯气体的速率，装置如图所示。4 mL 0.2% NaClO2溶液预先装入ClO2发生器，37.5% HCl溶液装入分液漏斗。开启真空泵抽气，反应开始后，每隔2 min用注射器取样1 mL，测定NaClO2溶液的浓度。已知ClO2浓度过高时易爆炸。下列说法错误的是( )
A．碘化钾吸收瓶中发生的反应为2ClO2＋10I－＋8H＋===2Cl－＋5I2 ＋4H2O
B．做实验时整套装置要先抽真空，再加入37.5%HCl溶液，防止ClO2聚集
C．分液漏斗作为空气入口，起到搅拌作用
D．实验过程中分液漏斗活塞保持关闭，防止ClO2逸出
答案 D
解析 ClO2污染空气，可用酸性KI溶液吸收，A项正确；实验前先打开真空泵，再打开分液漏斗活塞，让盐酸一次性加入发生器，产生的ClO2快速被抽走，防止聚集爆炸，B项正确；实验过程中，为使真空泵工作顺畅，分液漏斗活塞应保持打开状态，空气从分液漏斗进入发生器，起到搅拌的作用，C项正确、D项错误。
10．NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，下列说法错误的是( )
已知：NaClO2饱和溶液在温度低于38 ℃时析出NaClO2·3H2O，高于38 ℃时析出NaClO2。
A．“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式为2NaClO3＋SO2＋H2SO4===2ClO2＋2NaHSO4
B．“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2，此反应的离子方程式为2OH－＋H2O2＋2ClO2===2ClOeq \\al(－,2)＋O2↑＋2H2O
C．“电解”中阴极反应的主要产物是Cl2
D．“一系列操作”为蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥
答案 C
解析 电解装置中阴极上ClO2得电子生成ClOeq \\al(－,2)，阳极上Cl－失电子生成Cl2 ，C错误。
11．二氧化氯(ClO2，黄绿色、易溶于水的气体)是一种高效、低毒的消毒剂。其一种生产工艺如图所示。下列说法正确的是( )
A．气体A为Cl2
B．参加反应的NaClO2和NCl3的物质的量之比为3∶1
C．溶液B中含有大量的Na＋、Cl－、OH－
D．可将混合气通过饱和食盐水除去ClO2中的NH3
答案 C
解析 根据题意分析，气体A为H2，故A错误；在NCl3溶液中加入NaClO2溶液加热反应生成ClO2、NH3和溶液B，由氢元素守恒可知，有水参加反应，结合得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可知，反应还生成NaCl与NaOH，化学方程式为6NaClO2＋NCl3＋3H2O===3NaCl＋6ClO2↑＋NH3↑＋3NaOH，参加反应的NaClO2和NCl3的物质的量之比为6∶1，故B错误；根据上述分析可知，溶液B中含有NaCl与NaOH，则含有大量的Na＋、Cl－、OH－，故C正确；二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色、易溶于水的气体，不可用饱和食盐水除去ClO2中的NH3，故D错误。
12．高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，制备流程如图所示，下列叙述不正确的是( )
A．用K2FeO4对饮用水杀菌消毒的同时，还产生Fe(OH)3胶体吸附杂质净化水
B．用FeCl2溶液吸收反应Ⅰ中尾气后可再利用
C．反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2
D．该生产条件下，物质的溶解性：Na2FeO4答案 D
解析 尾气含有氯气，与氯化亚铁反应生成氯化铁，可再利用，故B正确；反应中Cl元素化合价由＋1价降低为－1价，Fe元素化合价由＋3价升高到＋6价，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2，故C正确；结晶过程中加入饱和KOH溶液，增大了K＋浓度，该温度下，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小，有利于K2FeO4晶体的析出，故D错误。
13．已知FeCl3呈棕红色、易潮解，100 ℃左右时升华。某化学实验小组利用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁，并设计(Ⅰ)和(Ⅱ)两套不同的收集方案。
(1)B中反应的离子方程式为________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)(Ⅰ)和(Ⅱ)中装置F的作用分别是_____________________________________________、______________________________________________________。如果选用(Ⅱ)来完成实验，则必须采取的改进措施是______________________________________________________。
答案 (1)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O (2)防止空气中的水蒸气进入E装置 吸收未反应完的氯气，防止污染空气 在瓶E和F之间连接装有干燥剂的装置
14．已知二氧化氯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。工业上用稍潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60 ℃时反应制得。某学生用如图所示的装置模拟工业制取并收集ClO2，其中A为ClO2的发生装置，B为ClO2的凝集装置，C为尾气吸收装置。
回答下列问题：
(1)A中反应产物有K2CO3、ClO2和CO2等，该反应的化学方程式为________________________
_______________________________________________________________________________；
A处还应添加温度控制(如水浴加热)装置，B处还应补充的装置是_______________________。
(2)该装置按(1)补充完整后，装置A、B、C中还有一处设计明显不合理的是__________(填“A”“B”或“C”)，理由是_____________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)C中的试剂为NaOH溶液，反应时生成氯酸钠和亚氯酸钠(NaClO2)。该反应的离子方程式为______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
若实验时需要450 mL 4 ml·L－1的NaOH溶液，则在精确配制时，需要称取NaOH的质量为__________________，所使用的仪器除托盘天平、胶头滴管、量筒、玻璃棒外，还必须有_______________________________________________________________________________。
答案 (1)2KClO3＋H2C2O4eq \(=====,\s\up7(60 ℃))K2CO3＋2ClO2↑＋CO2↑＋H2O 盛有冰水混合物的水槽 (2)C C处为密封装置，气体不能排出，可导致仪器炸裂
(3)2ClO2＋2OH－===ClOeq \\al(－,2)＋ClOeq \\al(－,3)＋H2O 80.0 g 500 mL容量瓶、烧杯化学式
SnCl2
SnCl4
熔点/℃
246
－33
沸点/℃
652
144
其他性质
无色晶体，易氧化
无色液体，易水解