还剩52页未读，
继续阅读
成套系列资料，整套一键下载
课件 高考化学一轮复习第五单元 化工生产中重要非金属元素 第十五讲 氯及其化合物
展开
这是一份课件 高考化学一轮复习第五单元 化工生产中重要非金属元素 第十五讲 氯及其化合物，共60页。PPT课件主要包含了使用建议，教学建议，夯实必备知识，氯气的物理性质，第三周期第ⅦA族，1氧化性，氯的重要化合物，HOCl，2漂白粉，CaClO2等内容，欢迎下载使用。
对非金属元素的考查,主要侧重于SO2、NO、NO2、CO、Cl2、NH3、HNO3、H2SO4、碳酸盐等物质的性质及其应用。从考查题型看,试题可以以选择题的形式出现,也可以以实验题和无机推断题的形式出现,以环保为主题设计问题的可能性比较大。其命题形式一般为实验探究、计算、推断等。从命题思路上分析,以非金属元素及其化合物的知识为载体,联系实际应用及生活、生产相关知识,综合应用各种化学基本概念、基本理论知识,考查学生对知识的掌握程度,以及灵活应用知识解决问题的能力。
复习本单元时要注意以下几个方面:1.发挥“价—类”二维图在硫、氮等非金属及其化合物的知识复习过程中的重要作用,以物质的类别为横坐标,以硫、氮等元素的化合价为纵坐标,在二维平面内绘制其“价—类”二维图,它是一种在“元素观”“分类观”“转化观”的指导下实现非金属元素及其化合物知识结构化的工具,其核心是元素,方法是分类,内涵是转化。基于“价—类”二维图复习,根据物质类别分析物质的通性,再根据化合价分析物质的氧化性和还原性,最后以“特性”的思维模式复习。
2.要抓住“位—构—性”三者的关系,充分体现元素周期律、元素周期表的理论指导作用。3.要充分体现氧化还原反应、离子反应等基本理论的指导作用。4.本单元涉及的化学实验较多,要注意对实验的原理、设计、操作的要点及注意事项的理解,通过对实验现象的观察与思考,加深对物质性质的理解和掌握。二、课时安排 本单元共7讲,建议14课时完成,其中12课时用于在课堂上互动式完成第15~21讲,2课时进行测试及讲评。
第15讲 氯及其化合物
考点一 氯气 重要的含氯化合物考点二 氯气的实验室制法经典真题·明考向作业手册
夯实必备知识 | 提升关键能力
考点一 氯气 重要的含氯化合物
[提醒] 实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法: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. 从原子结构角度认识氯气的化学性质
氯元素在元素周期表中处于 ,氯原子的结构示意图为 ,最外层有7个电子,在化学反应中很容易 1个电子,使最外电子层达到8个电子的稳定结构。
Cl2+2KI = 2KCl+I2
Cl2+SO2+2H2O = H2SO4+2HCl
Cl2+2FeCl2 = 2FeCl3
(2)从化合价的角度认识Cl2发生的“歧化反应”Cl2中氯元素为0价,处于氯元素的中间价态,因此Cl2既具有氧化性又具有还原性。常温下,Cl2与水或碱溶液反应时,Cl2发生“歧化反应”,Cl元素由0价变为+1价和-1价。
Cl2+H2O ⇌ H++Cl-+HClO
Cl2+2NaOH = NaCl+NaClO+H2O
2Cl2+2Ca(OH)2 = CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
[提醒] 1 ml Cl2与水反应时(可逆反应),转移电子数小于NA,而1 ml Cl2与足量冷的NaOH溶液(或石灰乳)反应时,转移电子数为NA。(设NA为阿伏伽德罗常数的值)
CaCl2和Ca(ClO)2
Ca(ClO)2+CO2+H2O = CaCO3↓+2HClO
(3)漂白液(“84”消毒液)
4. 基于“价—类”二维图认识氯及其化合物的性质与转化关系
写出相关反应的化学方程式:① ; ⑤ ; ⑥ ; ⑦ ; ⑨ 。
HClO+NaOH = NaClO+H2O
Ca(ClO)2+4HCl(浓) = CaCl2+2Cl2↑+2H2O
Fe+2HCl = FeCl2+H2↑(其他合理答案均可)
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)新制氯水在空气中久置,氯水酸性增强,氧化性减弱( )(2)1 ml Cl2通入足量的水中发生反应,转移的电子为1 ml( )(3)用pH试纸测定氯水的pH为4( )
[解析] (2)氯气与水的反应是可逆反应。
[解析] (1)氯水中的次氯酸见光或受热分解生成HCl和氧气,酸性增强,氧化性减弱。
[解析] (3)氯水具有漂白性,无法用pH试纸测定其pH。
(4)氯水具有较强氧化性,可用于漂白纸张、织物等( )(5)在加热条件下,过量的铁与氯气反应生成FeCl2( )(6)用“84”消毒液(有效成分为NaClO)杀灭细菌利用了NaClO的强氧化性( )
[解析] (5)Fe与氯气反应只能生成FeCl3。
(7)漂白粉和明矾都常用于自来水的处理,二者的作用原理是相同的( )(8)氯气通入品红溶液中,溶液褪色,起漂白作用的是Cl2与水反应生成的HClO( )
[解析] (8)氯气通入品红溶液中,溶液褪色,是由于氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性。
[解析] (7)漂白粉具有强氧化性,可作自来水的消毒剂,而明矾是水解生成的氢氧化铝胶体吸附水中的悬浮固体而达到净水的目的。
2.[2024·广东东莞实验中学模拟] 常温下,将Cl2缓慢通入水中至饱和,然后改向其中滴加浓NaOH溶液。整个实验过程中的pH变化曲线如图所示,不考虑次氯酸分解与溶液体积变化,下列叙述正确的是( )A.实验过程中可以用pH试纸测定溶液的pHB.由a→b过程中,溶液中HClO的浓度增大C.b点时溶解的Cl2全部与水发生了反应D.c点以后溶液呈碱性,没有漂白性
[解析] 将Cl2缓慢通入水中至饱和,然后改向其中滴加浓NaOH溶液,整个过程中发生的反应为Cl2+H2O ⇌ HCl+HClO、HCl+NaOH = NaCl+H2O、HClO+NaOH = NaClO+H2O。HClO具有漂白性,实验过程中不能用pH试纸测定溶液的pH,A错误;a→b过程中,反应为Cl2+H2O ⇌ HCl+HClO,随着Cl2通入,反应正向进行,溶液中HClO的浓度增大,B正确;初始到b点过程中,缓慢通入Cl2,b点时得到饱和氯水,酸性最强,反应可逆,溶液中仍有Cl2,C错误;c点以后溶液含有NaClO,NaClO水解生成HClO,仍然具有漂白性,D错误。
题组一 氯气的性质及用途
1.[2024·江苏扬州调研] 如图所示是验证氯气性质的微型实验,a、b、c、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后,立即用另一培养皿扣在上面。已知:2KMnO4+16HCl(浓) = 2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O。对实验现象的“解释或结论”正确的是( )
[解析] 向KMnO4晶体中滴加一滴浓盐酸,发生反应2KMnO4+16HCl(浓) = 2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O,a处发生反应Cl2+2KI = 2KCl+I2,生成的I2使淀粉变蓝,b处发生反应Cl2+NaBr = 2NaCl+Br2,表明氧化性:Cl2>Br2和Cl2>I2,不能说明氧化性:Br2>I2,A错误;c处发生反应Cl2+H2O ⇌ HCl+HClO,HCl具有酸性,HClO具有漂白性,则可以说明氯气与水反应生成酸性和漂白性物质,蓝色石蕊溶液先变红后褪色,B错误;
d处,氯气与水反应生成的酸性物质能中和NaOH,也可以使之出现对应的实验现象,C错误;e处变红色是因为氯气氧化Fe2+生成Fe3+,Fe3+与SCN-作用生成红色物质,表明发生反应2Fe2++Cl2 = 2Fe3++2Cl-,则还原性:Fe2+>Cl-,D正确。
2.[2023·辽宁铁岭六校联考] 如图是某同学设计的氯气制备及性质验证实验装置。相关说法正确的是( )A.脱脂棉中的无水氯化钙可以用碱石灰代替B.该实验装置可证明干燥的氯气没有漂白作用C.湿润的紫色石蕊试纸变红色,说明氯气反应生成了酸性物质D.湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色,然后又逐渐褪去,说明氯气具有漂白性
[解析] 氯气能与碱石灰反应,脱脂棉中的无水CaCl2不能用碱石灰代替,A错误;生成的氯气经过干燥后不能使干燥的品红试纸褪色,该实验装置可证明干燥的氯气没有漂白作用,B正确;生成的氯气中含有挥发出的HCl,HCl也能使湿润的紫色石蕊试纸变红色,不能说明氯气反应生成了酸性物质,C错误;湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色,然后又逐渐褪去,是因为氯气首先氧化I-生成单质碘,然后氯气继续氧化单质碘,氯气没有漂白性,D错误。
题组二 氯水的成分与性质
3.[2024·湖南雅礼中学模拟] 探究新制氯水成分及性质的实验中,依据下列方法和现象,不能得出相应结论的是( )
4.某实验小组对氯水的成分和性质进行探究:(1)氯水呈黄绿色,说明其中含有 (填化学式)。
[解析] (1)氯气呈黄绿色,氯水中其他成分都呈无色,所以氯水呈黄绿色,说明其中含有Cl2。
(2)实验一的现象表明,氯水具有酸性和 性。
[解析] (2)实验一:氯水中加入紫色石蕊溶液后变为红色说明溶液呈酸性,后来溶液褪色,说明氯水具有漂白性。
(3)氯气与水反应的化学方程式为 。
[解析] (3)实验一中紫色石蕊溶液变为红色,说明有酸生成;最后溶液褪色,说明含有HClO,根据转移电子守恒及元素守恒可知,该反应中还有HCl生成,反应方程式为Cl2 +H2O ⇌ HCl+HClO。
Cl2+H2O ⇌ HCl+HClO
(4)用化学用语(化学方程式)说明实验二中“红色不褪去”的原因: 。
[解析] (4)红色不褪去,说明溶液光照后不存在HClO,则HClO不稳定,光照易分解生成HCl和氧气,反应方程式为2HClO 2HCl+O2↑。
(5)如图所示实验四证明了实验三中“红色不褪去”不是因为氯水被稀释,补充所加试剂和现象。
[解析] (5)实验四证明了实验三中“红色不褪去”不是因为氯水被稀释,应该加入溶剂使溶液变稀,检验红色是否褪去,所以需要补充的实验是加入1 mL蒸馏水稀释溶液,且一段时间后溶液红色褪去。
【规律小结】 (1)氯水的成分及性质模型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。
(2)氯水的组成及性质应用中的常见误区①氯水中因HClO见光分解,随着HClO的消耗,最后成为盐酸,久置氯水酸性增强,无漂白性,因此,氯水要现用现配。②制取氯水的反应为Cl2+H2O ⇌ HCl+HClO,反应中Cl2既是氧化剂,又是还原剂,且向水中通入1 ml Cl2,转移电子数小于NA(设NA为阿伏伽德罗常数的值)。③Cl2尽管有较强的氧化性,但没有漂白性,湿润的Cl2具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了强氧化性的HClO。
题组三 次氯酸、次氯酸盐的性质及用途
5.[2024·山东实验中学模拟] 锥形瓶中装有部分变质的漂粉精粉末和红色纸花,向其中注射浓盐酸,观察到纸花褪色,并有黄绿色气体生成,该实验可以得到的结论是( )A.说明Ca(ClO)2具有漂白性B.实验中发生了氧化还原反应和化合反应C.浓盐酸中HCl被氧化D.反应中生成的气体只有Cl2
[解析] 向部分变质的漂粉精中加入浓盐酸,发生反应:ClO-+2H++Cl- = Cl2↑+H2O、CaCO3+2HCl = CaCl2+H2O+CO2↑。红色纸花褪色,表明漂粉精中仍含有Ca(ClO)2,与盐酸反应生成的Cl2溶于水,生成的HClO具有漂白性,A错误;ClO-+2H++Cl- = Cl2↑+H2O为氧化还原反应,CaCO3+2HCl = CaCl2+H2O+CO2↑为复分解反应,但没有发生化合反应,B错误;浓盐酸与Ca(ClO)2发生反应生成Cl2,浓盐酸中的氯元素被氧化,C正确;由A项反应方程式可知反应中生成的气体有Cl2、CO2等,D错误。
6.某研究小组为了探究NaClO溶液的性质,设计了以下实验,并记录实验现象。
则以下判断错误的是( )A.实验①:发生的主要反应为Cl-+ClO-+2H+ = Cl2↑+H2OB.实验②中发生的主要反应是ClO-+2I-+2H+ = Cl-+I2+H2OC.实验③:还原性强弱顺序为Fe2+>Cl-D.实验④:ClO-与Al3+的水解相互促进
[解析] 实验①中次氯酸钠和盐酸反应生成氯化钠、氯气和水,发生的主要反应是ClO-+Cl-+2H+ = Cl2↑+H2O,A正确;实验②溶液变蓝,说明I-被次氯酸钠氧化为I2,次氯酸钠溶液显碱性,发生的主要反应为ClO-+2I-+H2O = Cl-+I2+2OH-,B错误;ClO-具有氧化性,Fe2+具有还原性,Fe2+被ClO-氧化为Fe3+,Fe3+遇KSCN溶液,溶液变红,所以还原性:Fe2+>Cl-,C正确;NaClO水解溶液显碱性,AlCl3水解溶液显酸性,二者混合相互促进水解,D正确。
题组四 氯及其化合物间的转化关系
7.[2024·天津第一中学统测] 下图为氯单质及其化合物的“价—类”二维图,箭头表示各物质之间的转化关系。下列有关说法正确的是( )A.图中所涉及的物质都是电解质B.反应(2)中Cl元素只被氧化C.反应(5)的离子方程式为Cl-+ClO-+2H+ = Cl2↑+H2OD.新制氯水久置后,溶液颜色变浅,酸性减弱
[解析] 氯气是单质,既不是电解质也不是非电解质,A错误;反应(2)为Cl2+2NaOH = NaCl+NaClO+H2O,氯元素的化合价既升高又降低,既被氧化又被还原,B错误;HCl中Cl元素为-1价,NaClO中Cl元素为+1价,可以发生归中反应生成Cl2,C正确;新制氯水中次氯酸不稳定,光照条件下易分解生成HCl和氧气,久置后溶液颜色变浅,酸性增强,D错误。
8.[2024·北京四中测验] 中学化学中常见的几种物质存在如图所示的转化关系。其中,A的水溶液呈紫色,C是一种黄绿色气体,实验室中常用E溶液吸收多余的C。(图中部分产物和反应条件已略去)回答下列问题:(1)写出A与B的浓溶液反应的化学方程式: 。
2KMnO4+16HCl(浓) = 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(2)C与E反应的离子方程式为 。 (3)将B的浓溶液与H的浓溶液混合,立即产生大量气体C,该反应的离子方程式为 。
[解析] (2)氢氧化钠和氯气反应生成氯化钠、次氯酸钠和水:Cl2+2OH- = Cl-+ClO-+H2O。(3)浓盐酸和浓次氯酸钠溶液发生归中反应生成氯化钠、氯气和水,该反应的离子方程式ClO-+2H++Cl- = Cl2↑+H2O。
Cl2+2OH- = Cl-+ClO-+H2O
ClO-+2H++Cl- = Cl2↑+H2O
(4)某课外小组的同学用E溶液吸收C,利用如图所示装置向吸收液中持续通入SO2气体。实验过程中观察到如下现象:①开始时,溶液上方出现白雾,试纸a变红。甲同学认为是HCl使a变红,乙同学不同意甲的观点,乙同学认为使a变红的是 (写出一种即可)。
Cl2+2I- = I2+2Cl-
碘单质具有氧化性,二氧化硫气体具有还原性,两者反应使得碘单质被还原为碘离子
[解析] (4)NaOH溶液吸收Cl2后,溶液中含有NaClO、NaCl和可能未反应完的NaOH。①开始时,溶液上方出现白雾,试纸a变红,说明白雾中有酸性物质,二氧化硫为酸性氧化物,能和水生成显酸性的亚硫酸,亚硫酸能使湿润的蓝色石蕊试纸a变红色,故乙同学认为使a变红的是SO2或H2SO3。②片刻后,溶液上方出现黄绿色气体,黄绿色气体为氯气,持续通入SO2,溶液变为酸性,ClO-与Cl-发生归中反应生成Cl2,氯气具有氧化性,能将碘离子氧化为碘单质,使得试纸b变蓝,反应为Cl2+2I- = I2+2Cl-。③生成的碘单质具有氧化性,二氧化硫气体具有还原性,两者反应使得碘单质被还原为碘离子,使得试纸b褪色。
考点二 氯气的实验室制法
(1)实验原理实验室中常利用MnO2固体和浓盐酸加热制取Cl2,化学方程式为 。 KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等作氧化剂与浓盐酸反应也能用于制氯气,分别写出KMnO4、KClO3、K2Cr2O7、漂白粉与浓盐酸反应的化学方程式:① ; ② ; ③ ; ④ 。
1. 氯气的实验室制法
KClO3+6HCl(浓) = KCl+3Cl2↑+3H2O
K2Cr2O7+14HCl(浓) = 2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O
[注意] 部分装置的创新改进 图①为KMnO4作氧化剂制Cl2的装置。a.不需要加热。b.橡胶管的作用是使分液漏斗和圆底烧瓶中的气压相等,便于分液漏斗中的液体流下。
图②为Cl2中HCl的除杂装置。a.装置中长颈漏斗的作用除检查装置气密性外,还可以检查整套装置是否发生堵塞(若装置某一位置堵塞,则长颈漏斗中的液面会迅速上升)。b.该装置还可以贮存少量Cl2。图③为干燥Cl2的装置。
(3)验满方法①将湿润的淀粉-KI试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸立即变 ,则证明已集满。 ②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸 ,则证明已集满。
(1)选择反应物:必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应。(2)加热温度:采用小火加热,以减少HCl挥发。(3)仪器拆卸:反应结束,排出残留的Cl2后,再拆卸装置,防止产生污染。(4)尾气处理:不能用澄清石灰水吸收Cl2,原因是其浓度较小,不能完全吸收Cl2。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)利用MnO2与浓盐酸制取Cl2,MnO2与H2O2溶液制取O2的发生装置相同( )(2)必须用浓盐酸与MnO2反应制Cl2,因为稀盐酸与MnO2不反应( )(3)为了减少制得的Cl2中HCl的含量,加热温度不宜过高,以减少HCl的挥发 ( )
[解析] (2)MnO2只能与浓盐酸反应,当盐酸浓度减小到一定程度时,反应就停止,故稀盐酸与MnO2不反应。
[解析] (1)MnO2与浓盐酸制取Cl2的反应需加热,利用H2O2分解制取O2时,MnO2作催化剂,反应不需要加热。
(4)检验氯气可用湿润的淀粉-KI试纸( )(5)酸性高锰酸钾溶液与浓盐酸常温下即可反应生成氯气,而MnO2和浓盐酸在加热条件下才可反应生成氯气,说明氧化性:KMnO4>MnO2( )(6)实验中,可用KOH溶液或蒸馏水吸收尾气中的Cl2,防止污染环境( )
[解析] (5)由于都是氧化浓盐酸生成氯气,所以根据反应条件可知氧化性的强弱。
2.含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为chlrine(中文命名“氯气”)。(1)实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为 。
[解析] (1)实验室通常采用浓盐酸和MnO2加热制取Cl2,化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)实验室制取干燥Cl2时,净化与收集Cl2所需装置的接口连接顺序为 。
[解析] (2)根据化学方程式可知,制取的氯气中混有氯化氢、水蒸气,氯气有毒,必须进行尾气处理,因此使用饱和食盐水吸收氯化氢气体,用浓硫酸除去水蒸气,最后用NaOH溶液吸收尾气。
(3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色,可推测氯水中 已分解。检验此久置氯水中Cl-存在的操作及现象是 。
向溶液中加入过量稀硝酸,再加入少量AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,则证明原溶液中含有Cl-
题组一 氯气实验室制法及性质
1.[2024·广东揭阳联考] 在实验室进行氯气的制备和性质探究实验过程中,下列实验可以实现的是( )
[解析] 用MnO2与浓盐酸制备Cl2需要加热,缺少酒精灯,A错误;净化Cl2应先通过饱和食盐水除氯化氢,再通过浓硫酸干燥,B错误;Cl2能与NaBr反应,同时能与KI反应,不能确定是Cl2还是Br2将KI氧化,不能证明氧化性:Br2>I2,C错误;氯气通入紫色石蕊溶液中,先变红后褪色,验证氯水的酸性和漂白性,D正确。
2.实验室采用如图所示的装置制取氯化铜(部分仪器和夹持装置已略去):下列说法正确的是( )A.玻璃纤维的作用是防止E装置中的液体倒吸入D装置中B.E装置中的液体用于吸收多余的氯气和氯化氢C.要使B装置中产生氯气,应先加热圆底烧瓶,再滴加浓盐酸D.实验中加热的先后顺序为先加热硬质玻璃管D,再加热圆底烧瓶B
[解析] 玻璃纤维的作用是防止固体进入导管,堵塞导气管,A错误;E装置是尾气处理装置,氢氧化钠溶液用于吸收多余的氯气和氯化氢,B正确;要使B装置中产生氯气,应先滴加浓盐酸,再加热圆底烧瓶,减少HCl挥发,C错误;为防止铜和氧气反应,实验中应先加热圆底烧瓶B,使产生的Cl2充满整个装置,再加热硬质玻璃管D,D错误。
题组二 综合实验题中的氯气制备
3.[2024·广东深圳实验学校模拟] 实验室用如图所示装置制取氯气,并用氯气进行实验,D中为红色湿布条,E中为蘸有NaBr溶液的棉花团。已知溴水为橙黄色,实验中观察到E中棉花团变黄色,F中棉花团变蓝色。下列说法错误的是( )A.装置A中反应的离子方程式:MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2OB.装置B中盛有饱和食盐水,C中试剂的作用是除去Cl2中的H2O(g)C.装置D中红色布条褪色,原因是Cl2与水反应生成了HClOD.根据装置E和F中实验现象,可得出氧化性:Cl2>Br2>I2
[解析] 装置 A用于制Cl2:MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O,A正确;装置B中盛装饱和食盐水除去HCl杂质,装置C中用浓硫酸干燥氯气,装置G用于吸收尾气,B正确;氯气与水反应生成的HClO具有漂白性,则D中红色布条褪色,C正确;E中氯气与NaBr反应生成溴,则E中棉花团变黄,F中氯气与KI反应生成I2,淀粉遇碘变蓝,则F中棉花团变蓝,氯气与NaBr、KI均能反应,则该实验不能比较Br2、I2的氧化性强弱,D错误。
4.二氯化二硫(S2Cl2)在工业上用于橡胶的硫化。为在实验室合成S2Cl2,某化学研究学习小组查阅了相关资料,得到信息:①将干燥的氯气在110~140 ℃与硫反应,即可得S2Cl2粗品。②相关物质的部分性质如下:a.S的熔点为113 ℃,沸点为445 ℃;b.S2Cl2的熔点为-80 ℃,沸点为138 ℃,遇水生成HCl、SO2、S;300 ℃以上完全分解;S2Cl2+Cl2 2SCl2;设计实验装置如图所示:
(1)图中气体发生和尾气处理装置不够完善,请你提出改进意见: 。
[解析] (1)气体发生装置中,为使分液漏斗中的液体顺利流下,可以利用导管将分液漏斗上口和B装置连接,保持A、B中压强相同,便于液体流下;因S2Cl2遇水生成HCl、SO2、S,在G中冷凝的S2Cl2易与H中扩散过来的水蒸气反应而变质,故应在G和H之间增加干燥装置。
用导管将A的上口和B相连,在G和H之间增加干燥装置
利用改进后的正确装置进行实验,请回答下列问题:(2)B中反应的离子方程式: ; E中反应的化学方程式: 。
[解析] (2)B中浓盐酸与二氧化锰共热制取氯气:MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O;E中发生反应的化学方程式为2S+Cl2 S2Cl2。
(3)C、D中的试剂分别是 、 。 (4)仪器A、B的名称是 、 ; F的作用是 。
[解析] (3)氯气制取过程中产生杂质HCl、H2O,因此先用饱和食盐水除去氯气中的HCl,再用浓硫酸进行干燥即可得纯净干燥的氯气,所以C中为饱和食盐水,D中为浓硫酸。
(5)如果在加热E时温度过高,对实验结果的影响是 ,在F中可能出现的现象是 。
[解析] (5)由已知信息可知,S2Cl2在300 ℃以上完全分解,所以加热E时温度过高会导致产率降低,在F中可能有硫析出。
产率降低(或S2Cl2分解)
(6)S2Cl2粗品中可能混有的杂质是 、 ,为了提高S2Cl2的纯度,关键的操作是控制好温度和 。
[解析] (6)根据已知信息可知,S2Cl2和Cl2加热会生成SCl2,S2Cl2在300 ℃以上完全分解,所以关键的操作是控制好温度,且通氯气的速度要恰当,控制浓盐酸的滴速不要过快。
(7)装置H中盛有NaOH溶液,其作用是 ;发生反应的化学方程式为 。
[解析] (7)由流程可以看出,装置H用于吸收多余的氯气,防止污染环境。
吸收多余的氯气,防止污染环境
1. 下列相关说法正确的是( )A.[2023·湖北卷] 氯气与强碱反应时既是氧化剂又是还原剂B.[2023·广东卷] 漂白粉的有效成分是CaCO3,久置空气中的漂白粉遇盐酸产生CO2C.[2023·浙江卷] NaClO溶液呈碱性,可用作消毒剂D.[2022·全国甲卷] 漂白粉与盐酸可混合使用以提高消毒效果
[解析] Cl2与强碱反应生成氯化物、次氯酸盐和水,Cl元素由0价变为-1价和+1价,故Cl2既是氧化剂又是还原剂,A正确;漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,B错误;NaClO溶液因ClO-发生水解而显碱性,用作消毒剂是利用了其强氧化性,与其碱性无关,C错误;漂白粉的有效成分次氯酸钙与盐酸混合,会发生氧化还原反应生成有毒的氯气,所以不能混合使用,D错误。
2. [2022·广东卷] 实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是( )A B C D
[解析] 浓盐酸易挥发,制备的氯气中含有HCl,可用饱和食盐水除去HCl,Cl2可用浓硫酸干燥,A装置能达到实验目的,故A不符合题意;氯气的密度大于空气,用向上排空气法收集,B装置能收集氯气,故B不符合题意;湿润的红布条褪色,干燥的红布条不褪色,可验证干燥的氯气不具有漂白性,故C不符合题意;氯气在水中的溶解度较小,应用NaOH溶液吸收尾气,D装置不能达到实验目的,故D符合题意。
3. [2023·广东卷] 利用活性石墨电极电解饱和食盐水,进行如图所示实验。闭合K1,一段时间后( )A.U形管两侧均有气泡冒出,分别是Cl2和O2B. a处布条褪色,说明Cl2具有漂白性C.b处出现蓝色,说明还原性:Cl->I-D. 断开K1,立刻闭合K2,电流表发生偏转
[解析] 闭合K1,形成电解池,电解饱和食盐水,左侧为阳极,阳极上氯离子失去电子生成氯气,电极反应为2Cl--2e- = Cl2↑,右侧为阴极,阴极电极反应为2H2O+2e- = H2↑+2OH-,总反应为2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑,据此解答。根据分析,U形管两侧均有气泡冒出,分别是Cl2和H2,A错误;U形管左侧生成氯气,氯气遇到水生成HClO,HClO具有漂白性,能使a处布条褪色,Cl2无漂白性,B错误;b处出现蓝色,发生Cl2+2KI = I2+2KCl,说明还原性:I->Cl-,C错误;断开K1,立刻闭合K2,此时构成氢氯燃料电池,形成电流,电流表发生偏转,D正确。
4. [全国卷Ⅲ] 氯可形成多种含氧酸盐,广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用如图所示装置(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 。
[解析] 实验装置分析:整套装置的最左端为氯气的发生装置,利用二氧化锰固体和浓盐酸在加热条件下制取氯气,由于盐酸具有挥发性,导致氯气中含有杂质HCl和水蒸气。其中,氯气中的杂质气体HCl会影响后面KClO3和NaClO的制备,故而需要用饱和食盐水(a中盛放的试剂)除去氯气中的HCl杂质。b为氯气与KOH溶液在加热(热水浴)条件下制取KClO3的装置,发生的反应为3Cl2+6KOH KClO3+5KCl+3H2O。
c为氯气与NaOH溶液在较低温度下制取NaClO的装置,发生的反应为Cl2+2NaOH = NaCl+NaClO+H2O。d为尾气的吸收装置,可防止污染环境,吸收氯气可用还原性物质或碱性溶液。(1)盛放二氧化锰固体的仪器为圆底烧瓶。除去氯气中的HCl杂质可用饱和食盐水。
(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 。
[解析] (2)b中采用的是水浴加热。c装置中的离子方程式为Cl2+2OH- = Cl-+ClO-+H2O,c中采用冰水浴冷却的目的是防止氯气和NaOH溶液在较高温度下生成NaClO3。
Cl2+2OH- = ClO-+Cl-+H2O
(3)d的作用是 ,可选用试剂 (填标号)。A.Na2SB.NaClC.Ca(OH)2D.H2SO4
[解析] (3)d装置中应盛放还原性物质或碱性物质用于除去多余的氯气,故符合条件的试剂为AC。
(4)反应结束后,取出b中试管,经冷却结晶, , ,干燥,得到KClO3晶体。
[解析] (4)从溶液中获得晶体可采用的方法步骤为冷却结晶→过滤→洗涤→干燥等。
(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 NaClO(填“大于”或“小于”)。
[解析] (5)1号试管中的KClO3溶液不能将I-氧化为单质I2,而2号试管中的NaClO溶液可将I-氧化为I2,故氧化性:KClO3小于NaClO。四氯化碳萃取出碘水中的I2后,静置一段时间可观察到液体分为两层,由于四氯化碳的密度大于水的密度,则碘的四氯化碳溶液在下层,呈紫色。
1. 氯及其化合物应用广泛,下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 ( )A.MnO2有氧化性,可用于实验室制氯气B.ClO2易溶于水,可用于自来水消毒C.HClO不稳定,可用于棉、麻漂白D.Cl2有还原性,可用于从海水中提取溴
[解析] 实验室由MnO2与浓盐酸共热制取Cl2,反应生成MnCl2,锰元素化合价降低,MnO2作氧化剂,体现其氧化性,A正确;ClO2具有强的氧化性,能够使蛋白质变性,可用于自来水消毒,与ClO2易溶于水的性质无关,B错误;
次氯酸可用作棉、麻的漂白剂,是利用次氯酸的强氧化性,与其稳定性无关,C错误;海水提取溴是利用氯气能氧化Br-得到Br2:2Br-+Cl2 = Br2+2Cl-,氯元素化合价降低,Cl2有氧化性,D错误。
2. 用下表中装置制取Cl2并探究漂白原理,其中红纸①是干燥的,红纸②~④分别用下表中的试剂润湿。向中心Ca(ClO)2粉末上滴加几滴盐酸,产生大量黄绿色气体,红纸变化如下:
[解析] 干燥红纸①不褪色,红纸②用蒸馏水润湿,逐渐褪色,其原因是发生反应Cl2+H2O ⇌ HCl+HClO,生成的HClO使红纸漂白褪色,A正确;Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小,HCl、HClO浓度均较小,红纸几乎不褪色,但不能确定使红纸褪色的是HClO,B错误;
3. 84消毒液是生活中常用的消毒剂,可与硫酸溶液反应制取氯气,反应原理为NaClO+NaCl+H2SO4 Na2SO4+Cl2↑+H2O; 为探究氯气的性质,某同学利用此原理制氯气并设计了如下所示实验装置:(1)从①②③装置中选择合适的制氯气装置(A处): (填写序号)。
[解析] (1)由NaClO+NaCl+H2SO4 Na2SO4+Cl2↑+H2O可知,反应有液体参加,需要在加热条件下进行,故选装置②。
(2)装置B、C中依次放的是干燥的红色布条和湿润的红色布条,实验过程中该同学发现装置B中的布条也褪色,其原因可能是 ;说明该装置存在明显的缺陷,请提出合理的改进的方法: 。
[解析] (2)装置B中干燥的有色布条褪色,说明氯气中可能混有少量的水蒸气,氯气与水反应生成次氯酸而使红色布条褪色,因此应在A和B之间增加盛有浓H2SO4的洗气瓶,除去Cl2中的水蒸气。
产生的氯气中含有水蒸气,会反应生成次氯酸
在装置A、B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶(或干燥装置)
稀盐酸(或HCl溶液)
BaCl2(或其他合理答案)
(4)氯气通入饱和NaHCO3溶液能产生无色气体,已知酸性:盐酸>碳酸>次氯酸,该实验证明氯气与水反应的生成物中含有 (填“盐酸”或“次氯酸”)。
[解析] (4)氯气通入水溶液中会反应生成盐酸和次氯酸,酸性:盐酸>碳酸>次氯酸,氯气通入饱和NaHCO3溶液能产生无色气体,证明氯气与水反应的生成物中含有盐酸。
考点一 氯气的性质及实验室制法
[解析] Cl2与Fe反应需要加热,所以在通常状况下,干燥的Cl2与Fe不反应,B项错误。
1. 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。下列叙述不正确的是( )A.红热的铜丝在氯气中剧烈燃烧,生成棕黄色的烟B.通常状况下,干燥的氯气能和Fe反应C.纯净的H2在Cl2中安静地燃烧,发出苍白色火焰D.氯气能与水反应生成HClO和HCl,久置氯水最终变为稀盐酸
2. 下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验,能达到实验目的的是( )A.用装置甲制取氯气B.用装置乙除去氯气中的少量氯化氢C.用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液D.用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O
[解析] A项,利用MnO2和浓盐酸反应制氯气,需要加热,故不能达到实验目的;B项,洗气装置中气体应该是“长进短出”,且Cl2和HCl都能与NaHCO3溶液反应,应用饱和食盐水除去Cl2中的HCl,故不能达到实验目的;C项,MnO2不溶于水,MnCl2能溶于水,可以用过滤法分离,故能达到实验目的;D项,加热蒸干氯化锰溶液时MnCl2会发生水解:MnCl2+2H2O Mn(OH)2↓+2HCl↑,无法制得MnCl2·4H2O,故不能达到实验目的。
[解析] 新制饱和氯水中氯气和水反应生成HCl和HClO,次氯酸不稳定,光照发生分解生成HCl和氧气,所以如用强光照射实验1中的溶液,溶液酸性增强,pH将减小,A错误;实验2中滴加淀粉碘化钾溶液,溶液变蓝色,碘单质遇淀粉溶液变蓝,证明新制饱和氯水存在氯气分子,氯气置换出碘化钾中的碘,B错误;实验3中向FeCl2溶液中滴加新制饱和氯水,溶液颜色变成棕黄色,则反应后溶液中大量存在Fe3+,但Fe2+、ClO-不能大量共存,C错误;
5. 某同学欲利用浓盐酸、MnO2、Fe等试剂制取无水氯化铁、收集一定量的氯气并验证其某些性质,实验装置如图所示(制气装置省略)。下列说法错误的是 ( )A.④中a导管应向下延伸至接近瓶底B.若撤去⑥,则⑤中可能有Fe2O3生成C.当⑤中充满黄绿色气体时再点燃⑤处酒精灯D.③中试纸若是湿润的,则根据产生的现象可证明氯气有酸性、漂白性
[解析] 氯气的密度比空气的大,应采用向上排空气法收集,故需要将a导管延长至接近瓶底,A正确;若撤去⑥,则⑦中的水蒸气可能逆向进入⑤中,导致FeCl3水解生成Fe(OH)3,Fe(OH)3受热分解变为Fe2O3,B正确;加热时装置中的空气会与Fe反应,故应先通入一段时间Cl2,以排尽装置中的空气,防止加热时Fe被空气氧化,C正确;干燥的氯气没有漂白性,氯气没有酸性,D错误。
6. 某研究性学习小组为了制取、收集纯净干燥的氯气并探究氯气的性质,他们设计了如图所示的实验装置。请回答下列问题:(1)整套实验装置的连接顺序是f接( )、( )接( )、( )接( )。(填各接口处的字母代号)
[解析] (1)制得的Cl2中含有HCl、H2O(g)杂质,先依次通过饱和食盐水、浓硫酸除去杂质,再利用向上排空气法收集,然后通过碘化钾淀粉溶液探究其性质,最后利用NaOH溶液进行尾气处理。因此实验装置接口连接顺序为fabedc。
(2)E装置中制取氯气的离子方程式是 。 (3)B装置的作用是 ; A装置中试剂X是 。 (4)C装置中可观察到的现象是 , D装置中可观察到的现象是 。
[解析] (2)E装置中为MnO2和浓盐酸反应制取Cl2,离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O。(3)B装置中盛装浓硫酸,作用是吸收H2O(g),干燥Cl2;A装置中试剂X是饱和食盐水,作用是除去HCl。(4)C装置中氯气置换出单质碘,碘遇淀粉变蓝,因此溶液变为蓝色;D装置中Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO、H2O,溶液碱性减弱,红色变浅。
7. 下列关于消杀试剂的说法正确的是( )A.臭氧、漂白粉、ClO2都有杀菌消毒的效果B.“84”消毒液与含HCl的洁厕灵混合使用可增强消毒效果C.工业上将Cl2通入冷的石灰乳中制备“84” 消毒液D.酒精作为消杀试剂,100%酒精的效果最好
考点二 含氯化合物的性质及转化
[解析] 臭氧、漂白粉、ClO2都具有强氧化性,都具有杀菌消毒的作用,A正确;“84”消毒液中含次氯酸钠、氯化钠,次氯酸钠与含HCl的洁厕灵会发生归中反应,生成有毒的氯气,不能增强消毒效果,B错误;工业上将Cl2通入冷的石灰乳中制备的是漂白粉,漂白粉的主要成分是次氯酸钙和氯化钙,“84”消毒液的主要成分是次氯酸钠和氯化钠,C错误;医疗上常用体积分数为75%的酒精溶液进行消毒,而不是浓度越高越好,D错误。
8. 部分含氯物质的分类与相应氯元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是( )A.a与d、a与e均能反应得到bB.c为一种新型自来水消毒剂,c代替b的原因是c不属于危险化学品C.b的水溶液中加入CaCO3,可以增加d的产量D.e的固体可能用于实验室制O2
[解析] 根据“价—类”二维图可知:a、b、c、d分别为HCl、Cl2、ClO2、HClO,e可以为KClO3。根据氧化还原反应归中规律,HCl与HClO、HCl与KClO3在酸性条件下发生归中反应,均可以得到Cl2,故A正确;ClO2为一种新型自来水消毒剂,代替Cl2的原因是它的杀菌、消毒的能力更强,故B错误;
Cl2的水溶液里存在平衡:Cl2+H2O ⇌ HCl+HClO,加入CaCO3与HCl反应,使上述平衡向右移动,HClO的产量增多,故C正确;e若为KClO3,它的固体可用于实验室制O2,故D正确。
9. 用试管和胶头滴管完成“84”消毒液(主要成分为NaClO)的氧化性和漂白性的探究,下列对比实验现象的分析不正确的是( )
A.对比实验①和②,②中蓝色迅速褪去的原因是发生反应:H++ClO- = HClOB.实验③中产生的气体是Cl2,由HClO分解得到:2HClO = Cl2+H2OC.对比实验②和③,溶液的pH会影响ClO-的氧化性或Cl-的还原性D.加酸可以提高“84”消毒液的漂白效果,但需要调控到合适的pH才能安全使用
[解析] 相较于实验①,实验②中加入稀硫酸,蓝色迅速褪去,可能原因是ClO-和H+结合生成HClO,溶液的漂白能力增强,A正确;实验③中产生的气体是Cl2,Cl-和ClO-在酸性较强的条件下发生反应:2H++Cl-+ClO- = Cl2↑+H2O,B错误;对比实验②和③,溶液pH的大小会影响反应过程,会影响ClO-的氧化性或Cl-的还原性,C正确;加酸可以提高“84”消毒液的漂白效果,但酸的浓度过大会产生污染性气体Cl2,故需要调控到合适的pH才能安全使用,D正确。
11. [2024·福建泉州质检] 常温常压下,Cl2O为棕黄色气体(沸点为3.8 ℃),42 ℃以上会分解生成Cl2和O2,Cl2O易溶于水并与水反应生成HClO。现将氯气和空气(不参与反应)按体积比1∶3混合通入含水8%的碳酸钠溶液中制备Cl2O,并用水吸收后得次氯酸。下列说法不正确的是( )A.装置的连接顺序为①→④→②→③→⑤B.装置②应采用冷水控温,防止反应放热引起Cl2O分解C.采用氯气直接溶于水制备次氯酸的方法,比本题方法简便且次氯酸更纯、浓度更高D.两处多孔球泡的作用均是为了加快反应速率
[解析] ①中制备Cl2,与空气在④中混合,再进入②中与Na2CO3反应制备Cl2O,之后通过足量四氯化碳除去多余的Cl2,最后Cl2O在⑤中溶于水制备HClO,连接顺序为①→④→②→③→⑤,A正确;Cl2O在42 ℃以上会分解生成氯气和氧气,为防止反应放热后温度过高导致Cl2O分解,装置②需放在冷水中,B正确;
氯气在水中的溶解度小于Cl2O,与水反应得到的次氯酸中混有盐酸,所得次氯酸的浓度小于Cl2O与水反应得到次氯酸的浓度,且氯气与水的反应中氯元素的利用率也小于Cl2O与水的反应,C错误;多孔球泡可以使反应物充分接触,增大反应物接触面积,故其作用是加快反应速率,使反应充分进行,D正确。
12. [2024·广东中山七校联合体联考] 二氯化二硫(S2Cl2)是一种黄红色液体,沸点为137 ℃ ,在空气中剧烈水解而发烟,实验室可用S与Cl2在120 ℃下反应制得,实验时使用的部分装置如图所示。下列说法正确的是( )A.图甲中进行的是 MnO2和0.1 ml·L-1盐酸反应制取 Cl2B.图乙中S与 Cl2反应生成S2Cl2,S作氧化剂C.图丙的锥形瓶中能收集到少量黄红色液体D.图丁的玻璃导管与图丙的b接口直接相连,用于吸收多余的 Cl2
考点三 氯及其化合物综合考查
[解析] 0.1 ml·L-1盐酸的浓度较小,制取氯气应用二氧化锰和浓盐酸共热反应,A错误;S的非金属性小于Cl,则S2Cl2中S为正价,Cl为负价,反应生成S2Cl2时S元素的化合价升高,S作还原剂,B错误;该反应在120 ℃下进行,S2Cl2沸点为137 ℃,会有S2Cl2在锥形瓶中冷凝,锥形瓶中能收集到少量黄红色液体,C正确;S2Cl2在空气中剧烈水解,为防止S2Cl2与水接触,应在图丁的玻璃导管与图丙的b接口之间再连接一个干燥装置,D错误。
13. 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→eB.升高温度,不利于装置A中产品的生成C.当加入4 ml NaOH时,最多消耗1 ml 氰尿酸(C3H3N3O3)D.装置D中橡皮管可平衡气压,便于浓盐酸顺利流下
[解析] A为制取C3N3O3Cl2Na的装置,B为除去氯气中的HCl的装置,C为尾气处理装置,D为制取氯气的装置,完成题述实验,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溶液反应可生成NaClO3,生成NaClO减少,不利于装置A中产品的生成,B正确;
由反应方程式: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,由于制取C3N3O3Cl2Na时也生成NaOH,则消耗氰尿酸大于1 ml,C错误;装置D是浓盐酸和Ca(ClO)2反应生成Cl2,由于产生气体,装置D内压强较大,使用橡皮管可平衡气压,便于浓盐酸顺利流下,D正确。
14. [2023·安徽江南十校联考] 亚硝酰氯(ClNO)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ClNO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(ClNO)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 。
[解析] (1)实验室制备氯气用加热二氧化锰和浓盐酸的混合物的方法,应该选择C装置作为Cl2发生装置,化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,反应中二氧化锰是氧化剂,氯化氢是还原剂,参与反应的氯化氢只有一半被氧化,被氧化的氯化氢与被还原的二氧化锰的物质的量之比为2∶1。
(2)欲收集一瓶干燥的氯气,选择A~G中的装置,其连接顺序为a→ →i→h(按气流方向填小写字母)。
[解析] (2)制得的氯气中往往含有氯化氢和水蒸气,需要用饱和食盐水除去氯化氢,再用浓硫酸干燥,利用向上排空气法收集一瓶干燥的氯气,最后处理尾气,装置连接顺序为a→f→g→e→d→c→b→i→h。
f→g→e→d→c→b
Ⅱ.亚硝酰氯的制备:实验室可用如图所示装置制备亚硝酰氯。
(3)实验室也可用图中B装置制备NO,与之相比,X装置的优点为 。
[解析] (3)实验室也可用B装置制备NO,与之相比,X装置无需排除发生装置内空气的干扰;可以随开随用,随关随停。
无需排除装置内空气的干扰;可以随开随用,随关随停
(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,其目的是排尽三颈烧瓶中的空气,防止NO、ClNO变质。接下来,两种气体在Z中反应的现象为 。
[解析] (4)涉及气体的反应,组装好实验装置后应先检查装置的气密性,然后依次装入试剂、打开K2、再打开K3,通入一段时间Cl2,其目的是排尽三颈烧瓶中的空气,防止NO、ClNO变质。两种气体在Z中发生反应生成ClNO,冷却后变成红褐色液体。
Ⅲ.亚硝酰氯纯度的测定:称取所得亚硝酰氯产品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0.800 0 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)亚硝酰氯与水反应的离子方程式为 。
[解析] (5)亚硝酰氯(ClNO)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,为NO2,氢化物为HCl,根据化合价的变化,另一种氮的氧化物为NO,亚硝酰氯与水反应的离子方程式为2ClNO+H2O = 2H++2Cl-+NO↑+NO2↑。
2ClNO+H2O = 2H++2Cl-+NO↑+NO2↑
对非金属元素的考查,主要侧重于SO2、NO、NO2、CO、Cl2、NH3、HNO3、H2SO4、碳酸盐等物质的性质及其应用。从考查题型看,试题可以以选择题的形式出现,也可以以实验题和无机推断题的形式出现,以环保为主题设计问题的可能性比较大。其命题形式一般为实验探究、计算、推断等。从命题思路上分析,以非金属元素及其化合物的知识为载体,联系实际应用及生活、生产相关知识,综合应用各种化学基本概念、基本理论知识,考查学生对知识的掌握程度,以及灵活应用知识解决问题的能力。
复习本单元时要注意以下几个方面:1.发挥“价—类”二维图在硫、氮等非金属及其化合物的知识复习过程中的重要作用,以物质的类别为横坐标,以硫、氮等元素的化合价为纵坐标,在二维平面内绘制其“价—类”二维图,它是一种在“元素观”“分类观”“转化观”的指导下实现非金属元素及其化合物知识结构化的工具,其核心是元素,方法是分类,内涵是转化。基于“价—类”二维图复习,根据物质类别分析物质的通性,再根据化合价分析物质的氧化性和还原性,最后以“特性”的思维模式复习。
2.要抓住“位—构—性”三者的关系,充分体现元素周期律、元素周期表的理论指导作用。3.要充分体现氧化还原反应、离子反应等基本理论的指导作用。4.本单元涉及的化学实验较多,要注意对实验的原理、设计、操作的要点及注意事项的理解,通过对实验现象的观察与思考,加深对物质性质的理解和掌握。二、课时安排 本单元共7讲,建议14课时完成,其中12课时用于在课堂上互动式完成第15~21讲,2课时进行测试及讲评。
第15讲 氯及其化合物
考点一 氯气 重要的含氯化合物考点二 氯气的实验室制法经典真题·明考向作业手册
夯实必备知识 | 提升关键能力
考点一 氯气 重要的含氯化合物
[提醒] 实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法: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. 从原子结构角度认识氯气的化学性质
氯元素在元素周期表中处于 ,氯原子的结构示意图为 ,最外层有7个电子,在化学反应中很容易 1个电子,使最外电子层达到8个电子的稳定结构。
Cl2+2KI = 2KCl+I2
Cl2+SO2+2H2O = H2SO4+2HCl
Cl2+2FeCl2 = 2FeCl3
(2)从化合价的角度认识Cl2发生的“歧化反应”Cl2中氯元素为0价,处于氯元素的中间价态,因此Cl2既具有氧化性又具有还原性。常温下,Cl2与水或碱溶液反应时,Cl2发生“歧化反应”,Cl元素由0价变为+1价和-1价。
Cl2+H2O ⇌ H++Cl-+HClO
Cl2+2NaOH = NaCl+NaClO+H2O
2Cl2+2Ca(OH)2 = CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
[提醒] 1 ml Cl2与水反应时(可逆反应),转移电子数小于NA,而1 ml Cl2与足量冷的NaOH溶液(或石灰乳)反应时,转移电子数为NA。(设NA为阿伏伽德罗常数的值)
CaCl2和Ca(ClO)2
Ca(ClO)2+CO2+H2O = CaCO3↓+2HClO
(3)漂白液(“84”消毒液)
4. 基于“价—类”二维图认识氯及其化合物的性质与转化关系
写出相关反应的化学方程式:① ; ⑤ ; ⑥ ; ⑦ ; ⑨ 。
HClO+NaOH = NaClO+H2O
Ca(ClO)2+4HCl(浓) = CaCl2+2Cl2↑+2H2O
Fe+2HCl = FeCl2+H2↑(其他合理答案均可)
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)新制氯水在空气中久置,氯水酸性增强,氧化性减弱( )(2)1 ml Cl2通入足量的水中发生反应,转移的电子为1 ml( )(3)用pH试纸测定氯水的pH为4( )
[解析] (2)氯气与水的反应是可逆反应。
[解析] (1)氯水中的次氯酸见光或受热分解生成HCl和氧气,酸性增强,氧化性减弱。
[解析] (3)氯水具有漂白性,无法用pH试纸测定其pH。
(4)氯水具有较强氧化性,可用于漂白纸张、织物等( )(5)在加热条件下,过量的铁与氯气反应生成FeCl2( )(6)用“84”消毒液(有效成分为NaClO)杀灭细菌利用了NaClO的强氧化性( )
[解析] (5)Fe与氯气反应只能生成FeCl3。
(7)漂白粉和明矾都常用于自来水的处理,二者的作用原理是相同的( )(8)氯气通入品红溶液中,溶液褪色,起漂白作用的是Cl2与水反应生成的HClO( )
[解析] (8)氯气通入品红溶液中,溶液褪色,是由于氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性。
[解析] (7)漂白粉具有强氧化性,可作自来水的消毒剂,而明矾是水解生成的氢氧化铝胶体吸附水中的悬浮固体而达到净水的目的。
2.[2024·广东东莞实验中学模拟] 常温下,将Cl2缓慢通入水中至饱和,然后改向其中滴加浓NaOH溶液。整个实验过程中的pH变化曲线如图所示,不考虑次氯酸分解与溶液体积变化,下列叙述正确的是( )A.实验过程中可以用pH试纸测定溶液的pHB.由a→b过程中,溶液中HClO的浓度增大C.b点时溶解的Cl2全部与水发生了反应D.c点以后溶液呈碱性,没有漂白性
[解析] 将Cl2缓慢通入水中至饱和,然后改向其中滴加浓NaOH溶液,整个过程中发生的反应为Cl2+H2O ⇌ HCl+HClO、HCl+NaOH = NaCl+H2O、HClO+NaOH = NaClO+H2O。HClO具有漂白性,实验过程中不能用pH试纸测定溶液的pH,A错误;a→b过程中,反应为Cl2+H2O ⇌ HCl+HClO,随着Cl2通入,反应正向进行,溶液中HClO的浓度增大,B正确;初始到b点过程中,缓慢通入Cl2,b点时得到饱和氯水,酸性最强,反应可逆,溶液中仍有Cl2,C错误;c点以后溶液含有NaClO,NaClO水解生成HClO,仍然具有漂白性,D错误。
题组一 氯气的性质及用途
1.[2024·江苏扬州调研] 如图所示是验证氯气性质的微型实验,a、b、c、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后,立即用另一培养皿扣在上面。已知:2KMnO4+16HCl(浓) = 2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O。对实验现象的“解释或结论”正确的是( )
[解析] 向KMnO4晶体中滴加一滴浓盐酸,发生反应2KMnO4+16HCl(浓) = 2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O,a处发生反应Cl2+2KI = 2KCl+I2,生成的I2使淀粉变蓝,b处发生反应Cl2+NaBr = 2NaCl+Br2,表明氧化性:Cl2>Br2和Cl2>I2,不能说明氧化性:Br2>I2,A错误;c处发生反应Cl2+H2O ⇌ HCl+HClO,HCl具有酸性,HClO具有漂白性,则可以说明氯气与水反应生成酸性和漂白性物质,蓝色石蕊溶液先变红后褪色,B错误;
d处,氯气与水反应生成的酸性物质能中和NaOH,也可以使之出现对应的实验现象,C错误;e处变红色是因为氯气氧化Fe2+生成Fe3+,Fe3+与SCN-作用生成红色物质,表明发生反应2Fe2++Cl2 = 2Fe3++2Cl-,则还原性:Fe2+>Cl-,D正确。
2.[2023·辽宁铁岭六校联考] 如图是某同学设计的氯气制备及性质验证实验装置。相关说法正确的是( )A.脱脂棉中的无水氯化钙可以用碱石灰代替B.该实验装置可证明干燥的氯气没有漂白作用C.湿润的紫色石蕊试纸变红色,说明氯气反应生成了酸性物质D.湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色,然后又逐渐褪去,说明氯气具有漂白性
[解析] 氯气能与碱石灰反应,脱脂棉中的无水CaCl2不能用碱石灰代替,A错误;生成的氯气经过干燥后不能使干燥的品红试纸褪色,该实验装置可证明干燥的氯气没有漂白作用,B正确;生成的氯气中含有挥发出的HCl,HCl也能使湿润的紫色石蕊试纸变红色,不能说明氯气反应生成了酸性物质,C错误;湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色,然后又逐渐褪去,是因为氯气首先氧化I-生成单质碘,然后氯气继续氧化单质碘,氯气没有漂白性,D错误。
题组二 氯水的成分与性质
3.[2024·湖南雅礼中学模拟] 探究新制氯水成分及性质的实验中,依据下列方法和现象,不能得出相应结论的是( )
4.某实验小组对氯水的成分和性质进行探究:(1)氯水呈黄绿色,说明其中含有 (填化学式)。
[解析] (1)氯气呈黄绿色,氯水中其他成分都呈无色,所以氯水呈黄绿色,说明其中含有Cl2。
(2)实验一的现象表明,氯水具有酸性和 性。
[解析] (2)实验一:氯水中加入紫色石蕊溶液后变为红色说明溶液呈酸性,后来溶液褪色,说明氯水具有漂白性。
(3)氯气与水反应的化学方程式为 。
[解析] (3)实验一中紫色石蕊溶液变为红色,说明有酸生成;最后溶液褪色,说明含有HClO,根据转移电子守恒及元素守恒可知,该反应中还有HCl生成,反应方程式为Cl2 +H2O ⇌ HCl+HClO。
Cl2+H2O ⇌ HCl+HClO
(4)用化学用语(化学方程式)说明实验二中“红色不褪去”的原因: 。
[解析] (4)红色不褪去,说明溶液光照后不存在HClO,则HClO不稳定,光照易分解生成HCl和氧气,反应方程式为2HClO 2HCl+O2↑。
(5)如图所示实验四证明了实验三中“红色不褪去”不是因为氯水被稀释,补充所加试剂和现象。
[解析] (5)实验四证明了实验三中“红色不褪去”不是因为氯水被稀释,应该加入溶剂使溶液变稀,检验红色是否褪去,所以需要补充的实验是加入1 mL蒸馏水稀释溶液,且一段时间后溶液红色褪去。
【规律小结】 (1)氯水的成分及性质模型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。
(2)氯水的组成及性质应用中的常见误区①氯水中因HClO见光分解,随着HClO的消耗,最后成为盐酸,久置氯水酸性增强,无漂白性,因此,氯水要现用现配。②制取氯水的反应为Cl2+H2O ⇌ HCl+HClO,反应中Cl2既是氧化剂,又是还原剂,且向水中通入1 ml Cl2,转移电子数小于NA(设NA为阿伏伽德罗常数的值)。③Cl2尽管有较强的氧化性,但没有漂白性,湿润的Cl2具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了强氧化性的HClO。
题组三 次氯酸、次氯酸盐的性质及用途
5.[2024·山东实验中学模拟] 锥形瓶中装有部分变质的漂粉精粉末和红色纸花,向其中注射浓盐酸,观察到纸花褪色,并有黄绿色气体生成,该实验可以得到的结论是( )A.说明Ca(ClO)2具有漂白性B.实验中发生了氧化还原反应和化合反应C.浓盐酸中HCl被氧化D.反应中生成的气体只有Cl2
[解析] 向部分变质的漂粉精中加入浓盐酸,发生反应:ClO-+2H++Cl- = Cl2↑+H2O、CaCO3+2HCl = CaCl2+H2O+CO2↑。红色纸花褪色,表明漂粉精中仍含有Ca(ClO)2,与盐酸反应生成的Cl2溶于水,生成的HClO具有漂白性,A错误;ClO-+2H++Cl- = Cl2↑+H2O为氧化还原反应,CaCO3+2HCl = CaCl2+H2O+CO2↑为复分解反应,但没有发生化合反应,B错误;浓盐酸与Ca(ClO)2发生反应生成Cl2,浓盐酸中的氯元素被氧化,C正确;由A项反应方程式可知反应中生成的气体有Cl2、CO2等,D错误。
6.某研究小组为了探究NaClO溶液的性质,设计了以下实验,并记录实验现象。
则以下判断错误的是( )A.实验①:发生的主要反应为Cl-+ClO-+2H+ = Cl2↑+H2OB.实验②中发生的主要反应是ClO-+2I-+2H+ = Cl-+I2+H2OC.实验③:还原性强弱顺序为Fe2+>Cl-D.实验④:ClO-与Al3+的水解相互促进
[解析] 实验①中次氯酸钠和盐酸反应生成氯化钠、氯气和水,发生的主要反应是ClO-+Cl-+2H+ = Cl2↑+H2O,A正确;实验②溶液变蓝,说明I-被次氯酸钠氧化为I2,次氯酸钠溶液显碱性,发生的主要反应为ClO-+2I-+H2O = Cl-+I2+2OH-,B错误;ClO-具有氧化性,Fe2+具有还原性,Fe2+被ClO-氧化为Fe3+,Fe3+遇KSCN溶液,溶液变红,所以还原性:Fe2+>Cl-,C正确;NaClO水解溶液显碱性,AlCl3水解溶液显酸性,二者混合相互促进水解,D正确。
题组四 氯及其化合物间的转化关系
7.[2024·天津第一中学统测] 下图为氯单质及其化合物的“价—类”二维图,箭头表示各物质之间的转化关系。下列有关说法正确的是( )A.图中所涉及的物质都是电解质B.反应(2)中Cl元素只被氧化C.反应(5)的离子方程式为Cl-+ClO-+2H+ = Cl2↑+H2OD.新制氯水久置后,溶液颜色变浅,酸性减弱
[解析] 氯气是单质,既不是电解质也不是非电解质,A错误;反应(2)为Cl2+2NaOH = NaCl+NaClO+H2O,氯元素的化合价既升高又降低,既被氧化又被还原,B错误;HCl中Cl元素为-1价,NaClO中Cl元素为+1价,可以发生归中反应生成Cl2,C正确;新制氯水中次氯酸不稳定,光照条件下易分解生成HCl和氧气,久置后溶液颜色变浅,酸性增强,D错误。
8.[2024·北京四中测验] 中学化学中常见的几种物质存在如图所示的转化关系。其中,A的水溶液呈紫色,C是一种黄绿色气体,实验室中常用E溶液吸收多余的C。(图中部分产物和反应条件已略去)回答下列问题:(1)写出A与B的浓溶液反应的化学方程式: 。
2KMnO4+16HCl(浓) = 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(2)C与E反应的离子方程式为 。 (3)将B的浓溶液与H的浓溶液混合,立即产生大量气体C,该反应的离子方程式为 。
[解析] (2)氢氧化钠和氯气反应生成氯化钠、次氯酸钠和水:Cl2+2OH- = Cl-+ClO-+H2O。(3)浓盐酸和浓次氯酸钠溶液发生归中反应生成氯化钠、氯气和水,该反应的离子方程式ClO-+2H++Cl- = Cl2↑+H2O。
Cl2+2OH- = Cl-+ClO-+H2O
ClO-+2H++Cl- = Cl2↑+H2O
(4)某课外小组的同学用E溶液吸收C,利用如图所示装置向吸收液中持续通入SO2气体。实验过程中观察到如下现象:①开始时,溶液上方出现白雾,试纸a变红。甲同学认为是HCl使a变红,乙同学不同意甲的观点,乙同学认为使a变红的是 (写出一种即可)。
Cl2+2I- = I2+2Cl-
碘单质具有氧化性,二氧化硫气体具有还原性,两者反应使得碘单质被还原为碘离子
[解析] (4)NaOH溶液吸收Cl2后,溶液中含有NaClO、NaCl和可能未反应完的NaOH。①开始时,溶液上方出现白雾,试纸a变红,说明白雾中有酸性物质,二氧化硫为酸性氧化物,能和水生成显酸性的亚硫酸,亚硫酸能使湿润的蓝色石蕊试纸a变红色,故乙同学认为使a变红的是SO2或H2SO3。②片刻后,溶液上方出现黄绿色气体,黄绿色气体为氯气,持续通入SO2,溶液变为酸性,ClO-与Cl-发生归中反应生成Cl2,氯气具有氧化性,能将碘离子氧化为碘单质,使得试纸b变蓝,反应为Cl2+2I- = I2+2Cl-。③生成的碘单质具有氧化性,二氧化硫气体具有还原性,两者反应使得碘单质被还原为碘离子,使得试纸b褪色。
考点二 氯气的实验室制法
(1)实验原理实验室中常利用MnO2固体和浓盐酸加热制取Cl2,化学方程式为 。 KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等作氧化剂与浓盐酸反应也能用于制氯气,分别写出KMnO4、KClO3、K2Cr2O7、漂白粉与浓盐酸反应的化学方程式:① ; ② ; ③ ; ④ 。
1. 氯气的实验室制法
KClO3+6HCl(浓) = KCl+3Cl2↑+3H2O
K2Cr2O7+14HCl(浓) = 2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O
[注意] 部分装置的创新改进 图①为KMnO4作氧化剂制Cl2的装置。a.不需要加热。b.橡胶管的作用是使分液漏斗和圆底烧瓶中的气压相等,便于分液漏斗中的液体流下。
图②为Cl2中HCl的除杂装置。a.装置中长颈漏斗的作用除检查装置气密性外,还可以检查整套装置是否发生堵塞(若装置某一位置堵塞,则长颈漏斗中的液面会迅速上升)。b.该装置还可以贮存少量Cl2。图③为干燥Cl2的装置。
(3)验满方法①将湿润的淀粉-KI试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸立即变 ,则证明已集满。 ②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸 ,则证明已集满。
(1)选择反应物:必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应。(2)加热温度:采用小火加热,以减少HCl挥发。(3)仪器拆卸:反应结束,排出残留的Cl2后,再拆卸装置,防止产生污染。(4)尾气处理:不能用澄清石灰水吸收Cl2,原因是其浓度较小,不能完全吸收Cl2。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)利用MnO2与浓盐酸制取Cl2,MnO2与H2O2溶液制取O2的发生装置相同( )(2)必须用浓盐酸与MnO2反应制Cl2,因为稀盐酸与MnO2不反应( )(3)为了减少制得的Cl2中HCl的含量,加热温度不宜过高,以减少HCl的挥发 ( )
[解析] (2)MnO2只能与浓盐酸反应,当盐酸浓度减小到一定程度时,反应就停止,故稀盐酸与MnO2不反应。
[解析] (1)MnO2与浓盐酸制取Cl2的反应需加热,利用H2O2分解制取O2时,MnO2作催化剂,反应不需要加热。
(4)检验氯气可用湿润的淀粉-KI试纸( )(5)酸性高锰酸钾溶液与浓盐酸常温下即可反应生成氯气,而MnO2和浓盐酸在加热条件下才可反应生成氯气,说明氧化性:KMnO4>MnO2( )(6)实验中,可用KOH溶液或蒸馏水吸收尾气中的Cl2,防止污染环境( )
[解析] (5)由于都是氧化浓盐酸生成氯气,所以根据反应条件可知氧化性的强弱。
2.含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为chlrine(中文命名“氯气”)。(1)实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为 。
[解析] (1)实验室通常采用浓盐酸和MnO2加热制取Cl2,化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)实验室制取干燥Cl2时,净化与收集Cl2所需装置的接口连接顺序为 。
[解析] (2)根据化学方程式可知,制取的氯气中混有氯化氢、水蒸气,氯气有毒,必须进行尾气处理,因此使用饱和食盐水吸收氯化氢气体,用浓硫酸除去水蒸气,最后用NaOH溶液吸收尾气。
(3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色,可推测氯水中 已分解。检验此久置氯水中Cl-存在的操作及现象是 。
向溶液中加入过量稀硝酸,再加入少量AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,则证明原溶液中含有Cl-
题组一 氯气实验室制法及性质
1.[2024·广东揭阳联考] 在实验室进行氯气的制备和性质探究实验过程中,下列实验可以实现的是( )
[解析] 用MnO2与浓盐酸制备Cl2需要加热,缺少酒精灯,A错误;净化Cl2应先通过饱和食盐水除氯化氢,再通过浓硫酸干燥,B错误;Cl2能与NaBr反应,同时能与KI反应,不能确定是Cl2还是Br2将KI氧化,不能证明氧化性:Br2>I2,C错误;氯气通入紫色石蕊溶液中,先变红后褪色,验证氯水的酸性和漂白性,D正确。
2.实验室采用如图所示的装置制取氯化铜(部分仪器和夹持装置已略去):下列说法正确的是( )A.玻璃纤维的作用是防止E装置中的液体倒吸入D装置中B.E装置中的液体用于吸收多余的氯气和氯化氢C.要使B装置中产生氯气,应先加热圆底烧瓶,再滴加浓盐酸D.实验中加热的先后顺序为先加热硬质玻璃管D,再加热圆底烧瓶B
[解析] 玻璃纤维的作用是防止固体进入导管,堵塞导气管,A错误;E装置是尾气处理装置,氢氧化钠溶液用于吸收多余的氯气和氯化氢,B正确;要使B装置中产生氯气,应先滴加浓盐酸,再加热圆底烧瓶,减少HCl挥发,C错误;为防止铜和氧气反应,实验中应先加热圆底烧瓶B,使产生的Cl2充满整个装置,再加热硬质玻璃管D,D错误。
题组二 综合实验题中的氯气制备
3.[2024·广东深圳实验学校模拟] 实验室用如图所示装置制取氯气,并用氯气进行实验,D中为红色湿布条,E中为蘸有NaBr溶液的棉花团。已知溴水为橙黄色,实验中观察到E中棉花团变黄色,F中棉花团变蓝色。下列说法错误的是( )A.装置A中反应的离子方程式:MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2OB.装置B中盛有饱和食盐水,C中试剂的作用是除去Cl2中的H2O(g)C.装置D中红色布条褪色,原因是Cl2与水反应生成了HClOD.根据装置E和F中实验现象,可得出氧化性:Cl2>Br2>I2
[解析] 装置 A用于制Cl2:MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O,A正确;装置B中盛装饱和食盐水除去HCl杂质,装置C中用浓硫酸干燥氯气,装置G用于吸收尾气,B正确;氯气与水反应生成的HClO具有漂白性,则D中红色布条褪色,C正确;E中氯气与NaBr反应生成溴,则E中棉花团变黄,F中氯气与KI反应生成I2,淀粉遇碘变蓝,则F中棉花团变蓝,氯气与NaBr、KI均能反应,则该实验不能比较Br2、I2的氧化性强弱,D错误。
4.二氯化二硫(S2Cl2)在工业上用于橡胶的硫化。为在实验室合成S2Cl2,某化学研究学习小组查阅了相关资料,得到信息:①将干燥的氯气在110~140 ℃与硫反应,即可得S2Cl2粗品。②相关物质的部分性质如下:a.S的熔点为113 ℃,沸点为445 ℃;b.S2Cl2的熔点为-80 ℃,沸点为138 ℃,遇水生成HCl、SO2、S;300 ℃以上完全分解;S2Cl2+Cl2 2SCl2;设计实验装置如图所示:
(1)图中气体发生和尾气处理装置不够完善,请你提出改进意见: 。
[解析] (1)气体发生装置中,为使分液漏斗中的液体顺利流下,可以利用导管将分液漏斗上口和B装置连接,保持A、B中压强相同,便于液体流下;因S2Cl2遇水生成HCl、SO2、S,在G中冷凝的S2Cl2易与H中扩散过来的水蒸气反应而变质,故应在G和H之间增加干燥装置。
用导管将A的上口和B相连,在G和H之间增加干燥装置
利用改进后的正确装置进行实验,请回答下列问题:(2)B中反应的离子方程式: ; E中反应的化学方程式: 。
[解析] (2)B中浓盐酸与二氧化锰共热制取氯气:MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O;E中发生反应的化学方程式为2S+Cl2 S2Cl2。
(3)C、D中的试剂分别是 、 。 (4)仪器A、B的名称是 、 ; F的作用是 。
[解析] (3)氯气制取过程中产生杂质HCl、H2O,因此先用饱和食盐水除去氯气中的HCl,再用浓硫酸进行干燥即可得纯净干燥的氯气,所以C中为饱和食盐水,D中为浓硫酸。
(5)如果在加热E时温度过高,对实验结果的影响是 ,在F中可能出现的现象是 。
[解析] (5)由已知信息可知,S2Cl2在300 ℃以上完全分解,所以加热E时温度过高会导致产率降低,在F中可能有硫析出。
产率降低(或S2Cl2分解)
(6)S2Cl2粗品中可能混有的杂质是 、 ,为了提高S2Cl2的纯度,关键的操作是控制好温度和 。
[解析] (6)根据已知信息可知,S2Cl2和Cl2加热会生成SCl2,S2Cl2在300 ℃以上完全分解,所以关键的操作是控制好温度,且通氯气的速度要恰当,控制浓盐酸的滴速不要过快。
(7)装置H中盛有NaOH溶液,其作用是 ;发生反应的化学方程式为 。
[解析] (7)由流程可以看出,装置H用于吸收多余的氯气,防止污染环境。
吸收多余的氯气,防止污染环境
1. 下列相关说法正确的是( )A.[2023·湖北卷] 氯气与强碱反应时既是氧化剂又是还原剂B.[2023·广东卷] 漂白粉的有效成分是CaCO3,久置空气中的漂白粉遇盐酸产生CO2C.[2023·浙江卷] NaClO溶液呈碱性,可用作消毒剂D.[2022·全国甲卷] 漂白粉与盐酸可混合使用以提高消毒效果
[解析] Cl2与强碱反应生成氯化物、次氯酸盐和水,Cl元素由0价变为-1价和+1价,故Cl2既是氧化剂又是还原剂,A正确;漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,B错误;NaClO溶液因ClO-发生水解而显碱性,用作消毒剂是利用了其强氧化性,与其碱性无关,C错误;漂白粉的有效成分次氯酸钙与盐酸混合,会发生氧化还原反应生成有毒的氯气,所以不能混合使用,D错误。
2. [2022·广东卷] 实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是( )A B C D
[解析] 浓盐酸易挥发,制备的氯气中含有HCl,可用饱和食盐水除去HCl,Cl2可用浓硫酸干燥,A装置能达到实验目的,故A不符合题意;氯气的密度大于空气,用向上排空气法收集,B装置能收集氯气,故B不符合题意;湿润的红布条褪色,干燥的红布条不褪色,可验证干燥的氯气不具有漂白性,故C不符合题意;氯气在水中的溶解度较小,应用NaOH溶液吸收尾气,D装置不能达到实验目的,故D符合题意。
3. [2023·广东卷] 利用活性石墨电极电解饱和食盐水,进行如图所示实验。闭合K1,一段时间后( )A.U形管两侧均有气泡冒出,分别是Cl2和O2B. a处布条褪色,说明Cl2具有漂白性C.b处出现蓝色,说明还原性:Cl->I-D. 断开K1,立刻闭合K2,电流表发生偏转
[解析] 闭合K1,形成电解池,电解饱和食盐水,左侧为阳极,阳极上氯离子失去电子生成氯气,电极反应为2Cl--2e- = Cl2↑,右侧为阴极,阴极电极反应为2H2O+2e- = H2↑+2OH-,总反应为2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑,据此解答。根据分析,U形管两侧均有气泡冒出,分别是Cl2和H2,A错误;U形管左侧生成氯气,氯气遇到水生成HClO,HClO具有漂白性,能使a处布条褪色,Cl2无漂白性,B错误;b处出现蓝色,发生Cl2+2KI = I2+2KCl,说明还原性:I->Cl-,C错误;断开K1,立刻闭合K2,此时构成氢氯燃料电池,形成电流,电流表发生偏转,D正确。
4. [全国卷Ⅲ] 氯可形成多种含氧酸盐,广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用如图所示装置(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 。
[解析] 实验装置分析:整套装置的最左端为氯气的发生装置,利用二氧化锰固体和浓盐酸在加热条件下制取氯气,由于盐酸具有挥发性,导致氯气中含有杂质HCl和水蒸气。其中,氯气中的杂质气体HCl会影响后面KClO3和NaClO的制备,故而需要用饱和食盐水(a中盛放的试剂)除去氯气中的HCl杂质。b为氯气与KOH溶液在加热(热水浴)条件下制取KClO3的装置,发生的反应为3Cl2+6KOH KClO3+5KCl+3H2O。
c为氯气与NaOH溶液在较低温度下制取NaClO的装置,发生的反应为Cl2+2NaOH = NaCl+NaClO+H2O。d为尾气的吸收装置,可防止污染环境,吸收氯气可用还原性物质或碱性溶液。(1)盛放二氧化锰固体的仪器为圆底烧瓶。除去氯气中的HCl杂质可用饱和食盐水。
(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 。
[解析] (2)b中采用的是水浴加热。c装置中的离子方程式为Cl2+2OH- = Cl-+ClO-+H2O,c中采用冰水浴冷却的目的是防止氯气和NaOH溶液在较高温度下生成NaClO3。
Cl2+2OH- = ClO-+Cl-+H2O
(3)d的作用是 ,可选用试剂 (填标号)。A.Na2SB.NaClC.Ca(OH)2D.H2SO4
[解析] (3)d装置中应盛放还原性物质或碱性物质用于除去多余的氯气,故符合条件的试剂为AC。
(4)反应结束后,取出b中试管,经冷却结晶, , ,干燥,得到KClO3晶体。
[解析] (4)从溶液中获得晶体可采用的方法步骤为冷却结晶→过滤→洗涤→干燥等。
(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 NaClO(填“大于”或“小于”)。
[解析] (5)1号试管中的KClO3溶液不能将I-氧化为单质I2,而2号试管中的NaClO溶液可将I-氧化为I2,故氧化性:KClO3小于NaClO。四氯化碳萃取出碘水中的I2后,静置一段时间可观察到液体分为两层,由于四氯化碳的密度大于水的密度,则碘的四氯化碳溶液在下层,呈紫色。
1. 氯及其化合物应用广泛,下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 ( )A.MnO2有氧化性,可用于实验室制氯气B.ClO2易溶于水,可用于自来水消毒C.HClO不稳定,可用于棉、麻漂白D.Cl2有还原性,可用于从海水中提取溴
[解析] 实验室由MnO2与浓盐酸共热制取Cl2,反应生成MnCl2,锰元素化合价降低,MnO2作氧化剂,体现其氧化性,A正确;ClO2具有强的氧化性,能够使蛋白质变性,可用于自来水消毒,与ClO2易溶于水的性质无关,B错误;
次氯酸可用作棉、麻的漂白剂,是利用次氯酸的强氧化性,与其稳定性无关,C错误;海水提取溴是利用氯气能氧化Br-得到Br2:2Br-+Cl2 = Br2+2Cl-,氯元素化合价降低,Cl2有氧化性,D错误。
2. 用下表中装置制取Cl2并探究漂白原理,其中红纸①是干燥的,红纸②~④分别用下表中的试剂润湿。向中心Ca(ClO)2粉末上滴加几滴盐酸,产生大量黄绿色气体,红纸变化如下:
[解析] 干燥红纸①不褪色,红纸②用蒸馏水润湿,逐渐褪色,其原因是发生反应Cl2+H2O ⇌ HCl+HClO,生成的HClO使红纸漂白褪色,A正确;Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小,HCl、HClO浓度均较小,红纸几乎不褪色,但不能确定使红纸褪色的是HClO,B错误;
3. 84消毒液是生活中常用的消毒剂,可与硫酸溶液反应制取氯气,反应原理为NaClO+NaCl+H2SO4 Na2SO4+Cl2↑+H2O; 为探究氯气的性质,某同学利用此原理制氯气并设计了如下所示实验装置:(1)从①②③装置中选择合适的制氯气装置(A处): (填写序号)。
[解析] (1)由NaClO+NaCl+H2SO4 Na2SO4+Cl2↑+H2O可知,反应有液体参加,需要在加热条件下进行,故选装置②。
(2)装置B、C中依次放的是干燥的红色布条和湿润的红色布条,实验过程中该同学发现装置B中的布条也褪色,其原因可能是 ;说明该装置存在明显的缺陷,请提出合理的改进的方法: 。
[解析] (2)装置B中干燥的有色布条褪色,说明氯气中可能混有少量的水蒸气,氯气与水反应生成次氯酸而使红色布条褪色,因此应在A和B之间增加盛有浓H2SO4的洗气瓶,除去Cl2中的水蒸气。
产生的氯气中含有水蒸气,会反应生成次氯酸
在装置A、B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶(或干燥装置)
稀盐酸(或HCl溶液)
BaCl2(或其他合理答案)
(4)氯气通入饱和NaHCO3溶液能产生无色气体,已知酸性:盐酸>碳酸>次氯酸,该实验证明氯气与水反应的生成物中含有 (填“盐酸”或“次氯酸”)。
[解析] (4)氯气通入水溶液中会反应生成盐酸和次氯酸,酸性:盐酸>碳酸>次氯酸,氯气通入饱和NaHCO3溶液能产生无色气体,证明氯气与水反应的生成物中含有盐酸。
考点一 氯气的性质及实验室制法
[解析] Cl2与Fe反应需要加热,所以在通常状况下,干燥的Cl2与Fe不反应,B项错误。
1. 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。下列叙述不正确的是( )A.红热的铜丝在氯气中剧烈燃烧,生成棕黄色的烟B.通常状况下,干燥的氯气能和Fe反应C.纯净的H2在Cl2中安静地燃烧,发出苍白色火焰D.氯气能与水反应生成HClO和HCl,久置氯水最终变为稀盐酸
2. 下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验,能达到实验目的的是( )A.用装置甲制取氯气B.用装置乙除去氯气中的少量氯化氢C.用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液D.用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O
[解析] A项,利用MnO2和浓盐酸反应制氯气,需要加热,故不能达到实验目的;B项,洗气装置中气体应该是“长进短出”,且Cl2和HCl都能与NaHCO3溶液反应,应用饱和食盐水除去Cl2中的HCl,故不能达到实验目的;C项,MnO2不溶于水,MnCl2能溶于水,可以用过滤法分离,故能达到实验目的;D项,加热蒸干氯化锰溶液时MnCl2会发生水解:MnCl2+2H2O Mn(OH)2↓+2HCl↑,无法制得MnCl2·4H2O,故不能达到实验目的。
[解析] 新制饱和氯水中氯气和水反应生成HCl和HClO,次氯酸不稳定,光照发生分解生成HCl和氧气,所以如用强光照射实验1中的溶液,溶液酸性增强,pH将减小,A错误;实验2中滴加淀粉碘化钾溶液,溶液变蓝色,碘单质遇淀粉溶液变蓝,证明新制饱和氯水存在氯气分子,氯气置换出碘化钾中的碘,B错误;实验3中向FeCl2溶液中滴加新制饱和氯水,溶液颜色变成棕黄色,则反应后溶液中大量存在Fe3+,但Fe2+、ClO-不能大量共存,C错误;
5. 某同学欲利用浓盐酸、MnO2、Fe等试剂制取无水氯化铁、收集一定量的氯气并验证其某些性质,实验装置如图所示(制气装置省略)。下列说法错误的是 ( )A.④中a导管应向下延伸至接近瓶底B.若撤去⑥,则⑤中可能有Fe2O3生成C.当⑤中充满黄绿色气体时再点燃⑤处酒精灯D.③中试纸若是湿润的,则根据产生的现象可证明氯气有酸性、漂白性
[解析] 氯气的密度比空气的大,应采用向上排空气法收集,故需要将a导管延长至接近瓶底,A正确;若撤去⑥,则⑦中的水蒸气可能逆向进入⑤中,导致FeCl3水解生成Fe(OH)3,Fe(OH)3受热分解变为Fe2O3,B正确;加热时装置中的空气会与Fe反应,故应先通入一段时间Cl2,以排尽装置中的空气,防止加热时Fe被空气氧化,C正确;干燥的氯气没有漂白性,氯气没有酸性,D错误。
6. 某研究性学习小组为了制取、收集纯净干燥的氯气并探究氯气的性质,他们设计了如图所示的实验装置。请回答下列问题:(1)整套实验装置的连接顺序是f接( )、( )接( )、( )接( )。(填各接口处的字母代号)
[解析] (1)制得的Cl2中含有HCl、H2O(g)杂质,先依次通过饱和食盐水、浓硫酸除去杂质,再利用向上排空气法收集,然后通过碘化钾淀粉溶液探究其性质,最后利用NaOH溶液进行尾气处理。因此实验装置接口连接顺序为fabedc。
(2)E装置中制取氯气的离子方程式是 。 (3)B装置的作用是 ; A装置中试剂X是 。 (4)C装置中可观察到的现象是 , D装置中可观察到的现象是 。
[解析] (2)E装置中为MnO2和浓盐酸反应制取Cl2,离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O。(3)B装置中盛装浓硫酸,作用是吸收H2O(g),干燥Cl2;A装置中试剂X是饱和食盐水,作用是除去HCl。(4)C装置中氯气置换出单质碘,碘遇淀粉变蓝,因此溶液变为蓝色;D装置中Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO、H2O,溶液碱性减弱,红色变浅。
7. 下列关于消杀试剂的说法正确的是( )A.臭氧、漂白粉、ClO2都有杀菌消毒的效果B.“84”消毒液与含HCl的洁厕灵混合使用可增强消毒效果C.工业上将Cl2通入冷的石灰乳中制备“84” 消毒液D.酒精作为消杀试剂,100%酒精的效果最好
考点二 含氯化合物的性质及转化
[解析] 臭氧、漂白粉、ClO2都具有强氧化性,都具有杀菌消毒的作用,A正确;“84”消毒液中含次氯酸钠、氯化钠,次氯酸钠与含HCl的洁厕灵会发生归中反应,生成有毒的氯气,不能增强消毒效果,B错误;工业上将Cl2通入冷的石灰乳中制备的是漂白粉,漂白粉的主要成分是次氯酸钙和氯化钙,“84”消毒液的主要成分是次氯酸钠和氯化钠,C错误;医疗上常用体积分数为75%的酒精溶液进行消毒,而不是浓度越高越好,D错误。
8. 部分含氯物质的分类与相应氯元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是( )A.a与d、a与e均能反应得到bB.c为一种新型自来水消毒剂,c代替b的原因是c不属于危险化学品C.b的水溶液中加入CaCO3,可以增加d的产量D.e的固体可能用于实验室制O2
[解析] 根据“价—类”二维图可知:a、b、c、d分别为HCl、Cl2、ClO2、HClO,e可以为KClO3。根据氧化还原反应归中规律,HCl与HClO、HCl与KClO3在酸性条件下发生归中反应,均可以得到Cl2,故A正确;ClO2为一种新型自来水消毒剂,代替Cl2的原因是它的杀菌、消毒的能力更强,故B错误;
Cl2的水溶液里存在平衡:Cl2+H2O ⇌ HCl+HClO,加入CaCO3与HCl反应,使上述平衡向右移动,HClO的产量增多,故C正确;e若为KClO3,它的固体可用于实验室制O2,故D正确。
9. 用试管和胶头滴管完成“84”消毒液(主要成分为NaClO)的氧化性和漂白性的探究,下列对比实验现象的分析不正确的是( )
A.对比实验①和②,②中蓝色迅速褪去的原因是发生反应:H++ClO- = HClOB.实验③中产生的气体是Cl2,由HClO分解得到:2HClO = Cl2+H2OC.对比实验②和③,溶液的pH会影响ClO-的氧化性或Cl-的还原性D.加酸可以提高“84”消毒液的漂白效果,但需要调控到合适的pH才能安全使用
[解析] 相较于实验①,实验②中加入稀硫酸,蓝色迅速褪去,可能原因是ClO-和H+结合生成HClO,溶液的漂白能力增强,A正确;实验③中产生的气体是Cl2,Cl-和ClO-在酸性较强的条件下发生反应:2H++Cl-+ClO- = Cl2↑+H2O,B错误;对比实验②和③,溶液pH的大小会影响反应过程,会影响ClO-的氧化性或Cl-的还原性,C正确;加酸可以提高“84”消毒液的漂白效果,但酸的浓度过大会产生污染性气体Cl2,故需要调控到合适的pH才能安全使用,D正确。
11. [2024·福建泉州质检] 常温常压下,Cl2O为棕黄色气体(沸点为3.8 ℃),42 ℃以上会分解生成Cl2和O2,Cl2O易溶于水并与水反应生成HClO。现将氯气和空气(不参与反应)按体积比1∶3混合通入含水8%的碳酸钠溶液中制备Cl2O,并用水吸收后得次氯酸。下列说法不正确的是( )A.装置的连接顺序为①→④→②→③→⑤B.装置②应采用冷水控温,防止反应放热引起Cl2O分解C.采用氯气直接溶于水制备次氯酸的方法,比本题方法简便且次氯酸更纯、浓度更高D.两处多孔球泡的作用均是为了加快反应速率
[解析] ①中制备Cl2,与空气在④中混合,再进入②中与Na2CO3反应制备Cl2O,之后通过足量四氯化碳除去多余的Cl2,最后Cl2O在⑤中溶于水制备HClO,连接顺序为①→④→②→③→⑤,A正确;Cl2O在42 ℃以上会分解生成氯气和氧气,为防止反应放热后温度过高导致Cl2O分解,装置②需放在冷水中,B正确;
氯气在水中的溶解度小于Cl2O,与水反应得到的次氯酸中混有盐酸,所得次氯酸的浓度小于Cl2O与水反应得到次氯酸的浓度,且氯气与水的反应中氯元素的利用率也小于Cl2O与水的反应,C错误;多孔球泡可以使反应物充分接触,增大反应物接触面积,故其作用是加快反应速率,使反应充分进行,D正确。
12. [2024·广东中山七校联合体联考] 二氯化二硫(S2Cl2)是一种黄红色液体,沸点为137 ℃ ,在空气中剧烈水解而发烟,实验室可用S与Cl2在120 ℃下反应制得,实验时使用的部分装置如图所示。下列说法正确的是( )A.图甲中进行的是 MnO2和0.1 ml·L-1盐酸反应制取 Cl2B.图乙中S与 Cl2反应生成S2Cl2,S作氧化剂C.图丙的锥形瓶中能收集到少量黄红色液体D.图丁的玻璃导管与图丙的b接口直接相连,用于吸收多余的 Cl2
考点三 氯及其化合物综合考查
[解析] 0.1 ml·L-1盐酸的浓度较小,制取氯气应用二氧化锰和浓盐酸共热反应,A错误;S的非金属性小于Cl,则S2Cl2中S为正价,Cl为负价,反应生成S2Cl2时S元素的化合价升高,S作还原剂,B错误;该反应在120 ℃下进行,S2Cl2沸点为137 ℃,会有S2Cl2在锥形瓶中冷凝,锥形瓶中能收集到少量黄红色液体,C正确;S2Cl2在空气中剧烈水解,为防止S2Cl2与水接触,应在图丁的玻璃导管与图丙的b接口之间再连接一个干燥装置,D错误。
13. 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→eB.升高温度,不利于装置A中产品的生成C.当加入4 ml NaOH时,最多消耗1 ml 氰尿酸(C3H3N3O3)D.装置D中橡皮管可平衡气压,便于浓盐酸顺利流下
[解析] A为制取C3N3O3Cl2Na的装置,B为除去氯气中的HCl的装置,C为尾气处理装置,D为制取氯气的装置,完成题述实验,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溶液反应可生成NaClO3,生成NaClO减少,不利于装置A中产品的生成,B正确;
由反应方程式: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,由于制取C3N3O3Cl2Na时也生成NaOH,则消耗氰尿酸大于1 ml,C错误;装置D是浓盐酸和Ca(ClO)2反应生成Cl2,由于产生气体,装置D内压强较大,使用橡皮管可平衡气压,便于浓盐酸顺利流下,D正确。
14. [2023·安徽江南十校联考] 亚硝酰氯(ClNO)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ClNO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(ClNO)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 。
[解析] (1)实验室制备氯气用加热二氧化锰和浓盐酸的混合物的方法,应该选择C装置作为Cl2发生装置,化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,反应中二氧化锰是氧化剂,氯化氢是还原剂,参与反应的氯化氢只有一半被氧化,被氧化的氯化氢与被还原的二氧化锰的物质的量之比为2∶1。
(2)欲收集一瓶干燥的氯气,选择A~G中的装置,其连接顺序为a→ →i→h(按气流方向填小写字母)。
[解析] (2)制得的氯气中往往含有氯化氢和水蒸气,需要用饱和食盐水除去氯化氢,再用浓硫酸干燥,利用向上排空气法收集一瓶干燥的氯气,最后处理尾气,装置连接顺序为a→f→g→e→d→c→b→i→h。
f→g→e→d→c→b
Ⅱ.亚硝酰氯的制备:实验室可用如图所示装置制备亚硝酰氯。
(3)实验室也可用图中B装置制备NO,与之相比,X装置的优点为 。
[解析] (3)实验室也可用B装置制备NO,与之相比,X装置无需排除发生装置内空气的干扰;可以随开随用,随关随停。
无需排除装置内空气的干扰;可以随开随用,随关随停
(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,其目的是排尽三颈烧瓶中的空气,防止NO、ClNO变质。接下来,两种气体在Z中反应的现象为 。
[解析] (4)涉及气体的反应,组装好实验装置后应先检查装置的气密性,然后依次装入试剂、打开K2、再打开K3,通入一段时间Cl2,其目的是排尽三颈烧瓶中的空气,防止NO、ClNO变质。两种气体在Z中发生反应生成ClNO,冷却后变成红褐色液体。
Ⅲ.亚硝酰氯纯度的测定:称取所得亚硝酰氯产品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0.800 0 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)亚硝酰氯与水反应的离子方程式为 。
[解析] (5)亚硝酰氯(ClNO)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,为NO2,氢化物为HCl,根据化合价的变化,另一种氮的氧化物为NO,亚硝酰氯与水反应的离子方程式为2ClNO+H2O = 2H++2Cl-+NO↑+NO2↑。
2ClNO+H2O = 2H++2Cl-+NO↑+NO2↑
相关课件
课件 高考化学一轮复习第五单元 化工生产中重要非金属元素 发展素养(五) 学科价值——化学与STSE： 这是一份课件 高考化学一轮复习第五单元 化工生产中重要非金属元素 发展素养(五) 学科价值——化学与STSE，共48页。PPT课件主要包含了作业手册等内容，欢迎下载使用。
PPT课件 高考化学一轮复习第五单元化工生产中重要非金属元素 第十九讲 氮及其化合物： 这是一份PPT课件 高考化学一轮复习第五单元化工生产中重要非金属元素 第十九讲 氮及其化合物，共60页。PPT课件主要包含了夯实必备知识，人工固氮，共用电子对，N2O，NO2，N2O4，N2O3，N2O5，无色无味气体，排水法等内容，欢迎下载使用。
PPT课件 高考化学一轮复习第五单元化工生产中重要非金属元素 第十八讲 含硫化合物的转化及应用： 这是一份PPT课件 高考化学一轮复习第五单元化工生产中重要非金属元素 第十八讲 含硫化合物的转化及应用，共60页。PPT课件主要包含了夯实必备知识，对点自测，H2S，Na2SO3，还原性，Fe2SO43，提升关键能力，强氧化，Na2S，理论依据等内容，欢迎下载使用。
