课时跟踪检测(十四) 氯及其重要化合物(基础课)
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1.(2021·启东模拟)氯气是一种重要的工业原料,液氯储存区贴有的说明卡如下:
包装
钢瓶
储运要求
远离金属粉末、氨、烃类、醇类物质;设置氯气检测仪
泄漏处理
NaOH、NaHSO3溶液吸收
下列解释事实的方程式不正确的是( )
A.氯气用于自来水消毒:Cl2+H2O2H++Cl-+ClO-
B.电解饱和食盐水制取Cl2:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
C.浓氨水检验泄漏的氯气,产生白烟:8NH3+3Cl2===6NH4Cl+N2
D.氯气“泄漏处理”中NaHSO3溶液的作用:HSO+Cl2+H2O===SO+3H++2Cl-
解析:选A HClO为弱酸,不能完全电离,离子方程式为Cl2+H2OH++Cl-+HClO,A项错误;电解饱和食盐水生成氢气、氯气和氢氧化钠,电解方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑,B项正确;氯气具有强氧化性,可氧化氨气生成氮气,同时生成氯化铵,方程式为8NH3+3Cl2===6NH4Cl+N2,C项正确;氯气与亚硫酸钠发生氧化还原反应生成硫酸根离子,反应的离子方程式为HSO+Cl2+H2O===SO+3H++2Cl-,D项正确。
2.下列有关含氯化合物的说法正确的是( )
A.HClO是弱酸,所以NaClO是弱电解质
B.氯水中具有漂白性的物质是HClO
C.检验Cl2中是否混有HCl,可以用湿润的淀粉KI试纸
D.NaClO和Ca(ClO)2的溶液能杀菌消毒的原理是二者水解均呈碱性
解析:选B A项,NaClO为盐,为强电解质;C项,检验HCl中是否混有Cl2,可以用湿润的淀粉KI试纸;D项,次氯酸盐溶液能杀菌消毒的原理是与酸性物质作用生成HClO。
3.(2021·扬州模拟)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
NaHCO3溶液
产生气泡
③
HNO3酸化的AgNO3溶液
产生白色沉淀
④
FeCl2溶液、KSCN溶液
溶液变红
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发生的反应为HCO+HClO===ClO-+CO2↑+H2O
C.实验③说明新制氯水中有Cl-,Cl-+Ag+===AgCl↓
D.实验④说明氯气具有强氧化性,Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+
解析:选B 紫色的石蕊试液变红,有H+存在,后褪色,有HClO,A正确;碳酸的酸性比HClO的酸性强,根据强酸制弱酸原理,正确的方程式,为HCO+H+===CO2↑+H2O,B错误;新制氯水中有Cl-,和银离子反应生成白色沉淀,C正确;新制氯水中的Cl2具有强氧化性,可以使亚铁离子氧化,D正确。
4.下列关于卤素(用X表示)的叙述,错误的是( )
A.卤素单质与水反应均可用X2+H2OHXO+HX表示
B.HX都极易溶于水,它们的热稳定性随X的核电荷数的增加而减小
C.卤素单质的颜色由F2→I2随相对分子质量的增大而变深
D.X-的还原性依次为F-
A.IBr是双原子分子
B.在很多反应中,IBr是强氧化剂
C.与NaOH溶液反应生成NaBr和NaIO
D.与水反应时,IBr既是氧化剂又是还原剂
解析:选D IBr中I为+1价,Br为-1价,2个原子组成1个IBr分子,A正确;因为其化学性质与卤素相似,所以在很多反应中,IBr是强氧化剂,B正确;与碱反应的实质可看成是IBr先与水反应,生成物HBr和HIO再与碱反应,所以与NaOH溶液反应的化学方程式为2NaOH+IBr===NaBr+NaIO+H2O,C正确;与水的反应IBr+H2O===HBr+HIO中,反应前后各元素的化合价均未发生变化,不是氧化还原反应,D错误。
6.(2021·杭州模拟)下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是( )
A.用装置甲灼烧碎海带
B.用装置乙过滤海带灰的浸泡液
C.用装置丙制备用于氧化浸泡液中I-的Cl2
D.用装置丁吸收氧化浸泡液中I-后的Cl2尾气
解析:选B 灼烧碎海带应用坩埚,A错误;海带灰的浸泡液用过滤法分离,以获得含I-的溶液,B正确;MnO2与浓盐酸反应制Cl2需要加热,反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,C错误;Cl2在饱和NaCl溶液中溶解度很小,不能用饱和NaCl溶液吸收尾气Cl2,尾气Cl2通常用NaOH溶液吸收,D错误。
7.(2021·南阳模拟)某研究小组为了探究NaClO溶液的性质,设计了下列实验,并记录实验现象。
实验
装置
实验
序号
滴管
试剂
试管试剂
实验现象
①
0.2
mol·L-1
NaClO溶液
饱和Ag2SO4溶液
产生白色沉淀
②
CH3COOH溶液
光照管壁有无色气泡产生
③
0.2 mol·L-1
酸性FeSO4溶液和KSCN溶液
溶液变红
④
0.2 mol·L-1
的AlCl3溶液
产生白色沉淀
则以下判断不正确的是( )
A.实验①:发生的反应为Ag++ClO-+H2O===AgCl↓+2OH-
B.实验②:无色气体为O2
C.实验③:还原性强弱顺序Fe2+>Cl-
D.实验④:ClO-与Al3+的水解相互促进
解析:选A 根据水解原理可知NaClO溶液与饱和Ag2SO4溶液反应的离子方程式:2Ag++2ClO-+H2O===Ag2O↓+2HClO,A错误;醋酸酸性大于次氯酸,所以NaClO溶液与CH3COOH溶液反应生成次氯酸,次氯酸光照分解成氧气,B正确;ClO-具有氧化性,Fe2+具有还原性,Fe2+被氧化为Fe3+,遇KSCN溶液,溶液变红,C正确;NaClO溶液水解显碱性,AlCl3溶液水解显酸性,二者混合相互促进水解,D正确。
8.海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源。如图为海水利用的部分过程,下列有关说法不正确的是( )
A.制取NaHCO3的反应利用了NaHCO3的溶解度小于NaCl
B.侯氏制碱法应先通NH3再通CO2
C.在第②、③、④步骤中,溴元素均被氧化
D.③④的目的是进行溴的富集
解析:选C NaCl+CO2+NH3+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl,NaHCO3的溶解度小于NaCl、NH4Cl,可结晶析出,A正确;侯氏制碱法应先通NH3再通CO2,B正确;③中发生反应SO2+Br2+2H2O===2HBr+H2SO4,Br2被还原,C不正确;③④的目的是进行溴的富集,以制得浓度较大的溴水,D正确。
9.某化学小组用如图所示装置验证卤素单质氧化性的相对强弱。下列说法不正确的是( )
A.E处棉花球变成黄色,说明Cl2的氧化性比Br2强
B.F处棉花球变成蓝色,说明Br2的氧化性比I2强
C.E处发生反应的离子方程式为Cl2+2Br-===2Cl-+Br2
D.G装置中NaOH溶液与Cl2反应的离子方程式为2OH-+Cl2===ClO-+Cl-+H2O
解析:选B Cl2与NaBr反应:Cl2+2Br-===2Cl-+Br2,故A、C正确;氯气和溴蒸气都能与KI反应生成碘单质,故F处棉花球变成蓝色,不能说明溴的氧化性比碘的强,B错误;Cl2与NaOH反应,其离子方程式为Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O,D正确。
10.(2021·烟台模拟)I-具有还原性,含碘食盐中的碘元素主要以KIO3的形式存在,I-、I2、IO在一定条件下可发生如图转化关系。下列说法不正确的是( )
A.用淀粉KI试纸和食醋可检验食盐是否加碘
B.由图可知氧化性的强弱顺序为Cl2>IO>I2
C.生产等量的碘,途径Ⅰ和途径Ⅱ转移电子数目之比为2∶5
D.途径Ⅲ反应的离子方程式:3Cl2+I-+3H2O===6Cl-+IO+6H+
解析:选C 碘食盐中的碘元素主要以KIO3的形式存在,IO和I-在酸性条件下可生成I2,I2遇淀粉变蓝,A正确;由图途径Ⅲ可知,Cl2可将I-氧化为IO,氧化性Cl2>IO,途径Ⅱ可知IO可被还原为I2,氧化性为IO>I2,则氧化性的强弱顺序为Cl2>IO>I2,B正确;生产1 mol碘,途径Ⅰ中-1价碘转变为0价碘,需要转移2 mol电子,途径Ⅱ中+5价碘转变为0价碘,需要转移10 mol电子,故转移电子数目之比为1∶5,C错误;途径Ⅲ中Cl2可将I-氧化为IO,而氯气被还原为Cl-,根据得失电子守恒和质量守恒可得,反应的离子方程式为3Cl2+I-+3H2O===6Cl-+IO+6H+,D正确。
11.(2021·重庆模拟)ClO2是一种优良的消毒剂,浓度过高时易发生分解,常将其制备成NaClO2固体以便运输和贮存。过氧化氢法制备NaClO2的实验装置如图甲所示:
已知:①2NaClO3+H2O2+H2SO4===2ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O。
②ClO2的熔点为-59 ℃,沸点为11 ℃,H2O2的沸点为150 ℃。
③当温度低于38 ℃时,NaClO2饱和溶液中析出的晶体是NaClO2·3H2O;当温度在38~60 ℃时,析出NaClO2;温度高于60 ℃时,NaClO2分解。
请回答下列问题:
(1)当仪器组装完毕后,有同学认为:关闭弹簧夹K1和K2,取下X上端的玻璃塞,加入一定量的水后塞上玻璃塞,再打开X下端的活塞。可以检查装置的气密性。请判断该方法能否检查装置气密性,并说明理由:_____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)Cl-对ClO2的生成有一定催化作用。反应开始时在三颈烧瓶中加入少量盐酸,ClO2的生成速率会大大提高,并产生微量氯气。该过程经两步反应完成,将其补充完整。
①____________________________________________________(用离子方程式表示)。
②H2O2+Cl2===2Cl-+O2+2H+。
(3)C中将装置浸入冰水浴中的作用是_______________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若实验室采用如图乙所示的装置从C中的溶液中获得NaClO2晶体,则需要在该装置的Y处增加一个设备。
①采用上述装置浓缩NaClO2溶液的操作称为________。
②水浴加热的温度最好控制在________℃左右(填标号)。
A.40 B.55
C.70 D.100
③装置中毛细玻璃管的作用是_______________________________________________。
④当蒸馏烧瓶中出现大量晶体后,________(填操作),用38~60 ℃热水洗涤晶体,干燥后得到产品。
(5)产品纯度的测定:称取m g产品配成250 mL溶液,取25.00 mL溶液加入足量的KI和稀H2SO4,充分反应后加入指示剂,用c mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点(I2+2S2O===2I-+S4O),平均消耗标准溶液的体积为V mL,则产品中NaClO2的质量分数是________%。
解析:(1)装置中X为恒压滴液漏斗,恒压滴液漏斗的支管能够平衡气压,不管装置是否漏气,恒压滴液漏斗中的水都能滴入三颈烧瓶中,所以该方法不能检查装置气密性。(2)Cl-存在时会催化ClO2的生成,根据第二步反应可知产生氯离子,因此第一步是消耗氯离子,离子方程式为2ClO+2Cl-+4H+===Cl2↑+2ClO2↑+2H2O。(3)C中将装置浸入冰水浴中可以增大ClO2的溶解度使其充分反应,并防止温度过高使H2O2、NaClO2分解。(4)①由于是浓缩NaClO2,则馏出物是水,而NaClO2易分解,因此该设备的作用是减少体系内压强,降低H2O的沸点(促进H2O蒸出,同时减少NaClO2的受热分解等),故上述装置浓缩NaClO2溶液的操作为减压蒸馏;②因为温度高于60 ℃时,NaClO2分解,故应选择60 ℃以下,为了促进H2O蒸出,温度不宜太低,故选择55 ℃;③装置中毛细玻璃管可以产生气化中心,防止溶液暴沸;④当温度低于38 ℃时,NaClO2饱和溶液中析出的晶体是NaClO2·3H2O,故为防止析出NaClO2·3H2O,应趁热过滤,故当蒸馏烧瓶中出现大量晶体后,趁热过滤,用38~60 ℃热水洗涤晶体,干燥后得到产品。(5)依据ClO+4H++4I-===2I2+Cl-+2H2O,I2+2S2O===2I-+S4O,则有NaClO2~2I2~4Na2S2O3,则n(NaClO2)=n(Na2S2O3),故产品中NaClO2的物质的量为×c mol·L-1×V×10-3L×,则产品中NaClO2的质量分数是×100%=%。
答案:(1)恒压滴液漏斗的支管能够平衡气压,不管装置是否漏气,恒压滴液漏斗中的水都能滴入三颈烧瓶中,所以该方法不能检查装置气密性
(2)2ClO+2Cl-+4H+===Cl2↑+2ClO2↑+2H2O
(3)增大ClO2的溶解度使其充分反应,并防止温度过高使H2O2、NaClO2分解 (4)①减压蒸馏 ②B ③产生气化中心,防止溶液暴沸 ④趁热过滤 (5)
12.如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持装置已略)。
(1)制备氯气选用的试剂为漂粉精固体和浓盐酸,则相关反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)装置B中饱和食盐水的作用是______________________________________________;
同时装置B也是安全瓶,监测实验进行时装置C是否发生堵塞,请写出发生堵塞时装置B中的现象:_________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性,为此装置C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处依次放入________(填字母)。
a
b
c
d
Ⅰ
干燥的
有色布条
干燥的
有色布条
湿润的
有色布条
湿润的
有色布条
Ⅱ
碱石灰
硅胶
浓硫酸
无水氯化钙
Ⅲ
湿润的
有色布条
湿润的
有色布条
干燥的
有色布条
干燥的
有色布条
(4)设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘单质的非金属性。当向D装置中缓缓通入一定量氯气时,可以看到无色溶液逐渐变为________色,说明氯单质的非金属性强于溴单质。
(5)打开活塞,将装置D中少量溶液加入装置E中,振荡后静置。观察到的现象是________________________________________________________________________。
解析:(1)根据氧化还原反应的规律,次氯酸钙与浓盐酸反应生成氯化钙、氯气与水,反应的化学方程式为Ca(ClO)2+4HCl(浓)===CaCl2+2Cl2↑+2H2O。(2)浓盐酸易挥发,反应制取的氯气中含有HCl,装置B中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl;若装置C发生堵塞,装置B中的压强会增大,长颈漏斗中液面上升,形成水柱。(3)验证氯气是否具有漂白性,要对比验证干燥氯气和湿润氯气有无漂白性,因此 Ⅰ 处应为湿润的有色布条,Ⅱ 处应为干燥剂,Ⅲ处应为干燥的有色布条,U形管中应用固体干燥剂。(4)当向装置D中缓缓通入少量氯气时,可以看到无色溶液逐渐变为棕黄色,发生反应:Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2。(5)打开活塞,将装置D中含Br2的少量溶液加入装置E中,发生反应:Br2+2KI===2KBr+I2,碘单质溶于苯呈紫红色,振荡后静置,观察到的现象是装置E中液体分为两层,上层(苯层)为紫红色。
答案:(1)Ca(ClO)2+4HCl(浓)===CaCl2+2Cl2↑+2H2O
(2)除去Cl2中的HCl 长颈漏斗中液面上升,形成水柱 (3)d (4)棕黄 (5)装置E中液体分为两层,上层(苯层)为紫红色
13.为验证卤素单质氧化性的相对强弱,某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去,气密性已检验):
实验过程:
Ⅰ.打开弹簧夹,打开活塞a,滴加浓盐酸。
Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时,夹紧弹簧夹。
Ⅲ.当B中溶液由黄色变为棕红色时,关闭活塞a。
Ⅳ.……
(1)A中产生黄绿色气体,其电子式是___________________________________________。
(2)验证氯气的氧化性强于碘单质的实验现象是_____________________________。
(3)B中溶液发生反应的离子方程式是_________________________________。
(4)为验证溴单质的氧化性强于碘单质,过程Ⅳ的操作和现象是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)过程Ⅲ实验的目的是______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因:同主族元素从上到下________,得电子能力逐渐减弱。
解析:(1)A中产生的黄绿色气体为Cl2,其电子式为。(2)氯气遇湿润的淀粉KI试纸时,发生反应:Cl2+2KI===I2+2KCl,产生的I2遇淀粉变蓝,可以证明氯气的氧化性强于碘单质。(3)B中Cl2与NaBr发生置换反应,离子方程式为Cl2+2Br-===2Cl-+Br2。(4)C中NaBr与氯气反应生成NaCl和Br2,将C中溶液滴入D中,振荡,发生反应:Br2+2KI===I2+2KBr,静置后D中溶液分层,下层为碘的四氯化碳溶液,显紫红色,可以说明溴单质的氧化性强于碘单质。(5)过程Ⅲ主要是为了确认C中的黄色溶液内无Cl2,排除Cl2对溴单质置换碘单质实验的干扰。(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱,是因为从Cl到I的原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱。
答案:(1)
(2)淀粉KI试纸变蓝
(3)Cl2+2Br-===Br2+2Cl-
(4)打开活塞b,将C中少量溶液滴入D中,关闭活塞b,取下D振荡。静置后CCl4层溶液变为紫红色
(5)确认C的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴单质置换碘单质实验的干扰
(6)原子半径逐渐增大
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