(新高考)高考化学一轮复习课时练习第4章热点强化练5含氯化合物的制备和性质探究(含解析)

热点强化练5　含氯化合物的制备和性质探究

1．(2020·重庆市模拟)ClO2和NaClO2均具有漂白性，工业上由ClO2气体制取NaClO2固体的工艺流程如图所示，下列说法错误的是(　　)

A．通入的空气可将发生器中产生的ClO2全部驱赶到吸收器中

B．吸收器中生成NaClO2的离子方程式为2ClO2＋H2O2===2ClO＋2H＋＋O2↑

C．步骤a的操作包括过滤、洗涤和干燥

D．工业上将ClO2气体制成NaClO2固体，其主要目的是便于贮存和运输

答案　B

解析　在ClO2发生器中产生ClO2气体，通入空气，可以将其吹入吸收塔中进行吸收，选项A正确；吸收塔中加入了浓氢氧化钠溶液，为碱性环境不会生成H＋，选项B错误；冷却结晶得到NaClO2固体后，应该经过过滤、洗涤、干燥得到产品，选项C正确；气体的贮存和运输都远比固体困难，所以将ClO2气体制成NaClO2固体的主要目的是便于贮存和运输，选项D正确。

2．四氯化钛(TiCl4)极易水解，遇空气中的水蒸气即产生“白烟”，常用作烟幕弹。其熔点为－25 ℃，沸点为136.4  ℃。某实验小组设计如下装置(部分加热和夹持装置省略)，用Cl2与炭粉、TiO2制备TiCl4。下列说法不正确的是(　　)

A．②中应盛装浓硫酸

B．冷凝管有冷凝、回流和导气的作用

C．③中的反应中，TiO2是氧化剂，炭粉是还原剂

D．该设计存在不足，如④、⑤之间缺少防止水蒸气进入④的装置

答案　C

解析　已知四氯化钛极易水解，遇空气中的水蒸气即产生“白烟”，而制得的氯气中混有水蒸气，所以②中应盛装浓硫酸，故A正确；TiCl4的熔、沸点较低，制得的TiCl4应经过冷凝处理，则该装置中冷凝管具有冷凝、回流和导气的作用，故B正确；因四氯化钛极易水解，所以应在装置④和⑤之间增加一个防止水蒸气进入④的装置，故D正确。

3．(2020·陕西西安高三月考)ClO2是一种广谱消毒剂，可杀死新冠病毒。以氯化钠溶液为原料制取ClO2的流程如下图所示：

其中特定条件下，电解NaCl溶液可得到NaClO3，下列说法不正确的是(　　)

A．ClO2可消毒是由于其具有强氧化性

B．该法中仅Cl2可循环利用

C．ClO2发生器中的化学方程式为2NaClO3＋4HCl===2NaCl＋2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O

D．电解池阴极产生的气体与补充的气体X物质的量之比为6∶5时，理论上原子利用率可达100%

答案　B

解析　ClO2可消毒是由于其具有强氧化性，故A正确；该工艺中循环利用的物质有Cl2和NaCl，故B错误；ClO2发生器中的化学方程式为2NaClO3＋4HCl===2NaCl＋2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O，故C正确；电解池阴极产生的气体是氢气，要合成HCl应补充的气体为氯气，如果电解生成的氢气为6 mol，根据得失电子守恒可得：6 mol H2～2 mol NaClO3，结合上述方程式知在ClO2发生器中生成1 mol Cl2，故只需补充5 mol Cl2，当电解质阴极产生的气体与补充的气体X物质的量之比为6∶5时，理论上原子利用率可达100%，故D正确。

4．(2020·山东章丘四中高三月考)某学习小组在实验室通过6NaClO3＋CH3OH＋3H2SO4===6ClO2↑＋5H2O＋3Na2SO4＋CO2↑制备ClO2，并将其转化为便于运输和储存的NaClO2固体，实验装置如图所示。(已知ClO2沸点为10 ℃，浓度较高时易发生爆炸)下列说法正确的是(　　)

A．试剂X是甲醇

B．B中开始反应后立即停止通二氧化碳

C．此实验可以不用冰水浴

D．C中发生的反应方程式为：2ClO2＋2NaOH＋H2O2===2NaClO2＋2H2O＋O2

答案　D

解析　根据装置图和方程式6NaClO3＋CH3OH＋3H2SO4===6ClO2↑＋5H2O＋3Na2SO4＋CO2↑可知X是硫酸，A项错误；ClO2浓度较高时易发生爆炸，所以反应中不能停止通二氧化碳，B项错误；ClO2沸点为10 ℃，冰水浴可以使其液化，使反应更加充分，C项错误；C中反应将ClO2转化为NaClO2，反应方程式为：2ClO2＋2NaOH＋H2O2===2NaClO2＋2H2O＋O2，D项正确。

5．(2020·天津南开高三模拟)以NaClO为有效成分的“84”消毒液在抗击新冠疫情的消毒杀菌工作中起到了重要作用。某研究小组设计下列实验探究NaClO的性质。(已知电离常数：H2CO3：K1＝4.4×10－7，K2＝4.7×10－11；HClO：Ka＝2.9×10－8)

结合上述实验探究，预测的现象以及解释均正确的是(　　)

A．实验①：NaClO溶液呈碱性ClO－＋H2OHClO＋OH－

B．实验②：NaClO可用于制得HClO　ClO－＋CO2＋H2O===2HClO＋CO

C．实验③：NaClO具有氧化性ClO－＋2I－＋2H＋===Cl－＋I2＋H2O

D．实验④：NaClO具有还原性ClO－＋4Fe3＋＋2H2O===ClO＋4Fe2＋＋4H＋

答案　C

解析　虽然次氯酸根水解使溶液显碱性，但次氯酸根具有强氧化性，指示剂变色后会被漂白，所以溶液最终无色，预测现象错误，故A错误；根据电离平衡常数可知酸性：H2CO3＞HClO＞HCO，所以二氧化碳与次氯酸钠溶液反应时无法生成碳酸根，故B错误；次氯酸根在酸性环境下可将碘离子氧化成碘单质，根据得失电子守恒和元素守恒可得离子方程式为ClO－＋2I－＋2H＋===Cl－＋I2＋H2O，淀粉遇碘变蓝，所以可以观察到无色溶液立即变蓝，故C正确；Fe3＋的氧化性不足以将ClO－氧化，不会生成Fe2＋，所以溶液不会是浅绿色，故D错误。

6．(2020·课标全国Ⅲ，26)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________。

(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。

(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________(填“大于”或“小于”)NaClO。

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

(5)紫　小于

解析　(1)由装置图可知，盛放MnO2粉末的仪器是圆底烧瓶；浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应制取氯气，制取的氯气中会混有杂质氯化氢和水蒸气，a中的试剂是饱和食盐水，可以除去杂质氯化氢。(2)b中采用的加热方式是水浴加热。c中氯气与冷的氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O；因为氯气与热的氢氧化钠溶液反应会生成氯酸钠，为防止生成氯酸钠，该反应需在冰水浴冷却的条件下进行。(3)氯气有毒，能污染空气，反应完剩余的氯气要进行尾气吸收，d的作用是吸收尾气(Cl2)，因为Cl2与Na2S发生反应Cl2＋Na2S===2NaCl＋S↓，故可用Na2S溶液吸收Cl2，A项正确；氯气与氯化钠不反应，不能用氯化钠溶液吸收，B项错误；因Cl2与Ca(OH)2发生反应2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O，故可用Ca(OH)2溶液吸收Cl2，C项正确；氯气与H2SO4不反应，不能用H2SO4吸收，D项错误。(4)冷却结晶后要进行过滤，使晶体和液体分离，过滤得到的晶体要用少量冷水洗涤，防止氯酸钾溶解损失，洗涤后干燥就得到氯酸钾晶体。(5)2号试管溶液变棕色说明发生了氧化还原反应，碘离子被氧化成单质碘，单质碘易溶于四氯化碳，碘的四氯化碳溶液呈紫色。同一还原剂(KI)和不同氧化剂作用，氯酸钾不与KI反应，次氯酸钠能与KI反应，说明氧化性氯酸钾小于次氯酸钠。

7．(2020·山东潍坊高三二模)亚硝酰氯(ClNO)是有机物合成中的重要试剂，其沸点为－5.5 ℃，易水解。已知：AgNO2微溶于水，能溶于硝酸，AgNO2＋HNO3===AgNO3＋HNO2，某学习小组在实验室用Cl2和NO制备ClNO并测定其纯度，相关实验装置如图所示。

(1)制备Cl2的发生装置可以选用________(填字母代号)装置，发生反应的离子方程式为________________________________________________________。

(2)欲收集一瓶干燥的氯气，选择合适的装置，其连接顺序为 a→________________(按气流方向，用小写字母表示)。

(3)实验室可用图示装置制备亚硝酰氯：

①实验室也可用 B 装置制备 NO, X装置的优点为________________________________________________________________________________________________________________________________________。

②检验装置气密性并装入药品，打开K2，然后再打开K3，通入一段时间气体，其目的是_________________________________________________________

___________________________________________________________________，

然后进行其他操作，当Z中有一定量液体生成时，停止实验。

(4)已知：ClNO 与H2O反应生成HNO2和HCl。

①设计实验证明 HNO2是弱酸：____________________________________

___________________________________________________________________。

(仅提供的试剂：1 mol·L－1盐酸、 1 mol·L－1 HNO2溶液、 NaNO2溶液、红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸)。

②通过以下实验测定ClNO样品的纯度。取Z中所得液体m g 溶于水，配制成250 mL 溶液；取出25.00 mL样品溶于锥形瓶中，以K2CrO4溶液为指示剂，用c mol·L－1 AgNO3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液的体积为20.00 mL。滴定终点的现象是______________________________________________________

___________________________________________________________________，亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为________。[已知： Ag2CrO4为砖红色固体；Ksp(AgCl)＝1.56×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝1×10－12]

答案　(1)A(或B)　MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(或2MnO＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O)　(2)f→g→c→b→d→e→j→h　 (3)①随开随用，随关随停　②排干净三颈烧瓶中的空气

(4)①用玻璃棒蘸取NaNO2溶液，点在红色石蕊试纸中央，若试纸变蓝，说明HNO2是弱酸　②滴入最后一滴标准液，生成砖红色沉淀，且半分钟内无变化　%

解析　(1)可以用二氧化锰和浓盐酸加热制备氯气，发生装置属于固液加热型的，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式为：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O，或用KMnO4与浓盐酸常温下制备Cl2，发生装置属于固液不加热型，反应的离子方程式为2MnO＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O。

(2)制得的氯气中会混有水蒸气和氯化氢，用饱和食盐水除氯化氢，浓硫酸吸收水分，用向上排空气法收集氯气，最后进行尾气处理，故其连接顺序为 f→g→c→b→d→e→j→h。

(3)①实验室也可用 B 装置制备 NO，X装置的优点为随开随用，随关随停。

②检验装置气密性并装入药品，打开K2，然后再打开K3，通入一段时间气体，其目的是把三颈烧瓶中的空气排尽，防止NO被空气中的氧气氧化；

(4)①要证明HNO2是弱酸可证明HNO2中存在电离平衡或证明NaNO2能发生水解，根据题目提供的试剂，可证明NaNO2溶液呈碱性。

②以K2CrO4溶液为指示剂，用c mol·L－1 AgNO3标准溶液滴定至终点，滴定终点的现象是：滴入最后一滴标准液，生成砖红色沉淀，且半分钟内无变化；取Z中所得液体m g 溶于水，配制成250 mL溶液；取出25.00 mL中满足：n(ClNO)＝n(Cl－)＝n(Ag＋)＝c×0.02 L＝0.02c mol，则250 mL溶液中n(ClNO)＝0.2c mol，m(ClNO)＝n×M＝0.2c mol×65.5 g/mol＝13.1c g，亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为(13.1c g÷m g)×100%＝%。

8.(2021·1月湖北学业水平选择考适应性测试，16)无水FeCl3是常用的芳香烃取代反应的催化剂，它具有易水解、易升华的性质。铁粉与氯气反应制备无水FeCl3的实验装置如下图所示：

E和G用来收集产物。回答下列问题：

(1)通入氯气后，A中观察到有酸雾产生，C中P2O5的作用是____________________________________________________________。

(2)在E、G处收集产物是利用了FeCl3________的性质。

(3)实验过程中若F处出现堵塞，则在B处可观察到的现象是___________________________________________________________。

可通过________(填简单操作)，使实验能继续进行。

(4)Ⅰ中反应的离子方程式为___________________________________。

(5)某同学用5.60 g干燥铁粉制得无水FeCl3样品13.00 g，该次实验的产率是________。

(6)实验室中还常用SOCl2与FeCl3·6H2O晶体共热制备无水FeCl3，其化学反应方程式为________________________________________________________

_____________________________________________________________。

检验水合三氯化铁原料中是否存在FeCl2的试剂是________。

答案　(1)吸收酸雾　(2)易升华

(3)有气泡冒出　适当加热F处

(4)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

(5)80.00%

(6)6SOCl2＋FeCl3·6H2O12HCl＋6SO2＋FeCl3　铁氰化钾

解析　(1)浓H2SO4吸收水蒸气放热产生的酸雾中含有水蒸气，会使FeCl3水解，因此用P2O5吸收酸雾，除去水蒸气。(2)在D处2Fe＋3Cl22FeCl3，由于FeCl3易升华，在E、G处凝华得到FeCl3固体。(3)若F处出现堵塞，气压增大，通入的Cl2会进入B，B处可观察到有气泡逸出。为了使实验继续进行，可利用FeCl3易升华的性质，在F处加热使FeCl3升华进入G中被收集。(4)Ⅰ处NaOH溶液吸收Cl2，防止污染环境，发生反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。(5)根据2Fe＋3Cl22FeCl3可求5.60 g干燥铁粉完全转化为FeCl3，可得FeCl3：×162.5 g·mol－1＝16.25 g，则产率为×100%＝80.00%。(6)SOCl2可与H2O反应生成HCl和SO2，HCl可抑制FeCl3水解，其化学方程式为：6SOCl2＋FeCl3·6H2O12HCl＋6SO2＋FeCl3；检验水合氯化铁中是否存在FeCl2的方法是：取水合氯化铁少许置于试管，加适量水溶解，然后向试管中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若生成蓝色沉淀，说明存在FeCl2，若不产生蓝色沉淀，说明不存在FeCl2。

9.(2021·1月重庆市学业水平选择考适应性测试，16)四氯化锡(SnCl4)，常温下为无色液体，易水解。某研究小组利用氯气与硫渣反应制备四氯化锡，其过程如图所示(夹持、加热及控温装置略)。

硫渣的化学组成

氯气与硫渣反应相关产物的熔沸点

请回答以下问题：

(1)A装置中，盛浓盐酸装置中a管的作用是________________________

__________________________________________________________，

b瓶中的试剂是________。

(2)氮气保护下，向B装置的三颈瓶中加入适量SnCl4浸没硫渣，通入氯气发生反应。

①生成SnCl4的化学反应方程式为__________________________________

____________________________________________________________。

②其中冷凝水的入口是________，e中试剂使用碱石灰而不用无水氯化钙的原因是_____________________________________________________。

③实验中所得固体渣经过处理，可回收的主要金属有________和________。

(3)得到的粗产品经C装置提纯，应控制温度为________ ℃。

(4)SnCl4产品中含有少量AsCl3杂质。取10.00 g产品溶于水中，用0.020 00 mol/L的KMnO4标准溶液滴定，终点时消耗KMnO4标准溶液6.00 mL。测定过程中发生的相关反应有AsCl3＋3H2O===H3AsO3＋3HCl和5H3AsO3＋2KMnO4＋6HCl===5H3AsO4＋2MnCl2＋2KCl＋3H2O。该滴定实验的指示剂是________，产品中SnCl4的质量分数为________%(保留小数点后一位)。

答案　(1)平衡压强，使浓盐酸顺利流下　浓硫酸

 (2)①Sn＋2Cl2===SnCl4　②c　除防止空气中的水蒸气进入烧瓶中，还吸收未反应的Cl2防止污染大气　③Cu　Pb

(3)114　(4)KMnO4溶液　99.5%

解析　(1)a管为滴液漏斗中的连通管，使漏斗与烧瓶连通，使两者压强相等，便于漏斗中液体流下。Cl2中含有HCl和水蒸气，饱和食盐水除HCl，b瓶中盛有浓硫酸除水，因为SnCl4易水解。(2)①硫渣中主要成分为Sn，Sn与Cl2反应生成SnCl4。②冷凝管中冷凝水流向均为下进上出。 碱石灰除防止空气中的水蒸气进入烧瓶中引起SnCl4水解外，还吸收未反应的Cl2防止污染大气。③由硫渣的化学组成可知可回收的主要金属为Cu和Pb。(3)蒸馏提纯，使SnCl4变成蒸气，而杂质保留在溶液中，由SnCl4沸点可知，控制温度114℃。(4)该反应不需要另加指示剂，KMnO4溶液自身作指示剂。AsCl3～H3AsO3～KMnO4，n(AsCl3)＝n(KMnO4)＝3×10－4mol，w(SnCl4)＝×100%＝99.5%。