高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 氮及其化合物一课一练

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高一化学同步学习高效学讲练（精准练习）
第五章 化工生产中的重要非金属元素
第二节 氮及其化合物
第1课时 氮气 氮的氧化物
1．（2022秋·四川南充·高一四川省南充市白塔中学校考开学考试）液氮能长时间保存活体组织和生物样品，主要利用氮气的性质是
A．密度小 B．沸点低 C．难溶于水 D．无色无味
【答案】B
【详解】液氮能长时间保存活体组织和生物样品说明氮气的沸点低，故选B。
2．（2023秋·上海浦东新·高一上海市实验学校校考期末）我国科学家实现了用氮气、二氧化碳和水在常温下合成尿素。该方法属于
A．人工固氮 B．自然固氮 C．大气固氮 D．生物固氮
【答案】A
【详解】用氮气、二氧化碳和水在常温下合成尿素，该方法是通过化学方法将氮气转化为化合态的尿素，属于人工固氮，答案选A。
3．（2022春·辽宁本溪·高一校考开学考试）下列关于氮元素说法中，正确的是
A．由 NH3制尿素属于人工固氮 B．闪电时，大气中氮的氧化物的生成属于氮的固定
C．氮元素在自然界只有游离态 D．从空气中分离出N2属于人工固氮
【答案】B
【分析】将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫氮的固定，据此判断。
【详解】A．由NH3制尿素是氮的化合物之间的转化，不属于固氮，故A错误；
B．闪电时大气中的氮气在放电条件下与氧气反应生成一氧化氮，空气中游离态的氮转化为含氮化合物，属于氮的固定，故B正确；
C．氮在自然界中既存在游离态(如空气中的氮气)，又存在化合态(如动植物体内的蛋白质等)，C错误；
D．从空气中分离出氮气，为物理变化，氮元素化合价未发生变化，不是氮的固定，D错误；
故选B。
4．（2022春·云南昆明·高一校考阶段练习）下列关于氮及其化合物的说法正确的是
A．化学性质稳定，可用作保护气
B．、均为大气污染气体，在大气中可稳定存在
C．、均无色气体
D．、均能与水发生反应
【答案】A
【详解】A．化学性质稳定，难与其他物质反应，可用作保护气，故A正确；
B．能与氧气反应生成NO2，NO不能在大气中可稳定存在，故B错误；
C．是红棕色气体，故C错误；
D．和水不反应，与水发生反应生成硝酸和NO，故D错误；
选A。
5．（2022秋·山东济南·高一校考阶段练习）N2是空气的重要组成部分，因此有科学家根据蒸汽机的原理，设计制造出液氮蒸汽机，即利用液态氮的蒸发来驱动机车，从而达到环境保护的目的。其主要依据是
A．液态氮的沸点为-195.8 ℃，远低于常温
B．N2在空气中燃烧放热
C．N2与H2反应放热
D．N2在空气中约占78%(体积分数)
【答案】A
【详解】氮气化学性质稳定，不容易参加化学反应；液氮的沸点很低，极易汽化，汽化时吸收热量，体积膨胀而驱动机车转动，此过程中不产生污染物，保护了环境，跟氮气的化学性质及在空气中的体积分数无关；
故选A。
6．（2022秋·江苏南通·高一统考期末）在火箭燃料中作氧化剂，下列有关二氧化氮的说法正确的是
A．为红棕色且有刺激性气味的气体 B．属于酸性氧化物
C．经转化被植物吸收，属于氮的固定 D．常温下空气中与可以化合成
【答案】A
【详解】A．NO2 为红棕色且有刺激性气味的气体，A正确；
B．NO2与氢氧化钠溶液反应生成硝酸钠、亚硝酸钠和水，故不属于酸性氧化物，B错误；
C．氮的固定是指N2转化为化合物，C错误；
D．常温下空气中 N2 与 O2 可以化合成 NO，D错误；
故答案选A。
7．（2023秋·上海浦东新·高一上海市实验学校校考期末）关于自然界中氮循环(如图)的说法正确的是

A．②④⑤中氮元素均被氧化 B．包含了三种固氮方式
C．参与氮循环的都是含氮无机物 D．上述过程都是在自然条件下进行的
【答案】B
【分析】①大气中的氮气在雷电作用下转化为NO，NO被氧化为NO2，NO2和水反应生成HNO3，HNO3与土壤中碱性物质反应转化为硝酸盐，该过程属于自然固氮；②工业上用氮气与氢气合成氨气：，属于人工固氮；③大气中的氮气在根瘤菌作用下转化为铵盐，属于生物固氮；④氨气或铵盐被氧化为亚硝酸盐；⑤亚硝酸盐被氧化为硝酸盐；⑥硝酸盐在细菌作用下转化为氮气。
【详解】A．根据分析可知，②中氮元素被还原，④⑤中氮元素被氧化，A项错误；
B．根据分析可知，①属于自然固氮，②属于人工固氮，③属于生物固氮，包含了三种固氮方式，B项正确；
C．生命体中参与氮循环的含氮化合物，例如蛋白质，是有机物，C项错误；
D．过程②是人工固氮，不是在自然条件下进行的，D项错误；
答案选B。
8．（2022春·广东江门·高一江门市第一中学校考阶段练习）硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注，下列说法不正确的是
A．汽车尾气中含有NO、CO等多种大气污染物
B．CO、和是形成酸雨的主要成因
C．雷雨天气有少量降落地面，可促进植物生长
D．工业废气中的可采用石灰法进行脱除
【答案】B
【详解】A．汽车燃料不完全燃烧生成CO，氮气在高温下被氧化为一氧化氮，尾气中含有NO、CO等多种大气污染物，A项正确；
B．是形成酸雨的主要成因，CO不是，B项错误；
C．雷雨天部分氮气与氧气反应生成一氧化氮，一氧化氮和氧气，水结合生成硝酸降落地面，为植物生长提供了氮肥，能够促进植物生长，C项正确；
D．石灰的主要成分是CaO，能与二氧化硫反应，所以工业废气中的二氧化硫可采用石灰法进行脱除，D项正确；
答案选B。
9．（2023·上海静安·高一上海市民立中学校考期末）下列关于NO2和NO的叙述正确的是
A．都能溶于水且与水反应生成相应的酸 B．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应
C．可以通过铜与硝酸制取 D．常温下都可以被氧气氧化
【答案】C
【详解】A．NO不溶于水，不能与水反应产生相应的酸，A错误；
B．NO不能与碱反应，不属于酸性氧化物；NO2和H2O反应产生HNO3、NO，反应前后N元素化合价发生了变化，因此NO2也不是酸性氧化物，B错误；
C．Cu与浓硝酸反应产生NO2，与稀硝酸反应产生NO，故NO2和NO可以通过铜与硝酸制取，C正确；
D．在常温下NO能够与O2反应产生NO2，但NO2与O2在常温下不能发生反应，D错误；
故合理选项是C。
10．（2023秋·山东济南·高一济南一中校考期末）无色的混合气体甲中可能含有NO、、、、中的几种，将100mL气体甲经过如图实验处理，结果得到酸性溶液，还有少量气体剩余，则气体甲的组成可能为

A．、NO、 B．、、
C．、、 D．NO、、
【答案】A
【分析】根据气体的颜色排除红棕色气体，将甲气体通过足量浓硫酸时，除去的是碱性气体，通过足量后气体显红棕色，是遇氧气的颜色变化，足量与反应生成碳酸钠和氧气，混合气体甲中一定含和，由此分析。
【详解】是红棕色气体，无色的混合气体甲中一定不含有；能与碱性气体反应，所以混合气体甲通过足量浓，剩余气体，说明混合气体甲中一定含有且体积为；能与反应生成和，是无色气体，与反应生成红棕色的，故余气通过足量后气体显红棕色，说明混合气体甲中一定含和；排水法收集气体，得到酸性溶液为二氧化氮与水反应生成的硝酸，气体还剩余一氧化氮等，还有少量气体剩余，无法确定混合气体甲中是否含有，气体甲的组成可能为、、；
故选A。
11．（2022春·广东广州·高一校考期中）研究表明氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如图所示)。下列叙述不正确的是

A．雾和霾的分散剂相同
B．NH3是形成无机颗粒物的催化剂
C．图中涉及的无机化合物在一定条件下具有氧化性
D．雾霾的形成与过度使用氮肥有关
【答案】B
【详解】A．雾和霾的分散剂都是空气，A项正确；
B．NH3参与反应生成铵盐，是反应物，不是催化剂，B项错误；
C．图中涉及的无机化合物氮氧化物、水、硫的氧化物、硝酸、硫酸、硫酸铵和硝酸铵，它们所含的某些元素的化合价在一定条件下都可以降低、故在一定条件下具有氧化性，C项正确；
D．过渡施用氮肥会增加大气中氮的含量，导致雾霾中的无机颗粒物含有硝酸铵和硫酸铵， D项正确；
答案选B。
12．（2022秋·云南玉溪·高一校考期末）将10 mLNO和NO2的混合气体通入装满水的倒立在水槽中的量筒，充分反应后，最后剩余4 mL气体，(已知一氧化氮与水不反应，二氧化氮与水反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO)则原混合气体中NO的体积为
A．1 mL B．3 mL C．5 mL D．7 mL
【答案】A
【分析】NO和水不反应，NO2和水反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，利用差量方法计算NO2的体积，最后根据总体积计算NO的体积。
【详解】NO、NO2混合气体通入装满水的倒立在水槽中的量筒中，NO2气体发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，根据方程式可知：每反应消耗3体积NO2，反应产生1体积NO，反应后气体体积减少2体积。现在气体体积减少了10 mL-4 mL=6 mL，则混合气体中NO2的体积V(NO2)=，则混合气体中含有NO的体积V(NO)=10 mL-9 mL=1 mL，故合理选项是A。
13．（2022春·河南开封·高一统考期末）汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。下列说法正确的是

A．反应中NO为氧化剂，为氧化产物
B．NO和必须在催化剂表面才能反应
C．汽车尾气的主要污染成分包括CO、和
D．转化过程的总化学方程式为
【答案】D
【详解】A．该反应中，NO生成为N2，N元素化合价降低，则NO是氧化剂，N2是还原产物，故A错误；
B．在空气中，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，故B错误；
C．有毒的气体对环境有污染，CO、NO都是有毒物质，所以汽车尾气的主要污染成分是CO和NO，无N2，故C错误；
D．该反应的反应物是NO、O2、CO，生成物是CO2、N2，反应条件是催化剂，所以该反应方程式，故D正确；
故选：D。
14．（2022春·安徽·高一校联考阶段练习）测量汽车尾气中氮氧化物含量的方法如下：ⅰ.在高温、催化剂作用下，分解为和；ⅱ.再利用与反应，产生激发态的(用表示)，当回到基态时，产生荧光。通过测量荧光强度可获知的浓度，二者呈正比。下列说法不正确的是
A．基态与具有的能量不同
B．在大气中形成酸雨：
C．与能发生反应：
D．测得荧光强度越大，说明汽车尾气中含量越高
【答案】D
【详解】A．由题干信息ii可知，当回到基态时，产生荧光，故说明基态与具有的能量不同，A正确；
B．已知3NO2+H2O=2HNO3+NO，2NO+O2=2NO2，则在大气中形成酸雨的总反应方程式为：，B正确；
C．由题干信息ii可知，利用与反应，产生激发态的(用表示)，故与能发生反应的方程式为：，C正确；
D．由题干信息可知，通过测量荧光强度可获知的浓度，二者呈正比，测得荧光强度越大，说明NO的含量越高，但题干信息i在高温、催化剂作用下，分解为和，故不能说明汽车尾气中含量越高，只能说明汽车尾气中氮氧化物的含量越高，D错误；
故答案为：D。
15．（双选）（2022春·湖南邵阳·高一校考阶段练习）对3NO2＋H2O=2HNO3＋NO反应的下列说法正确的是
A．氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
B．氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C．NO2是氧化剂，H2O是还原剂
D．在反应中若有6 mol NO2参与反应时，有4 mol电子发生转移
【答案】AD
【分析】由方程式可知，反应中氮元素的化合价即升高被氧化又降低被还原，二氧化氮即是反应的氧化剂又是还原剂，硝酸为反应的氧化产物，一氧化氮是还原产物，反应消耗3mol二氧化氮，反应转移2mol电子。
【详解】A．由分析可知，二氧化氮即是反应的氧化剂又是还原剂，硝酸为反应的氧化产物，一氧化氮是还原产物，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，故A正确；
B．由分析可知，二氧化氮即是反应的氧化剂又是还原剂，硝酸为反应的氧化产物，一氧化氮是还原产物，则氧化产物与还原错误的物质的量之比为2∶1，故B错误；
C．由分析可知，二氧化氮即是反应的氧化剂又是还原剂，水即不是反应的氧化剂也不是还原剂，故C错误；
D．由分析可知，反应消耗3mol二氧化氮，反应转移2mol电子，则在反应中若有6 mol NO2参与反应时，有4 mol电子发生转移，故D正确；
故选AD。
16．（双选）（2022春·甘肃白银·高一甘肃省会宁县第一中学校考期中）工业制硝酸的尾气含NO2、NO，通常用NaOH溶液吸收：NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O，2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O，NO2和NO的体积比是下列值时，不能被完全吸收的是
A．1：1 B．2：3 C．3：1 D．1：2
【答案】BD
【详解】根据NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O，2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O分析，NO2和NO的体积比大于等于1时，气体能完全被吸收，若NO2和NO的体积比小于1时，气体不能被完全吸收，2：3和1：2比值都小于1，因此都不能被完全吸收，故BD符合题意；
综上所述，答案为BD。
17．（2023秋·北京昌平·高一统考期末）自然界的氮循环如图所示，回答下列问题。

(1)①、②、③中，属于氮的固定的是______。
(2)如图为N2转化为HNO3的流程。
N2NONO2HNO3
①N2转化为NO的化学方程式是______。
②NO2转化为HNO3的反应中，NO2体现______性。
(3)N2也可以转化为NH3，写出工业合成氨的化学方程式______。
(4)任意写出一个以稀硝酸为原料，制备KNO3的反应的化学方程式______。
【答案】(1)①、②
(2)          氧化和还原
(3)
(4)

【分析】氮在自然界中的循环转化过程。是生物圈内基本的物质循环之一。如大气中的氮经微生物等作用而进入土壤，为动植物所利用，最终又在微生物的参与下返回大气中，如此反复循环，以至无穷。转化关系中大气中的氮气通过雷电作用生成一氧化氮，实现单质变化为化合物，属于氮的固定，空气中的氮气在根瘤菌等微生物的作用下会形成硝酸盐作为肥料被植物吸收。
【详解】（1）①、②、③中，属于氮的固定的是①和②属于非生物固氮，故答案为①、②。
（2）①N2和O2生成NO，化学方程式为；故答案为。
②NO2转化为HNO3，反应方程式为，N元素化合价从+4价变为+2价和+5价；即表现出氧化性也表现出还原性；故答案为氧化和还原。
（3）N2也可以转化为NH3，工业合成氨的化学方程式为；
（4）稀硝酸为原料，制备KNO3；可用稀硝酸与强氧化钾反应；化学方程式为；故答案为。
18．（2022春·河北石家庄·高一校考期末）氮元素的价类二维图如图所示，请据此回答：

(1)X的化学式为 _______；从物质性质上看，X属于 _______性氧化物(填“酸”或碱)；X转化为HNO3_______氧化还原反应(填“是”或“不是”)。
(2)亚硝酸(HNO2)可由如图中的两种气体(已知：X常温下为固体)按一定比例通入水中制得，两种气体分别为 _______(填化学式)。
(3)工业上以NH3、空气、水为原料通过三步反应生产硝酸：
①NH3→NO，其化学方程式为_______。
_______NH3+_______NO_______ N2+_______H2O
②NO→NO2，其实验现象为 _______。
③NO2→HNO3，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 _______。
【答案】(1)     N2O5     酸     不是
(2)NO2、NO
(3)     4NH3+6NO5N2+6H2O     无色气体变为红棕色     1：2

【详解】（1）X化合价与硝酸相同为+5价，物质类型为氧化物，X化学式为：N2O5，从物质性质上看，N2O5为酸性氧化物、转化为HNO3的反应为： N2O5+H2O=2HNO3，元素化合价不变、反应为不是氧化还原反应。
（2）亚硝酸(HNO2)中N为+3价，可由如图中的两种气体按一定比例通入水中制得，则两种气体分别为NO、NO2、通过发生氧化还原反应得到亚硝酸。
（3）①NH3→NO反应是氨气的催化氧化得到NO和水，反应的化学方程式为：；
②NO→NO2实验现象是无色气体变化为红棕色气体；
③二氧化氮和水反应生成一氧化氮和硝酸，反应的化学方程式为：3NO2+H2O=2HNO3+NO，反应中二氧化氮中N元素化合价+4价变化为+5价时为还原剂、变为+2价时作氧化剂，则氧化剂与还原剂物质的量之比为1:2。
19．（2022秋·江苏泰州·高一靖江高级中学校考阶段练习）“氨的催化氧化”是工业生产硝酸的重要步骤，某化学课外活动小组设计模拟该实验过程，用水吸收制取硝酸，并用硝酸制取Cu(NO3)2∙3H2O晶体：
(1)若用装置A制取NH3和O2的混合气体，分液漏斗内为浓氨水，则圆底烧瓶中加入的固体药品为_______。

(2)氨气在装置B中发生催化氧化，若条件控制不当，B中可能发生副反应，NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O，写出该副反应的化学方程式_______。

(3)若产生的氮氧化物尾气(含NO、NO2)用NaOH溶液吸收，主要反应为、，下列措施能提高NO和NO2去除率的有_______(填字母)。
A．加快通入尾气的速率
B．采用气、液逆流的方式吸收尾气
C．吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
(4)若产生的氮氧化物用用石灰乳吸收，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1：1，若n(NO)：n(NO2)＜1：1，则会导致_______。
【答案】(1)Na2O2固体
(2)2NH3＋2O2N2O＋3H2O
(3)BC
(4)亚硝酸钙中混有硝酸钙

【详解】（1）若用装置A制取NH3和O2的混合气体，分液漏斗内为浓氨水，常用氧化钙或NaOH固体和浓氨水得到氨气，而氧气常用过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，而该装置要得到氨气和氧气，因此圆底烧瓶中加入的固体药品为Na2O2固体；故答案为：Na2O2固体。
（2）氨气在装置B中发生催化氧化，若条件控制不当，B中可能发生副反应，NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O，根据氧化还原反应得到该副反应的化学方程式2NH3＋2O2N2O＋3H2O；故答案为：2NH3＋2O2N2O＋3H2O。
（3）A．加快通入尾气的速率，气液接触时间减少，不能提高尾气中NO和NO2的去除率，故A不符合题意；B．采用气、液逆流的方式吸收尾气，可使气液充分接触，能提高尾气中NO和NO2的去除率，故B符合题意；C．吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液，可增大反应物的浓度，能提高尾气中NO和NO2的去除率，故C符合题意；综上所述，答案为：BC。
（4）根据题意，若n(NO)：n(NO2)＜1：1，则过量的二氧化氮发生，导致生成的亚硝酸钙中混合硝酸钙；故答案为：亚硝酸钙中混有硝酸钙。
20．（2022春·广西南宁·高一校考阶段练习）为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如下实验：按图组装好实验装置，并检验装置气密性，实验前用排水法收集半瓶NO气体。

(1)打开止水夹a，推动针筒活塞，使O2进入烧瓶。关闭止水夹，首先观察到烧瓶中的现象：_______，产生此现象的化学方程式为_______。
(2)轻轻摇动烧瓶，观察到烧瓶中的现象为
①烧瓶中的气体从_______色变成_______色；
②烧杯中导管的水位_______(填上升、下降或不变)。产生此现象的化学方程式为_______。
【答案】(1)烧瓶内，无色气体变为红棕色     2NO +O2 =2NO2
(2) 红棕     无色     上升     3NO2 + H2O =2HNO3 + NO
【分析】(1)根据NO能与O2反应产生红棕色的NO2；
(2)根据3NO2+H2O=2HNO3+NO，烧瓶内气体压强减少，液面上升；
（1）
无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2，发生反应的化学方程式为2NO+O2=2NO2，故观察到烧瓶中气体由无色变为红棕色；
（2）
①轻轻摇动平底烧瓶，使得NO2与水发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO，所以烧杯中红棕色气体又变为无色，烧瓶中液面上升；
②烧瓶中发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO，气体压强减小，故烧杯中导管水位上升。
21．（2022春·吉林白城·高一校考阶段练习）亚硝酰氯()是重要的有机合成试剂，可由与在常温下合成。某学习小组在实验室利用如图装置制备亚硝酰氯。

已知：①亚硝酰氯易水解，能与反应；
②沸点：为，为，为；
③常温下，  。
请回答下列问题：
(1)遇水生成两种酸，其化学方程式为_______。
(2)实验所需的NO在A装置中制得，反应的离子方程式为_______。
(3)装置B中所盛试剂为_______，其作用是_______。
(4)实验开始时，先关闭，打开、，从a处通一段时间氩气，其目的是_______。然后在a处接废气处理装置，关闭、，打开，再打开分液漏斗的活塞，滴加酸性溶液，当观察到D中_______时，关闭，打开、，通干燥纯净的。
(5)为收集产物和分离未反应的两种原料，E、F装置采用不同温度的低温浴槽，其中装置F的U形管中收集到的是_______。
【答案】(1)
(2)
(3)     水     将转化为NO(除去)
(4)     将E、F装置中的空气排出，防止亚硝酰氯水解和被氧气氧化     红棕色气体消失
(5)
【分析】用NaNO2和硫酸酸化的FeSO4反应制取NO，通过装置B将杂质NO2转化为NO，再通过浓硫酸干燥NO，在D中和通入的氯气反应生成NOCl，在装置E中收集NOCl，在装置F中收集未反应的氯气，G中的氯化钙可以吸收空气中的水蒸气以防止NOCl水解，最后进行尾气处理。
（1）
NOCl水解生成两种酸，分别为盐酸和亚硝酸，其化学方程式为：NOCl+H2O=HCl+HNO2；
（2）
在装置A中，NaNO2和硫酸酸化的FeSO4发生氧化还原反应，NaNO2被Fe2+还原为NO，Fe2+被氧化为Fe3+，反应的离子方程式为：；
（3）
装置A中生成了NO，NO容易被空气中的氧气氧化为NO2，装置A的液面上方有空气，空气中的氧气能将NO氧化为NO2，所以装置B中装有水，可以将NO2转化为NO；
（4）
亚硝酰氯易水解，能与O2反应，实验开始时，先关闭K3，打开K2、K4，从a处通一段时间氩气，其目的是将E、F装置中的空气排出，防止亚硝酰氯水解和被氧气氧化；然后在a处接废气处理装置，关闭K1、K4，打开K3，再打开分液漏斗的活塞，滴加酸性FeSO4溶液，装置A产生的NO气体进入B中，混有的NO2被B中的水转化为NO，但装置B、C的液面上方有空气，NO会被氧化为NO2，装置D中的空气也能将NO氧化为NO2，所以在D中能观察到红棕色的气体，A装置中不断产生的NO将生成的NO2从K2排出，当观察到D中红棕色消失时，D中充满了纯净的NO， 此时关闭K2，打开K1、K4 ，通干燥纯净的Cl2和NO反应；
（5）
为收集产物NOCl和分离未反应的两种原料NO和Cl2，根据三种物质的沸点，装置F的温度要低于-34℃，可将未反应的原料氯气冷凝。