高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第2章 元素与物质世界微项目 科学使用含氯消毒剂——运用氧化还原反应原理解决实际问题课后作业题

这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第2章 元素与物质世界微项目 科学使用含氯消毒剂——运用氧化还原反应原理解决实际问题课后作业题，共17页。试卷主要包含了下列有关说法错误的是，9%，002等内容，欢迎下载使用。
基础过关练
题组一 消毒剂的种类及消毒原理
1.(2024山东临沂月考)下列有关说法错误的是( )
A.HClO不稳定,见光易分解,通常以次氯酸盐作为漂白剂的主要成分
B.医用酒精中乙醇可使细菌的蛋白质变性
C.漂白粉性质稳定,可以敞口放置
D.医用过氧化氢溶液应放置于遮光阴凉处保存
2.(2024河北邢台期中)消毒剂在生产生活中有极其重要的作用,开发具有广谱、高效、低毒性的消毒剂是今后发展的趋势。
(1)Cl2、ClO2(还原产物为Cl-)、O3(1 ml O3转化为1 ml O2和1 ml H2O)等物质常被用作消毒剂。等物质的量的上述物质消毒效率最高的是 (填字母)。
A.Cl2 B.ClO2 C.O3
(2)H2O2有时可作为采矿业废液消毒剂,有“绿色氧化剂”的美称。消除采矿业废液中的氰化物(如KCN):KCN+H2O+H2O2 A+NH3↑,则生成物A的化学式为 ;H2O2被称为“绿色氧化剂”的理由是 。
(3)某净水丸为水消毒剂。在水中,外层物质Cl2Na(NCO)3先与水反应,生成次氯酸;几分钟后,内层物质Na2SO3溶出,可将水中的多余次氯酸除去。
①简述净水丸的消毒原理:

。
②亚硫酸钠将水中多余次氯酸除去的离子方程式为 。
(4)84消毒液与适量硫酸混合使用可增强消毒能力, (填“能”或“不能”)用浓盐酸代替硫酸,用离子方程式说明原因: 。
题组二 84消毒液的制备及其性质
3.(2024福建泉州期中)某同学为研究84消毒液的性质,购买了一瓶84消毒液,部分包装说明如下:
主要成分:NaClO
溶质质量分数:14.9%
规格:500 mL
密度:1.1 g·cm-3
使用方法:稀释至100倍后使用
注意事项:密封保存
根据以上信息和相关知识判断,下列说法不正确的是( )
A.该消毒液能杀菌消毒是利用了HClO的强氧化性
B.该84消毒液中的NaClO的物质的量浓度为2.2 ml·L-1
C.该84消毒液需密封保存是因为能吸收空气中的O2而变质
D.向紫色石蕊溶液中滴加少量该消毒液,溶液最终褪色
4.(2023江苏泰州中学期中)84消毒液是一种常见的含氯消毒剂。如图为某品牌84消毒液的说明书中的部分内容。
(1)84消毒液的主要成分为 (用化学式表示)。
(2)常温下,将氯气通入NaOH溶液中可制得84消毒液的主要成分,写出反应的离子方程式: 。
(3)某同学研究84消毒液的漂白性,实验如下。
资料:84消毒液中含氯微粒主要有ClO-、Cl-、HClO;相同浓度时,HClO的氧化性强于ClO-;ORP是反映水溶液中所有物质表现出来的氧化—还原性,ORP值越大,氧化性越强。
Ⅰ.向2 mL 84消毒液中加入2 mL水后,放入红色纸片,观察到纸片慢慢褪色。
Ⅱ.向2 mL 84消毒液中加入2 mL白醋后,放入红色纸片,观察到纸片迅速褪色。
Ⅲ.测得84消毒液在不同温度时ORP随时间的变化曲线如图所示。
①已知白醋显酸性,不具有漂白性。实验Ⅰ、Ⅱ现象不同的原因是 。
②实验表明,向84消毒液中加入较多稀硫酸时会产生氯气,生成氯气的离子方程式是 。
③由实验Ⅲ可得出的结论是 。ORP值不同的原因可能是 。
(4)针对不同物品的消毒,84消毒液需要稀释到不同的浓度来使用。取含次氯酸钠14.9 g·L-1的84消毒液1 mL,加水稀释至100 mL,则稀释后的溶液中次氯酸钠的物质的量浓度为 ml∙L-1。
5.(2024安徽合肥一中期中联考)84消毒液是常用消毒剂,有效成分为NaClO,某化学小组在实验室制备84消毒液并探究其相关性质。回答下列问题:
(1)装置甲中盛放浓盐酸的仪器名称是 ,装置甲中反应的离子方程式为 。
(2)装置丙中淀粉-KI试纸变蓝,发生反应的化学方程式为 。
(3)装置丁制备NaClO的反应中,氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶1,若要制取1 ml NaClO,理论上反应中转移电子的物质的量为 。
(4)装置戊的作用是 。
(5)为了进一步研究消毒液的性质,兴趣小组同学向盛有2 mL 84消毒液的试管中逐滴加入10%的H2O2溶液,发现有大量的气泡产生,对此作出以下猜想。
猜想1:H2O2与消毒液发生反应产生氧气。
猜想2:……
①若猜想1正确,反应的化学方程式为 ;猜想2可能为 。
②为了验证猜想,某探究小组设计用如图装置进行实验。操作如下:在相同条件下,用注射器取等量的H2O2溶液,分别加入盛有足量84消毒液和二氧化锰的锥形瓶中,做对照实验,若观察到 ,则证明猜想1正确。
能力提升练
题组 含氯消毒剂的制备及性质探究
1.(2024浙江台州黄岩中学月考)84消毒液可用于消毒和漂白,下列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了反应ClO-+H+ HClO
B.实验③中产生的气体是Cl2,由HClO分解得到:2HClO H2O+Cl2↑
C.对比实验②和③,溶液的pH可能会影响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
2.(2024广东深圳七校期中联考)次氯酸(HClO)消毒液适用于对环境等消毒。如图所示,在装置D中先制得Cl2O气体,装置E中得到次氯酸。已知:Cl2O气体在45 ℃以上会发生分解,与水反应会生成HClO(假设各装置试剂均足量)。
(1)装置A中发生反应的化学方程式为 。
(2)在装置D中,需用干燥纯净的Cl2与潮湿的碳酸钠反应制备Cl2O,为获得干燥纯净的Cl2,装置B、C中应分别盛放 、 。
(3)D中反应在生成Cl2O的同时还生成NaCl和NaHCO3,则发生反应的化学方程式为 (不考虑水与Cl2O的反应);装置E中发生反应的化学方程式为 。
(4)实验时,需持续通入干燥空气的作用是 。
3.(2024湖南长沙期末联考)二氧化氯(ClO2)具有强氧化性,常用于饮用水的消毒,在处理水时自身被还原为Cl-。某实验小组利用如图装置制备、收集ClO2并验证其化学性质,制备时反应的化学方程式为2KClO3+2H2C2O4 K2C2O4+2ClO2↑+2CO2↑+2H2O。请回答下列问题:
(1)装置Ⅰ中仪器a的名称为 。
(2)同学们查找资料发现:
①ClO2在NaClO2溶液中的溶解度较小;
②CO2与NaClO2溶液发生反应: H2O+ CO2+ ClO2- HCO3-+ ClO2↑+ Cl-(请配平该离子方程式)。
(3)装置Ⅱ和Ⅲ中均盛有饱和NaClO2溶液,请指出它们的作用。装置Ⅱ: ,装置Ⅲ: 。
(4)装置V中盛有淀粉碘化钾溶液,实验时观察到的现象为 。
答案与分层梯度式解析
第2章 元素与物质世界
微项目 科学使用含氯消毒剂
基础过关练
1.C 通常次氯酸盐比HClO稳定,故A正确;医用酒精中乙醇可以使细菌的蛋白质变性,故B正确;以次氯酸钙为有效成分的漂白粉与二氧化碳、水反应生成次氯酸,次氯酸不稳定,见光或受热易分解,所以需要避光并置于阴凉处密封保存,故C错误;过氧化氢受热易分解,应置于遮光阴凉处保存,故D正确。
2.答案 (1)B (2)KHCO3 H2O2的还原产物是H2O,没有污染 (3)①外层物质Cl2Na(NCO)3先与水反应,生成次氯酸,次氯酸具有强氧化性,能杀菌消毒 ②SO32-+HClO SO42-+Cl-+H+ (4)不能 2H++Cl-+ClO- Cl2↑+H2O
解析 (1)1 ml Cl2(Cl2→Cl-)、ClO2(ClO2→Cl-)、O3反应时,转移电子的物质的量依次为2 ml、5 ml、2 ml,等物质的量的上述物质反应时,ClO2得到的电子数最多,消毒效率最高。
(2)根据原子守恒可知反应KCN+H2O2+H2O A+NH3↑中的A为KHCO3。在反应中,H2O2是氧化剂,其还原产物是H2O,没有污染。
(3)①外层物质Cl2Na(NCO)3先与水反应,生成次氯酸,次氯酸具有强氧化性,能杀菌消毒。②亚硫酸钠具有还原性,亚硫酸钠把次氯酸还原为氯离子,SO32-被氧化为SO42-,反应的离子方程式为SO32-+HClO SO42-+Cl-+H+。
(4)次氯酸钠会和浓盐酸反应生成有毒气体氯气,反应的离子方程式为2H++Cl-+ClO- Cl2↑+H2O,所以不能用浓盐酸代替硫酸。
3.C 84消毒液能杀菌消毒,是由于使用时消毒液的主要成分NaClO与CO2、H2O反应生成了HClO,HClO具有强氧化性,能杀菌消毒,故A正确;题述84消毒液中NaClO的物质的量浓度为1 000×1.1×14.9%74.5 ml·L-1=2.2 ml·L-1,故B正确;NaClO与空气中的CO2、H2O反应可生成HClO,HClO见光易分解,因此84消毒液保存时不能敞口放置,需要密封保存,故C不正确;84消毒液中含有NaClO,NaClO具有氧化性,所以向紫色石蕊溶液中滴加该消毒液,溶液最终褪色,故D正确。
4.答案 (1)NaClO
(2)Cl2+2OH- ClO-+Cl-+H2O
(3)①醋酸和ClO-反应生成HClO,实验Ⅱ中HClO浓度大于实验Ⅰ中HClO浓度,实验Ⅱ中溶液的氧化性更强 ②ClO-+Cl-+2H+ H2O+Cl2↑ ③ORP值与温度有关,其他条件相同时温度越高,ORP值越低 较高温度下次氯酸分解,溶液中次氯酸浓度减小,氧化性减弱 (4)0.002
解析 (1)84消毒液的主要成分为NaClO。
(2)常温下,将氯气通入NaOH溶液中,反应生成次氯酸钠、氯化钠和水,其离子方程式为Cl2+2OH- ClO-+Cl-+H2O。
(3)①白醋中含有醋酸,醋酸的酸性强于HClO,醋酸可与ClO-反应生成HClO,根据相同浓度时,HClO的氧化性强于ClO-,实验Ⅱ中HClO浓度大于实验Ⅰ中HClO浓度,实验Ⅱ中溶液的氧化性更强,因此实验Ⅰ、Ⅱ现象不同。②实验表明,向84消毒液中加入较多稀硫酸时会产生氯气,即ClO-、Cl-和H+反应生成氯气,反应的离子方程式是ClO-+Cl-+2H+ H2O+Cl2↑。③根据题图中信息可知,ORP值与温度有关,其他条件相同时温度越高,ORP值下降得越快,ORP值不同的原因是次氯酸受热分解生成HCl和O2,导致溶液中HClO浓度减小,氧化性减弱。
(4)取含次氯酸钠14.9 g·L-1的84消毒液1 mL,则1 mL 84消毒液含有次氯酸钠的质量为14.9 g·L-1×0.001 L=0.014 9 g,加水稀释至100 mL,则稀释后的溶液中次氯酸钠的物质的量浓度为0.014 9 g74.5 g·ml-10.1 L=0.002 ml·L-1。
5.答案 (1)分液漏斗 2MnO4-+16H++10Cl- 2Mn2++5Cl2↑+8H2O (2)Cl2+2KI I2+2KCl (3)1 ml (4)尾气处理,防止污染空气 (5)①NaClO+H2O2 O2↑+NaCl+H2O 84消毒液催化H2O2分解,生成了氧气 ②H2O2与84消毒液反应产生的气体的体积是二氧化锰催化H2O2分解产生的气体体积的2倍
解析 (1)装置甲中盛放浓盐酸的仪器名称是分液漏斗;根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得装置甲中反应的离子方程式为2MnO4-+16H++10Cl- 2Mn2++5Cl2↑+8H2O。(2)装置丙中淀粉-KI试纸变蓝,说明氯气与KI发生反应生成I2,化学方程式为Cl2+2KI I2+2KCl。(3)装置丁中制备NaClO的反应为Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O,氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶1,即生成Cl-与ClO-的物质的量之比为1∶1,若要制取1 ml NaClO,理论上反应中转移电子的物质的量为1 ml。(4)装置戊的作用是尾气处理,吸收多余的氯气,防止污染空气。(5)①若猜想1正确,根据题意、原子守恒和得失电子守恒可知,反应的化学方程式为NaClO+H2O2 O2↑+NaCl+H2O;猜想2可能为84消毒液催化H2O2分解,生成了氧气。②根据题给装置图可知,通过测量产生气体的体积验证猜想,根据得失电子守恒可得,猜想1有关系式:H2O2~O2,猜想2有关系式:2H2O2~O2,所以在相同条件下,用注射器取等量的H2O2溶液,分别加入盛有足量84消毒液和二氧化锰的锥形瓶中,做对照实验,若观察到H2O2与84消毒液反应产生的气体的体积是二氧化锰催化H2O2分解产生的气体体积的2倍,则证明猜想1正确。
能力提升练
1.B 84消毒液的有效成分为NaClO,溶液显碱性,实验①中,一段时间后蓝色褪去的原因是NaClO与CO2、H2O反应生成了HClO,实验②中,蓝色迅速褪去的原因是发生了反应ClO-+H+ HClO,故A正确;实验③中,84消毒液中加入浓度较大的稀硫酸,混合后溶液pH=3.2,蓝色迅速褪去,并产生大量气体,该气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,说明生成了氯气,发生的反应为Cl-+ClO-+2H+ Cl2↑+H2O,故B错误;对比实验②和③,酸溶液浓度大小会影响反应过程,溶液的pH可能会影响ClO-的氧化性或Cl-的还原性,故C正确;加酸可以提高84消毒液的漂白效果,但酸的浓度较大时会有氯气生成,需要调控到合适的pH才能安全使用,故D正确。
2.答案 (1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O (2)饱和氯化钠溶液 浓硫酸 (3)2Cl2+2Na2CO3+H2O 2NaCl+2NaHCO3+Cl2O Cl2O+H2O 2HClO (4)把D中生成的Cl2O赶入E试管中;通过气流降低温度,防止Cl2O分解
解析 (1)用MnO2与浓盐酸反应制取Cl2的化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。(2)此法制备的氯气里面有氯化氢和水蒸气杂质,需要依次通过饱和氯化钠溶液和浓硫酸除去。(3)D的试管中盛放的是潮湿的碳酸钠,反应在生成Cl2O的同时还生成NaCl和NaHCO3,根据原子守恒可知还有水参加反应,根据得失电子守恒、原子守恒可得反应的化学方程式为2Cl2+2Na2CO3+H2O 2NaCl+2NaHCO3+Cl2O;装置E中Cl2O和水反应生成次氯酸,反应为Cl2O+H2O 2HClO。(4)已知Cl2O气体在45 ℃以上会发生分解,与水反应会生成HClO,通入干燥的空气可以将Cl2O赶入E中,同时流动的空气也可以起到降温作用,防止Cl2O分解。
3.答案 (1)圆底烧瓶 (2)2 4 5 4 4 1
(3)除去ClO2中的CO2 排液法收集ClO2气体 (4)溶液由无色变为蓝色
解析 (1)仪器a为圆底烧瓶。(2)根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式为2H2O+4CO2+5ClO2- 4HCO3-+4ClO2↑+Cl-。(3)由信息可知CO2与NaClO2溶液反应生成ClO2,而ClO2难溶于NaClO2溶液;制得的ClO2应先除杂后收集,观察装置Ⅱ与Ⅲ导气管的连接方式,可知装置Ⅱ作用为除去ClO2中的CO2,装置Ⅲ的作用为排饱和NaClO2溶液法收集ClO2气体。(4)ClO2将碘化钾氧化为I2,自身被还原为Cl-,故观察到装置V中溶液由无色变为蓝色。
产品特点
本品是以次氯酸钠为主要成分的液体消毒剂。可杀灭肠道致病菌、化脓性球菌、致病性酵母菌,并能灭活病毒。
注意事项
1.本品易使有色衣物脱色,禁止用于丝、毛、麻织物的消毒。
2.不得将本品与酸性产品(如洁厕类清洁产品)同时使用。
3.置于避光、阴凉处保存。
4.外用消毒剂,须稀释后使用,勿口服。
实验操作
实验现象
①
混合后溶液的pH=9.9,短时间内未褪色,一段时间后蓝色褪去
②
混合后溶液pH=5.0,蓝色迅速褪去,无气体产生
③
混合后溶液pH=3.2,蓝色迅速褪去,并产生大量气体,该气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝