高考化学专题复习 跟踪检测（十八） 实验探究含氯物质的性质、制备（含解析）

跟踪检测（十八） 实验探究含氯物质的性质、制备

1．在新制饱和氯水中，若只改变某一条件，下列叙述正确的是(　　 )

A．再通入少量氯气，减小

B．加入少量NaCl粉末，溶液漂白性增强

C．加入少量的碳酸钠粉末，pH增大，溶液漂白性增强

D．光照过程中，有气泡冒出，溶液的导电性减弱

解析：选C　饱和氯水不能再溶解氯气，各成分的浓度不变，A项错误；加入少量NaCl粉末，c(Cl－)增大，Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO的平衡向左移动，使HClO的浓度减小，漂白性减弱，B项错误；加入少量的碳酸钠粉末，消耗H＋，使上述平衡向右移动，HClO的浓度增大，C项正确；光照过程中，HClO分解生成O2和HCl，溶液中的离子浓度增大，导电性增强，D项错误。

2．某化学兴趣小组利用MnO2和浓盐酸及如图所示装置制备Cl2。下列分析中不正确的是(　　)

A．A中不能用长颈漏斗代替分液漏斗

B．A中缺少加热装置

C．B中盛放的NaOH溶液可以净化Cl2

D．D中的导管口若连接倒置漏斗可防止倒吸

解析：选C　氯气中混有氯化氢气体，应该用饱和食盐水除去氯化氢，氯化氢和氯气均能与氢氧化钠溶液反应，故B中不能盛放氢氧化钠溶液。

3．实验室既可用浓盐酸与MnO2在加热时反应制备Cl2，也可用KMnO4与浓盐酸在常温下反应制备Cl2，下列有关说法不正确的是(　　)

A．KMnO4的氧化性比MnO2的强

B．制备Cl2的整个实验过程中，只需要使用氧化剂与还原剂

C．用排气法收集Cl2时，不需要利用其他试剂就能确定集气瓶中已收集满

D．用足量MnO2与含有4 mol HCl的浓盐酸在加热条件下反应，得到Cl2的物质的量小于1 mol

解析：选B　比较反应的条件即可证明KMnO4的氧化性强于MnO2，A项正确；Cl2有毒，需要用碱溶液吸收尾气，B项错误；当整个集气瓶充满黄绿色气体时表明已收集满，C项正确；浓盐酸变稀后不再与MnO2反应，生成Cl2的物质的量小于1 mol，D项正确。

4．下列制取Cl2、探究其漂白性，收集并进行尾气处理的原理和装置合理的是(　　)

解析：选B　A项，该反应制取氯气需要加热，不合理；B项，浓硫酸干燥氯气，通过该装置说明干燥的氯气没有漂白性，合理；C项，氯气密度大于空气，要用向上排空气法收集氯气，不合理；D项，氯气在饱和食盐水中难以溶解，不合理。

5．已知高锰酸钾与浓盐酸在常温下反应能产生氯气。若用下图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并实验其与金属的反应。每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是(　　)

A．①和②处　　　　　　　　 B．只有②处

C．②和③处  D．②、③、④处

解析：选D　KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生氯气，因此不需要加热，因此①正确；Cl2为黄绿色、易溶于水、有毒性的气体，能被氢氧化钠溶液吸收，因此②中除去氯气中的氯化氢杂质不能用氢氧化钠溶液，因此②不正确；浓硫酸可以干燥氯气，但是要长进短出，因此③不正确；氯气与金属反应时，为了充分反应，应该把导管伸到试管的底部，且反应需要加热，为保持气压平衡及防止尾气污染环境，还应有出气管和尾气处理装置，因此④不正确。

6．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：选C　A项，利用MnO2和浓盐酸制氯气，需要加热，故无法达到实验目的；B项，洗气装置气体应该是“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，故无法达到实验目的；C项，MnO2不溶于水，MnCl2能溶于水，因此可以用过滤法分离，故能达到实验目的；D项，加热蒸干时MnCl2会发生水解：MnCl2＋2H2OMn(OH)2↓＋2HCl↑，无法制得MnCl2·4H2O，故无法达到实验目的。

7．二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色易溶于水的气体，常用于饮用水消毒。下列有关ClO2制备与杀菌的说法不合理的是(　　)

A．NaClO2在酸性条件下歧化生成ClO2和NaCl，则n(氧化剂)∶n(还原剂)＝1∶4

B．ClO2在强碱性环境中使用失效，可能的原因是2ClO2＋2OH－===ClO＋ClO＋H2O

C．可用饱和食盐水除去ClO2中的NH3

D．等物质的量的ClO2杀菌效果比Cl2强

解析：选C　A项，酸性条件下ClO发生歧化反应，生成Cl－和ClO2，可写出离子方程式：4H＋＋5ClO===Cl－＋4ClO2↑＋2H2O，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4，正确；B项，方程式符合歧化反应化合价的变化，正确；C项，ClO2易溶于水，不能用饱和食盐水除杂，错误；D项，等物质的量ClO2作氧化剂时得电子数比Cl2得电子数多，正确。

8．(2019·浙江宁波月考)实验室中用如图所示装置制取纯净的无水CuCl2(部分仪器和夹持装置已略去)。下列说法正确的是(　　)

A．装置B中试剂可以是碳酸钠溶液，目的是除去Cl2中的HCl

B．实验过程中，硬质玻璃管中产生大量蓝色的烟

C．打开分液漏斗旋塞，让浓盐酸缓慢滴下，一段时间后浓盐酸难以滴下，肯定是玻璃纤维处堵塞

D．实验时，应该先加热装置A，再加热装置D

解析：选D　应用饱和食盐水除去Cl2中的HCl，A项错误；铜与氯气反应，产生棕黄色的烟，B项错误；分液漏斗中液体难以滴下，可能是玻璃纤维处堵塞，还有可能是反应产生气体使烧瓶中压强大于分液漏斗中压强导致液体无法滴下，C项错误；应先点燃装置A处酒精灯，至产生的氯气充满整个体系时，再点燃装置D处酒精灯，D项正确。

9．Cl2O是黄棕色具有强烈刺激性气味的气体，是一种强氧化剂，易溶于水且会与水反应生成次氯酸，与有机物、还原剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。一种制取Cl2O的装置如图所示。

已知：Cl2O的熔点为－116 ℃，沸点为3.8 ℃；Cl2的沸点为－34.6 ℃；HgO＋2Cl2===HgCl2＋Cl2O。

下列说法中不正确的是(　　)

A．装置②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸

B．通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释，减小爆炸危险

C．从装置⑤中逸出气体的主要成分是Cl2O

D．装置④与⑤之间不用橡胶管连接，是为了防止橡胶管燃烧和爆炸

解析：选C　制取Cl2O需要干燥纯净的氯气，所以②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸，A项正确；高浓度的Cl2O易爆炸，所以通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释，减小爆炸危险，B项正确；装置⑤是收集Cl2O，所以温度低于3.8 ℃，此时氯气是气体，逸出的气体主要是空气和剩余的Cl2，C项错误；Cl2O与有机物接触会发生燃烧并爆炸，装置④与⑤之间不用橡胶管连接，是为了防止橡胶管燃烧和爆炸，D项正确。

10．ClO2是一种高效安全的杀菌消毒剂。氯化钠电解法生产ClO2工艺原理示意图如下：

(1)写出氯化钠电解槽内发生反应的离子方程式：_______________________________

________________________________________________________________________。

(2)写出二氧化氯发生器中的化学方程式，并标出电子转移的方向及数目：

_______________________________________________________________________。

(3)ClO2能将电镀废水中的CN－氧化成两种无毒气体，自身被还原成Cl－。写出该反应的离子方程式：______________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)根据电解原理，氯化钠电解槽内发生反应的离子方程式为Cl－＋3H2O3H2↑＋ClO。(2)二氧化氯发生器中NaClO3被还原为ClO2，盐酸被氧化为Cl2，化学方程式为2NaClO3＋4HC2e－l===2ClO2↑＋2NaCl＋Cl2↑＋2H2O。(3)ClO2能将电镀废水中的CN－氧化成两种无毒气体，自身被还原成Cl－。该反应的离子方程式为2ClO2＋2CN－===2CO2＋2Cl－＋N2。

答案：(1)Cl－＋3H2O3H2↑＋ClO

(2)2NaClO3＋4HC2e－l===2ClO2↑＋2NaCl＋Cl2↑＋2H2O

(3)2ClO2＋2CN－===2CO2＋2Cl－＋N2

11．某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。

实验一　制取氯酸钾和氯水

利用下图所示的实验装置进行实验。

(1)制取实验结束后，取出B中试管冷却结晶，过滤，洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有___________________________。

(2)若对调B和C装置的位置，________(填“能”或“不能”)提高B中氯酸钾的产率。

实验二　氯酸钾与碘化钾反应的研究

(3)在不同条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3。该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响，其中系列a实验的记录表如下(实验在室温下进行)：

①系列a实验的实验目的是_____________________________________________。

②设计1号试管实验的作用是___________________________________________。

③若2号试管实验现象为“黄色溶液”，取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色；假设氧化产物唯一，还原产物为KCl，则此反应的离子方程式为________________________。

实验三　测定饱和氯水中氯元素的总量

(4)该小组设计的实验方案为：使用下图装置，加热15.0 mL饱和氯水试样，测定产生气体的体积。此方案不可行的主要原因是_____________________________________。

(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)

解析：(1)过滤需要漏斗、玻璃棒、烧杯等仪器，而洗涤沉淀也需要漏斗、玻璃棒、烧杯等仪器。

(2)若对调B和C装置，可以通过水先把Cl2中的HCl除去，可提高KClO3的产率。

(3)①根据图表可看出其他条件都相同，只有H2SO4的浓度不同，因此该实验研究的是硫酸的浓度对反应产物的影响；②1号实验中H2SO4的浓度为0，故该实验起到与其他实验对照的作用；③淀粉遇到碘单质会显蓝色，故氧化产物为碘单质，ClO被还原为Cl－。

(4)产生的Cl2会重新溶于水，同时HClO也会发生分解，生成的HCl极易溶于水，则无法计算氯元素的质量。

答案：(1)烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可)　(2)能

(3)①研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响

②硫酸浓度为0的对照实验

③ClO＋6I－＋6H＋===Cl－＋3I2＋3H2O

(4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等，此方案无法计算试样含氯总量

12．二氧化氯(ClO2)是极易溶于水且不与水发生化学反应的黄绿色气体，沸点为11 ℃，可用于处理含硫废水。某小组在实验室中探究ClO2与Na2S的反应。回答下列问题：

(1)ClO2的制备

已知：SO2＋2NaClO3＋H2SO4===2ClO2＋2NaHSO4。

①装置A中反应的化学方程式为__________________________________________。

②欲收集干燥的ClO2，选择上图中的装置，其连接顺序为a→________________(按气流方向，用小写字母表示)。

③装置D的作用是____________________________________________________。

(2)ClO2与Na2S的反应

将上述收集到的ClO2用N2稀释以增强其稳定性，并将适量的稀释后的ClO2通入下图所示装置中充分反应，得到无色澄清溶液。一段时间后，通过下列实验探究Ⅰ中反应的产物。

④ClO2与Na2S反应的离子方程式为______________________________________。用于处理含硫废水时，ClO2相对于Cl2的优点是_______________________________________

____________________________________________________________(任写一条)。

解析：(1)②装置A生成SO2，通入装置E，防止倒吸，接着通入B中生成ClO2，在装置D中冷却收集ClO2，最后装置C处理尾气。

(2)④可以从反应物或产物的性质去比较。

答案：(1)①Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O　②g→h(或h→g)→b→c→e→f→d　③冷凝并收集ClO2

(2)①SO2　②生成白色沉淀

③加入足量稀硝酸酸化的硝酸银溶液　

④8ClO2＋5S2－＋4H2O===8Cl－＋5SO＋8H＋

ClO2除硫效果彻底，氧化产物稳定；ClO2在水中的溶解度大；剩余的ClO2不会产生二次污染；均被还原为Cl－时，二氧化氯得到的电子数是氯气的2.5倍(任写一条即可)

13．二氧化氯(ClO2)被世界卫生组织(WHO)列为AⅠ级高效安全灭菌消毒剂。常温下二氧化氯为黄绿色气体，其熔点为－59.5 ℃，沸点为11.0 ℃，能溶于水，不与水反应。温度过高，二氧化氯的水溶液可能爆炸。某研究性学习小组拟用下图所示装置制取并收集ClO2。(加热和夹持装置均省略)

(1)在圆底烧瓶中先放入一定量的KClO3和草酸(H2C2O4)，然后再加入足量的稀硫酸，在60～80 ℃之间生成ClO2、CO2和一种硫酸盐，该反应的化学方程式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)A装置中使用温度计的目的____________________。反应开始后，可以观察到圆底烧瓶内的现象是____________________________________。

(3)B装置的作用是________________________________________________________。

(4)D装置中的NaOH溶液吸收尾气中的ClO2，生成物质的量之比为1∶1的两种盐，一种为NaClO2，另一种为________。

解析：(1)根据题干信息，KClO3和草酸(H2C2O4)中加入足量的稀硫酸，在60～80 ℃之间反应生成ClO2、CO2和一种硫酸盐，则硫酸盐是K2SO4，因此有KClO3＋H2C2O4＋H2SO4―→ClO2↑＋CO2↑＋K2SO4＋H2O，KClO3中氯元素的化合价由＋5价→＋4价，化合价降低1价，H2C2O4中碳元素由＋3价→＋4价，化合价共升高2价，最小公倍数是2，然后根据原子守恒，配平其他原子，即2KClO3＋H2C2O4＋H2SO4K2SO4＋2ClO2↑＋2H2O＋2CO2↑。(2)温度过高，ClO2的水溶液可能爆炸，反应在60～80 ℃之间发生，因此温度计的作用是控制温度，防止温度过高引起爆炸；ClO2是黄绿色气体，反应开始后，烧瓶内的溶液中有气泡逸出，圆底烧瓶内产生黄绿色气体。(3)装置B的作用是将ClO2冷凝并收集。(4)ClO2中Cl显＋4价，NaClO2中的Cl的化合价为＋3价，此反应是氧化还原反应，有化合价降低就有化合价升高，设另一种盐中氯元素的化合价为x，生成两种盐的物质的量为1∶1，根据电子守恒，1∶1＝1∶(x－4)，即x＝5，此盐为NaClO3。

答案：(1)2KClO3＋H2C2O4＋H2SO4K2SO4＋2ClO2↑＋2H2O＋2CO2↑

(2)控制温度，避免温度过高引起爆炸　溶液中有气泡逸出，圆底烧瓶内产生黄绿色气体

(3)将ClO2冷凝并收集　(4)NaClO3