
一、氯氣
1.物理性質(zhì)
當(dāng)發(fā)生氯氣泄漏時(shí),人應(yīng)向高處、逆風(fēng)方向躲避。氯氣的物理性質(zhì)如下表:
2.化學(xué)性質(zhì)
(1)與金屬反應(yīng)
(2)與非金屬反應(yīng)(氫氣)
①點(diǎn)燃:H2+Cl22HCl。
現(xiàn)象:H2在Cl2中能安靜地燃燒,產(chǎn)生蒼白色火焰,瓶口有白霧。
②光照:H2+Cl2 2HCl。
現(xiàn)象:發(fā)生爆炸,瓶口有白霧。
(3)與H2O反應(yīng)
化學(xué)方程式:Cl2+H2OHCl+HClO。
(4)與堿液反應(yīng)
①與NaOH溶液反應(yīng):Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O(實(shí)驗(yàn)室制Cl2時(shí)尾氣處理原理)
②與Ca(OH)2反應(yīng)生成漂白粉
制取反應(yīng)原理:2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
漂白粉的主要成分:CaCl2和Ca(ClO)2,有效成分Ca(ClO)2。
漂白反應(yīng)原理:Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3↓+2HClO。
(5)與還原性物質(zhì)反應(yīng)
①與KI反應(yīng):Cl2+2KI2KCl+I2。
②與FeCl2反應(yīng):Cl2+2FeCl22FeCl3。
③與SO2+H2O反應(yīng):Cl2+SO2+2H2OH2SO4+2HCl。
Cl2與堿、水的歧化反應(yīng):Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O,1 ml Cl2與足量NaOH反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為NA;由于Cl2+H2OHCl+HClO,是可逆反應(yīng),1 ml Cl2溶于水轉(zhuǎn)移電子數(shù)小于NA。ClO-類似于,酸性環(huán)境氧化性增強(qiáng),但ClO-又不同于NOeq \\al(-,3),其在任何環(huán)境都體現(xiàn)氧化性,如ClO-與I-、Fe2+無(wú)論酸性環(huán)境還是堿性環(huán)境均不能大量共存。
二、氯氣的制法
1.氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
(1)反應(yīng)原理
MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O
MnO2也可用KMnO4、K2Cr2O7等氧化劑代替,如:2KMnO4+16HCl(濃)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
(2)實(shí)驗(yàn)裝置
①發(fā)生裝置:用分液漏斗、圓底燒瓶等組裝的固液加熱型制氣裝置。
②凈化裝置:飽和食鹽水除去Cl2中的HCl氣體,濃硫酸除去Cl2中的水蒸氣。
③收集裝置:向上排空氣法或排飽和食鹽水法。
④尾氣處理:用 NaOH溶液吸收多余的Cl2,以防Cl2污染空氣。
(3)驗(yàn)滿方法
①將濕潤(rùn)的淀粉?碘化鉀試紙靠近收集Cl2的集氣瓶瓶口,若觀察到試紙立即變藍(lán),則證明已收集滿。
②將濕潤(rùn)的藍(lán)色石蕊試紙靠近盛氯氣的瓶口,若觀察到試紙先變紅后褪色,則證明已收集滿。
③根據(jù)氯氣的顏色判斷是否收集滿:若觀察到整個(gè)集氣瓶中充滿黃綠色的氣體,則證明已收集滿。
實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的注意事項(xiàng)
(1)為了減少制得的Cl2中HCl的含量,加熱時(shí)溫度不宜過(guò)高,以減少HCl的揮發(fā)。
(2)制取時(shí)一定要注意反應(yīng)條件是“濃鹽酸”和“加熱”,一旦濃鹽酸變?yōu)橄←}酸,反應(yīng)將不再發(fā)生。
(3)尾氣吸收時(shí),不能用澄清石灰水吸收Cl2,因?yàn)槌吻迨宜蠧a(OH)2濃度小,吸收不完全。工業(yè)上常采用石灰乳來(lái)吸收Cl2。
2.氯氣的工業(yè)制法
工業(yè)上制氯氣通常采用電解飽和食鹽水的方法。
制備原理:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。
三、次氯酸、次氯酸鹽
1.次氯酸:HClO的結(jié)構(gòu)式為H—O—Cl(氧處于中心),電子式為。
(1)弱酸性:一元弱酸,酸性比碳酸還弱。
(2)不穩(wěn)定性:次氯酸見光易分解:2HClO2HCl+O2↑,因此次氯酸要現(xiàn)用現(xiàn)配,保存在棕色試劑瓶中。
(3)強(qiáng)氧化性:能使有色布條褪色,用作消毒劑、漂白劑。HClO和ClO?都具有強(qiáng)氧化性:無(wú)論酸性、堿性條件下都可以跟亞鐵鹽、碘化物、硫化物等發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
如硫酸亞鐵溶液遇漂白粉發(fā)生反應(yīng):2Fe2++5ClO?+5H2O2Fe(OH)3↓+Cl?+4HClO;
漂白粉遇亞硫酸鹽發(fā)生反應(yīng):Ca2++ClO?+Cl?+CaSO4↓??捎糜跉⒕⑾?;漂白有色物質(zhì)。
2.漂白粉:
(1)成分:主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2,屬于混合物,有效成分是Ca(ClO)2。
(2)制取原理:2Cl2 +2Ca(OH)2CaCl2 +Ca(ClO)2 +2H2O。
(3)化學(xué)性質(zhì):水溶液呈堿性,具有強(qiáng)氧化性。
(4)漂白原理:Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3↓+2HClO。
(5)久置失效原理:Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3+2HClO、2HClO2HCl+O2↑,必須密封保存。
說(shuō)明:
氯氣用于殺菌消毒時(shí),起作用的是HClO,而HClO不穩(wěn)定,難以保存。所以在工業(yè)上用Cl2與石灰乳反應(yīng)制成漂白粉,便于貯存和運(yùn)輸。
3.Cl-的檢驗(yàn):
,含Cl-。
注意:檢驗(yàn)鹵素離子時(shí)加入稀硝酸是為了防止等離子的干擾。
四、鹵素單質(zhì)性質(zhì)的遞變性、相似性和特殊性
1.物理性質(zhì):
Br2是一種深紅棕色液體,易揮發(fā);I2是一種紫黑色固體,易升華。
Br2溶解在水中的顏色是黃色→橙色,I2溶解在水中的顏色是深黃色→褐色,
Br2溶解在CCl4中的顏色是橙色→橙紅色,I2溶解在CCl4中的顏?zhàn)仙钭仙?br>物理性質(zhì)的遞變性:
2.化學(xué)性質(zhì)相似性:
(1)都能與大多數(shù)金屬反應(yīng):2Fe+3Br22FeBr3;I2+FeFeI2;
(2)都能與H2反應(yīng):H2+X22HX;
(3)都能與H2O反應(yīng):X2+H2OHX+HXO(F2例外);
(4)都能與堿液反應(yīng):X2+2NaOHNaX+NaXO+H2O(F2例外)。
3.鹵素互化物:
由兩種鹵素互相結(jié)合而成的物質(zhì)叫鹵素互化物。如IBr、ICl、BrF3、ClF3。
鹵素互化物與鹵素單質(zhì)的性質(zhì)相似,有較強(qiáng)的氧化性,如能與金屬、H2O、NaOH等反應(yīng):2IBr+2MgMgBr2+MgI2。
注意:
鹵素互化物中,非金屬性弱的元素顯正價(jià),如:ICl中,I顯+1價(jià),Cl顯-1價(jià),所以鹵素互化物與水或堿的反應(yīng)一般屬于非氧化還原反應(yīng):
IBr+H2OHBr+HIO,
IBr+2NaOHNaBr+NaIO+H2O。
4.?dāng)M鹵素:
有些多原子分子與鹵素單質(zhì)性質(zhì)相似,其陰離子與鹵素陰離子性質(zhì)相似。如:氰(CN)2、硫氰(SCN)2、氧氰(OCN)2。解答這類題目時(shí)可用換元法,如把(SCN)2當(dāng)作X2,把SCN-當(dāng)作X-。
5.鹵素單質(zhì)氧化性強(qiáng)弱的實(shí)驗(yàn)探究方法
(1)鹵素單質(zhì)間的置換。
①將Cl2通入NaBr溶液中發(fā)生反應(yīng):Cl2+2NaBrBr2+2NaCl。說(shuō)明氧化性:Cl2 >Br2。
②將溴水滴入KI-淀粉溶液中,溶液變成藍(lán)色,發(fā)生反應(yīng):Br2+2KII2+2KBr。說(shuō)明氧化性:Br2>I2。
(2)與氫氣化合的難易程度,越易化合,則氧化性越強(qiáng)。
H2與Cl2的混合氣體光照爆炸;H2與Br2的混合氣體加熱才能反應(yīng);H2與I2反應(yīng)很困難。
說(shuō)明氧化性:Cl2>Br2>I2。
(3)氫化物的穩(wěn)定性。
利用HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性來(lái)判斷元素非金屬性的強(qiáng)弱;HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性越來(lái)越差,說(shuō)明元素的非金屬性:Cl>Br>I。
6.鹵素離子的檢驗(yàn)方法
(1)AgNO3溶液——沉淀法
未知液生成 QUOTE
(2)置換——萃取法
未知液
有機(jī)層呈 QUOTE
(3)氧化——淀粉法檢驗(yàn)I?
未知液藍(lán)色溶液,表明含有I?
考向一 氯氣的性質(zhì)
典例1 Cl2是一種重要的工業(yè)原料,液氯儲(chǔ)存區(qū)貼有的說(shuō)明卡如表所示:
下列解釋事實(shí)的方程式不正確的是
A.電解飽和食鹽水制取Cl2:2Cl-+2H2Oeq \(=====,\s\up7(電解))2OH-+H2↑+Cl2↑
B.氯氣用于自來(lái)水消毒:Cl2+H2O2H++Cl-+ClO-
C.濃氨水檢驗(yàn)泄露的氯氣,產(chǎn)生白煙:8NH3+3Cl2===6NH4Cl+N2
D.氯氣“泄漏處理”中NaHSO3溶液的作用:HSOeq \\al(-,3)+Cl2+H2O===SOeq \\al(2-,4)+3H++2Cl-
【解析】電解飽和食鹽水生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉,離子方程式為2Cl-+2H2Oeq \(=====,\s\up7(電解))2OH-+H2↑+Cl2↑,故A正確;HClO為弱酸,不能完全電離,離子方程式為Cl2+H2OH++Cl-+HClO,故B錯(cuò)誤;氯氣具有強(qiáng)氧化性,可氧化氨氣為氮?dú)?,同時(shí)生成氯化銨,方程式為8NH3+3Cl2===6NH4Cl+N2,故C正確;Cl2與NaHSO3發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成SOeq \\al(2-,4),反應(yīng)的離子方程式為HSOeq \\al(-,3)+Cl2+H2O===SOeq \\al(2-,4)+3H++2Cl-,故D正確。
【答案】B
1.分別向盛有Cl2的三個(gè)集氣瓶甲、乙、丙中各注入下列液體中的一種,經(jīng)過(guò)振蕩,現(xiàn)象如圖所示,則甲、乙、丙中注入的液體分別是
①AgNO3溶液 ②NaOH溶液 ③水
①②③B.②①③C.③②①D.①③②
【答案】B
【解析】甲中氣體和溶液都無(wú)色,說(shuō)明不存在氯氣,是加入NaOH溶液;乙中氣體無(wú)色且溶液中出現(xiàn)白色渾濁,說(shuō)明不存在氯氣且溶液中生成了白色沉淀,是加入AgNO3溶液;丙中氣體和溶液都呈淺黃綠色,說(shuō)明存在氯氣分子,是加入水。
歸納拓展
1.高考常考的含氯化合物
近幾年高考對(duì)含氯化合物的考查,不僅僅局限于HClO和NaClO、Ca(ClO)2等,還涉及ClO2、NaClO3、NaClO2、KClO3等物質(zhì)。
(1)+1價(jià)的HClO 、NaClO和Ca(ClO)2
+1價(jià)的含氯化合物一般具有很強(qiáng)的氧化性和漂白性,是常用的強(qiáng)氧化劑或漂白劑。
如Ca(ClO)2+4HCl(aq)=== CaCl2+2Cl2↑+2H2O;
2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-===2FeOeq \\al(2-,4)+3Cl-+5H2O (FeOeq \\al(2-,4)——強(qiáng)氧化劑)。
(2)+4價(jià)的ClO2
ClO2是一種新型凈水劑,具有很強(qiáng)的氧化性,如2ClO2+Na2O2=== 2NaClO2+O2↑
(3)+5價(jià)的NaClO3、KClO3
+5價(jià)的氯元素具有較強(qiáng)的氧化性,是常用的氧化劑。
如KClO3+6HCl===KCl+3Cl2↑+3H2O;
2KClO3eq \(=====,\s\up7(MnO2),\s\d5(△))2KCl+3O2↑。
2.有效氯含量
有效氯含量的實(shí)質(zhì)是指每克的含氯化合物中所含氧化態(tài)氯的氧化能力相當(dāng)于多少克氯氣的氧化能力。其本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)的電子得失守恒。
如ClO2有效氯含量的計(jì)算方法如下,設(shè)ClO2的有效氯含量為x,則eq \f(1 g,67.5 g·ml-1)×5=eq \f(x,71 g·ml-1)×2,x≈2.63 g。
考向二 氯水的性質(zhì)和變化
典例2 下列關(guān)于氯水的敘述正確的是
①新制氯水中只含Cl2和H2O ②新制氯水可使藍(lán)色石蕊試紙先變紅后褪色 ③氯水光照時(shí)有氣泡冒出,該氣體為Cl2 ④氯水放置數(shù)天后,溶液的酸性將減弱 ⑤新制氯水呈黃綠色,久置氯水呈無(wú)色 ⑥新制氯水漂白作用強(qiáng),久置氯水無(wú)漂白作用
A.①③④B.②③④C.③⑤⑥D(zhuǎn).②⑤⑥
【解析】新制氯水中還含有HClO、H+、Cl-等,①錯(cuò)誤;新制氯水中含有鹽酸和次氯酸,其中鹽酸能使藍(lán)色石蕊試紙變紅,次氯酸具有漂白性能使試紙的紅色褪去,②正確;氯水光照時(shí)有氣泡冒出,是因?yàn)樯傻腍ClO見光分解,產(chǎn)生氯化氫和氧氣,③錯(cuò)誤;氯水放置數(shù)天后,由于次氯酸見光易分解生成HCl,故久置的氯水為HCl的溶液,酸性增強(qiáng),④錯(cuò)誤;因新制氯水中含有氯氣,所以新制氯水呈黃綠色,久置氯水中無(wú)氯氣,所以呈無(wú)色,故⑤正確;新制氯水中有HClO,而久置氯水中無(wú)HClO,⑥正確。故答案選D項(xiàng)。
【答案】D
2.在新制飽和氯水中,若只改變某一條件,下列敘述正確的是
A.再通入少量氯氣,減小
B.通入少量SO2,溶液漂白性增強(qiáng)
C.加入少量的碳酸氫鈉粉末,pH增大,溶液漂白性增強(qiáng)
D.光照過(guò)程中,有氣泡冒出,溶液的導(dǎo)電性減弱
【答案】C
【解析】飽和氯水不能再溶解Cl2,各成分的濃度不變,A錯(cuò)誤;SO2+Cl2+2H2O2HCl+H2SO4,Cl2+H2OH++Cl?+HClO的平衡左移,HClO濃度降低,漂白性減弱,B錯(cuò)誤;加入少量NaHCO3粉末,消耗H+,使上述平衡正向移動(dòng),HClO的濃度增大,C正確;光照過(guò)程中HClO分解,生成O2和HCl,溶液中的離子濃度增大,導(dǎo)電性增強(qiáng),D錯(cuò)誤。
氯水的多種成分與多種性質(zhì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系
1.氯水的成分——三分四離
氯水中存在三個(gè)平衡:
(1)Cl2+H2OHCl+HClO,(2)HClOH++ClO?,(3)H2OH++OH?。
根據(jù)可逆反應(yīng)的特點(diǎn),即可得出新制氯水中存在的各種微粒。
2.氯水的多重性質(zhì)
新制氯水的多種成分決定了它具有多重性質(zhì):
①Cl2的強(qiáng)氧化性;②HCl的強(qiáng)酸性;③HClO的強(qiáng)氧化性、弱酸性;④Cl?的性質(zhì)。
在不同的反應(yīng)中,新制氯水中起作用的成分不同。
考向三 氯氣制備與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)考查
典例3 下列裝置應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室制氯氣并回收氯化錳的實(shí)驗(yàn),能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?br>
A.用裝置甲制取氯氣
B.用裝置乙除去氯氣中的少量氯化氫
C.用裝置丙分離二氧化錳和氯化錳溶液
D.用裝置丁蒸干氯化錳溶液制MnCl2·4H2O
【解析】A項(xiàng),利用MnO2和濃鹽酸制氯氣,需要加熱,故無(wú)法達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?;B項(xiàng),洗氣裝置氣體應(yīng)該是“長(zhǎng)進(jìn)短出”,且Cl2和HCl都能與NaHCO3溶液反應(yīng),應(yīng)用飽和食鹽水除去Cl2中的HCl,故無(wú)法達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模籆項(xiàng),MnO2不溶于水,MnCl2能溶于水,因此可以用過(guò)濾法分離,故能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?;D項(xiàng),加熱蒸干時(shí)MnCl2會(huì)發(fā)生水解:MnCl2+2H2OMn(OH)2↓+2HCl↑,無(wú)法制得MnCl2·4H2O,故無(wú)法達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?br>【答案】C
3.如圖是實(shí)驗(yàn)室制備氯氣并進(jìn)行一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn)的裝置(加熱及夾持裝置已略)。
(1)制備氯氣選用的藥品為固體二氧化錳和濃鹽酸,相應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
(2)裝置B中飽和食鹽水的作用是 。同時(shí)裝置B亦是安全瓶,當(dāng)C中發(fā)生堵塞時(shí),B中的現(xiàn)象為 。
(3)裝置C的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證氯氣是否具有漂白性,因此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入的物質(zhì)為 (填字母)。
(4)設(shè)計(jì)裝置D、E的目的是比較氯、溴、碘的非金屬性。當(dāng)向D中緩慢通入一定量的氯氣時(shí),可以看到無(wú)色溶液逐漸變?yōu)? 色,說(shuō)明氯的非金屬性大于溴的。
(5)打開活塞,將裝置D中少量溶液滴入裝置E中,振蕩。觀察到的現(xiàn)象是 。
(6)裝置F中用足量的Na2SO3溶液吸收多余的氯氣,試寫出相應(yīng)的離子反應(yīng)方程式: 。
【答案】(1)MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)除去Cl2中的HCl B中長(zhǎng)頸漏斗中液面上升,形成水柱
(3)d
(4)黃
(5)E中溶液分為兩層,上層(苯層)為紫紅色
(6)+Cl2+H2O+2Cl?+2H+
【解析】(1)二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水。
(2)飽和食鹽水可吸收HCl,裝置B中飽和食鹽水的作用是除去Cl2中的HCl;若裝置C堵塞,B中壓強(qiáng)增大,長(zhǎng)頸漏斗中液面會(huì)上升,形成水柱。
(3)裝置C的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證氯氣是否具有漂白性,氯氣和水反應(yīng)生成的次氯酸具有漂白性,則可通過(guò)將Cl2依次通入濕潤(rùn)的有色布條、干燥劑、干燥的有色布條來(lái)驗(yàn)證氯氣的漂白性。Ⅱ中應(yīng)放固體干燥劑,所以選d。
(4)當(dāng)向D中緩慢通入少量氯氣時(shí),Cl2+2NaBrBr2+2NaCl,所以可以看到無(wú)色溶液逐漸變?yōu)辄S色。
(5)打開活塞,將裝置D中含溴單質(zhì)的少量溶液加入含碘化鉀和苯的裝置E中,溴單質(zhì)和碘化鉀反應(yīng)生成碘單質(zhì),碘單質(zhì)溶于苯呈紫紅色,振蕩后觀察到的現(xiàn)象:E中溶液分為兩層,上層(苯層)為紫紅色。
(6)Cl2具有氧化性,可將氧化為。
考向四 鹵離子的檢驗(yàn)
典例4 下列能夠檢驗(yàn)出KI中是否含有Br-的實(shí)驗(yàn)是
A.加入足量的新制氯水,溶液變色則有Br-
B.加入酸性KMnO4溶液,觀察溶液顏色是否褪去
C.加入少量的碘水,再加入CCl4振蕩,有機(jī)層有色,則有Br-
D.加入足量FeCl3溶液,用CCl4萃取后,取無(wú)色的水層并加入AgNO3溶液,有淡黃色沉淀生成,則含有Br-
【解析】A項(xiàng),在KI中加入足量新制氯水,也會(huì)置換出單質(zhì)碘而使溶液變色,故不能確定是否含有Br-;B項(xiàng),Br-和I-均能使酸性KMnO4溶液褪色;C項(xiàng),加入少量的碘水,再加入CCl4振蕩,有機(jī)層是萃取I2而顯色,并沒有Br2產(chǎn)生。
【答案】D
4.甲、乙、丙三種溶液各含有一種X-(X-為Cl-、Br-或I-)離子,向甲中加淀粉溶液和氯水,則溶液變?yōu)槌壬?,再加乙溶液,顏色無(wú)明顯變化。則甲、乙、丙依次含有
A.Br-、Cl-、I-B.Br-、I-、Cl-
C.I-、Br-、Cl-D.Cl-、I-、Br-
【答案】A
【解析】甲、乙、丙三種溶液中各有一種X-(X-為Cl-、Br-、I- )離子,向甲中加入淀粉溶液和氯水,溶液變?yōu)槌壬?,二者發(fā)生置換反應(yīng),說(shuō)明甲中含有Br-,再加乙溶液,顏色無(wú)明顯變化,說(shuō)明加入的物質(zhì)和溴不反應(yīng),則為Cl-,則說(shuō)明甲中含有Br-,乙中含有Cl-,丙中含有I-,A符合題意。
答案選A。
1.下列有關(guān)工業(yè)制備的說(shuō)法正確的是
A.從海水中可以得到NaCl,電解NaCl溶液可得到金屬鈉
B.工業(yè)上利用Cl2 與澄清石灰水為原料制備漂白粉
C.由于海水中碘離子濃度很低,工業(yè)上是從海產(chǎn)品(如海帶等)中提取碘
D.工業(yè)上制備鹽酸是利用Cl2 與H2 光照化合后再溶于水而制得
【答案】C
【解析】A.海水曬鹽得到NaCl,通過(guò)電解熔融NaCl可制備Na,電解NaCl溶液不能得到金屬鈉,故A錯(cuò)誤;B.因氫氧化鈣在水中的溶解度較小,為提高漂白粉的產(chǎn)量,工業(yè)上利用Cl2與石灰乳反應(yīng)來(lái)制備漂白粉,故B錯(cuò)誤;C.由于海水中碘離子濃度很低,工業(yè)上一般從海產(chǎn)品(如海帶等)中提取碘,故C正確;
D.由于Cl2 與H2 光照化合會(huì)發(fā)生爆炸性反應(yīng),所以工業(yè)上制鹽酸通常將氫氣在氯氣中燃燒化合后,再溶于水制得鹽酸,故D錯(cuò)誤;答案選C。
2.NaCl是一種化工原料,可以制備一系列物質(zhì)。下列說(shuō)法正確的是
A.25℃,NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大
B.石灰乳與Cl2的反應(yīng)中,Cl2既是氧化劑,又是還原劑
C.常溫下干燥的Cl2能用鋼瓶貯存,所以Cl2不與鐵反應(yīng)
D.圖4所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)
【答案】B
【解析】A、25 ℃,NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的小,A項(xiàng)錯(cuò)誤;
B、石灰乳與Cl2的反應(yīng)生成氯化鈣、次氯酸鈣和水,只有氯元素化合價(jià)發(fā)生變化,Cl2既是氧化劑,又是還原劑,B項(xiàng)正確;C、常溫下Cl2不與鐵反應(yīng),加熱條件下則可以反應(yīng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;D、圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)中生成NaHCO3、Na2CO3的反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案選B。
3.下列有關(guān)從海帶中提取碘的實(shí)驗(yàn)原理和裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?br>A.用裝置甲灼燒碎海帶
B.用裝置乙過(guò)濾海帶灰的浸泡液
C.用裝置丙制備用于氧化浸泡液中I?的Cl2
D.用裝置丁吸收氧化浸泡液中I?后的Cl2尾氣
【答案】B
【解析】A、灼燒碎海帶應(yīng)用坩堝,A錯(cuò)誤;B、海帶灰的浸泡液用過(guò)濾法分離,以獲得含I-的溶液,B正確;C、MnO2與濃鹽酸常溫不反應(yīng),MnO2與濃鹽酸反應(yīng)制Cl2需要加熱,反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O,C錯(cuò)誤;D、Cl2在飽和NaCl溶液中溶解度很小,不能用飽和NaCl溶液吸收尾氣Cl2,尾氣Cl2通常用NaOH溶液吸收,D錯(cuò)誤;答案選B。
4.Mg與Br2反應(yīng)可生成具有強(qiáng)吸水性的MgBr2,該反應(yīng)劇烈且放出大量的熱。實(shí)驗(yàn)室采用如圖裝置制備無(wú)水MgBr2。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.a(chǎn)為冷卻水進(jìn)水口
B.裝置A的作用是吸收水蒸氣和揮發(fā)出的溴蒸氣
C.實(shí)驗(yàn)時(shí)需緩慢通入N2,防止反應(yīng)過(guò)于劇烈
D.不能用干燥空氣代替N2,因?yàn)楦碑a(chǎn)物MgO會(huì)阻礙反應(yīng)的進(jìn)行
【答案】B
【解析】A.冷凝管起到冷凝回流的作用,冷凝管內(nèi)冷凝水的方向?yàn)橄逻M(jìn)上出,則a為冷卻水進(jìn)水口,故A正確;B.MgBr2具有較強(qiáng)的吸水性,制備無(wú)水MgBr2,需要防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入三頸燒瓶,則裝置A的作用是吸收水蒸氣,但無(wú)水CaCl2不能吸收溴蒸氣,故B錯(cuò)誤; C.制取MgBr2的反應(yīng)劇烈且放出大量的熱,實(shí)驗(yàn)時(shí)利用干燥的氮?dú)鈱逭魵鈳肴i燒瓶中,為防止反應(yīng)過(guò)于劇烈,實(shí)驗(yàn)時(shí)需緩慢通入N2,故C正確;D.不能用干燥空氣代替N2,空氣中含有的氧氣可將鎂氧化為副產(chǎn)物MgO會(huì)阻礙反應(yīng)的進(jìn)行,故D正確;答案選B。
5.已知與濃鹽酸在常溫下能反應(yīng)產(chǎn)生。若用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)制備純凈、干燥的氯氣,并與金屬反應(yīng)。每個(gè)虛線框表示一個(gè)單元裝置,其中有錯(cuò)誤的是( )
A.①處和②處B.只有②處C.只有②處和③處D.②處、③處和④處
【答案】D
【解析】①與濃鹽酸在常溫下反應(yīng)產(chǎn)生,①正確;②濃鹽酸易揮發(fā),生成的氯氣中混有和水蒸氣,應(yīng)通入盛有飽和食鹽水的洗氣瓶除去,會(huì)與溶液反應(yīng),故不能選擇氫氧化鈉溶液,②錯(cuò)誤;③用濃硫酸干燥氯氣,導(dǎo)管應(yīng)長(zhǎng)進(jìn)短出,③錯(cuò)誤;④氯氣與金屬在試管中反應(yīng),若用單孔塞,容易造成試管內(nèi)壓強(qiáng)過(guò)大,且導(dǎo)管應(yīng)伸到試管底部,④錯(cuò)誤。綜上,答案選D。
6.關(guān)于下列消毒劑的有效成分的分析錯(cuò)誤的是
【答案】D
【解析】A.H2O2可與NaClO發(fā)生反應(yīng):H2O2+ClO-=Cl-+O2↑+H2O,故A正確;B.可用Cl2與Ca(OH)2制備Ca(ClO)2:2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,故B正確;C.由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可得:分子式為C8H9OCl,故C正確;
D.分子有三個(gè)對(duì)稱軸,分子中只有一種環(huán)境的碳,故D錯(cuò)誤;故選D。
7.下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)室氯氣的制備、收集、性質(zhì)檢驗(yàn)及尾氣處理的裝置中,錯(cuò)誤的是( )
A.制備Cl2 B.收集Cl2 C.驗(yàn)證Cl2具有氧化性 D.吸收Cl2尾氣
【答案】A
【解析】A.用MnO2和濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)可制備出氯氣,反應(yīng)時(shí),濃鹽酸盛放在分液漏斗中,分液漏斗是帶旋塞的,圖中的漏斗沒有旋塞,A項(xiàng)錯(cuò)誤;B.收集氯氣可采用向上排空氣法或排飽和食鹽水法,飽和食鹽水可以降低氯氣在水中的溶解,并且一定要注意由短管進(jìn)氣,B項(xiàng)正確;C.氯氣可將KI溶液中的I-氧化為碘單質(zhì),從而使淀粉變藍(lán),因此該裝置可用于驗(yàn)證氯氣的氧化性,C項(xiàng)正確;D.氯氣有毒,可以利用NaOH溶液對(duì)其進(jìn)行吸收,D項(xiàng)正確;答案選A。
8.某小組比較Cl-、Br-、I- 的還原性,實(shí)驗(yàn)如下:
下列對(duì)實(shí)驗(yàn)的分析不合理的是
A.實(shí)驗(yàn)1中,白煙是NH4ClB.根據(jù)實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2判斷還原性:Br->Cl-
C.根據(jù)實(shí)驗(yàn)3判斷還原性:I->Br-D.上述實(shí)驗(yàn)利用了濃H2SO4的強(qiáng)氧化性、難揮發(fā)性等性質(zhì)
【答案】C
【解析】實(shí)驗(yàn)1,試管口揮發(fā)出的氯化氫氣體與濃氨水揮發(fā)出的氨氣反應(yīng)生成白煙氯化銨,故A合理;實(shí)驗(yàn)1溶液顏色無(wú)明顯變化說(shuō)明濃硫酸不能氧化氯離子,實(shí)驗(yàn)2溶液變黃說(shuō)明濃硫酸能氧化溴離子,所以判斷還原性:Br->Cl-,故B合理;②中溶液含有濃硫酸和溴單質(zhì),加入碘化鈉生成碘單質(zhì),可能是濃硫酸把碘離子氧化為碘單質(zhì),不能得出還原性I->Br-的結(jié)論,故C不合理;實(shí)驗(yàn)1體現(xiàn)濃硫酸的難揮發(fā)性、實(shí)驗(yàn)2體現(xiàn)濃硫酸的氧化性,故D合理;選C。
9.Cl2O是黃棕色具有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體,是一種強(qiáng)氧化劑,易溶于水且會(huì)與水反應(yīng)生成次氯酸,與有機(jī)物、還原劑接觸或加熱時(shí)會(huì)發(fā)生燃燒并爆炸。制取Cl2O的裝置如圖所示。
已知:Cl2O的熔點(diǎn)為-116℃,沸點(diǎn)為3.8℃,Cl2的沸點(diǎn)為-34.6℃;HgO+2Cl2=HgCl2+Cl2O
下列說(shuō)法不正確的是( )
A.裝置②、③中盛裝的試劑依次是飽和食鹽水和濃硫酸
B.通入干燥空氣的目的是將生成的Cl2O稀釋減少爆炸危險(xiǎn)
C.從裝置⑤中逸出氣體的主要成分是Cl2O
D.裝置④與⑤之間不用橡皮管連接,是為了防止橡皮管燃燒和爆炸
【答案】C
【解析】A. 制取Cl2O需要干燥純凈的氯氣,所以②③中盛裝的試劑依次是飽和食鹽水和濃硫酸,以保證進(jìn)入④的Cl2中無(wú)水,A正確;B. 高濃度的Cl2O易爆炸,所以通入干燥空氣可以將生成的Cl2O進(jìn)行稀釋,以減少爆炸危險(xiǎn),B正確;C. 由物質(zhì)的沸點(diǎn)可知,裝置⑤用液氨降溫冷卻分離出Cl2O,逸出的氣體是空氣及過(guò)量Cl2,C錯(cuò)誤;D. Cl2O與有機(jī)物接觸會(huì)發(fā)生燃燒并爆炸,則裝置④與⑤之間不能用橡皮管連接,是為了防止橡皮管燃燒和爆炸,D正確;故合理選項(xiàng)是C。
10.某研究小組為了探究NaClO溶液的性質(zhì),設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn),并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
則以下判斷不正確的是
A.實(shí)驗(yàn)①:發(fā)生的反應(yīng)為Ag++ClO-+H2O=AgCl↓+2OH-B.實(shí)驗(yàn)②:無(wú)色氣體為O2
C.實(shí)驗(yàn)③:還原性強(qiáng)弱順序Fe2+>Cl-D.實(shí)驗(yàn)④:ClO-與Al3+的水解相互促進(jìn)
【答案】A
【解析】A、根據(jù)水解原理可知NaClO溶液與飽和Ag2SO4溶液反應(yīng):2Ag++2ClO-+H2O=Ag2O↓+2HClO,A錯(cuò)誤;B、醋酸酸性大于次氯酸,所以NaClO溶液與CH3COOH溶液反應(yīng)生成次氯酸,次氯酸光照分解成氧氣,B正確;C、ClO-具有氧化性,F(xiàn)e2+具有還原性,被氧化為Fe3+,遇KSCN溶液,溶液變紅,所以還原性Fe2+>Cl-,C正確;D、NaClO溶液水解顯堿性,AlCl3溶液水解顯酸性,二者混合相互促進(jìn)水解,D正確;答案選A。
11.I-具有還原性,含碘食鹽中的碘元素主要以KIO3的形式存在,I-、I2、IO3-在一定條件下可發(fā)生如圖轉(zhuǎn)化關(guān)系。下列說(shuō)法不正確的是
A.用淀粉-KI試紙和食醋可檢驗(yàn)食鹽是否加碘
B.由圖可知氧化性的強(qiáng)弱順序?yàn)镃12>IO3->I2
C.生產(chǎn)等量的碘,途徑I和途徑Ⅱ轉(zhuǎn)移電子數(shù)目之比為2:5
D.途徑Ⅲ反應(yīng)的離子方程式:3C12+I-+3H2O=6C1-+IO3-+6H+
【答案】C
【解析】
A. 碘食鹽中的碘元素主要以KIO3的形式存在,IO3-和I-在酸性條件下可生成I2,I2遇淀粉變藍(lán),A正確;
B. 由圖途徑Ⅲ可知,Cl2可將I-氧化為IO3-,氧化性Cl2>IO3-,途徑Ⅱ可知IO3-可被還原為I2,氧化性為IO3->I2,則氧化性的強(qiáng)弱順序?yàn)镃l2>IO3->I2,B正確;
C. 生產(chǎn)1ml碘,途徑I中-1價(jià)碘轉(zhuǎn)變?yōu)?價(jià)碘,需要轉(zhuǎn)移2ml電子,途徑Ⅱ中+5價(jià)碘轉(zhuǎn)變?yōu)?價(jià)碘,需要轉(zhuǎn)移10ml電子,故轉(zhuǎn)移電子數(shù)目之比為1:5,C錯(cuò)誤;
D. 途徑Ⅲ中Cl2可將I-氧化為IO3-,而氯氣被還原為Cl-,根據(jù)得失電子守恒和質(zhì)量守恒,反應(yīng)的離子方程式為:3Cl2+I-+3H2O=6Cl-+IO3-+6H+,D正確;答案選C。
12.ClO2與Cl2的氧化性相近,在自來(lái)水消毒和果蔬保鮮等方面應(yīng)用廣泛。某興趣小組通過(guò)圖1裝置(夾持裝置略)對(duì)其制備、吸收、釋放和應(yīng)用進(jìn)行了研究。
(1)儀器D的名稱是____。安裝F中導(dǎo)管時(shí),應(yīng)選用圖2中的_____。
(2)打開B的活塞,A中發(fā)生反應(yīng):2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。為使ClO2在D中被穩(wěn)定劑充分吸收,滴加稀鹽酸的速度宜____(填“快”或“慢”)。
(3)關(guān)閉B的活塞,ClO2在D中被穩(wěn)定劑完全吸收生成NaClO2,此時(shí)F中溶液的顏色不變,則裝置C的作用是_____。
(4)已知在酸性條件下NaClO2可發(fā)生反應(yīng)生成NaCl并釋放出ClO2,該反應(yīng)的離子方程式為____,在ClO2釋放實(shí)驗(yàn)中,打開E的活塞,D中發(fā)生反應(yīng),則裝置F的作用是______。
(5)已吸收ClO2氣體的穩(wěn)定劑Ⅰ和穩(wěn)定劑Ⅱ,加酸后釋放ClO2的濃度隨時(shí)間的變化如圖3所示。若將其用于水果保鮮,你認(rèn)為效果較好的穩(wěn)定劑是_______,原因是_________。
【答案】(1)錐形瓶 b (2) 慢
吸收Cl2
4H++5ClO2-=Cl-+4ClO2↑+2H2O 驗(yàn)證是否有ClO2生成
穩(wěn)定劑Ⅱ 穩(wěn)定劑Ⅱ可以緩慢釋放ClO2,能較長(zhǎng)時(shí)間維持保鮮所需的濃度
【解析】
(1)根據(jù)儀器特征,儀器D的名稱是錐形瓶;根據(jù)操作分析,F(xiàn)裝置應(yīng)是Cl2和KI反應(yīng),所以應(yīng)該長(zhǎng)管進(jìn)氣,短管出氣,答案選b。
(2)為使ClO2在D中被穩(wěn)定劑充分吸收,滴加稀鹽酸的速度要慢。
(3)F裝置中能發(fā)生Cl2+2KI=2KCl+I2,碘遇淀粉變藍(lán),所以若F中溶液的顏色若不變,說(shuō)明沒有氯氣,則裝置C的作用是吸收Cl2。
(4)在酸性條件下NaClO2可發(fā)生反應(yīng)生成NaCl并釋放出ClO2,根據(jù)化合價(jià)升降相等和電荷守恒以及原子守恒配平,該反應(yīng)的離子方程式為4H++5ClO2-=Cl-+4ClO2↑+2H2O;在ClO2釋放實(shí)驗(yàn)中,打開E的活塞,D中發(fā)生反應(yīng),則裝置F的作用是驗(yàn)證是否有ClO2生成。
(5)根據(jù)圖3可知,穩(wěn)定劑Ⅱ可以緩慢釋放ClO2,能較長(zhǎng)時(shí)間維持保鮮所需的濃度,所以穩(wěn)定劑Ⅱ好。
13.某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)裝置,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究KMnO4與濃鹽酸的反應(yīng)。
[實(shí)驗(yàn)1]設(shè)計(jì)如圖1所示裝置,并驗(yàn)證氯氣的漂白性。
(1)高錳酸鉀與濃鹽酸的反應(yīng)中,濃鹽酸表現(xiàn)出的性質(zhì)是_________;若實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)Cl2,設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為___________。
(2)利用裝置C驗(yàn)證氯氣是否具有漂白性,則裝置中I、II、III處依次放入的物質(zhì)可能是__________________。
[實(shí)驗(yàn)2]設(shè)計(jì)如圖2所示裝置,左側(cè)燒杯中加入100 mL由2.00 ml·L-1 KMnO4和6 ml·L-1 H2SO4組成的混合溶液,右側(cè)燒杯中加入100 mL 5.00 ml·L-1 BaCl2溶液,鹽橋選擇KNO3瓊脂。
(3)若用98%的濃硫酸(密度為1.84 g·cm-3)配制500 mL 6 ml·L-1的稀硫酸時(shí),除了需用到玻璃棒、燒杯、量筒之外,還必須用到的玻璃儀器為____________;下列操作會(huì)導(dǎo)致所配溶液濃度偏小的是________(填字母)。
A.容量瓶?jī)?nèi)壁附有水珠卻未干燥處理 B.加水定容時(shí)俯視刻度線
C.顛倒搖勻后發(fā)現(xiàn)凹液面低于刻度線又加水補(bǔ)足 D.稀釋過(guò)程中有少量液體濺出燒杯外
(4)左側(cè)燒杯中石墨電極上的電極反應(yīng)式為________;鹽橋中的K+移向____ (填“左”或“右”)側(cè)燒杯的溶液中。
(5)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),其他條件不變,改用10.0 ml·L-1 H2SO4時(shí),生成氯氣的速率比使用6 ml·L-1 H2SO4時(shí)快且產(chǎn)生的氣體體積更大,其可能的原因是______________________________。
【答案】(1)酸性、還原性 0.2NA
濕潤(rùn)的有色布條、無(wú)水氯化鈣、干燥的有色布條
500mL容量瓶、膠頭滴管 CD
MnO+5e-+8H+=Mn2++4H2O 左
氫離子濃度大,KMnO4的氧化性增強(qiáng),反應(yīng)速率快能氧化更多的氯離子
【解析】[實(shí)驗(yàn)1](1)高錳酸鉀和濃鹽酸制備Cl2的化學(xué)方程式為2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,HCl中有一部分Cl的化合價(jià)升高,生成了Cl2,體現(xiàn)出了還原性;有一部分化合價(jià)沒有變化,形成了KCl和MnCl2,體現(xiàn)出了酸性;根據(jù)化學(xué)方程式生成5mlCl2轉(zhuǎn)移10ml電子,若產(chǎn)生的了2.24L即0.1mlCl2,則轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.2ml,其數(shù)目為0.2NA;
(2)裝置A生成Cl2,利用飽和食鹽水除去Cl2中的HCl,經(jīng)過(guò)B裝置的氯氣中含有水蒸氣,因此先經(jīng)過(guò)濕潤(rùn)的有色布條,再干燥,在經(jīng)過(guò)干燥的有色布條;因此I為濕潤(rùn)的有色布條,Ⅲ為干燥的有色布條,Ⅱ?yàn)闊o(wú)水氯化鈣,用于干燥Cl2;
[實(shí)驗(yàn)2](3)用濃硫酸配制一定物質(zhì)的量濃度的硫酸時(shí),量取濃硫酸時(shí)需要量筒,濃硫酸稀釋時(shí),需要燒杯和玻璃棒;轉(zhuǎn)移時(shí),需要500mL容量瓶,定容時(shí)需要膠頭滴管;因此還需要的玻璃儀器有500mL容量瓶、膠頭滴管;A.容量瓶?jī)?nèi)壁有水珠未干燥,對(duì)溶液中的硫酸的物質(zhì)的量和溶液的體積均無(wú)影響,濃度不變,A不符合題意;B.加水定容時(shí),俯視刻度線,體積偏小,硫酸的濃度偏大,B不符合題意;C.顛倒搖勻后,凹液面低于刻度線又補(bǔ)加水,相當(dāng)于稀釋,所配溶液濃度偏小,C符合題意;D.稀釋過(guò)程中,有少量液體濺出,則容量瓶溶液中的溶質(zhì)減小,所配溶液濃度偏小,D符合題意;答案選CD;
(4)利用原電池制備Cl2,左側(cè)加入的KMnO4和H2SO4,KMnO4得到電子轉(zhuǎn)化為Mn2+,其電極反應(yīng)式為MnO4-+5e-+8H+=Mn2++4H2O;在原電池中,陽(yáng)離子向正極移動(dòng),左側(cè)KMnO4得到電子發(fā)生還原反應(yīng),則左側(cè)的石墨電極為正極,則K+向左移動(dòng);
(5)在一般情況下,酸性越強(qiáng),氧化性越強(qiáng);硫酸的濃度越大,氫離子濃度越大,高錳酸鉀的氧化性越強(qiáng),化學(xué)反應(yīng)速率越快,能氧化更多的氯離子。
1.(2020·新課標(biāo)Ⅱ)化學(xué)工業(yè)為疫情防控提供了強(qiáng)有力的物質(zhì)支撐。氯的許多化合物既是重要化工原料,又是高效、廣譜的滅菌消毒劑?;卮鹣铝袉?wèn)題:
(1)氯氣是制備系列含氯化合物的主要原料,可采用如圖(a)所示的裝置來(lái)制取。裝置中的離子膜只允許______離子通過(guò),氯氣的逸出口是_______(填標(biāo)號(hào))。
(2)次氯酸為一元弱酸,具有漂白和殺菌作用,其電離平衡體系中各成分的組成分?jǐn)?shù)δ[δ(X)=,X為HClO或ClO?]與pH的關(guān)系如圖(b)所示。HClO的電離常數(shù)Ka值為______。
(3)Cl2O為淡棕黃色氣體,是次氯酸的酸酐,可由新制的HgO和Cl2反應(yīng)來(lái)制備,該反應(yīng)為歧化反應(yīng)(氧化劑和還原劑為同一種物質(zhì)的反應(yīng))。上述制備Cl2O的化學(xué)方程式為______。
(4)ClO2常溫下為黃色氣體,易溶于水,其水溶液是一種廣譜殺菌劑。一種有效成分為NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡騰片”,能快速溶于水,溢出大量氣泡,得到ClO2溶液。上述過(guò)程中,生成ClO2的反應(yīng)屬于歧化反應(yīng),每生成1 ml ClO2消耗NaClO2的量為_____ml;產(chǎn)生“氣泡”的化學(xué)方程式為____________。
(5)“84消毒液”的有效成分為NaClO,不可與酸性清潔劑混用的原因是______(用離子方程式表示)。工業(yè)上是將氯氣通入到30%的NaOH溶液中來(lái)制備NaClO溶液,若NaClO溶液中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%,則生產(chǎn)1000 kg該溶液需消耗氯氣的質(zhì)量為____kg(保留整數(shù))。
【答案】 (1). Na+
(2). a
(3). 10?7.5 2Cl2+HgO=HgCl2+Cl2O
(4). 1.25 NaHCO3+NaHSO4=CO2↑+Na2SO4+H2O
(5). ClO?+Cl?+2H+=Cl2↑+ H2O 203
【解析】
(1)電解飽和食鹽水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑,陽(yáng)極氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣,氯氣從a口逸出,陰極氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣,產(chǎn)生OH?與通過(guò)離子膜的Na+在陰極室形成NaOH;
由圖pH=7.5時(shí),c(HClO)=c(ClO?),HClO的Ka==c(H+)=10?7.5;
(3)Cl2歧化為Cl2O和Cl?,HgO和氯氣反應(yīng)的方程式為:2Cl2+HgO=HgCl2+Cl2O;
(4)5ClO2-+4H+=4ClO2+Cl-+2H2O,每生成1mlClO2,消耗NaClO2為 =1.25ml;碳酸氫鈉和硫酸氫鈉反應(yīng)生成硫酸鈉、水和二氧化碳,方程式為:NaHCO3+NaHSO4=Na2SO4+H2O+CO2↑;
(5)“84”中的NaClO、NaCl和酸性清潔劑混合后發(fā)生歸中反應(yīng),離子方程式為:ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O;設(shè)氯氣為xkg,則消耗的NaOH為kg,原氫氧化鈉質(zhì)量為+1000Kg×0.01,由NaOH質(zhì)量守恒:原溶液為1000Kg?x,則Kg+1000Kg×0. 01=(1000Kg?x)×0.3,解得x=203Kg。
2.(2020全國(guó)3卷)氯可形成多種含氧酸鹽,廣泛應(yīng)用于殺菌、消毒及化工領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)室中利用下圖裝置(部分裝置省略)制備KClO3和NaClO,探究其氧化還原性質(zhì)。
回答下列問(wèn)題:
(1)盛放MnO2粉末的儀器名稱是________,a中的試劑為________。
(2)b中采用的加熱方式是_________,c中化學(xué)反應(yīng)的離子方程式是________________,采用冰水浴冷卻的目的是____________。
(3)d的作用是________,可選用試劑________(填標(biāo)號(hào))。
A.Na2S B.NaCl C.Ca(OH)2 D.H2SO4
(4)反應(yīng)結(jié)束后,取出b中試管,經(jīng)冷卻結(jié)晶,________,__________,干燥,得到KClO3晶體。
(5)取少量KClO3和NaClO溶液分別置于1號(hào)和2號(hào)試管中,滴加中性KI溶液。1號(hào)試管溶液顏色不變。2號(hào)試管溶液變?yōu)樽厣尤隒Cl4振蕩,靜置后CCl4層顯____色??芍摋l件下KClO3的氧化能力____NaClO(填“大于”或“小于”)。
【答案】(1)圓底燒瓶 飽和食鹽水
水浴加熱 Cl2+2OH?=ClO?+Cl?+H2O 避免生成NaClO3
吸收尾氣(Cl2) AC
過(guò)濾 少量(冷)水洗滌
紫 小于
【解析】
(1)根據(jù)盛放MnO2粉末的儀器結(jié)構(gòu)可知該儀器為圓底燒瓶;a中盛放飽和食鹽水除去氯氣中混有的HCl氣體;
(2)根據(jù)裝置圖可知盛有KOH溶液的試管放在盛有水的大燒杯中加熱,該加熱方式為水浴加熱;c中氯氣在NaOH溶液中發(fā)生歧化反應(yīng)生成氯化鈉和次氯酸鈉,結(jié)合元素守恒可得離子方程式為Cl2+2OHˉ=ClOˉ+Clˉ+H2O;根據(jù)氯氣與KOH溶液的反應(yīng)可知,加熱條件下氯氣可以和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成氯酸鹽,所以冰水浴的目的是避免生成NaClO3;
(3)氯氣有毒,所以d裝置的作用是吸收尾氣(Cl2);
A.Na2S可以將氯氣還原成氯離子,可以吸收氯氣,故A可選;
B.氯氣在NaCl溶液中溶解度很小,無(wú)法吸收氯氣,故B不可選;
C.氯氣可以Ca(OH)2或濁液反應(yīng)生成氯化鈣和次氯酸鈣,故C可選;
D.氯氣與硫酸不反應(yīng),且硫酸溶液中存在大量氫離子會(huì)降低氯氣的溶解度,故D不可選;
綜上所述可選用試劑AC;
(4)b中試管為KClO3和KCl的混合溶液,KClO3的溶解度受溫度影響更大,所以將試管b中混合溶液冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、少量(冷)水洗滌、干燥,得到KClO3晶體;
(5)1號(hào)試管溶液顏色不變,2號(hào)試管溶液變?yōu)樽厣f(shuō)明1號(hào)試管中氯酸鉀沒有將碘離子氧化,2號(hào)試管中次氯酸鈉將碘離子氧化成碘單質(zhì),即該條件下KClO3的氧化能力小于NaClO;碘單質(zhì)更易溶于CCl4,所以加入CCl4振蕩,靜置后CCl4層顯紫色。
3.[2019新課標(biāo)Ⅰ] 固體界面上強(qiáng)酸的吸附和離解是多相化學(xué)在環(huán)境、催化、材料科學(xué)等領(lǐng)域研究的重要課題。下圖為少量HCl氣體分子在253 K冰表面吸附和溶解過(guò)程的示意圖。下列敘述錯(cuò)誤的是
A.冰表面第一層中,HCl以分子形式存在
B.冰表面第二層中,H+濃度為5×10?3 ml·L?1(設(shè)冰的密度為0.9 g·cm?3)
C.冰表面第三層中,冰的氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)保持不變
D.冰表面各層之間,均存在可逆反應(yīng)HClH++Cl?
【答案】D
【解析】由示意圖可知,在冰的表面第一層主要為氯化氫的吸附,第二層中氯化氫溶于水中并發(fā)生部分電離,第三層主要是冰,與氯化氫的吸附和溶解無(wú)關(guān)。
A項(xiàng)、由圖可知,冰的表面第一層主要為氯化氫的吸附,氯化氫以分子形式存在,故A正確;
B項(xiàng)、由題給數(shù)據(jù)可知,冰的表面第二層中氯離子和水的個(gè)數(shù)比為10—4:1,第二層中溶解的氯化氫分子應(yīng)少于第一層吸附的氯化氫分子數(shù),與水的質(zhì)量相比,可忽略其中溶解的氯化氫的質(zhì)量。設(shè)水的物質(zhì)的量為1ml,則所得溶液質(zhì)量為18g/ml×1ml=18g,則溶液的體積為×10—3L/ml=2.0×10—2L,由第二層氯離子和水個(gè)數(shù)比可知,溶液中氫離子物質(zhì)的量等于氯離子物質(zhì)的量,為10—4ml,則氫離子濃度為=5×10—3ml/L,故B正確;
C項(xiàng)、由圖可知,第三層主要是冰,與氯化氫的吸附和溶解無(wú)關(guān),冰的氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)保持不變,故C正確;D項(xiàng)、由圖可知,只有第二層存在氯化氫的電離平衡HClH++Cl—,而第一層和第三層均不存在,故D錯(cuò)誤。故選D。
4.[2016·上海]向新制氯水中加入少量下列物質(zhì),能增強(qiáng)溶液漂白能力的是
A.碳酸鈣粉末 B.稀硫酸 C.氯化鈣溶液 D.二氧化硫水溶液
【答案】A
【解析】在氯水中存在反應(yīng):Cl2+H2OH++Cl-+HClO,若反應(yīng)使溶液中c(HClO)增大,則溶液的漂白性會(huì)增強(qiáng)。A.由于酸性HCl>H2CO3>HClO,所以向溶液中加入碳酸鈣粉末,會(huì)發(fā)生反應(yīng):2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO2↑,使化學(xué)平衡正向移動(dòng),導(dǎo)致c(HClO)增大,則溶液的漂白性會(huì)增強(qiáng),正確;B.若加入稀硫酸,使溶液中c(H+)增大,平衡逆向移動(dòng),溶液的漂白性減弱,錯(cuò)誤;C.加入氯化鈣溶液,不能發(fā)生反應(yīng),溶液的水對(duì)氯水起稀釋作用,使溶液的漂白性減弱,錯(cuò)誤;D.加入二氧化硫的水溶液,電離產(chǎn)生氫離子,使化學(xué)平衡逆向移動(dòng),溶液的漂白性減弱,錯(cuò)誤。
5.[2016·新課標(biāo)III]化學(xué)在生活中有著廣泛的應(yīng)用,下列對(duì)應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是
【答案】B
【解析】A、硫酸鋁和碳酸氫鈉發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀、硫酸鈉和二氧化碳,能滅火,故說(shuō)法正確;B、氯化鐵和銅反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化銅,說(shuō)明銅的還原性強(qiáng)于亞鐵離子,不能說(shuō)明鐵的金屬性比銅強(qiáng),故說(shuō)法錯(cuò)誤;C、次氯酸具有強(qiáng)氧化性,能漂白,故說(shuō)法正確;D、氟化氫和二氧化硅反應(yīng)生成四氟化硅和水,可以刻蝕玻璃,故說(shuō)法正確。
6.[2015·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ]海水開發(fā)利用的部分過(guò)程如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.向苦鹵中通入Cl2是為了提取溴
B.粗鹽可采用除雜和重結(jié)晶等過(guò)程提純
C.工業(yè)生產(chǎn)中常選用NaOH作為沉淀劑
D.富集溴一般先用空氣和水蒸氣吹出單質(zhì)溴,再用SO2將其還原吸收
【答案】C
【解析】Cl2能夠置換Br2:Cl2+2Br-2Cl-+Br2,A項(xiàng)正確;粗鹽通過(guò)重結(jié)晶可以除去其中的易溶且溶解度受溫度影響大的雜質(zhì),通過(guò)加入除雜試劑,可以除去其他易溶的雜質(zhì),B項(xiàng)正確;工業(yè)上用氨水或氨氣作為沉淀劑,NaOH作為沉淀劑,成本較高,C項(xiàng)錯(cuò)誤;用水蒸氣和空氣將Br2吹出,然后用SO2吸收濃縮提純,D項(xiàng)正確。
7.[2015·北京]某消毒液的主要成分為NaClO,還含有一定量的NaOH。下列用來(lái)解釋事實(shí)的方程式中,不合理的是(已知:飽和NaClO溶液的pH約為11)
A.該消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制備:Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O
B.該消毒液的pH約為12:ClO-+H2OHClO+OH-
C.該消毒液與潔廁靈(主要成分為HCl)混用,產(chǎn)生有毒Cl2:2H++Cl-+ClO-Cl2↑+H2O
D.該消毒液加白醋生成HClO,可增強(qiáng)漂白作用:CH3COOH+ClO-HClO+CH3COO-
【答案】B
【解析】已知飽和NaClO溶液的pH約為11,這是由于ClO-的水解,而該消毒液的pH約為12,主要是因?yàn)槠渲泻幸欢康腘aOH,B項(xiàng)錯(cuò)誤。
顏色
狀態(tài)
氣味
密度
毒性
溶解性
黃綠色
氣態(tài)
刺激性
比空氣大
有毒
可溶于水
反應(yīng)現(xiàn)象
化學(xué)方程式
Na+Cl2
劇烈燃燒,黃色火焰,大量白煙
2Na+Cl22NaCl
Fe+Cl2
劇烈燃燒,棕褐色煙
2Fe+3Cl22FeCl3
Cu+Cl2
劇烈燃燒,棕色煙,加水,溶液呈藍(lán)綠色
Cu+Cl2CuCl2
包裝
鋼瓶
儲(chǔ)運(yùn)要求
遠(yuǎn)離金屬粉末、氨、烴類、醇類物質(zhì);設(shè)置氯氣檢測(cè)儀
泄漏處理
NaOH、NaHSO3溶液吸收
選項(xiàng)
a
b
c
d
Ⅰ
干燥的有色布條
干燥的有色布條
濕潤(rùn)的有色布條
濕潤(rùn)的有色布條
Ⅱ
堿石灰
硅膠
濃硫酸
無(wú)水氯化鈣
Ⅲ
濕潤(rùn)的有色布條
濕潤(rùn)的有色布條
干燥的有色布條
干燥的有色布條
A.雙氧水
B.漂白粉
C.滴露
D.強(qiáng)氯精
有效成分
H2O2
Ca(ClO)2
分析
可與NaClO發(fā)生反應(yīng)
可用Cl2與Ca(OH)2制備
分子式為
C8H9OCl
分子中有2種環(huán)境的碳原子
實(shí)驗(yàn)1
實(shí)驗(yàn)2
實(shí)驗(yàn)3
裝置
現(xiàn)象
溶液顏色無(wú)明顯變化;把蘸濃氨水的玻璃棒靠近試管口,產(chǎn)生白煙
溶液變黃;把濕KI淀粉試紙靠近試管口,變藍(lán)
溶液變深紫色;經(jīng)檢驗(yàn)溶液含單質(zhì)碘
實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)序號(hào)
滴管試劑
試管試劑
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
①
0.2 ml/L
NaClO溶液
飽和Ag2SO4溶液
產(chǎn)生白色沉淀
②
CH3COOH溶液
光照管壁有無(wú)色氣泡
③
0.2ml/LFeSO4酸性溶液和KSCN溶液
溶液變紅
④
0.2ml/L的AlCl3溶液
產(chǎn)生白色沉淀
化學(xué)性質(zhì)
實(shí)際應(yīng)用
A
Al2(SO4)3和小蘇打反應(yīng)
泡沫滅火器滅火
B
鐵比銅金屬性強(qiáng)
FeCl3腐蝕Cu刻制印刷電路板
C
次氯酸鹽具有氧化性
漂白粉漂白織物
D
HF與SiO2反應(yīng)
氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記
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