備戰(zhàn)2025屆新高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)分層練習(xí)第4章非金屬及其化合物第15講氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法及應(yīng)用（附解析）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

1.實(shí)驗(yàn)室制取Cl2時(shí),下列裝置能達(dá)到相應(yīng)目的的是( )
2.(2023·廣東二模)將Cl2通入冷的NaOH溶液中可制得漂白液。下列裝置(箭頭表示Cl2的氣流方向)能達(dá)到相應(yīng)目的的是( )
3.某化學(xué)興趣小組同學(xué)采用如圖所示裝置來(lái)制備氯氣并檢驗(yàn)其性質(zhì),儀器a中反應(yīng)的化學(xué)方程式為KClO3+HCl(濃)KCl+Cl2↑+H2O(未配平),下列說(shuō)法正確的是(忽略空氣對(duì)反應(yīng)的影響)( )
A.該反應(yīng)中,濃鹽酸只體現(xiàn)了還原性
B.生成的氯氣中的氯元素全部來(lái)自KClO3
C.隨著反應(yīng)進(jìn)行,燒杯中溶液顏色由綠色變?yōu)辄S色再變?yōu)樗{(lán)色
D.由該實(shí)驗(yàn)可判斷出氧化性:KClO3>Cl2>I2
4.Cl2O常用于殺菌、漂白。實(shí)驗(yàn)室可以用潮濕的氯氣與碳酸鈉固體反應(yīng)來(lái)制取,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cl2+2Na2CO3+H2O2NaHCO3+2NaCl+Cl2O,實(shí)驗(yàn)室用如圖所示的裝置制備少量的Cl2O。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.裝置A中發(fā)生的反應(yīng),MnO2作氧化劑
B.裝置B盛放的試劑是濃硫酸
C.裝置D可用來(lái)收集Cl2O
D.裝置E中可能發(fā)生反應(yīng)Cl2O+2NaOH2NaClO+H2O
5.(2024·廣東中山七校聯(lián)合體聯(lián)考)二氯化二硫(S2Cl2)是一種黃紅色液體,沸點(diǎn)為137 ℃,在空氣中劇烈水解而發(fā)煙,實(shí)驗(yàn)室可用S與Cl2在120 ℃下反應(yīng)制得,實(shí)驗(yàn)時(shí)使用的部分裝置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )
A.圖1中進(jìn)行的是MnO2和0.1 ml·L-1鹽酸反應(yīng)制取Cl2
B.圖2中S與Cl2反應(yīng)生成S2Cl2,S作氧化劑
C.圖3的錐形瓶中能收集到少量黃紅色液體
D.圖4的玻璃導(dǎo)管與圖3的b接口直接相連,用于吸收多余的Cl2
6.(2023·廣東廣州期中)某化學(xué)課外活動(dòng)小組通過(guò)下列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Cl2與NH3的反應(yīng),下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
資料:氯氣易溶于四氯化碳,氨氣極易溶于水,卻難溶于四氯化碳。
A.用KMnO4和濃鹽酸制備Cl2時(shí),氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶5
B.A裝置制備NH3,E裝置制備Cl2
C.反應(yīng)時(shí),裝置C中能觀察到的現(xiàn)象是黃綠色變淺,有白煙產(chǎn)生,說(shuō)明生成了NH4Cl
D.尾氣中的NH3可用F裝置來(lái)吸收
層次2綜合性
7.某同學(xué)欲利用濃鹽酸、MnO2、Fe等試劑制取無(wú)水氯化鐵、收集一定量的氯氣并驗(yàn)證其某些性質(zhì),實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(制氣裝置省略)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.④中a導(dǎo)管應(yīng)向下延伸至接近瓶底
B.若撤去⑥,則⑤中可能有Fe2O3生成
C.當(dāng)⑤中充滿黃綠色氣體時(shí)再點(diǎn)燃⑤處酒精燈
D.③中試紙若是濕潤(rùn)的,則根據(jù)產(chǎn)生的現(xiàn)象可證明氯氣有酸性、漂白性
8.四氯化鈦(TiCl4)極易水解,遇空氣中的水蒸氣即產(chǎn)生“白煙”,常用作煙幕彈。其熔點(diǎn)為-25 ℃,沸點(diǎn)為136.4 ℃。某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如下裝置(部分加熱和夾持裝置省略),用Cl2與炭粉、TiO2制備TiCl4。下列說(shuō)法不正確的是( )
A.②中應(yīng)盛裝濃硫酸
B.冷凝管有冷凝、回流和導(dǎo)氣的作用
C.反應(yīng)結(jié)束時(shí),應(yīng)先停止①處的加熱,后停止③處的加熱
D.該設(shè)計(jì)存在不足,如④、⑤之間缺少防止水蒸氣進(jìn)入④的裝置
9.(2024·福建龍巖部分重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)在實(shí)驗(yàn)室中某探究小組擬用下圖裝置制取純凈、干燥的氯氣,并利用氯氣與碘反應(yīng)制備ICl,實(shí)驗(yàn)過(guò)程裝置可重復(fù)使用。
查閱資料知:①制備ICl的反應(yīng)為放熱反應(yīng);
②ICl是一種紅棕色液體,熔點(diǎn)為13.9 ℃,沸點(diǎn)為97.4 ℃;
③ICl遇水發(fā)生反應(yīng),也能與KI反應(yīng)生成I2。
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.各裝置連接順序?yàn)棰佟邸荨凇?br>B.①裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
C.②裝置燒瓶溫度需維持在40 ℃左右,其目的是防止ICl揮發(fā)
D.用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙檢測(cè)ICl,試紙變藍(lán),說(shuō)明ICl的氧化性比I2強(qiáng)
10.(2024·山東煙臺(tái)期初調(diào)研)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種高效多功能的新型非氯綠色消毒劑,在水處理中有廣泛的前景。如圖是實(shí)驗(yàn)室利用氫氧化鐵、氯氣和氫氧化鉀制備高鐵酸鉀的部分裝置圖。
已知:①在較高溫度下,氯氣和KOH反應(yīng)速率過(guò)快產(chǎn)生KClO3,導(dǎo)致K2FeO4產(chǎn)率降低。
②K2FeO4具有下列性質(zhì):K2FeO4為紫色固體,易溶于水,微溶于濃KOH溶液;具有強(qiáng)氧化性,在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2,在0~5 ℃、強(qiáng)堿性溶液中比較穩(wěn)定。
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.甲中橡膠管的作用是平衡體系內(nèi)的壓強(qiáng),確保濃鹽酸能順利流下
B.乙中溶液的作用之一是除去氯氣中的氯化氫
C.通入N2的作用為降低氯氣的濃度,防止氯氣和KOH反應(yīng)速率過(guò)快產(chǎn)生KClO3
D.丙中發(fā)生反應(yīng)的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶3
11.(2024·湖南株洲模擬)實(shí)驗(yàn)室用Cl2氧化K2MnO4來(lái)制備KMnO4,裝置如圖1所示:
圖1
已知:K2MnO4在濃強(qiáng)堿溶液中可穩(wěn)定存在,堿性減弱時(shí)易發(fā)生反應(yīng)3Mn+2H2O2Mn+MnO2↓+4OH-。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)K2MnO4中錳元素的化合價(jià)為價(jià)。
(2)裝置B中生成KMnO4的離子方程式為。
(3)進(jìn)入裝置B的Cl2中含有雜質(zhì)HCl,HCl (填“需要”或“不需要”)除去,理由是。
(4)甲同學(xué)設(shè)計(jì)如圖2所示的實(shí)驗(yàn)來(lái)研究二氧化錳與鹽酸的反應(yīng)情況,各組實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表所示:
圖2
根據(jù)第一組、第二組的實(shí)驗(yàn)可得出的結(jié)論是。
根據(jù)第三組實(shí)驗(yàn)可得出的結(jié)論是。
(5)為測(cè)定某NaHSO3固體的純度,現(xiàn)用0.100 0 ml·L-1的酸性KMnO4溶液進(jìn)行滴定。(已知:2Mn+5HS+H+2Mn2++5S+3H2O)
①稱取W g NaHSO3固體溶于水配成100 mL溶液,下列儀器在該過(guò)程中肯定不需要用到的是 (填儀器名稱)。
②取25.00 mL NaHSO3溶液置于錐形瓶中,用酸性KMnO4溶液滴定至終點(diǎn),消耗KMnO4溶液V mL。滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為。
層次3創(chuàng)新性
12.二氧化氯(ClO2)是一種新型的環(huán)保飲用水消毒劑,某課題小組擬選擇如圖所示部分裝置制備并收集二氧化氯來(lái)探究其漂白性(裝置不可重復(fù)使用)。
已知:①常溫下,亞氯酸鈉(NaClO2)與氯氣反應(yīng)的生成物之一為二氧化氯;②常溫常壓下,ClO2是一種易溶于水而難溶于有機(jī)溶劑的氣體。
回答下列問(wèn)題:
(1)制備干燥、純凈的氯氣:氣體發(fā)生裝置是 (填字母),反應(yīng)的離子方程式為。
(2)制備二氧化氯:導(dǎo)管口連接順序?yàn)閍→ →n→p→j。本實(shí)驗(yàn)選擇裝置I而不選擇裝置H的原因是。
(3)寫(xiě)出裝置G中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式: 。
(4)裝置E的作用是。
(5)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)證明二氧化氯具有永久的漂白性: 。
(6)二氧化氯還會(huì)與H2O2和NaOH的混合溶液反應(yīng),其產(chǎn)物之一是NaClO2。寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式: 。
第15講氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法及應(yīng)用
1.D 解析 Cl2易溶于水,要利用濃鹽酸與KMnO4粉末反應(yīng)制取Cl2,A錯(cuò)誤;Cl2和HCl都與NaOH溶液反應(yīng),應(yīng)將混合氣體通過(guò)盛有飽和食鹽水的洗氣瓶除去HCl,B錯(cuò)誤;干燥Cl2時(shí),要將氣體從長(zhǎng)導(dǎo)管通入盛有濃硫酸的洗氣瓶,C錯(cuò)誤;Cl2不易溶于飽和NaCl溶液,故可采用排飽和NaCl溶液的方法收集Cl2,D正確。
2.C 解析二氧化錳和濃鹽酸反應(yīng)需要加熱,A錯(cuò)誤;用飽和食鹽水除去Cl2中的HCl,導(dǎo)氣管應(yīng)該“長(zhǎng)進(jìn)短出”,B錯(cuò)誤;氯氣和氫氧化鈉在較低溫度下反應(yīng)生成氯化鈉和次氯酸鈉,C正確;澄清石灰水的濃度太小,吸收氯氣的量少,應(yīng)該用氫氧化鈉溶液吸收氯氣,D錯(cuò)誤。
3.D 解析儀器a中的反應(yīng)中,HCl的Cl元素一部分化合價(jià)升高為氯氣,一部分未發(fā)生化合價(jià)的改變形成了KCl,故濃鹽酸起酸性和還原性作用,A錯(cuò)誤;生成的氯氣既是氧化產(chǎn)物,又是還原產(chǎn)物,故Cl元素一部分來(lái)源于HCl,一部分來(lái)自KClO3,B錯(cuò)誤;因還原性:I->Fe2+,隨著反應(yīng)進(jìn)行,燒杯中溶液顏色由綠色變?yōu)辄S色,因無(wú)淀粉試劑,溶液不會(huì)變?yōu)樗{(lán)色,C錯(cuò)誤;結(jié)合氧化還原反應(yīng)的規(guī)律可判斷出,氧化性:KClO3>Cl2>I2,D正確。
4.B 解析裝置A用于制備氯氣,HCl作還原劑,MnO2作氧化劑,A正確;由反應(yīng)2Cl2+2Na2CO3+H2O2NaHCO3+2NaCl+Cl2O可知,反應(yīng)中需要有水參與,則裝置B中盛裝的試劑應(yīng)是飽和食鹽水,作用是除去HCl氣體,不能用濃硫酸除去水,B錯(cuò)誤;Cl2O易冷凝為液體,則裝置D為Cl2O的收集裝置,C正確;裝置E用于吸收Cl2O,可能發(fā)生反應(yīng)Cl2O+2NaOH2NaClO+H2O,D正確。
5.C 解析 0.1ml·L-1鹽酸的濃度較小,制取氯氣應(yīng)用二氧化錳和濃鹽酸反應(yīng),A錯(cuò)誤;S的非金屬性小于Cl,則S2Cl2中S為正價(jià),Cl為負(fù)價(jià),S單質(zhì)生成S2Cl2時(shí)S元素的化合價(jià)升高,S作還原劑,B錯(cuò)誤;該反應(yīng)在120℃下進(jìn)行,S2Cl2沸點(diǎn)為137℃,會(huì)有S2Cl2在錐形瓶中冷凝,錐形瓶中能收集到少量黃紅色液體,C正確;S2Cl2在空氣中劇烈水解,為防止S2Cl2與水接觸,應(yīng)在圖4的玻璃導(dǎo)管與圖3的b接口再連接一個(gè)干燥裝置,D錯(cuò)誤。
6.B 解析反應(yīng)16HCl(濃)+2KMnO42KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑中,氧化劑為KMnO4,還原劑為HCl,氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為1∶5,A正確;根據(jù)C中導(dǎo)氣管的位置可知,A中制備的氣體密度大于空氣,A裝置制備Cl2,E裝置中制備的氣體密度小于空氣,且干燥氨氣用堿石灰,氯氣不能用堿石灰干燥,會(huì)吸收氯氣,故E裝置制備NH3,B錯(cuò)誤;裝置C中觀察到的現(xiàn)象是黃綠色變淺,有白煙產(chǎn)生,說(shuō)明氯氣和氨氣反應(yīng)生成NH4Cl,根據(jù)化合價(jià)的變化可知,氯氣中氯元素的化合價(jià)從0價(jià)降低到-1價(jià),則氮元素的化合價(jià)升高,另一種生成物是N2,C正確;NH3極易溶于水,難溶于四氯化碳,氨氣進(jìn)入有機(jī)層會(huì)上升,到有機(jī)物和稀硫酸交界處被稀硫酸吸收,可以防止倒吸,D正確。
7.D 解析氯氣的密度比空氣的大,應(yīng)采用向上排空氣法收集,故需要將a導(dǎo)管延長(zhǎng)至接近瓶底,A正確;若撤去⑥,則⑦中的水蒸氣逆向進(jìn)入⑤中,導(dǎo)致FeCl3水解生成Fe(OH)3,Fe(OH)3受熱分解變?yōu)镕e2O3,B正確;加熱時(shí)裝置中的空氣會(huì)與Fe反應(yīng),故應(yīng)先通入一段時(shí)間Cl2,以排盡裝置中的空氣,防止加熱時(shí)Fe被空氣氧化,C正確;干燥的氯氣沒(méi)有漂白性,氯氣沒(méi)有酸性,D錯(cuò)誤。
8.C 解析四氯化鈦極易水解,遇空氣中的水蒸氣即產(chǎn)生“白煙”,而制得的氯氣中混有水蒸氣,故②中應(yīng)盛裝濃硫酸,A正確;TiCl4的熔、沸點(diǎn)較低,制得的TiCl4應(yīng)經(jīng)過(guò)冷凝處理,則該裝置中冷凝管具有冷凝、回流和導(dǎo)氣的作用,B正確;反應(yīng)結(jié)束時(shí),應(yīng)先停止③處加熱,后停止①處加熱,可以使制得的TiCl4在氯氣氛圍中冷卻,防止空氣進(jìn)入裝置中使TiCl4變質(zhì),C錯(cuò)誤;因四氯化鈦極易水解,故應(yīng)在裝置④和⑤之間增加一個(gè)防止水蒸氣進(jìn)入④的裝置,D正確。
9.A 解析根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)生裝置→除雜裝置→反應(yīng)裝置→尾氣處理裝置排序連接,但是ICl易與水反應(yīng),在②與④之間要放一個(gè)⑤做除水裝置,故連接順序?yàn)棰佟邸荨凇荨?A錯(cuò)誤;①是氯氣的發(fā)生裝置,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O,B正確;裝置燒瓶溫度需維持在40℃左右,原因是溫度過(guò)低反應(yīng)速率太慢,溫度過(guò)高會(huì)造成ICl揮發(fā),C正確;根據(jù)資料③ICl能與KI反應(yīng)生成I2,說(shuō)明ICl的氧化性比I2強(qiáng),故濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán),D正確。
10.D 解析甲中橡膠管能保持平衡體系內(nèi)的壓強(qiáng)相等,確保濃鹽酸能順利流下,A正確;乙中溶液為飽和氯化鈉溶液,用以除去氯氣中的氯化氫,B正確;由于在較高溫度下,氯氣和KOH反應(yīng)速率過(guò)快產(chǎn)生KClO3,導(dǎo)致K2FeO4產(chǎn)率降低,通入N2的作用為降低氯氣的濃度,防止氯氣和KOH反應(yīng)速率過(guò)快產(chǎn)生KClO3,C正確;丙中氯氣把氫氧化鐵氧化為高鐵酸鉀,鐵元素化合價(jià)從+3價(jià)升高到+6價(jià),1分子氯氣得到2個(gè)電子,根據(jù)得失電子守恒可知,發(fā)生反應(yīng)的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3∶2,D錯(cuò)誤。
11.答案 (1)+6
(2)Cl2+2Mn2Cl-+2Mn
(3)需要因?yàn)镵2MnO4在濃強(qiáng)堿溶液中可穩(wěn)定存在,堿性減弱時(shí)易發(fā)生反應(yīng)有MnO2生成
(4)MnO2與濃鹽酸的反應(yīng)需在加熱的條件下才能得到氯氣濃度為5 ml·L-1的鹽酸不能與MnO2反應(yīng)得到氯氣
(5)①分液漏斗
②滴入最后半滴酸性KMnO4溶液時(shí),溶液由無(wú)色變?yōu)闇\紅色,且半分鐘內(nèi)不變色
解析裝置A中濃鹽酸與二氧化錳共熱制取氯氣,在裝置B中,堿性環(huán)境中氯氣將K2MnO4氧化得到KMnO4,裝置C中可以盛放NaOH溶液吸收尾氣。(1)依據(jù)化合物中各元素化合價(jià)代數(shù)和為零可知,Mn的化合價(jià)為+6價(jià)。(2)根據(jù)題意知Cl2可以氧化K2MnO4得到KMnO4,根據(jù)得失電子守恒、元素守恒可得離子方程式為Cl2+2Mn2Cl-+2Mn。(3)為防止K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng),需要除去Cl2中含有的雜質(zhì)HCl,且酸性環(huán)境中,KMnO4具有強(qiáng)氧化性,會(huì)被Cl-還原。(4)淀粉KI溶液變藍(lán)色可以說(shuō)明有氯氣生成,對(duì)比一、二兩組實(shí)驗(yàn)可知,MnO2與濃鹽酸的反應(yīng)需在加熱的條件下才能得到氯氣;根據(jù)第三組實(shí)驗(yàn)可知濃度為5ml·L-1的鹽酸不能與MnO2反應(yīng)得到氯氣。(5)①配制NaHSO3溶液需要燒杯溶解、在容量瓶中定容,定容時(shí)還需要膠頭滴管加水,不需要分液漏斗;②達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)酸性KMnO4溶液稍過(guò)量,溶液會(huì)變?yōu)闇\紅色,所以滴定終點(diǎn)現(xiàn)象為滴入最后半滴酸性KMnO4溶液時(shí),溶液由無(wú)色變?yōu)闇\紅色,且半分鐘內(nèi)不變色。
12.答案 (1)A MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O(或B 2Mn+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2↑+8H2O)
(2)z→m→x→y→b→c→r→s 裝置H中的水蒸氣會(huì)進(jìn)入裝置F中,且可能會(huì)引起倒吸
(3)Cl2+2NaClO22ClO2+2NaCl
(4)吸收二氧化氯中的氯氣
(5)取少量品紅溶液于試管中,通入二氧化氯,觀察到品紅溶液褪色,再加熱已褪色的溶液,溶液不變紅色
(6)2ClO2+2NaOH+H2O22NaClO2+O2+2H2O
解析 (1)若用MnO2作氧化劑制備Cl2,則氣體發(fā)生裝置應(yīng)選取裝置A,因該反應(yīng)需加熱;若用KMnO4作氧化劑,則氣體發(fā)生裝置應(yīng)選取裝置B,因該反應(yīng)不需要加熱。
(2)制備ClO2的過(guò)程:制備Cl2,除去Cl2中HCl雜質(zhì),用裝置C中的濃硫酸進(jìn)行干燥,用裝置G中的NaClO2與Cl2反應(yīng)生成ClO2和NaCl,用裝置E中的CCl4除去多余的Cl2,用裝置F收集ClO2,用裝置I吸收有毒尾氣,裝置I還起到防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入裝置F中的作用。故導(dǎo)管口的連接順序?yàn)閍→z→m→x→y→b→c→r→s→n→p→j。裝置I與裝置H的不同之處在于裝置I可防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入裝置F中,而裝置H中盛有燒堿溶液,其中的水蒸氣可進(jìn)入裝置F中,且可能會(huì)引起倒吸。
(3)裝置G中制備ClO2發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cl2+2NaClO22ClO2+2NaCl。
(4)裝置E中的CCl4可吸收ClO2中的Cl2,起到凈化ClO2的作用。
(5)可用品紅溶液來(lái)驗(yàn)證二氧化氯的漂白性。
(6)由題意可知反應(yīng)物為ClO2、NaOH、H2O2,產(chǎn)物之一是NaClO2,根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理及原子守恒可知其余的產(chǎn)物為O2、H2O,故該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2ClO2+2NaOH+H2O22NaClO2+O2+2H2O。
A.制備Cl2
B.除去Cl2中的HCl
C.制備漂白液
D.尾氣處理
組別
反應(yīng)條件
鹽酸濃度
淀粉KI溶液的顏色變化
第一組
微熱
10 ml·L-1
變藍(lán)色
第二組
常溫
10 ml·L-1
不變色
第三組
微熱
5 ml·L-1
不變色

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