一、選擇題
1.(2019·綿陽模擬)常用Cl2給自來水消毒。某學(xué)生用自來水配制下列物質(zhì)的溶液,不會使藥品明顯變質(zhì)的是( )
A.石蕊溶液 B.硝酸銀 C.氫氧化鈉 D.氯化鋁
【解析】選D。Cl2溶于水會發(fā)生反應(yīng):Cl2+H2OHCl+HClO,HClO可使石蕊溶液褪色;HCl與AgNO3反應(yīng):AgNO3+HClAgCl↓+HNO3;Cl2與NaOH溶液反應(yīng):Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O;Cl2、HCl、HClO均不與AlCl3反應(yīng)。
2.實驗室既可用濃鹽酸與MnO2在加熱時反應(yīng)制備Cl2,也可用KMnO4與濃鹽酸在常溫下反應(yīng)制備Cl2,下列有關(guān)說法不正確的是( )
A.KMnO4的氧化性比MnO2的強
B.制備Cl2的整個實驗過程中,最后用NaOH溶液吸收氯氣,目的是制備NaClO
C.用排氣法收集不需要利用其他試劑就能確定集氣瓶中已收集滿氣體
D.Cl2能使?jié)駶櫟挠猩紬l褪色
【解析】選B。比較反應(yīng)的條件即可說明KMnO4的氧化性強于MnO2,A正確;Cl2有毒,需要用堿溶液吸收尾氣,B錯誤;當(dāng)整個集氣瓶充滿黃綠色時表明已收集滿了,C正確;Cl2與水反應(yīng)生成HClO,具有漂白性,D正確。
3.如圖所示:若關(guān)閉閥門Ⅰ,打開閥門Ⅱ,讓一種含氯氣的氣體經(jīng)過甲瓶后,通入乙瓶,布條不褪色;若關(guān)閉閥門Ⅱ,打開閥門Ⅰ,再通入這種氣體,布條褪色。甲瓶中所盛的試劑可能是( )
①濃硫酸;②飽和氯化鈉溶液;③亞硫酸鈉溶液;④飽和碳酸氫鈉溶液
A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④
【解析】選D。Cl2與H2O反應(yīng)生成的HClO具有漂白作用。氣體通過甲瓶后不能使有色布條褪色,可能有兩個原因:一是甲瓶中溶液將Cl2干燥,二是甲瓶中溶液能吸收Cl2。濃硫酸吸水,Na2SO3溶液、飽和NaHCO3溶液都能與Cl2發(fā)生反應(yīng)。
4.甲、乙、丙三種溶液中各含有一種X-(X-為Cl-、Br-、I-中的一種),向甲溶液中加入淀粉溶液和新制氯水,則溶液變?yōu)槌壬?再加入丙溶液,顏色無明顯變化。則甲、乙、丙依次含有的鹵素離子是( )
A.Br-、Cl-、I-B.Br-、I-、Cl-
C.I-、Br-、Cl-D.Cl-、I-、Br-
【解析】選B。根據(jù)鹵素單質(zhì)氧化性強弱和X-還原性強弱的變化規(guī)律可知,X2的氧化性:Cl2>Br2>I2,X-的還原性:Cl-Br->Cl-,I-、Fe2+、Br-均能被氯氣氧化,遵循氧化還原反應(yīng)的先后規(guī)律,先是I-被氧化,再是Fe2+被氧化,后是Br-被氧化。
4.(2019·成都模擬)已知KMnO4在常溫下與濃鹽酸反應(yīng)生成Cl2,如圖是用KMnO4與濃鹽酸反應(yīng)制取Cl2的簡易裝置,下列敘述不正確的是( )
A.在試管①中盛有飽和食鹽水,用試管②收集Cl2
B.用試管①收集Cl2,試管②可防止NaOH溶液倒吸入試管①中
C.③用于吸收多余的Cl2,防止污染環(huán)境
D.用該裝置收集到的Cl2中會混有HCl氣體和水蒸氣
【解析】選A。根據(jù)導(dǎo)管的進出長短可知試管①用于收集Cl2,試管②用于防止NaOH溶液倒吸入①中,NaOH溶液吸收多余的Cl2,防止污染環(huán)境,①中收集到的Cl2不純,混有HCl和水蒸氣。
二、非選擇題
5.為了更深刻地認識鹵素的性質(zhì),某化學(xué)小組對鹵素及其化合物的制備和性質(zhì)進行如下探究實驗,根據(jù)實驗回答問題。
[實驗一]氯氣的制取
(1)該小組擬用如圖實驗裝置來制備純凈、干燥的氯氣,并完成與金屬鐵的反應(yīng)(夾持儀器略去,下同)。每個虛線框表示一個單元裝置,請用文字描述將下列裝置的錯誤之處改正。
__________________________________________________________。
[實驗二]探究氯化亞鐵與氧氣反應(yīng)的產(chǎn)物
已知氯化亞鐵的熔點為674 ℃,沸點為1 023 ℃;三氯化鐵在100 ℃左右時升華,極易水解。在500 ℃條件下氯化亞鐵與氧氣可能發(fā)生下列反應(yīng),12FeCl2+3O2 2Fe2O3+8FeCl3、4FeCl2+3O22Fe2O3+4Cl2,該化學(xué)小組選用下圖部分裝置(裝置可以重復(fù)選用)進行氯化亞鐵與氧氣反應(yīng)產(chǎn)物的探究。
(2)實驗裝置的合理連接順序為A→________→E。
(3)假設(shè)加熱裝置中完全反應(yīng),則反應(yīng)后剩余固體的化學(xué)式是________。請設(shè)計實驗方案驗證你的假設(shè)__ __________________________________________。
(4)簡述將F中的固體配成溶液的操作方法 ___________________________。
[實驗三]鹵素化合物之間反應(yīng)實驗條件控制探究
(5)在不同實驗條件下KClO3可將KI氧化為I2或KIO3。下面是該小組設(shè)計的一組實驗數(shù)據(jù)記錄表(實驗控制在室溫下進行):
①該組實驗的目的是__________________________________________。
②2號試管反應(yīng)完全后,取少量2號試管中的溶液滴加淀粉溶液后顯藍色,假設(shè)還原產(chǎn)物只有KCl,寫出反應(yīng)的離子方程式___________________________。
【解析】(1)濃鹽酸具有揮發(fā)性,制得的氯氣中含有HCl、水蒸氣,除去HCl用飽和食鹽水,故②中試劑換為飽和氯化鈉溶液,除去水蒸氣,③中導(dǎo)管改為長進短出,氯氣和金屬鐵反應(yīng),④中試管口加一出氣導(dǎo)管。
(2)A為O2的發(fā)生裝置,制得的氧氣中含有水蒸氣,由于三氯化鐵極易水解,因此需要對制得的氧氣進行干燥,故先通過盛有堿石灰的D干燥,氯化亞鐵與氧氣反應(yīng)的產(chǎn)物為Fe2O3、FeCl3、Cl2,通過F冷卻可以收集到FeCl3,生成的氯氣用裝置E吸收,F、E之間再加D裝置防止E中的水蒸氣進入F。
(3)驗證Fe2O3的實驗操作為取樣少許加入稀鹽酸使其完全溶解,再加入幾滴KSCN溶液,呈現(xiàn)紅色。
(4)F中的固體為FeCl3,配制FeCl3溶液,要抑制FeCl3的水解。
(5)①四組實驗中,只有硫酸的濃度不同,因此實驗的目的是探究其他條件相同時,酸度對反應(yīng)產(chǎn)物的影響。
②滴加淀粉溶液后顯藍色,說明有I2生成,由I-→I2,失e-,Cl→Cl-,得6e-,根據(jù)得失電子守恒,I-、Cl的化學(xué)計量數(shù)分別為6、1,可得:6I-+Cl3I2+Cl-,再根據(jù)電荷守恒和原子守恒配平離子方程式為Cl+6I-+6H+Cl-+3I2+3H2O。
答案:(1)②中試劑換為飽和氯化鈉溶液,③中導(dǎo)管改為長進短出,④中試管口加一出氣導(dǎo)管(答案合理即可)
(2)D→B→F→D
(3)Fe2O3 取樣少許加入稀鹽酸使其完全溶解,再加入幾滴KSCN溶液,呈現(xiàn)紅色。
(4)先把F中的固體溶解于濃鹽酸中,然后加水稀釋
(5)①探究其他條件相同時,酸度對反應(yīng)產(chǎn)物的影響
②Cl+6I-+6H+Cl-+3I2+3H2O
【加固訓(xùn)練】
某化學(xué)小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)84消毒液(主要成分為NaClO)與潔廁劑(主要成分為鹽酸)室溫下混合有Cl2生成,于是嘗試在實驗室利用該反應(yīng)原理制取Cl2。
(1)用次氯酸鈣、濃鹽酸為原料,利用如圖裝置制取Cl2。
裝置中儀器a的名稱為________。
甲同學(xué)為證明Cl2溶于水有酸性物質(zhì)生成,將發(fā)生裝置產(chǎn)生的氣體直接通入適量水中,并加入NaHCO3粉末,有無色氣泡產(chǎn)生。乙同學(xué)認為不合理,理由是 ______________________。
(2)經(jīng)查閱資料得知:無水FeCl3在空氣中易潮解,加熱易升華。設(shè)計如下裝置制備無水FeCl3。
①下列操作步驟的正確順序為________(填字母)。
a.體系冷卻后,停止通入Cl2
b.通入干燥的Cl2趕盡裝置中的空氣
c.在鐵屑下方加熱至反應(yīng)完成
d.用干燥的H2趕盡Cl2
e.檢驗裝置的氣密性
②該實驗裝置存在的明顯缺陷是__________________。
(3)世界環(huán)保聯(lián)盟要求ClO2逐漸取代Cl2作為自來水消毒劑。
已知:NaCl+3H2ONaClO3+3H2↑,
2NaClO3+4HCl2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。
有關(guān)物質(zhì)的熔沸點如下表:
ClO2的生產(chǎn)流程示意圖如下:
該工藝中,需要補充的物質(zhì)X為________(填化學(xué)式,下同),能參與循環(huán)的物質(zhì)是________。從ClO2發(fā)生器中分離出ClO2,可采用的方法是______________。
【解析】(1)儀器a的名稱是分液漏斗;因為通過該裝置制取的氯氣中含有HCl氣體,溶于水后溶液呈酸性,與碳酸氫鈉反應(yīng)也產(chǎn)生氣泡,所以不合理。
(2)①根據(jù)題給信息,無水氯化鐵制備時應(yīng)排除裝置中的空氣,所以先檢查裝置的氣密性,再通入干燥的氯氣以排除裝置內(nèi)的空氣,然后加熱使氯氣與鐵反應(yīng)生成氯化鐵,因為氯化鐵加熱易升華,所以加熱使反 應(yīng)完全后繼續(xù)通入氯氣至裝置冷卻,最后通入干燥的氫氣以排盡氯氣,所以順序是ebcad。
②氯氣是有毒氣體,所以不能直接排放,因此該裝置的明顯缺陷是缺少尾氣處理裝置。
(3)根據(jù)工藝流程可知,電解食鹽水得到的是氯酸鈉和氫氣,而合成氯化氫需要氯氣、氫氣,所以需要補充的物質(zhì)X是氯氣;氯酸鈉與氯化氫反應(yīng)生成氯化鈉、氯氣及二氧化氯,且氯化鈉、氯氣又可參與反應(yīng),所以循環(huán)的物質(zhì)是氯化鈉、氯氣;二氧化氯的熔沸點較低,所以將生成的氣體冷凝,使二氧化氯轉(zhuǎn)化為液體分離出來。
答案:(1)分液漏斗 制取的氯氣中含有HCl氣體,HCl溶于水后能與NaHCO3反應(yīng)產(chǎn)生氣泡
(2)①ebcad ②缺少尾氣吸收裝置 (3)Cl2 Cl2、NaCl 將生成的氣體冷水浴降溫,使ClO2液化分離出來
試管標(biāo)號
1
2
3
4
0.20 ml·L-1
KI溶液/ mL
1.0
1.0
1.0
1.0
KClO3(s)/g
0.10
0.10
0.10
0.10
6.0 ml·L-1
H2SO4溶液/mL
0
3.0
6.0
9.0
蒸餾水/mL
9.0
6.0
3.0
0
實驗現(xiàn)象
物質(zhì)
熔點/℃
沸點/℃
ClO2
-59
11
Cl2
-107
-34.6

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