2022届高考化学一轮复习跟踪检测19重点专攻__氯水氯气的制备含解析

重点专攻——氯水、氯气的制备

1．将新制氯水滴入以下溶液中，无明显现象的是(　　)

A．氢氧化钠  B．硝酸银

C．氢硫酸  D．石蕊

解析：选A　氯水能与氢氧化钠溶液反应，但实验现象不明显，A正确；硝酸银与氯水反应生成白色氯化银沉淀，B错误；氢硫酸与氯水反应生成单质硫沉淀，C错误；石蕊遇到氯水先变红后褪色，D错误。

2．下列关于液氯和氯水的叙述中正确的是(　　)

A．液氯较氯水的漂白作用更强

B．液氯与氯水均有酸性

C．液氯是纯净物，氯水是混合物

D．液氯是无色的，氯水呈浅黄绿色

解析：选C　氯水中含有HClO，具有漂白性，液氯不具有，A错误；液氯中不存在

H＋，则没有酸性；氯水中存在H＋，则有酸性，B错误；液氯为纯净物，而氯水为混合物，C正确；液氯是黄绿色的，氯水呈浅黄绿色，D错误。

3．下列实验过程中，不会产生气体的是(　　)

解析：选C　新制氯水中含有次氯酸，光照条件下次氯酸分解生成氧气，A不符合题意；新制氯水呈酸性，NaHCO3与氯水反应生成二氧化碳气体，B不符合题意；氯水与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和水，不会生成气体，C符合题意；Na2O2与水反应生成氧气，D不符合题意。

4．下列物质能使紫色石蕊溶液由紫色变红又褪色的是(　　)

①Cl2　②盐酸　③氯水　④盐酸酸化的漂白粉　⑤木炭　⑥Na2O2

A．①③④  B．①②③⑥

C．②③④  D．①③④⑤⑥

解析：选A　①Cl2与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸能使紫色石蕊溶液由紫色变红，次氯酸的强氧化性能使溶液褪色；②盐酸能使紫色石蕊溶液由紫色变红，不能褪色；③氯水中含盐酸和次氯酸，能使紫色石蕊溶液由紫色变红，后褪色；④盐酸酸化的漂白粉中含有盐酸和次氯酸，能使紫色石蕊溶液由紫色变红，后褪色；⑤木炭不能使紫色石蕊溶液变红；⑥Na2O2与水反应生成碱，使紫色石蕊溶液变蓝。

5．在探究新制饱和氯水成分的实验中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是(　　)

A．氯水的颜色呈浅黄绿色，说明氯水中含有Cl2

B．向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀，说明氯水中含有Cl－

C．向氯水中加入NaHCO3粉末，有气泡产生，说明氯水中含有H＋

D．向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液颜色变成棕黄色，说明氯水中含有HClO

解析：选D　新制氯水中含有“三分子四离子”[Cl2、HClO、H2O、H＋、Cl－、ClO－、OH－(少)]，溶液呈浅黄绿色，说明有Cl2，A正确；加入AgNO3溶液有AgCl沉淀生成，说明有Cl－，B正确；Cl2与水反应生成HCl和HClO，H＋与NaHCO3反应生成CO2，说明有H＋，C正确；氯水中氯元素主要以Cl2分子形式存在，Cl2可以将Fe2＋氧化为Fe3＋，D错误。

6．下列装置应用于实验室制取氯气并回收二氯化锰的实验，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浓盐酸反应后的溶液

D．用装置丁蒸干反应后的溶液制MnCl2·4H2O

解析：选C　用二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气需要加热，A不能达到实验目的；气体通过乙装置时应长进短出，除杂试剂应选用饱和食盐水，B不能达到实验目的；二氧化锰不溶解，C能达到实验目的；蒸干溶液会引起MnCl2·4H2O分解，D不能达到实验目的。

7．某同学设计了用氯气制取无水氯化铁(易升华)的相关装置，其中设计正确且能达到相应目的的是(　　)

A．用装置①制取氯气

B．用装置②除去Cl2中的HCl

C．用装置③干燥氯气

D．用装置④制取并收集FeCl3

解析：选D　稀盐酸和二氧化锰不反应，所以不能实现实验目的，A错误；氯气和氯化氢都能与NaOH溶液反应，HCl极易溶于水，所以应用饱和食盐水除去氯气中的HCl，B错误；氯气能与碱反应，应该用酸性物质干燥，如P2O5，C错误；氯气和铁在加热条件下反应生成氯化铁，氯化铁是固体，D正确。

8．(2021·泉州质检)四氯化钛(TiCl4)极易水解，遇空气中的水蒸气即产生“白烟”，常用作烟幕弹。其熔点为－25 ℃，沸点为136.4 ℃。某实验小组设计如下装置(部分加热和夹持装置省略)，用Cl2与炭粉、TiO2制备TiCl4。下列说法不正确的是(　　)

A．②中应盛装饱和食盐水

B．冷凝管有冷凝、回流和导气的作用

C．反应结束时，应先停止③处的加热，后停止①处的加热

D．该设计存在不足，如④、⑤之间缺少防止水蒸气进入④的装置

解析：选A　已知四氯化钛极易水解，遇空气中的水蒸气即产生“白烟”，而制得的氯气中混有水蒸气，所以②中应盛装浓硫酸，故A错误；TiCl4的熔、沸点较低，制得的TiCl4应经过冷凝处理，则该装置中冷凝管具有冷凝、回流和导气的作用，故B正确；反应结束时，应先停止③处加热，后停止①处加热，可以使制得的TiCl4在氯气氛围中冷却，防止空气进入装置中使TiCl4变质，故C正确；因四氯化钛极易水解，所以应在装置④和⑤之间增加一个防止水蒸气进入④的装置，故D正确。

9．二氯化二硫(S2Cl2)是一种常用于橡胶硫化、有机物氯化的试剂，甲同学查阅资料：①将干燥的氯气在110～140 ℃间与硫反应，即可得S2Cl2粗品；②有关物质的部分性质如表所示：

设计如图所示实验装置在实验室合成S2Cl2：

回答以下问题：

(1)仪器A的名称是________。

(2)B中所发生反应的离子方程式为______________________________________

________________________________________________________________________。

(3)C装置的作用是____________________________________________________。

(4)S2Cl2粗品中可能混有的杂质是________________________________________。

(5)乙同学发现，该装置中除了E处的温度不能过高外，还有一处重大缺陷需改进，否则会导致S2Cl2的产率大大降低，原因是______________________________(用化学方程式表示)；请简要提出改进方案______________________________________________。

(6)H中的溶液可以选择下列试剂中的________(填序号)。

①碳酸钠溶液　②氯化铁溶液　③亚硫酸钠溶液

④高锰酸钾溶液

解析：(1)由装置图可知A为分液漏斗。(2)在装置B中制取氯气，离子反应方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。(3)在E中干燥纯净的Cl2与S发生反应，而B中制取的Cl2中含有HCl杂质，除杂后气体还需要干燥，故C中盛有饱和食盐水以除去HCl，D中盛有浓硫酸以干燥氯气。(4)结合题给信息，S2Cl2能与Cl2反应生成SCl2，知S2Cl2粗品中可能混有的杂质有S、SCl2、Cl2。(5)观察装置图可知，H中水蒸气可进入G中，发生反应：2S2Cl2＋2H2O===3S↓＋SO2↑＋4HCl，导致S2Cl2产率降低，可在G和H之间增加干燥装置。(6)H是除氯气装置，氯化铁和高锰酸钾都不与氯气反应，①③符合题意。

答案：(1)分液漏斗

(2)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O

(3)除去Cl2中的HCl杂质

(4)S、SCl2、Cl2

(5)2S2Cl2＋2H2O===3S↓＋SO2↑＋4HCl　在G和H之间增加干燥装置(如盛有浓硫酸的洗气瓶)

(6)①③

10．二氧化氯(ClO2)是一种新型的环保饮用水消毒剂，某课题小组拟选择如图所示部分装置制备并收集二氧化氯来探究其漂白性(装置不可重复使用)。

已知：①常温下，亚氯酸钠(NaClO2)与氯气反应的生成物之一为二氧化氯；②常温常压下，ClO2是一种易溶于水而难溶于有机溶剂的气体。

回答下列问题：

(1)制备干燥、纯净的氯气：气体发生装置是__________(填字母)，反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

(2)制备二氧化氯：导管口连接顺序为a→______________→n→p→j。本实验选择装置I而不选择装置H的原因是______________________________________________________。

(3)写出装置G中发生反应的化学方程式： _________________________________

________________________________________________________________________。

(4)装置E的作用是_____________________________________________________。

(5)请设计简易实验证明二氧化氯具有永久的漂白性： _______________________

________________________________________________________________________。

(6)二氧化氯还会与H2O2和NaOH的混合溶液反应，其产物之一是NaClO2。写出该反应的化学方程式： __________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)若用MnO2作氧化剂制备Cl2，则气体发生装置应选取装置A，因该反应需加热；若用KMnO4作氧化剂，则气体发生装置应选取装置B，因该反应不需要加热。反应的离子方程式分别为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O、2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O。(2)制备ClO2的过程：制备Cl2，除去Cl2中HCl杂质，用装置C中的浓硫酸进行干燥，用装置G中的NaClO2与Cl2反应生成ClO2和NaCl，用装置E中的CCl4除去多余的Cl2，用装置F收集ClO2，用装置I吸收有毒尾气，装置I还起到防止空气中的水蒸气进入到装置F中的作用。故导管口的连接顺序为a→z→m→x→y→b→c→r→s→n→p→j。装置I与装置H的不同之处在于装置I可防止空气中的水蒸气进入装置F中，而装置H中盛有烧碱溶液，其中的水蒸气可进入装置F中，且可能会引起倒吸。(3)装置G中制备ClO2发生反应的化学方程式为Cl2＋2NaClO2===2ClO2＋2NaCl。(4)装置E中的CCl4可吸收ClO2中的Cl2，起到净化ClO2的作用。(5)可用品红溶液来验证二氧化氯的漂白性。(6)由题意可知反应物为ClO2、NaOH、H2O2，产物之一是NaClO2，根据氧化还原反应原理及原子守恒可知其余的产物为O2、H2O，故该反应的化学方程式为2ClO2＋2NaOH＋H2O2===2NaClO2＋O2＋2H2O。

答案：(1)A　MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(或B　2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O)

(2)z→m→x→y→b→c→r→s　装置H中的水蒸气会进入装置F中，且可能会引起倒吸

(3)Cl2＋2NaClO2===2ClO2＋2NaCl

(4)吸收二氧化氯中的氯气

(5)取少量品红溶液于试管中，通入二氧化氯，观察到品红溶液褪色，再加热已褪色的溶液，溶液不变红色

(6)2ClO2＋2NaOH＋H2O2===2NaClO2＋O2＋2H2O

11．亚硝酰氯(ClNO)常用于合成洗涤剂、触媒及用作中间体，某学习小组在实验室用Cl2与NO制备ClNO并测定其纯度，进行如下实验(夹持装置略去)。

查阅资料：亚硝酰氯(ClNO)的熔点为－64.5 ℃、沸点为－5.5 ℃，气态呈黄色，液态时呈红褐色，遇水易反应生成一种氢化物和两种氮的常见氧化物，其中一种呈红棕色。

请回答下列问题：

Ⅰ.Cl2的制备：舍勒发现氯气的方法至今还是实验室制取氯气的主要方法之一。

(1)该方法可以选择上图中的________(填字母)为Cl2发生装置，该反应中被氧化与被还原物质的物质的量之比为____________________。

(2)欲收集一瓶干燥的氯气，选择上图中的装置，其连接顺序为a→_______→i→h(按气流方向填小写字母)。

Ⅱ.亚硝酰氯(ClNO)的制备：实验室可用下图装置制备亚硝酰氯(ClNO)。

(3)实验室也可用B装置制备NO，与之相比X装置的优点为____________________。

(4)组装好实验装置后应先_____________________________________________，

然后依次装入试剂、打开k2、再打开________(填“k1”或“k3”)，通入一段时间气体，其目的是为了排尽三颈烧瓶中的空气，防止NO、ClNO变质。接下来，两种气体在Z中反应的现象为_________________________________________________________________。

Ⅲ.亚硝酰氯(ClNO)纯度的测定：将所得亚硝酰氯(ClNO)产品13.10 g溶于水，配制成250 mL溶液；取出25.00 mL，以K2CrO4溶液为指示剂，用0.8 mol·L－1AgNO3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液的体积为22.50 mL。(已知：Ag2CrO4为砖红色固体)

(5)亚硝酰氯(ClNO)与水反应的离子方程式为______________________________

________________________________________________________________________。

(6)亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为____________。

解析：(1)实验室制备氯气是加热二氧化锰和浓盐酸的混合物，应该选择C装置为Cl2发生装置，反应的方程式为MnO2＋4HClMnCl2＋Cl2↑＋2H2O，反应中二氧化锰是氧化剂，氯化氢是还原剂，参与反应的氯化氢只有一半被氧化，被氧化的氯化氢与被还原的二氧化锰的物质的量之比为2∶1。

(2)制得的氯气中往往含有氯化氢和水蒸气，需要用饱和食盐水除去氯化氢，再用浓硫酸干燥，欲收集一瓶干燥的氯气，选择题图中的装置，其连接顺序为a→f→g→e→d→c→b→i→h。

(3)实验室也可用B装置制备NO，与之相比X装置无需排除发生装置内空气的干扰，可以随开随用，随关随停。

(4)涉及气体的反应，组装好实验装置后应先检查装置的气密性，然后依次装入试剂、打开k2、再打开k3，通入一段时间气体，其目的是为了排尽三颈烧瓶中的空气，防止NO、ClNO变质。两种气体在Z中发生反应生成ClNO，冷却后变成红褐色液体。

(5)亚硝酰氯(ClNO)遇水易反应生成一种氢化物和两种氮的常见氧化物，其中一种呈红棕色为二氧化氮，氢化物为氯化氢，根据化合价的变化，另一种氮的氧化物为一氧化氮，亚硝酰氯与水反应的离子方程式为2ClNO＋H2O===2H＋＋2Cl－＋NO↑＋NO2↑。

(6)滴定反应氯化氢与硝酸银生成氯化银白色沉淀的反应，当出现砖红色固体，且半分钟没有明显变化，表示达到了滴定终点，n(Cl－)＝n(Ag＋)＝0.022 50 L×0.8 mol·L－1＝0.018 mol，则亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为×100%＝90.0%。

答案：(1)C　2∶1

(2)f→g→e→d→c→b

(3)排除装置内空气的干扰；可以随开随用，随关随停

(4)检查装置的气密性　k3　出现红褐色液体

(5)2ClNO＋H2O===2H＋＋2Cl－＋NO↑＋NO2↑

(6)90.0%

12．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)

(5)根据下列资料，为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节)：________________________________________________________________________。

资料：ⅰ.次氯酸会破坏酸碱指示剂；

ⅱ.次氯酸或氯气可被SO2、H2O2和FeCl2等物质还原成Cl－。

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。

(5)根据信息可知SO2、H2O2、FeCl2都能将次氯酸或者氯气还原，如果选择SO2会引入SO，对Cl－的测定造成干扰，如果选择FeCl2则会引入Cl－，而H2O2不会引入杂质离子，因此选择H2O2将次氯酸或者氯气还原为Cl－，再用AgNO3溶液测定Cl－。

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，此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案)　(5)量取一定量的试样，加入足量的H2O2溶液，加热除去过量的H2O2，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，称量沉淀质量(或其他合理答案)