2024届高考化学一轮复习课件 第四章 化工生产中的重要非金属元素 热点强化练2 氯及其化合物的综合实验

热点强化练2　氯及其化合物的综合实验

1.氯乙酸(CH2ClCOOH)是重要的分析试剂和有机合成中间体。一种制备氯乙酸的方法为CH3COOH+Cl2CH2ClCOOH+HCl,已知:PCl3易水解。学习小组用如图所示装置进行探究,下列说法正确的是(　A　)

A.试剂X、Y依次选用浓盐酸、KMnO4

B.②的作用为除去Cl2中的HCl

C.③中反应后的液体经分液可得氯乙酸

D.④中出现白色沉淀说明有HCl生成

解析:①中若用浓盐酸与MnO2混合制取Cl2需要加热,而用浓盐酸与KMnO4反应制取氯气不需要加热,所以试剂X是浓盐酸,试剂Y是KMnO4,A正确;用浓盐酸与KMnO4反应制取的Cl2中含有水蒸气,由于PCl3易水解,所以Cl2在进入装置③制取CH2ClCOOH之前需要干燥处理,则②中试剂为干燥剂浓硫酸,B错误;乙酸与Cl2在PCl3催化下加热至90～100 ℃制取得到氯乙酸,同时还有副产物二氯乙酸、三氯乙酸,它们是沸点不同的液体化合物,因此③中反应后的液体经蒸馏可得氯乙酸,C错误;未反应的Cl2、①中挥发的HCl及反应产生的HCl气体在④中都能与 AgNO3溶液反应产生AgCl白色沉淀,因此不能根据④中出现白色沉淀判断有HCl生成,D错误。

2.某食盐样品中混有NaI杂质。为测定该样品的纯度,某同学设计实验过程如图所示:

回答下列问题。

(1)步骤②中稀硫酸、H2O2溶液也可用Cl2代替,请从图中四个装置中选用合适的装置(可重复使用)来完成向溶液A中通入过量氯气的实验,将所选择装置的字母填入方框,并在括号中写出装置内所放入的化学药品名称。

(2)步骤③中萃取分液时所用的萃取剂可能是　　　　。装置A中反应的离子方程式为　 　。 

(3)步骤⑤中实验操作所用的仪器(火柴、玻璃棒和其他夹持类仪器除外)主要有　。 

(4)试计算原食盐样品中氯化钠的质量分数:　　　　(保留三位有效数字)。 

(5)温度很低时,I2和Cl2可能反应生成ICl,已知ICl具有和卤素单质相似的化学性质,以下推论不正确的是　　　　(填字母)。 

A.ICl+H2OHClO+HI

B.ICl和Zn反应时,ICl只作氧化剂

C.ICl和NaOH溶液反应生成NaCl、NaIO两种盐

D.ICl的氧化性介于I2和Cl2之间

解析:(1)二氧化锰和浓盐酸加热制取氯气,选择装置A;用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢,选择装置B;把氯气通入溶液A中,选择装置B;最后用氢氧化钠溶液吸收多余氯气,防止污染空气,选择装置B。

(2)加入萃取剂萃取分液,上层液体中含有I2,说明萃取剂的密度比水的小,所以步骤③中萃取分液时所用的萃取剂可能是苯。装置A中二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气、氯化锰、水,反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。

(3)从NaCl溶液中得到NaCl固体,采取的实验操作为蒸发结晶,需要的仪器主要有蒸发皿、玻璃棒和酒精灯等。

(4)根据实验过程中信息,n(I2)==0.012 mol,根据I元素守恒,样品中n(NaI)=2n(I2)=0.024 mol,m(NaI)=0.024 mol×150 g·mol-1=3.6 g,则食盐样品中m(NaCl)=44.0 g-3.6 g=40.4 g,样品中氯化钠的质量分数为×100%≈91.8%。

(5)ICl+H2OHCl+HIO,故A错误;ICl和Zn发生反应2ICl+2ZnZnCl2+ZnI2,碘元素化合价降低,ICl只作氧化剂,故B正确;ICl和NaOH溶液发生非氧化还原反应生成NaCl、NaIO两种盐,故C正确;I2和Cl2反应生成ICl,ICl既是氧化产物又是还原产物,ICl的氧化性介于I2和Cl2之间,故D正确。

答案:(1)A　B　B　B　NaOH溶液

(2)苯　MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O

(3)酒精灯、蒸发皿

(4)91.8%

(5)A

3.(2021·浙江6月选考)Cl2O是很好的氯化剂,实验室用如图装置(夹持仪器已省略)制备高纯Cl2O。

已知:

①HgO+2Cl2HgCl2+Cl2O,合适反应温度为18～25 ℃;副反应:2HgO+2Cl22HgCl2+O2。

②常压下,Cl2沸点为-34.0 ℃,熔点为-101.0 ℃;Cl2O沸点为2.0 ℃,熔点为-120.6 ℃。

③Cl2O+H2O2HClO,Cl2O在CCl4中的溶解度远大于其在水中的溶解度。

请回答:

(1)①装置A的作用是去除原料气中的少量水分,可用的试剂是　　　　。 

②将上图中装置组装完整,虚框D中应选用　　　　。 

(2)有关反应柱B,须进行的操作是　　　　。 

A.将HgO粉末热处理除水分、增加表面积后填入反应柱

B.调控进入反应柱的混合气中Cl2和N2的比例

C.调控混合气从下口进入反应柱的流速

D.将加热带缠绕于反应柱并加热

(3)装置C,冷却液的温度通常控制在-80～-60 ℃。反应停止后,温度保持不变,为减少产品中的Cl2含量,可采用的方法是　。 

(4)将纯化后的Cl2O产品汽化,通入水中得到高纯度Cl2O的浓溶液,于阴凉暗处贮存。当需要Cl2O时,可将Cl2O浓溶液用CCl4萃取分液,经汽化重新得到。

针对萃取分液,从下列选项选择合适操作(操作不能重复使用)

并排序:c→(　　)→(　　)→e→d→f→(　　)。

a.检查旋塞、玻璃塞处是否漏水

b.将溶液和CCl4转入分液漏斗

c.涂凡士林

d.旋开旋塞放气

e.倒转分液漏斗,小心振摇

f.经几次振摇并放气后,将分液漏斗置于铁架台上静置

g.打开旋塞,向锥形瓶放出下层液体

h.打开旋塞,待下层液体完全流出后,关闭旋塞,将上层液体倒入锥形瓶

(5)产品分析:取一定量Cl2O浓溶液的稀释液,加入适量CCl4、过量KI溶液及一定量的稀H2SO4,充分反应。用标准Na2S2O3溶液滴定(滴定Ⅰ);再以酚酞为指示剂,用标准NaOH溶液滴定(滴定Ⅱ)。

已知产生I2的反应(不考虑Cl2与水反应):

2I-+Cl2I2+2Cl-　4I-+Cl2O+2H+2I2+H2O+2Cl-　2I-+HClO+H+I2+H2O+Cl-

实验数据如下表:

①用标准Na2S2O3溶液滴定时,无须另加指示剂。判断滴定Ⅰ到达终点的实验现象是 　。 

②高纯度Cl2O浓溶液中要求≥99(Cl2O和HClO均以Cl2O计)。结合数据分析所制备的Cl2O浓溶液是否符合要求:  　。 

解析:(1)①干燥原料气Cl2可使用浓H2SO4。②该实验中使用了有毒气体Cl2,需进行尾气处理,可用NaOH溶液吸收Cl2,为保证反应体系无水,需要在装置C与尾气处理装置间安装盛有无水CaCl2的干燥装置,a符合题意。

(2)反应在无水条件下进行,增大接触面积可加快反应速率,即反应前需将HgO粉末热处理除水分、增加表面积后填入反应柱,A正确;反应存在反应物比例不同的副反应,调控进入反应柱的混合气中Cl2和N2的比例,便于控制副反应,B正确;调控混合气从下口进入反应柱的流速可有效控制反应的进行,C正确;题中已给出合适反应温度为18～25 ℃,即该反应无须缠绕加热带,D错误。

(3)由题中信息②可知,Cl2沸点小于Cl2O,在Cl2未发生冷凝时抽气或通入干燥N2均能有效地去除产品中的Cl2。

(4)萃取分液操作步骤为c.涂凡士林;a.检查旋塞、玻璃塞处是否漏水;b.将溶液和CCl4转入分液漏斗;e.倒转分液漏斗,小心振摇;d.旋开旋塞放气;f.经几次振摇并放气后,将分液漏斗置于铁架台上静置;g.打开旋塞,向锥形瓶放出下层液体。故括号中应依次填写a、b、g。

(5)①由题可知,滴定Ⅰ为碘量滴定法,溶液中I2被完全还原时到达滴定终点,即判断到达终点的实验现象是CCl4溶液由紫红色突变到无色。②根据题给反应及相关反应计量数比值可得n(Cl2O)等于消耗的n(H2SO4)=2.505×10-3 mol-1.505×10-3 mol=1.000×10-3 mol,n(Cl2)=n(I2)-2n(Cl2O)=2.005×10-3 mol-2×1.000×10-3 mol=5×10-6 mol,即存在==200>99,即制备的Cl2O浓溶液符合要求。

答案:(1)①浓H2SO4　②a　(2)ABC

(3)抽气(或通干燥氮气)

(4)a　b　g

(5)①CCl4中由紫红色突变到无色　②溶液中Cl2O和Cl2分别为1.000×10-3 mol、5×10-6 mol,=200>99,符合要求