2021届课标版高考化学一轮复习教师用书：专题八 氯及其化合物

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考点1 氯气
1.[2015福建高考改编]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
利用如图所示的实验装置进行实验。(部分夹持装置已省略)
(1)仪器a的名称是 ,写出装置A中发生反应的离子方程式: 。装置B中的现象为 。
(2)为了使Cl2在装置C中被KOH溶液充分吸收,装置A中滴加浓盐酸的速率宜 (填“快”或“慢”)。
(3)有同学认为若对调装置B和装置C的位置不利于提高装置C中氯酸钾的产率,你是否认同该观点并说明理由： 。
【实验二】测定饱和氯水中氯元素的含量
实验步骤:
①从装置B中量取25.00 mL氯水于锥形瓶中,向其中慢慢地充入SO2,溶液浅黄绿色完全消失后再充入一段时间的SO2。
②向锥形瓶中加入足量BaCO3粉末,过滤,洗涤,将滤液导入滴定池中。
③取0.01 ml·L-1的AgNO3标准溶液装入棕色滴定管,用电势滴定法(在化学计量点附近,溶液的电极电势有最大的变化)测定氯元素的含量。通过测得的电动势(E)可知溶液中c(Cl-)的变化,部分数据如表所示:
(4)量取25.00 mL氯水所用的仪器是 ;操作②的目的是 。
(5)测定氯元素含量的过程中,使用棕色滴定管的原因是 。
(6)达到滴定终点时,消耗AgNO3溶液的体积为 mL。
本题从定性角度考查氯气的制备和氯水的制备,从定量角度考查氯水中氯元素含量的测定,较好地体现了基础性和综合性,具有良好的难度梯度。
解题模型:链接考法1命题角度
考点2 氯水、次氯酸、氯的含氧酸盐
2.[2019山东日照模拟]ClO2和NaClO2均具有漂白性,工业上用ClO2气体制备NaClO2的工艺流程如图所示:
下列说法不正确的是( )
A.工业上可将ClO2制成NaClO2固体,便于贮存和运输
B.通入空气的目的是排出ClO2,使其在吸收器中被充分吸收
C.吸收器中生成NaClO2的离子方程式:2ClO2+H2O22ClO2-+O2↑+2H+
D.步骤a的操作包括过滤、洗涤和干燥
本题采用微型工艺流程考查氯的含氧酸盐的制备,今后高考可能会继续加强无机化工流程的考查力度,体现高考命题源于“真实情境问题”。
解题模型:链接素材11
考点3 卤素单质及其化合物的相似性和递变性
3.[2018全国卷Ⅲ,27,14分]KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题:
(1)KIO3的化学名称是 。
(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如图所示:
“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是 。“滤液”中的溶质主要是 。“调pH”中发生反应的化学方程式为 。
(3)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式 。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为 ,其迁移方向是 。
③与“电解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之处有 (写出一点)。
该题具有科学的难度梯度,体现命题的基础性、综合性和应用性,设问角度巧妙,如“逐Cl2”采用的方法;情境新颖,如给出一元强酸碘酸(HIO3)的酸式盐KH(IO3)2。“电解法”制备KIO3,实际上是制备IO3-。第(3)题第①小题要求书写碱性条件下阴极的电极反应式,根据电解原理,阴极上实际是H2O电离出的H+放电。第③小题评价“KClO3氧化法”的不足之处,增强环保意识,体现“科学态度与社会责任”的化学学科核心素养。
解题模型:链接素材12
考点1 氯气
考法1氯气的制备、性质及应用
命题角度 氯气的制备和性质实验探究
1某化学兴趣小组利用如图所示装置制取氯气并探究其有关性质。
(1)装二氧化锰的仪器的名称是 ,发生反应的化学方程式为 。
(2)正确连接装置后,如何检验A装置的气密性:。
(3)一定温度下,将多余的Cl2用100 mL 1.7 ml·L-1的NaOH溶液完全吸收。冷却至室温后,对吸收后的溶液进行分析检测,测得其pH=13 (不考虑反应前后溶液的体积变化),ClO-和ClO3-的物质的量浓度之比为5∶1。请回答:
①吸收氯气消耗的NaOH的物质的量为 ml。
②被氧化的氯气的物质的量为 ml。
(4)通二氧化硫和氯气一段时间后,甲同学实验的过程中品红溶液几乎不褪色,而乙同学实验的现象是品红溶液随时间的推移变得越来越浅。试根据该实验装置和两名同学的实验结果回答问题。
①试分析甲同学实验的过程中,品红溶液不褪色的原因为 ,涉及反应的离子方程式为 。
②你认为乙同学是怎样做到让品红溶液变得越来越浅的? 。
(5)请你帮该小组同学设计一个实验,证明B装置中的Na2SO3已被氧化: 。
(1)二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水。(2)用止水夹夹住A、B装置之间的橡胶管,打开A装置中分液漏斗的玻璃塞与活塞,向其中注水。若一段时间后,液面不再下降,说明气密性良好;反之,则气密性差。(3)①反应前NaOH的物质的量为0.1L×1.7ml·L-1=0.17ml,反应后溶液pH=13,则反应后氢氧化钠的物质的量浓度为0.1ml·L-1,故反应后NaOH的物质的量为0.1L×0.1ml·L-1=0.01ml,吸收氯气消耗的NaOH的物质的量为0.17ml-0.01ml=0.16ml。②ClO-和ClO3-的物质的量浓度之比为5∶1,发生的反应为8Cl2+16NaOH5NaClO+NaClO3+10NaCl+8H2O,则反应掉的氯气的物质的量为0.16ml×816=0.08ml,其中被氧化的氯气转化为ClO-和ClO3-,物质的量为0.08ml×616=0.03ml。(4)①氯气、二氧化硫和水反应生成HCl和硫酸,HCl和硫酸没有漂白性,所以控制SO2和Cl2的量,使其按物质的量之比为1∶1进气,反应的离子方程式为SO2+Cl2+2H2OSO42-+2Cl-+4H+。②让氯气或二氧化硫过量可使品红溶液变得越来越浅,所以应控制SO2和Cl2的物质的量,使之不相等。
(1)圆底烧瓶 MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O (2)用止水夹夹住A、B装置之间的橡胶管,打开A装置中分液漏斗的玻璃塞与活塞,向其中注水。若一段时间后,液面不再下降,说明气密性良好;反之,则气密性差 (3)①0.16 ②0.03 (4)①控制SO2和Cl2的量,使其按物质的量之比为1∶1 进气 SO2+Cl2+2H2OSO42-+2Cl-+4H+ ②控制SO2和Cl2的物质的量,使之不相等 (5)取少量B装置中溶液于试管中,向其中滴加稀盐酸至不再产生气体,再向其中滴加氯化钡溶液,若产生白色沉淀,则证明B装置中的亚硫酸钠已被氧化(其他合理答案均可)
1.[2019山东青岛模拟]如图所示是验证氯气性质的微型实验,a、b、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4晶体中滴加一滴浓盐酸后,立即用另一培养皿扣在上面。
已知:2KMnO4+16HCl2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O。
对实验现象的解释或结论正确的是( )
2.[2020山东烟台质检]实验室用如图所示装置制备无水AlCl3(180 ℃升华),无水AlCl3遇潮湿空气即产生大量白雾。下列说法错误的是( )
A.b、c、f中依次盛装饱和食盐水、浓硫酸、浓硫酸
B.g中发生的反应为Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O
C.e中的收集器必须保持干燥
D.实验时,a和d处酒精灯应同时点燃
考点2 氯水、次氯酸、氯的含氧酸盐
考法2氯水、次氯酸、氯的含氧酸盐的性质和应用
命题角度1 新制氯水的成分及性质探究
2[2014江苏,13,4分]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
氯气是黄绿色气体,因此氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2,A项正确;向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,白色沉淀是氯化银,说明氯水中含有Cl-,B项正确;向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,气体是CO2,这说明氯水中含有H+,C项正确;向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明反应中有氯化铁生成,因为氯气也能把氯化亚铁氧化为氯化铁,所以不能说明氯水中含有HClO,D项错误。
D
命题角度2 氯的含氧酸盐的性质
3[2015北京,11,6分]某消毒液的主要成分为NaClO,还含有一定量的NaOH。下列用来解释事实的方程式中,不合理的是(已知:饱和NaClO溶液的pH约为11)
A.该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备:Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O
B.该消毒液的pH约为12:ClO-+H2OHClO+OH-
C.该消毒液与洁厕灵(主要成分为HCl)混用,产生有毒Cl2:2H++Cl-+ClO-Cl2↑+H2O
D.该消毒液加白醋生成HClO,可增强漂白作用:CH3COOH+ClO-HClO+CH3COO-
已知饱和NaClO溶液的pH约为11,这是由于ClO-的水解,而该消毒液的pH约为12,主要是因为其中含有一定量的NaOH,B项错误。
B
考点扫描
1.[2018江苏,7C]KClO碱性溶液与Fe(OH)3反应:3ClO-+2Fe(OH)32FeO42-+3Cl-+4H++H2O( )
2.[2016全国卷Ⅱ,26(2)]实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨,反应的化学方程式为 。
提示:1.✕ 2.NaClO+2NH3N2H4+NaCl+H2O
考点3 卤素单质及其化合物的相似性和递变性
考法3卤素单质及其化合物的性质
命题角度 用实验探究卤素单质的性质
4为验证卤素单质氧化性的相对强弱,某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去,气密性已检验)。
实验过程:
Ⅰ.打开弹簧夹,打开活塞a,滴加浓盐酸。
Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时,夹紧弹簧夹。
Ⅲ.当B中溶液由黄色变为橙色时,关闭活塞a。
Ⅳ.……
(1)A中产生黄绿色气体,其电子式是 。
(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是 。
(3)B中溶液发生反应的离子方程式是 。
(4)为验证溴的氧化性强于碘的,过程Ⅳ的操作和现象是 。
(5)过程Ⅲ实验的目的是 。
(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因:同主族元素从上到下 ,得电子能力逐渐减弱。
(1)A中产生的黄绿色气体为Cl2,其电子式为∶Cl····∶Cl····∶。(2)氯气遇湿润的淀粉-KI试纸时,发生反应Cl2+2KII2+2KCl,产生的I2使淀粉变蓝,可以证明氯气的氧化性强于碘的。(3)B中Cl2与NaBr发生置换反应,离子方程式为Cl2+2Br-2Cl-+Br2。(4)C中NaBr与氯气反应生成NaCl和Br2,将C中溶液滴入D中,振荡,发生反应Br2+2KII2+2KBr,静置后D中溶液分层,下层为碘的四氯化碳溶液,显紫红色,可以说明溴的氧化性强于碘的。(5)过程Ⅲ主要是为了
确认C的黄色溶液中无Cl2,排除对溴置换碘实验的干扰。(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱,是因为从Cl到I,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱。
(1)∶Cl····∶Cl····∶ (2)湿润的淀粉-KI试纸变蓝 (3)Cl2+2Br-Br2+2Cl- (4)打开活塞b,将少量C中溶液滴入D中,关闭活塞b,取下D振荡,静置后CCl4层溶液变为紫红色 (5)确认C的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴置换碘实验的干扰 (6)原子半径逐渐增大
3.[2014江苏,19,15分]实验室从含碘废液(除H2O 外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程如下:
(1)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为I-,其离子方程式为 ;该操作将I2还原为I-的目的是 。
(2)操作X 的名称为 。
(3)氧化时,在三颈烧瓶中将含I-的水溶液用盐酸调至pH 约为2,缓慢通入Cl2,在40 ℃左右反应(实验装置如图所示)。实验控制在较低温度下进行的原因是 ;锥形瓶里盛放的溶液为 。
(4)已知:5SO32-+2IO3-+2H+I2+5SO42-+H2O
某含碘废水(pH 约为8)中一定存在I2,可能存在I-、IO3-中的一种或两种。请补充完整检验含碘废水中是否含有I-、IO3-的实验方案:取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液,直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在; 。
实验中可供选择的试剂:稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液。
疑难2从海水中提取氯、溴、碘
5[2015新课标全国卷Ⅱ,12,6分]海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是
A.向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B.粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯
C.工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂
D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收
苦卤中含有Br-,通入Cl2可将Br-氧化成Br2,A项正确;粗盐中含有Ca2+、SO42-等杂质离子,故先除杂得NaCl的饱和溶液,而NaCl的溶解度随温度变化不大,采用重结晶可以得到较纯净的NaCl,B项正确;工业上沉淀海水中的Mg2+,采用Ca(OH)2,不用NaOH,因为NaOH的价格较贵,C项错误;Br2易挥发,先用热空气和水蒸气吹出后,再用SO2吸收,生成H2SO4
和HBr,富集后再用Cl2将HBr氧化成Br2,D项正确。
C
4.[2014新课标全国卷Ⅱ,36,15分]将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。一般是先将海水淡化获得淡水,再从剩余的浓海水中通过一系列工艺流程提取其他产品。
回答下列问题:
(1)下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是 (填序号)。
①用混凝法获取淡水 ②提高部分产品的质量
③优化提取产品的品种④改进钾、溴、镁等的提取工艺
(2)采用“空气吹出法”从浓海水中吹出Br2,并用纯碱吸收。碱吸收溴的主要反应是Br2+Na2CO3+H2ONaBr+NaBrO3+
NaHCO3,吸收1 ml Br2时,转移的电子为 ml。
(3)海水提镁的一段工艺流程如图所示:
浓海水的主要成分如下:
该工艺过程中,脱硫阶段主要反应的离子方程式为 ,产品2的化学式为 ,1 L浓海水最多可得到产品2的质量为 g。
(4)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁,发生反应的化学方程式为 ;电解时,若有少量水存在会造成产品镁的消耗,写出有关反应的化学方程式: 。
素材10ClO2的性质、制备和含量测定
考点扫描
1.[2018全国卷Ⅲ,13C改编]Na2O2与ClO2均含有非极性共价键( )
2.[2017江苏,3B]ClO2具有还原性,可用于自来水的杀菌消毒( )
3.[2017浙江4月选考,31改编]ClO2是一种优良的消毒剂,可用氯酸钠和过氧化氢在酸性条件下制备,其反应方程式为 NaClO3+ H2O2+H2SO4 ClO2↑+ O2↑+Na2SO4+ 。
4.[2016全国卷Ⅰ,28(4)改编]ClO2尾气可用过氧化氢和氢氧化钠溶液吸收,产物之一为NaClO2,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ,该反应中氧化产物是 。
5.[2015重庆,9(4)节选]已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2,该反应的离子方程式为 。
提示:1.✕ 2.✕ 3.2 1 2 1 2H2O 4.2∶1 O2 5.4H++5ClO2-Cl-+4ClO2↑+2H2O
5.[2015新课标全国卷Ⅱ,28(2)(3)(4),14分]二氧化氯(ClO2,黄绿色易溶于水的气体)是高效、低毒的消毒剂。回答下列问题:
(1)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料,通过以下过程制备ClO2:
①电解时发生反应的化学方程式为 。
②溶液X中大量存在的阴离子有 。
③除去ClO2中的NH3可选用的试剂是 (填标号)。
a.水b.碱石灰
c.浓硫酸d.饱和食盐水
(2)用如图装置可以测定混合气中ClO2的含量:
Ⅰ.在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用50 mL水溶解后,再加入3 mL稀硫酸;
Ⅱ.在玻璃液封装置中加入水,使液面没过玻璃液封管的管口;
Ⅲ.将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收;
Ⅳ.将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中;
Ⅴ.用0.100 0 ml·L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(I2+2S2O32-2I-+S4O62-),指示剂显示终点时共用去20.00 mL硫代硫酸钠溶液。在此过程中:
①锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为 。
②玻璃液封装置的作用是 。
③Ⅴ中加入的指示剂通常为 ,滴定至终点的现象是 。
④ 测得混合气中ClO2的质量为 g。
(3)用ClO2处理过的饮用水会含有一定量的亚氯酸盐。若要除去超标的亚氯酸盐,下列物质最适宜的是 (填标号)。
a.明矾 b.碘化钾 c.盐酸 d.硫酸亚铁
素材11NaClO2、KClO3的性质和应用
考点扫描
1.[2018江苏,19(1)节选]制备NaClO溶液时,若温度超过40℃,Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl,其离子方程式为 。
2.[2017海南,4改编]在酸性条件下,可发生如下反应:ClO3-+2M3++4H2OM2O7n-+Cl-+8H+,M2O7n-中M的化合价是 。
3.[2016全国卷Ⅰ,28改编]NaClO2中Cl的化合价为 。利用氯酸钠、硫酸和SO2制备ClO2,反应中有副产物NaHSO4生成,该反应的化学方程式为 。
4.[2016全国卷Ⅲ,27改编]NaClO2的化学名称为 ,NaClO2溶液是脱硝反应的吸收剂,其与NO反应生成的产物之一为NO3-的离子方程式为 。
提示:1.3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O 2.+6 3.2NaClO3+SO2+H2SO42NaHSO4+2ClO2 4.亚氯酸钠 4NO+3ClO2-+4OH-4NO3-+2H2O+3Cl-
6.亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。某化学兴趣小组同学展开对漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)的研究。
已知:NaClO2饱和溶液在温度低于38 ℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O,高于38 ℃时析出的晶体是NaClO2,高于60 ℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。Ba(ClO)2可溶于水。
利用如图所示装置进行实验。
(1)仪器a的名称为 ,装置①的作用是 ,装置③的作用是 。
(2)装置②中产生ClO2,涉及反应的化学方程式为 ;装置④中反应生成NaClO2的化学方程式为 。
(3)从装置④反应后的溶液中获得晶体NaClO2的操作步骤:①减压,55 ℃蒸发结晶;②趁热过滤;③ ;④低于60 ℃干燥,得到成品。如果撤去装置④中的冷水浴,可能导致产品中混有的杂质是 。
(4)设计实验检验所得NaClO2晶体中是否含有杂质Na2SO4,操作与现象是取少量晶体溶于蒸馏水, 。
(5)为了测定NaClO2粗品的纯度,取上述粗产品10.0 g溶于水配成1 L溶液,取出10 mL溶液于锥形瓶中,再加入足量酸化的KI溶液,充分反应后(NaClO2被还原为Cl-,杂质不参加反应),加入2~3滴淀粉溶液,用0.20 ml·L-1Na2S2O3标准液滴定,达到滴定终点时用去标准液20.00 mL,则NaClO2粗品的纯度为 。(提示:2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI)
素材12I-、I2、I3-、KIO3的性质
考点扫描
1.[2018全国卷Ⅲ,26(2)改编]取0.00950ml·L-1的K2Cr2O7标准溶液20.00mL,硫酸酸化后加入过量KI,发生反应:Cr2O72-+6I-+14H+3I2+2Cr3++7H2O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色,发生反应:I2+2S2O32-S4O62-+2I-。加入淀粉溶液作为指示剂,继续滴定,当溶液 ,即为终点。平行滴定3次,样品溶液的平均用量为24.80mL,则样品纯度为 %(保留3位有效数字)。
2.[2018江苏,7B]酸化NaIO3和NaI的混合溶液:I-+IO3-+6H+I2+3H2O( )
3.[2017全国卷Ⅲ,9B改编]清洗碘升华实验所用试管,先用酒精清洗,再用水清洗( )
4.[2017海南,7B]碘化钾与浓硫酸反应可制备碘化氢( )
提示:1.蓝色褪去 95.0 2.✕ 3.√ 4.✕
7.[2019安徽江淮十校三联]某实验小组欲探究Cl2与KI溶液的反应,设计的实验装置如图所示。已知:I2在水中溶解度很小,在KI溶液中溶解度显著增大,其原因为I2+I-I3-。
回答下列问题:
(1)仪器A使用前必须进行的操作是 ,仪器B的名称是 。
(2)该实验装置存在的明显缺陷是 ,改进之后,进行后续实验。
(3)仪器C中的试剂是 ,当仪器E中出现 时,停止加热。
(4)当氯气开始进入仪器D中时,观察到仪器D中的现象是 ;不断向仪器D中通入氯气,看到溶液颜色逐渐加深,后来出现深褐色沉淀,试运用平衡移动原理分析产生这些现象的原因: 。
(5)持续不断地向仪器D中通入氯气,观察到仪器D中液体逐渐澄清,最终呈无色。实验小组同学猜想,仪器D中无色溶液里的含碘物质可能是HIO3。
①按照实验小组同学的猜想,用化学方程式解释“仪器D中液体逐渐澄清,最终呈无色”的原因:
。
②为了验证猜想是否正确,实验小组又进行了如下实验:
i.取反应后仪器D中溶液5.00 mL于锥形瓶中,加入过量KI和足量稀硫酸。
ii.向上述锥形瓶中滴加淀粉,溶液变蓝,用0.625 ml/L的Na2S2O3溶液滴定至蓝色刚好褪去,消耗Na2S2O3溶液V mL。
已知:2HIO3+10KI+5H2SO46I2+5K2SO4+6H2O、I2+2S2O32-2I-+S4O62-。若V= 时,说明实验小组同学的猜想正确。
(6)欲检验某溶液中是否含有I-,可使用的试剂为溴水和四氯化碳。合理的实验操作为 。
1.(1)分液漏斗 2MnO4-+10Cl-+16H+2Mn2++5Cl2↑+8H2O 有气泡冒出,溶液颜色逐渐变成浅黄绿色 (2)慢 (3)认同;若对调装置B和装置C的位置,氯气中的HCl会消耗KOH,降低KClO3的产率 (4)酸式滴定管(或移液管) 将SO42-全部沉淀,消除对Cl-滴定的干扰 (5)防止AgNO3见光分解 (6)40.00
【解析】 (1)装置A为制氯气的装置,反应物为KMnO4和浓盐酸,使用分液漏斗滴加浓盐酸,生成物为KCl、MnCl2、Cl2及H2O。装置B吸收氯化氢,同时部分氯气溶于水形成氯水,装置B中的现象为有气泡冒出,溶液颜色逐渐变成浅黄绿色。(2)通过控制滴加浓盐酸的速率控制生成Cl2的速率,装置A中滴加浓盐酸的速率宜慢,以使Cl2能被充分吸收。(3)若对调装置B和装置C的位置,氯气中的HCl没有除去,会与KOH反应,消耗KOH,降低KClO3的产率。(4)由于氯水有强氧化性,应用酸式滴定管或移液管量取。BaCO3和H2SO4反应,BaCO3过量使SO42-完全转化为BaSO4沉淀,消除其对Cl-测定的影响。(5)AgNO3见光易分解,故使用棕色滴定管。(6)由表中数据可知,AgNO3溶液的体积在39.98mL至40.00mL及40.00mL至40.02mL时,电动势(E)均变化132.5mV,变化值最大,故达到滴定终点时,消耗40.00mLAgNO3溶液。
2.C ClO2为气体,不易储存和运输,常将其制备成NaClO2固体以便于贮存和运输,A项正确;反应结束后,发生器中仍有少量ClO2,通入空气可以将其排出,确保其在吸收器中被充分吸收,B项正确;反应的环境是碱性环境,生成NaClO2的离子方程式为2ClO2+2OH-+H2O22ClO2-+O2+2H2O,C项错误;从NaClO2溶液中获得NaClO2固体需要经过真空蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥操作,D项正确。
3.(除标明外,每空2分)(1)碘酸钾(1分) (2)加热(1分) KCl KH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O(或HIO3+KOHKIO3+H2O) (3)①2H2O+2e-2OH-+H2↑ ②K+ 由a到b ③产生Cl2易污染环境等
【解析】 (1)根据氯酸钾(KClO3)可以推测KIO3为碘酸钾。(2)气体的溶解度随着温度的升高或压强的减小而减小,所以可通过加热法“逐Cl2”。由题意可知,最终产物为KIO3,所以结晶的晶体为KH(IO3)2,滤液中的溶质主要为KCl。加KOH溶液“调pH”使KH(IO3)2转化为KIO3,反应的化学方程式为KH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O。(3)①电解法制备KIO3时,H2O在阴极得电子生成H2,电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑。电解池中阳离子向阴极移动,即由惰性电极a向惰性电极b迁移,阳离子交换膜只允许阳离子通过,所以主要是K+通过阳离子交换膜。③根据工艺流程分析,“KClO3氧化法”中生成的Cl2有毒,且在调节pH时加入KOH的量不易控制,另外,生成的KIO3中杂质较多。
1.D 选项A的实验现象只能说明氧化性Cl2>Br2和Cl2>I2,不能说明氧化性Br2>I2;选项B的实验现象还可以说明氯气与水反应生成了漂白性物质;选项C中,氯气与水反应生成酸性物质也可出现对应的实验现象;e处变红是氯气氧化Fe2+生成Fe3+的结果,选项D正确。
2.D b、c、f中依次盛装饱和食盐水、浓硫酸、浓硫酸,作用为除去氯气中的氯化氢气体和防止水蒸气进入e,A正确;未反应的氯气被氢氧化钠溶液吸收,发生的反应为Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O,B正确;e中的收集器必须保持干燥,否则无水AlCl3遇潮湿空气即产生大量白雾,C正确;实验时,必须先点燃a处酒精灯,氯气通入一段时间后点燃d处酒精灯,D错误。
3.(1)SO32-+I2+H2O2I-+SO42-+2H+(3分) 使CCl4中的碘进入水层(2分) (2)分液(2分) (3)使氯气在溶液中有较大的溶解度(或防止I2升华或防止I2进一步被氧化)(2分) NaOH溶液(2分) (4)从水层取少量溶液,加入1~2 mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有I-;若溶液不变蓝,说明废水中不含有I-;(2分)另从水层取少量溶液,加入1~2 mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有IO3-;若溶液不变蓝,说明废水中不含有IO3-(2分)
【解析】 (1)该反应为Na2SO3、I2的氧化还原反应,离子方程式为SO32-+I2+H2OSO42-+2I-+2H+。含碘废液中碘以I-、I2的形式存在,将废液中的I2还原为I-的目的是使CCl4中的碘进入水层。(2)操作X为分液。(3)实验控制在较低温度下进行,是为了使氯气在溶液中有较大的溶解度或防止I2升华或防止I2进一步被氧化。锥形瓶中溶液的作用是吸收过量的Cl2,故锥形瓶中盛放的溶液为NaOH溶液。(4)检验I-,可以利用I-的还原性,先加入淀粉溶液,再加盐酸酸化,最后滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,则说明废水中含有I-,若溶液不变蓝,则说明废水中不含有I-;检验IO3-,可以利用IO3-的氧化性,先加入淀粉溶液,再加盐酸酸化,最后滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,则说明废水中含有IO3-,若溶液不变蓝,则说明废水中不含有IO3-。
4.(1)②③④(共3分) (2)53(2分) (3)Ca2++SO42- CaSO4↓(2分) Mg(OH)2(2分) 69.6(2分) (4)MgCl2 Mg+Cl2↑(2分) Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑(2分)
【解析】 (1)混凝法是指在混凝剂的作用下,使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体,然后采用分离除去的水处理法。混凝法在废水处理中的应用非常广泛,它既可以降低原水的浊度、色度等水质的感观指标,又可以去除多种有毒、有害污染物。这种方法可用于处理含油废水、染色废水等,既可以独立使用,又可以配合其他方法使用,也可用于改善污泥的脱水性能。常用的混凝剂有硫酸铝、碱式氯化铝、硫酸亚铁、三氯化铁等。由此可见海水中可溶性的盐是无法用混凝法除去的,故通过混凝法得不到淡水。②③④都可以通过优化工艺流程而实现。(2)依据反应前后溴元素化合价的变化可知,该反应为Br2的歧化反应,根据得失电子守恒配平的化学方程式为3Br2+6Na2CO3+3H2O5NaBr+NaBrO3+6NaHCO3,3mlBr2参与反应时,转移5ml电子,故吸收1mlBr2时,转移的电子为53ml。(3)根据浓海水的成分分析,脱硫阶段的目的是除去SO42-,故该步发生的主要反应的离子方程式为Ca2++SO42-CaSO4↓;由题图信息知,产品2为Mg(OH)2。浓海水的成分中Mg2+的质量浓度为28.8g·L-1,则1L浓海水最多可得到产品2的质量为m[Mg(OH)2]=1L×28.8g·L-1×5824=69.6g。(4)由于采用石墨为阳极、不锈钢为阴极,即采用惰性电极电解熔融的氯化镁,阳极反应为2Cl--2e-Cl2↑,阴极反应为Mg2++2e-Mg,故总反应为MgCl2Mg+Cl2↑。若有少量水存在,则高温下镁与水反应,发生反应的化学方程式为Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑。
5.(1)①NH4Cl+2HCl3H2↑+NCl3(2分) ②Cl-、OH-(2分) ③c(1分) (2)①2ClO2+10I-+8H+5I2+4H2O+2Cl-(2分) ②吸收残余的二氧化氯气体(避免碘的逸出)(2分) ③淀粉溶液 溶液由蓝色变为无色,且半分钟内溶液颜色不再改变(每空1分,共2分) ④0.027 00(2分) (3)d(1分)
【解析】 (1)①酸性条件下不能生成NH3,根据产物NCl3和H2,写出电解方程式:NH4Cl+2HCl3H2↑+NCl3。②根据原子守恒可知,溶液X中有NaCl,又因有NH3生成,则溶液X中的阴离子有Cl-和OH-。③由于ClO2易溶于水,所以a和d错误;NH3能够被浓硫酸吸收,应选c。(2)①ClO2在酸性条件下与I-反应,生成I2和Cl-,离子方程式为2ClO2+10I-+8H+5I2+4H2O+2Cl-。②ClO2易溶于水,故用于液封的水可以吸收多余的ClO2气体。③用淀粉溶液检验碘单质,滴定终点时,碘单质完全反应,则终点现象是溶液由蓝色变为无色,且半分钟内颜色不再改变。④根据关系式2ClO2~5I2~10S2O32-,n(ClO2)=15n(S2O32-)=15×0.1000×0.02ml=0.00040ml,m(ClO2)=0.00040ml×67.5g·ml-1=0.02700g。(3)需加入一种还原剂,将亚氯酸盐还原为Cl-,所以Fe2+合适,d项正确。
6.(1)三颈烧瓶 吸收多余的ClO2气体,防止污染环境 防止倒吸(或作安全瓶等其他合理答案) (2)2NaClO3+Na2SO3+H2SO4(浓) 2ClO2↑+2Na2SO4+H2O 2NaOH+2ClO2+H2O2 2NaClO2+2H2O+O2 (3)用38~60 ℃的温水洗涤 NaClO3和NaCl (4)滴加几滴BaCl2溶液,若有白色沉淀出现,则含有Na2SO4,若无白色沉淀出现,则不含Na2SO4 (5)90.5%
【解析】 (1)仪器a的名称为三颈烧瓶;分析题给实验装置图知装置①的作用是吸收多余的ClO2气体,防止污染环境;装置③的作用是防止倒吸。(2)装置②中氯酸钠、亚硫酸钠和浓硫酸反应生成硫酸钠、ClO2和水,化学方程式为2NaClO3+Na2SO3+H2SO4(浓)2ClO2↑+2Na2SO4+H2O。在装置④中ClO2得到电子被还原变为NaClO2,H2O2失去电子,表现还原性,反应的化学方程式为2NaOH+2ClO2+H2O22NaClO2+2H2O+O2。(3)从溶液中制取晶体,一般采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥的方法。根据题给信息NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O,高于38℃时析出的晶体是NaClO2,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl知,从装置④反应后的溶液中获得晶体NaClO2的操作步骤为①减压,55℃蒸发结晶;②趁热过滤;③用38~60℃的温水洗涤;④低于60℃干燥,得到成品。如果撤去装置④中的冷水浴,由于温度高,可能导致NaClO2分解成NaClO3和NaCl,所以产品中混有的杂质是NaClO3和NaCl。(4)检验所得NaClO2晶体中是否含有杂质Na2SO4的操作及现象是取少量晶体溶于蒸馏水,滴加几滴BaCl2溶液,若有白色沉淀出现,则含有Na2SO4,若无白色沉淀出现,则不含Na2SO4。(5)ClO2-+4I-+4H+Cl-+2I2+2H2O,用Na2S2O3标准液滴定,发生反应2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI,可得反应的关系式为ClO2-~2I2~4Na2S2O3,又n(Na2S2O3)=0.20ml·L-1×0.02L=0.004ml,得n(ClO2-)=0.001ml,所以1L溶液中含有n(NaClO2)=0.001ml×100=0.1ml,则10.0gNaClO2粗品中含有m(NaClO2)=0.1ml×90.5g·ml-1=9.05g,则w(NaClO2)=×100%=90.5%。
7.(1)检漏 蒸馏烧瓶 (2)无Cl2处理装置 (3)饱和食盐水 白色沉淀 (4)无色溶液变为棕黄色 被置换出来的I2在KI溶液中溶解度较大,所以溶液颜色逐渐加深,但随着KI被消耗,平衡I2+I-I3-向左移动,碘在水中溶解度较小,所以部分碘以沉淀的形式析出 (5)①5Cl2+I2+6H2O2HIO3+10HCl ②24.00 (6)取适量样品,滴加少量溴水,充分振荡后加入适量的四氯化碳,振荡、静置、分层,若下层溶液呈紫红色,说明样品中含有I-
【解析】 (1)仪器A是分液漏斗,仪器B是蒸馏烧瓶;用分液漏斗前应先检漏。(2)未反应的氯气有毒,应进行尾气处理,可选用氢氧化钠溶液进行吸收。(3)仪器C是用来除去氯气中的氯化氢气体,所以用饱和食盐水;氯气与KI溶液反应之后,剩余的氯气进入硝酸银溶液中,会生成氯化银白色沉淀,可用于指示仪器D中反应完全。(4)氯气开始进入仪器D中时,将碘离子氧化成单质碘,所以溶液开始变为棕黄色;不断向仪器D中通入氯气,被置换出来的I2在KI溶液中溶解度较大,所以溶液颜色逐渐加深,但随着KI被消耗,平衡I2+I-I3-向左移动,碘在水中溶解度较小,所以部分碘以沉淀的形式析出。(5)仪器D中液体逐渐澄清,可能是I2与Cl2发生了氧化还原反应。仪器D中5.00mL原溶液中n(I-)=0.005L×0.50ml/L=0.0025ml,根据关系式2I-~2HIO3~6I2~12S2O32-,得0.0025ml×122=0.625ml/L×V×10-3L,解得V=24.00。V(AgNO3溶液)/mL
35.00
39.00
39.80
39.98
40.00
40.02
41.00
43.00
45.00
E/mV
-225
-200
-150
-100
32.5
165
245
270
295
选项
实验现象
解释或结论
A
a处变蓝,b处变红棕色
氧化性:Cl2>Br2>I2
B
c处先变红,后褪色
氯气与水反应生成了酸性物质
C
d处立即褪色
氯气与水反应生成了漂白性物质
D
e处变红
还原性:Fe2+>Cl-
离子
Na+
Mg2+
Cl-
SO42-
质量浓度/(g·L-1)
63.7
28.8
144.6
46.4