全国通用版2022版高考化学一轮复习第4章非金属及化合物2富集在海水中的元素__氯课时作业含解析

富集在海水中的元素——氯

(45分钟　100分)

一、选择题(本题包括7小题,每题6分,共42分)

1.下列关于卤素的性质说法正确的是 (　　)

A.F2、Cl2、Br2、I2的熔沸点逐渐降低

B.氯气能与水反应生成次氯酸和盐酸,pH将增大

C.为测定新制氯水的pH,用玻璃棒蘸取液体滴在pH试纸上,与标准比色卡对照即可

D.NaClO与洁厕灵(主要成分为HCl)混用,产生有毒的Cl2:2H++Cl-+ClO-Cl2↑+H2O

【解析】选D。由F2→I2的熔沸点逐渐升高,A错误;Cl2溶于水生成HCl和HClO,溶液的pH减小,B错误;氯水具有漂白性,会将pH试纸漂白,故无法测定其pH,C错误;次氯酸钠与盐酸能发生氧化还原反应2HCl+NaClOCl2↑+H2O+NaCl,D正确。

【加固训练】

下列不能使淀粉碘化钾试纸变蓝的物质是 (　　)

A.碘水　　　　　 B.溴水

C.氯水    D.溴化钠溶液

【解析】选D。因氧化性:Cl2>Br2>I2,则加入氯水、溴水,可将I-氧化为I2,淀粉遇碘变蓝,另外直接加入碘水,试纸也变蓝,而NaBr溶液与碘化钾不反应。

2.酸性条件下,Cl有强的氧化性,若将一定量的Cu与稀硫酸、KClO3混合,则可能的生成物是①Cu(ClO3)2、②Cu(ClO4)2、③CuCl2、④H2中的              (　　)

A.①③　　B.②③　　C.②④　　D.①④

【解析】选A。Cl表现出氧化性时,氯元素的价态只能下降,可能有CuCl2生成,但不可能有Cu(ClO4)2生成,由硝酸与铜反应类比知还可能生成Cu(ClO3)2但不可能有H2生成,A正确。

3.下列事实或实验叙述正确的是 (　　)

A.氟氯烃作制冷剂会加剧雾霾天气的形成

B.能使湿润的淀粉KI试纸变成蓝色的物质一定是Cl2

C.加碘食盐中含有碘元素,能使淀粉溶液变蓝

D.溴中溶有少量氯气,可以用加入溴化钠再用汽油萃取的方法提纯

【解析】选D。氟氯烃作制冷剂会加剧臭氧层空洞的形成,A错误;使湿润的淀粉KI试纸变蓝的物质可能是Cl2、FeCl3溶液、NO2等,B错误;加碘食盐中碘元素不是以单质形式存在,不能使淀粉溶液变蓝,C错误;溴中溶有少量氯气,加入溴化钠与氯气反应,再用汽油萃取的方法提纯,D正确。

4.二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色易溶于水的气体,常用作饮用水消毒。实验室通过如下过程制备二氧化氯。下列说法正确的是

  (　　)

A.电解时发生反应的离子方程式为N+3Cl-2H2↑+NCl3

B.溶液X中大量存在的阴离子有Cl-、OH-

C.可用饱和食盐水除去ClO2中的NH3

D.可用明矾除去饮用水中残留的NaClO2

【解析】选B。电解时发生反应的离子方程式应为2H++N+3Cl-3H2↑+NCl3,

A错误;NaClO2与NCl3反应的离子方程式为6Cl+NCl3+3H2O6ClO2↑+NH3↑+3Cl-+3OH-,B正确;ClO2和NH3都是易溶于水的气体,C错误;明矾净水的原理是利用Al3+水解生成的Al(OH)3胶体粒子吸附水中的悬浮物质而沉降,无法除去水中残留的NaClO2,D错误。

5.某同学向一支试管中按一定的顺序分别加入下列几种物质(一种物质只加一次):a.KI溶液;b.淀粉溶液;c.NaOH溶液;d.稀硫酸;e.氯水。发现溶液颜色按如下顺序变化:①无色→②棕黄色→③蓝色→④无色→⑤蓝色,对此过程进行的分析中错误的是              (　　)

A.加入以上药品的顺序是a→e→b→c→d

B.③→④反应的化学方程式为I2+2NaOHNaI+NaIO3+H2O

C.溶液由棕黄色变为蓝色原因是淀粉溶液遇碘变蓝色

D.④→⑤反应的离子方程式为2I-+Cl2I2+2Cl-

【解析】选D。①无色→②棕黄色说明有碘生成,②棕黄色→③蓝色说明是淀粉遇碘溶液显色,③蓝色→④无色说明碘被消耗,④无色→⑤蓝色说明又生成了碘,此时发生的是NaI和NaIO3在酸性条件下生成碘的反应。

6.根据如图的转化关系判断下列说法正确的是(反应条件已略去)

 (　　)

A.反应①②③④⑤均属于氧化反应和离子反应

B.反应⑤说明该条件下铝的还原性强于锰

C.相同条件下生成等量的O2,反应③和④转移的电子数之比为1∶1

D.反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4

【解析】选B。①为二氧化锰与浓盐酸反应生成氯气、二氧化锰、水,②为氯气与石灰乳反应生成氯化钙、次氯酸钙、水,③为过氧化氢分解生成水和氧气,④为氯酸钾分解生成氯化钾和氧气,⑤为铝和二氧化锰发生铝热反应生成Mn和氧化铝,均存在元素的化合价变化,均属于氧化还原反应,但③⑤不是离子反应,A错误;⑤为铝热反应,因此说明该条件下铝的还原性强于锰,B正确;③中O的化合价由-1价升高为0,④中O的化合价由-2价升高为0,则相同条件下生成等量的O2,反应③和④转移的电子数之比为1∶2,C错误;反应①4HCl(浓)+MnO2

MnCl2+Cl2↑+2H2O中Mn的化合价由+4价降低为+2价,HCl中Cl的化合价由-1价升高为0,由电子守恒可知,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,D错误。

【加固训练】

　　ClO2是一种新型水处理剂,工业上用NaClO2与盐酸反应制备ClO2的反应如下:

①5NaClO2+4HCl(稀)5NaCl+4ClO2↑+2H2O;

②NaClO2+4HCl(浓)NaCl+2Cl2↑+2H2O。下列说法中正确的是 (　　)

A.两种反应中HCl均是还原剂

B.盐酸浓度越大,还原性越强

C.①中氧化产物与还原产物物质的量之比为4∶5

D.②中每生成1 mol Cl2转移2 mol电子

【解析】选B。①中盐酸中的Cl-全部转入NaCl中,电子转移发生在NaClO2中的氯原子之间,A错误;盐酸表现出还原性时,浓度越大,还原性越强,B正确;①中ClO2是氧化产物,NaCl是还原产物,但NaCl中有的氯来源于盐酸,氧化产物和还原产物的物质的量之比为4∶1,C错误;②中每生成1 mol Cl2时转移1.5 mol电子,D错误。

7.(能力挑战题)标准状况下,将a L H2和Cl2的混合气体点燃,充分反应后,将混合气体通入含b mol NaOH的热溶液中,气体恰好被完全吸收,NaOH无剩余,测得反应后溶液中含Cl-、ClO-、Cl,且三者物质的量之比为8∶1∶1,则原混合气体中H2的物质的量为              (　　)

A. mol　　　　　　　B. mol

C. mol   D. mol

【解析】选C。反应后溶液中Na+的物质的量等于Cl-、ClO-、Cl的物质的量之和,也等于混合气体中氯原子的物质的量,所以氯气的物质的量为 mol,则氢气的物质的量为 mol。

二、非选择题(本题包括3小题,共58分)

8.(18分)Cl2、漂白液(有效成分为NaClO)在生产、生活中广泛用于杀菌、消毒。

(1)电解NaCl溶液生成Cl2的化学方程式是                    __。 

(2)Cl2溶于H2O、NaOH溶液即获得氯水、漂白液。

①干燥的氯气不能漂白物质,但氯水却有漂白作用,说明起漂白作用的物质是___________________________________________。 

②25 ℃时,Cl2与H2O、NaOH的反应如表:

不直接使用氯水而使用漂白液作消毒剂的原因是             __。 

(3)家庭使用漂白液时,不宜直接接触铁制品,漂白液腐蚀铁的电极反应式为Fe-2e-Fe2+,ClO-发生的电极反应式是__________________________。 

(4)研究漂白液的稳定性对其生产和保存有实际意义。30 ℃时,pH=11的漂白液中NaClO的质量百分含量随时间变化如下:

①分解速率v(Ⅰ)、v(Ⅱ)的大小关系是__________,原因是____________。 

②NaClO分解的化学方程式是____________________________________。 

③4～8d,Ⅰ中v(NaClO)=______mol·(L·d)-1(常温下漂白液的密度约为

1 g·cm-3,且变化忽略不计)。 

【解析】(1) 电解NaCl溶液化学方程式是2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑。

(2)①氯水中起漂白作用的是HClO;

②不直接使用氯水而使用漂白液作消毒剂的原因是K2>K1,反应Ⅱ的有效成分比反应Ⅰ的有效成分多,次氯酸钠比次氯酸更稳定。

(3)铁遇漂白液发生电化学腐蚀,实质是ClO-将Fe氧化,本身被还原为Cl-,电极反应式是ClO-+2e-+H2OCl-+2OH-。

(4)①据图可知NaClO的起始含量Ⅰ>Ⅱ,NaClO的浓度越高,其分解速率越大,因此v(Ⅰ)>v(Ⅱ)。

②NaClO分解的化学方程式可从以下两个反应分析得出:NaClO+H2OHClO+NaOH,2HClO2HCl+O2↑。

③设溶液的体积为1 L,4～8d,Ⅰ中v(NaClO)=(6.5%-5.1%)×1 g·cm-3×103 cm3÷74.5 g·mol-1÷1 L÷4 d≈0.047 mol·(L·d)-1。

答案:(1)2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑

(2)①HClO

②K2>K1,反应Ⅱ的有效成分比反应Ⅰ的有效成分多,次氯酸钠比次氯酸更稳定

(3)ClO-+2e-+H2OCl-+2OH-

(4)①v(Ⅰ)>v(Ⅱ)    在相同的条件下,NaClO的浓度越高其分解速率越大

②2NaClO2NaCl+O2↑

③0.047

9.(20分)氯及其化合物在生活中应用广泛。

(1)指出氯元素在周期表中的位置_____________________。 

(2)净水丸能对饮用水进行快速的杀菌消毒,净水丸外层的优氯净[Cl2Na(NCO)3]先与水反应,生成次氯酸;几分钟后,内层的亚硫酸钠(Na2SO3)溶出,可将水中的余氯(次氯酸等)除去。

①优氯净中氯元素的化合价为__________。 

②亚硫酸钠将水中多余次氯酸除去的离子方程式为___________________。 

(3)ClO2可以对饮用水进行消毒,消毒时,ClO2还可将水中的Fe2+、Mn2+等转化成Fe(OH)3和MnO2等难溶物除去,在这个过程中,Fe2+、Mn2+的化合价升高,说明ClO2具有________性。 

(4)工业可以通过KClO3与SO2反应制取ClO2,该反应化学方程式为_________

______________________。 

【解析】(1)氯元素在第3周期ⅦA族。

(2)①优氯净[Cl2Na(NCO)3]中钠为+1价、氮为-3价、碳为+4价、氧为-2价,则氯元素的化合价为+1价;

②亚硫酸钠将次氯酸还原生成盐酸,而自身被氧化成硫酸钠,其离子方程式为S+HClOS+Cl-+H+。

(3)ClO2还可将水中的Fe2+、Mn2+等转化成Fe(OH)3和MnO2,说明ClO2具有氧化性。

(4)根据氧化还原反应的原理知2KClO3+ SO22ClO2+K2SO4

答案:(1)第3周期ⅦA族

(2)①+1　②S+HClOS+Cl-+H+

(3)氧化　(4)2KClO3+ SO2 2ClO2+K2SO4

10.(20分)(能力挑战题)实验小组同学看到一则报道:某造纸厂误将槽车中的漂白液(NaCl和NaClO的混合液)倒入盛放饱和KAl(SO4)2溶液的池中,造成中毒事件。该小组同学为探究中毒原因进行了如下实验。             

(1)小组同学依据漂白液具有漂白消毒的性质推测,漂白液中ClO-具有氧化性。实验如下:

Ⅰ.经测定漂白液pH>7,饱和KAl(SO4)2溶液pH<7。

Ⅱ.取10 mL漂白液,依次加入Na2SO3溶液和BaCl2溶液,有白色沉淀生成,经检验白色沉淀不溶于盐酸。

Ⅲ.另取10 mL漂白液,加入品红溶液,溶液红色逐渐变浅,一段时间后褪为无色。

Ⅳ.再取10 mL漂白液,加入品红溶液,加入少量稀硫酸酸化后,溶液红色立即变为无色。

①漂白液pH大于7的原因是(用离子方程式表示)                __。 

②由实验Ⅱ得出ClO-具有氧化性,写出反应的离子方程式:____________。 

③对比实验Ⅲ和Ⅳ说明ClO-氧化性与溶液酸碱性的关系是________________。 

(2)小组同学依据(1)中的实验,提出漂白液在酸性溶液中有Cl2生成。

用如图所示的装置继续实验,探究漂白液在酸性溶液中是否能反应生成Cl2。

①装置B的作用是________;盛放的药品是________。 

②若打开分液漏斗活塞向烧瓶中加入硫酸,不久烧瓶中有黄绿色气体产生。A中反应的离子方程式为                  __。 

③若打开分液漏斗活塞向烧瓶中加入饱和KAl(SO4)2溶液,首先观察到产生大量的白色胶状沉淀,不久烧瓶中有黄绿色气体产生。A中反应的离子方程式是

                   __。 

(3)上述实验说明漂白液与酸性溶液混合会产生Cl2。若取10 mL漂白液与足量BaCl2溶液混合后,不断通入SO2至过量,在实验过程中可能的实验现象是

                      __。 

【解析】(1)漂白液中的NaClO因ClO-的水解而使溶液呈碱性,同时ClO-具有强氧化性,可将S氧化为S,本身被还原为Cl-,也可将品红溶液氧化而使其褪色,当不加硫酸时,褪色过程较慢,加入硫酸后立即褪色,说明ClO-的氧化性随c(H+)增大而增强。

(2)Cl2有毒,装置B是尾气处理装置,用NaOH溶液吸收Cl2;漂白液中加入稀硫酸后有黄绿色气体Cl2生成;向漂白液中加入KAl(SO4)2溶液时,由于Al3+和ClO-水解的相互促进,产生大量Al(OH)3沉淀和HClO,反应的离子方程式为Al3++3ClO-+3H2OAl(OH)3↓+3HClO,生成的HClO又将NaCl中的Cl-氧化为Cl2,离子方程式为2HClO+Cl-Cl2↑+ClO-+H2O,将①②合并即可得总反应的离子方程式。

(3)将漂白液与BaCl2溶液混合后,不断通入SO2,首先发生反应:ClO-+SO2+H2O

S+Cl-+2H+,S+Ba2+BaSO4↓,可看到有白色沉淀生成,随着SO2的不断通入,溶液的酸性逐渐增强,还会有下列反应发生:ClO-+Cl-+2H+Cl2↑+H2O,产生的Cl2使溶液由无色变为黄绿色,当ClO-反应完后,SO2又会和Cl2发生下列反应:

Cl2+SO2+2H2OS+2Cl-+4H+,使溶液由黄绿色最终又变为无色。

答案:(1)①ClO-+H2OHClO+OH-

②ClO-+SCl-+S、Ba2++SBaSO4↓(合并写出也可以)

③ClO-的氧化性随c(H+)增大而增强

(2)①吸收Cl2　NaOH溶液

②ClO-+Cl-+2H+Cl2↑+H2O

③3ClO-+3Cl-+2Al3++3H2O3Cl2↑+2Al(OH)3↓

(3)产生白色沉淀,溶液由无色变为黄绿色,最后溶液变为无色