(通用版)高考化学一轮复习课时分层提升练十一4.2富集在海水中的元素-氯(含解析)

　富集在海水中的元素——氯

一、选择题

1.制备氯化物时,常用两种方法:

①用金属与氯气直接化合制得;

②用金属与盐酸反应制得。

用以上两种方法都可制得的氯化物是 (　　)

A.AlCl3　　B.FeCl3　　C.FeCl2　　D.CuCl2

【解析】选A。铝与氯气或盐酸反应均生成AlCl3,但氯气与变价金属反应时生成高价态的氯化物,如与铁反应生成FeCl3,与铜反应生成CuCl2,但铁与盐酸反应生成FeCl2,铜不与盐酸反应。

2.取17.4 g MnO2固体粉末与一定体积的浓盐酸(含溶质0.4 mol)共热制取氯气(假设HCl挥发损失不计),下列叙述中正确的是              (　　)

A.反应过程中MnO2作催化剂

B.盐酸未完全反应

C.被还原的HCl少于0.2 mol

D.反应产生2.24 L氯气(标准状况)

【解析】选B。MnO2为反应物,A错误;17.4 g MnO2的物质的量为0.2 mol,完全反应需要的HCl为0.8 mol,故盐酸不足,但随反应的进行浓盐酸变为稀盐酸,不再与MnO2反应,故盐酸不能完全反应,不能生成2.24 L氯气,B正确,D错误;反应中HCl被氧化,C错误。

【方法规律】与浓度大小有关的常见反应

(1)溶液浓度减小反应停止。

①MnO2与浓盐酸反应制备氯气;

②铜与浓硫酸反应。

(2)溶液浓度减小反应产物改变。

①铜与硝酸反应:浓硝酸生成NO2,稀硝酸生成NO;

②锌与硫酸反应:浓硫酸生成SO2,稀硫酸生成H2。

3.如图所示:若关闭阀门Ⅰ,打开阀门Ⅱ,让一种含氯气的气体经过甲瓶后,通入乙瓶,布条不褪色;若关闭阀门Ⅱ,打开阀门Ⅰ,再通入这种气体,布条褪色。甲瓶中所盛的试剂可能是              (　　)

①浓硫酸;②饱和氯化钠溶液;③亚硫酸钠溶液;④饱和碳酸氢钠溶液

A.①②③    B.②③④

C.①②④    D.①③④

【解析】选D。Cl2与H2O反应生成的HClO具有漂白作用。气体通过甲瓶后不能使有色布条褪色,可能有两个原因:一是甲瓶中溶液将Cl2干燥,二是甲瓶中溶液能吸收Cl2。浓硫酸吸水,Na2SO3溶液、饱和NaHCO3溶液都能与Cl2发生反应。

4.甲、乙、丙三种溶液中各含有一种X-(X-为Cl-、Br-、I-中的一种),向甲溶液中加入淀粉溶液和新制氯水,则溶液变为橙色,再加入丙溶液,颜色无明显变化。则甲、乙、丙依次含有的卤素离子是              (　　)

A.Br-、Cl-、I-   B.Br-、I-、Cl-

C.I-、Br-、Cl-   D.Cl-、I-、Br-

【解析】选B。根据卤素单质氧化性强弱和X-还原性强弱的变化规律可知,X2的氧化性:Cl2>Br2>I2,X-的还原性:Cl-<Br-<I-。溴水呈橙色,碘单质能使淀粉溶液变蓝。由此可以推断出:在甲中加入淀粉溶液和新制氯水,溶液不变蓝色,而呈现橙色,可说明甲中有Br-,而无I-,发生反应Cl2+2Br-Br2+2Cl-,再加入丙溶液,颜色无明显变化,可证明丙中无I-,由此可知甲中含有Br-,乙中含有I-,丙中含有Cl-。

二、非选择题

5.氯水中含有多种成分,因而具有多种性质,根据氯水分别与如图四种物质发生的反应填空(a、b、c、d重合部分代表物质间反应,且氯水足量)。

(1)能证明氯水具有漂白性的是________(填“a”“b”“c”或“d”)。 

(2)c过程中的现象是________,b过程中反应的离子方程式为______________。 

(3)a过程中反应的化学方程式为 ________________________________。 

【解析】氯水中Cl2能氧化FeCl2,H+与Na2CO3、石蕊作用,Cl-能与Ag+生成AgCl,氯水成分中的HClO,具有漂白性,能使石蕊溶液褪色。

答案:(1)d

(2)产生白色沉淀

2H++CH2O+CO2↑

(3)Cl2+2FeCl22FeCl3

6.工业上,向500～600 ℃的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁;向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。现用如图所示的装置模拟上述过程进行实验。

回答下列问题:

(1)制取无水氯化铁的实验中,A中反应的化学方程式为__________________

 __________________________, 装置B中加入的试剂是______________。 

(2)制取无水氯化亚铁的实验中,装置A用来制取________。尾气的成分是________。若仍用D装置进行尾气处理,存在的问题是________、________。 

(3)若操作不当,制得的FeCl2会含有少量FeCl3 ,检验FeCl3常用的试剂是________。欲制得纯净的FeCl2,在实验操作中应先________,再________。 

【解析】(1)制取无水氯化铁的实验中,A装置为氯气制备装置,发生的反应为二氧化锰和浓盐酸加热,生成氯化锰、氯气和水,反应方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O;装置B为氯气的除杂装置(除去氯气中水蒸气),因此选择试剂为浓硫酸;

(2)根据信息知制取无水氯化亚铁的实验中,装置A用来制取氯化氢,尾气成分为氯化氢和氢气;若用D装置来处理尾气,氯化氢极易溶于水,则容易发生倒吸现象,同时可燃性气体(氢气)不被吸收;

(3)检验氯化铁常用试剂为KSCN溶液,欲制取纯净的氯化亚铁,应该防止氯气的干扰,在实验操作中应该先点燃A处酒精灯,利用产生的氯化氢排尽装置中的空气,再点燃C处酒精灯。

答案:(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O　浓硫酸

(2)HCl　HCl和H2　发生倒吸　可燃性气体H2不能被吸收

(3)KSCN溶液　点燃A处的酒精灯　点燃C处的酒精灯

7.(2019·海口模拟)三氯化碘(ICl3)在药物合成中用途非常广泛,其熔点:33 ℃,沸点:73 ℃。实验室可用如图装置制取ICl3。

 (1)仪器a的名称是________。 

(2)制备氯气选用的药品为漂白精固体[主要成分为Ca(ClO)2]和浓盐酸,相关反应的化学方程式为 ____________________________________________。 

(3)装置B可用于除杂,也是安全瓶,能监测实验进行时装置C中是否发生堵塞,请写出发生堵塞时B中的现象:______________________________________。 

(4)试剂X为________。 

(5)氯气与单质碘需在温度稍低于70 ℃下反应,则装置D适宜的加热方式为

______________________________________________________________。 

【解析】(1)仪器a为蒸馏烧瓶。(2)次氯酸钙与浓盐酸可发生氯元素的“归中反应”生成Cl2。(3)C中发生堵塞时,B中吸滤瓶内压强增大,可将饱和食盐水“压”入长颈漏斗。(4)干燥管内可以装固体干燥剂碱石灰。(5)低于100 ℃的反应适宜用水浴加热。

答案:(1)蒸馏烧瓶

(2)Ca(ClO)2+4HCl(浓)CaCl2+2Cl2↑+2H2O

(3)吸滤瓶中液面下降,长颈漏斗中液面上升

(4)碱石灰　(5)水浴加热

一、选择题

1.(2019·恩施模拟)下列关于氯及其化合物的说法中错误的是 (　　)

A.新制的氯水应放在棕色的试剂瓶中

B.新制氯水可使石蕊试液先变红后褪色

C.氯气在参与的化学反应中只能作为氧化剂

D.漂白粉可由Cl2通入消石灰中制备,其有效成分是Ca(ClO)2　

【解析】选C。A.氯水中的次氯酸见光易分解,新制氯水通常保存在棕色试剂瓶中,故A正确;B.氯水中含有盐酸具有酸性,能够使紫色的石蕊变红色,氯水中含有次氯酸具有漂白性,能够使红色褪去,故B正确;C.Cl2与NaOH溶液发生歧化反应,既作氧化剂,又作还原剂,故C错误;D.漂白粉是由氯气通入石灰乳制得,漂白粉的主要成分是CaCl2、Ca(ClO)2,其中Ca(ClO)2可以反应生成HClO,为漂白粉的有效成分,故D正确。

2.检验某未知溶液中是否含有氯离子(Cl-),正确的操作是 (　　)

A.向未知溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀产生

B.向未知溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀产生,加入盐酸,沉淀不消失

C.向未知溶液中加入稀硝酸酸化后,再加入AgNO3溶液,有白色沉淀产生

D.向未知溶液中加入稀盐酸酸化后,再加入AgNO3溶液,有白色沉淀产生

【解析】选C。A操作不正确,它不能排除C等的干扰;B操作不正确,因为Ag2CO3与HCl反应时,生成的AgCl仍是白色沉淀;C操作正确;D操作用盐酸酸化,加入了Cl-,无法确定原溶液中是否有Cl-。

【方法规律】检验卤素离子的干扰离子及排除方法

(1)干扰离子C:C+2Ag+Ag2CO3↓(白),Ag2CO3+2HNO32AgNO3+H2O+CO2↑,故检验Cl-时,要加稀硝酸防止C的干扰。

(2)干扰离子P:AgI、AgBr和Ag3PO4是淡黄色或黄色沉淀,而Ag3PO4可溶于稀硝酸,故检验Br-、I-时,先加AgNO3溶液,再加稀硝酸防止P的干扰,反应离子方程式为Ag++Br-AgBr↓(淡黄色),I-+Ag+AgI↓(黄色)。

3.某溶液中含有的溶质是FeBr2、FeI2,若先向该溶液中通入一定量的氯气,再向反应后的溶液中滴加KSCN溶液,溶液变为红色,则下列叙述正确的是              (　　)

①原溶液中的Br-一定被氧化;

②通入氯气之后原溶液中的Fe2+一定有部分或全部被氧化;

③不能确定通入氯气后的溶液中是否存在Br-;

④若取少量所得溶液,再加入CCl4溶液充分振荡,静置、分液,向上层溶液中加入足量的AgNO3溶液,只产生白色沉淀,说明原溶液中的I-、Fe2+、Br-均被完全氧化。

A.①②③　　　　　　 B.②③④

C.①③④    D.①②③④

【解析】选B。经过分析,先反应的离子是碘离子,其次是二价铁离子,最后是溴离子。加硫氰化钾溶液后变为红色,证明已经有三价铁离子生成,所以碘离子已经反应完,而二价铁离子和溴离子不能确定。

【方法规律】

向FeBr2、FeI2混合溶液中通入氯气,由于还原性:I->Fe2+>Br->Cl-,I-、Fe2+、Br-均能被氯气氧化,遵循氧化还原反应的先后规律,先是I-被氧化,再是Fe2+被氧化,后是Br-被氧化。

4.(2019·邵阳模拟)将一定量的氯气通入30 mL浓度为10.00 mol·L-1的氢氧化钠浓溶液中,氢氧化钠完全反应后溶液中只有三种溶质:NaCl、NaClO、NaClO3。下列判断正确的是              (　　)

A.与NaOH反应的氯气一定为0.3 mol

B.n(Na+)∶n(Cl-)可能为7∶3

C.若反应中转移的电子为n mol,则0.15<n<0.25

D.n(NaCl)∶n(NaClO)∶n(NaClO3)可能为11∶5∶1

【解析】选C。A、由于反应后体系中没有NaOH,故氢氧化钠反应完,根据钠元素守恒n(NaOH)=n(NaCl)+n(NaClO)+n(NaClO3)=0.03 L×10 mol·L-1=0.3 mol,根据氯原子守恒有2n(Cl2)=n(NaCl)+n(NaClO)+n(NaClO3)=0.3 mol,故参加反应的氯气n(Cl2)=0.15 mol,A错误;B、根据方程式Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O、3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O可知,氧化产物只有NaClO时,n(Na+)∶n(Cl-)最大为2∶1,当氧化产物为NaClO3时,n(Na+)∶n(Cl-)最小为6∶5,故6∶5 <n(Na+)∶n(Cl-)<2∶1,7∶3>2∶1,B错误;C、根据方程式Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O、3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O可知,氧化产物只有NaClO时,转移电子数最少,为0.3 mol××1=0.15 mol,氧化产物只有NaClO3时,转移电子数最多,为0.3 mol××1=0.25 mol,C正确;D、令n(NaCl)=11 mol,n(NaClO)=

5 mol,n(NaClO3)=1 mol,生成NaCl获得的电子为11 mol×1=11 mol,生成NaClO、NaClO3失去的电子为5 mol×1+1 mol×5=10 mol,得失电子不相等,D错误。

二、非选择题

5.(新题预测)为了更深刻地认识卤素的性质,某化学小组对卤素及其化合物的制备和性质进行如下探究实验,根据实验回答问题。

[实验一]氯气的制取

(1)该小组拟用如图实验装置来制备纯净、干燥的氯气,并完成与金属铁的反应(夹持仪器略去,下同)。每个虚线框表示一个单元装置,请用文字描述将下列装置的错误之处改正。____________________________________________。 

[实验二]探究氯化亚铁与氧气反应的产物

已知氯化亚铁的熔点为674 ℃,沸点为1 023 ℃;三氯化铁在100 ℃左右时升华,极易水解。在500 ℃条件下氯化亚铁与氧气可能发生下列反应,12FeCl2+3O2 2Fe2O3+8FeCl3、4FeCl2+3O22Fe2O3+4Cl2,该化学小组选用下图部分装置(装置可以重复选用)进行氯化亚铁与氧气反应产物的探究。

(2)实验装置的合理连接顺序为A→________→E。 

(3)假设加热装置中完全反应,则反应后剩余固体的化学式是________。请设计实验方案验证你的假设__________________________ __。 

(4)简述将F中的固体配成溶液的操作方法 __________________________。 

[实验三]卤素化合物之间反应实验条件控制探究

(5)在不同实验条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3。下面是该小组设计的一组实验数据记录表(实验控制在室温下进行):

①该组实验的目的是____________________________________________。 

②2号试管反应完全后,取少量2号试管中的溶液滴加淀粉溶液后显蓝色,假设还原产物只有KCl,写出反应的离子方程式________________________________。 

【解析】(1)浓盐酸具有挥发性,制得的氯气中含有HCl、水蒸气,除去HCl用饱和食盐水,故②中试剂换为饱和氯化钠溶液,除去水蒸气,③中导管改为长进短出,氯气和金属铁反应,④中试管口加一出气导管。

(2)A为O2的发生装置,制得的氧气中含有水蒸气,由于三氯化铁极易水解,因此需要对制得的氧气进行干燥,故先通过盛有碱石灰的D干燥,氯化亚铁与氧气反应的产物为Fe2O3、FeCl3、Cl2,通过F冷却可以收集到FeCl3,生成的氯气用装置E吸收,F、E之间再加D装置防止E中的水蒸气进入F。

(3)验证Fe2O3的实验操作为取样少许加入稀盐酸使其完全溶解,再加入几滴KSCN溶液,呈现红色。

(4)F中的固体为FeCl3,配制FeCl3溶液,要抑制FeCl3的水解。

(5)①四组实验中,只有硫酸的浓度不同,因此实验的目的是探究其他条件相同时,酸度对反应产物的影响。

②滴加淀粉溶液后显蓝色,说明有I2生成,由I-→I2,失e-,Cl→Cl-,得6e-,根据得失电子守恒,I-、Cl的化学计量数分别为6、1,可得:6I-+Cl3I2+Cl-,再根据电荷守恒和原子守恒配平离子方程式为Cl+6I-+6H+Cl-+3I2+3H2O。

答案:(1)②中试剂换为饱和氯化钠溶液,③中导管改为长进短出,④中试管口加一出气导管(答案合理即可)

(2)D→B→F→D

(3)Fe2O3　取样少许加入稀盐酸使其完全溶解,再加入几滴KSCN溶液,呈现红色。

(4)先把F中的固体溶解于浓盐酸中,然后加水稀释

(5)①探究其他条件相同时,酸度对反应产物的影响

②Cl+6I-+6H+Cl-+3I2+3H2O

【加固训练】

某化学小组同学发现84消毒液(主要成分为NaClO)与洁厕剂(主要成分为盐酸)室温下混合有Cl2生成,于是尝试在实验室利用该反应原理制取Cl2。

(1)用次氯酸钙、浓盐酸为原料,利用如图装置制取Cl2。

 装置中仪器a的名称为________。 

 甲同学为证明Cl2溶于水有酸性物质生成,将发生装置产生的气体直接通入适量水中,并加入NaHCO3粉末,有无色气泡产生。乙同学认为不合理,理由是

 ________________________________________________________。 

(2)经查阅资料得知:无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。设计如下装置制备无水FeCl3。

①下列操作步骤的正确顺序为________(填字母)。 

a.体系冷却后,停止通入Cl2

b.通入干燥的Cl2赶尽装置中的空气

c.在铁屑下方加热至反应完成

d.用干燥的H2赶尽Cl2

e.检验装置的气密性

②该实验装置存在的明显缺陷是________________________________。 

(3)世界环保联盟要求ClO2逐渐取代Cl2作为自来水消毒剂。

已知:NaCl+3H2ONaClO3+3H2↑,

2NaClO3+4HCl2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。

有关物质的熔沸点如下表:

ClO2的生产流程示意图如下:

 该工艺中,需要补充的物质X为________(填化学式,下同),能参与循环的物质是________。从ClO2发生器中分离出ClO2,可采用的方法是_________________。 

 【解析】(1)仪器a的名称是分液漏斗;因为通过该装置制取的氯气中含有HCl气体,溶于水后溶液呈酸性,与碳酸氢钠反应也产生气泡,所以不合理。

(2)①根据题给信息,无水氯化铁制备时应排除装置中的空气,所以先检查装置的气密性,再通入干燥的氯气以排除装置内的空气,然后加热使氯气与铁反应生成氯化铁,因为氯化铁加热易升华,所以加热使反应完全后继续通入氯气至装置冷却,最后通入干燥的氢气以排尽氯气,所以顺序是ebcad。

②氯气是有毒气体,所以不能直接排放,因此该装置的明显缺陷是缺少尾气处理装置。

(3)根据工艺流程可知,电解食盐水得到的是氯酸钠和氢气,而合成氯化氢需要氯气、氢气,所以需要补充的物质X是氯气;氯酸钠与氯化氢反应生成氯化钠、氯气及二氧化氯,且氯化钠、氯气又可参与反应,所以循环的物质是氯化钠、氯气;二氧化氯的熔沸点较低,所以将生成的气体冷凝,使二氧化氯转化为液体分离出来。

答案:(1)分液漏斗　制取的氯气中含有HCl气体,HCl溶于水后能与NaHCO3反应产生气泡

(2)①ebcad　②缺少尾气吸收装置

(3)Cl2　Cl2、NaCl　将生成的气体冷水浴降温,使ClO2液化分离出来