【同步讲义】高中化学（鲁科版2019）必修第一册--第15讲 科学使用含氯消毒剂 讲义

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第15讲 科学使用含氯消毒剂
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课程标准
课标解读
1．知道次氯酸的强氧化性（杀菌消毒、漂白作用）。
2．知道次氯酸盐产品杀菌消毒、漂白的原理。
1．能从物质类别、元素化合价的角度预测含氯消毒剂的性质。
2．能从生活实际问题中提炼化学问题，能利用氧化还原反应分析并解释消毒剂在使用过程中的现象与问题，并能设计实验探究其性质。
3．强化合理使用化学品的意识，能正确使用含氯消毒剂。
知识精讲

知识点01 84消毒液的性质
1．预测性质
（1）从类别上看，NaClO是一种弱酸盐，类比于Na2CO3，其溶液应呈碱性，可以与其他酸反应生成次氯酸；
（2）从价态上看NaClO中的氯为“+1”价，降低变为“0”价或“－1”价而表现氧化性；
（3）从84消毒液的使用说明看，NaClO还有一定的漂白性。
2．实验探究
实验操作
实验现象
结论
用胶头滴管滴一滴84消毒液于pH试纸上
试纸先变蓝后褪色
消毒液具有碱性和漂白性
用胶头滴管滴一滴84消毒液于红纸上
红纸褪色
消毒液具有漂白性
用胶头滴管滴一滴84消毒液于淀粉碘化钾试纸上
试纸变蓝
消毒液具有强氧化性

试管1溶液为紫色
试管2溶液为蓝色短时间内无明显变化
试管3溶液先变蓝，滴2滴稀硫酸后快速褪色
NaClO与稀硫酸反应生成氧化性更强的HClO
【即学即练1】市场上销售的某消毒液，其商品标识上有如下叙述：①本产品为无色液体，呈碱性；②使用时，加水稀释；③可对餐具、衣服进行消毒，也可漂白浅色衣物。据此，可推断该产品的有效成份可能是（ ）。
A．Cl2 B．SO2 C．NaClO D．KMnO4
【解析】选C。Cl2水，KMnO4溶液有色；SO2的水溶液显酸性，NaClO溶液显碱性。
知识点02 探究消毒液的使用问题
2016年巴西里约热内卢奥运会期间，室外游泳池中的水变绿成为当时的一大新闻。有关负责人说，池水变绿是藻类生长造成的。该泳池此前一直使用含氯消毒剂抑制藻类生长，这次事件中工作人员误用了过氧化氢消毒剂。为什么泳池中原有的含氯消毒剂不起作用了？
1．实验用品：
次氯酸钠溶液，双氧水，稀硝酸，硝酸银溶液，火柴，试管，导管，胶头滴管。
2．实验步骤

（1）向图示装置中依次加入次氯酸钠溶液、少量双氧水。现象与结论：观察到有较多气泡冒出。
（2）探究生成的气体是否为氧气。用带火星的火柴棒靠近导气管口，观察实验现象。现象与结论：木条复燃，证明有氧气生成。
（3）向试管中继续加入双氧水至过量，再加入足量稀硝酸酸化，最后加入硝酸银溶液，有白色沉淀产生,说明溶液中有Cl－的存在。
3．分析解释实际问题——“池水变绿”的原因

【即学即练2】向次氯酸钠溶液中加入足量的下列物质，能够产生Cl－的是（ ）。
A．H2O2 B．稀硫酸 C．Na2CO3 D．NaOH
【解析】选A。NaClO能够被H2O2还原成NaCl：NaClO+H2O2NaCl+O2↑+H2O，A选项正确；NaClO能够与稀硫酸发生复分解反应生成HClO：H++ClO－HClO，B选项错误；NaClO与Na2CO3、NaOH都不能反应，C和D选项错误。
能力拓展

考法01 含氯消毒剂的原理及应用
【典例1】（2021·宁夏石嘴山高一检测）游泳池中的水经常要消毒杀菌。某化学兴趣小组对游泳池中使用的消毒剂进行了研究性学习。
（1）氯气是游泳池中水体消毒杀菌的常用消毒剂之一，请用离子方程式表示它能消毒杀菌的原因是_____________________________________________。
（2）游泳池也可使用漂白液（主要成分是次氯酸钠）来进行消毒杀菌。与氯气相比较，请写出使用漂白液的一个优点：____________________。
（3）消毒剂二氧化氯已被世界卫生组织（WHO）列为A1级高效安全灭菌消毒剂。若消毒同一游泳池中的水，达到同样的消毒效果，所需二氧化氯与氯气的物质的量之比为__________（单位物质的量的物质得到的电子数可以表示该物质的消毒效率）。
（4）用于游泳池消毒杀菌的消毒剂还有很多。下列物质中，也可以用于游泳池杀菌消毒的有__________（填字母）。
A．二氧化硫 B．臭氧 C．活性炭 D．高锰酸钾
【解析】（1）氯气用于漂白、消毒是因为其能与水反应生成具有强氧化性的次氯酸：Cl2+H2OH++Cl－+HClO。（2）次氯酸钠比次氯酸更稳定，便于使用、储存和运输等。（3）一个二氧化氯分子转变成氯离子需要得到5个电子，一个氯气分子转变成氯离子需要得到2个电子，若消毒同一游泳池中的水，达到同样的消毒效果，所需二氧化氯与氯气的物质的量之比为2∶5。（4）二氧化硫、高锰酸钾对人的皮肤有伤害，活性炭有吸附作用，但无杀菌消毒功能。
【答案】（1）Cl2+H2OH++Cl－+HClO
（2）次氯酸钠更稳定，便于使用、储存和运输等
（3）2∶5（4）B
【知识拓展】常见含氯消毒剂的优缺点
1．次氯酸钠

2．常见含氯消毒剂

3．次氯酸作为消毒剂、漂白剂的优缺点
（1）优点：次氯酸有较好的消毒、漂白作用。
（2）缺点：HClO在光照条件下易分解，2HClO2HCl+O2↑，不宜直接用作消毒剂、漂白剂。
考法02 含氯消毒剂的制备和使用
【典例2】（2020·全国Ⅱ卷节选）化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工原料，又是高效、广谱的灭菌消毒剂。回答下列问题：
（1）Cl2O为淡棕黄色气体，是次氯酸的酸酐，可由新制的HgO和Cl2反应来制备，该反应为歧化反应（氧化剂和还原剂为同一种物质的反应）。上述制备Cl2O的化学方程式为__________________________。
（2）ClO2常温下为黄色气体，易溶于水，其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡腾片”，能快速溶于水，溢出大量气泡，得到ClO2溶液。上述过程中，生成ClO2的反应属于歧化反应，每生成1molClO2消耗NaClO2的量为________mol；产生“气泡”的化学方程式为______________________________。
（3）“84消毒液”的有效成分为NaClO，不可与酸性清洁剂混用的原因是（用离子方程式表示）______________________________________________________。工业上是将氯气通入30%的NaOH溶液中来制备NaClO溶液，若NaClO溶液中NaOH的质量分数为1%，则生产1000kg该溶液需消耗氯气的质量为________kg（保留整数）。
【解析】（1）由新制的HgO和Cl2反应来制备Cl2O，该反应为歧化反应，则一部分氯化合价降低生成HgCl2。根据守恒配平化学方程式为2Cl2+HgO＝HgCl2+Cl2O。（2）由NaClO2生成ClO2的反应属于歧化反应，还原产物为NaCl，即4NaClO2~4ClO2~4e－，NaClO2~NaCl~4e－，根据电子守恒可知，n（NaCl）＝n（ClO2）＝×1mol＝0.25mol，由氯元素守恒可知n（NaClO2）＝n（NaCl）+n（ClO2）＝n（ClO2）＝×1mol＝1.25mol；由反应物可知产生“气泡”为CO2，反应的化学方程式为NaHCO3+NaHSO4＝CO2↑+Na2SO4+H2O。（3）酸性清洁剂的主要成分为HCl，与NaClO发生归中反应生成氯气，离子方程式为ClO－+Cl－+2H+＝Cl2↑+H2O。（4）设消耗氯气的质量为x kg，由化学方程式Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O，m（Cl2）∶m（NaOH）＝71∶80，则m（NaOH）＝m（Cl2）＝kg，根据质量守恒定律可知：m（原溶液）+m（Cl2）＝1000kg，则m（原溶液）＝1000kg－m（Cl2）＝（1000－x）kg，溶液中NaOH的质量为m（NaOH）＝m（原溶液）×30%，即10kg+kg＝（1000－x）kg×30%，解得x＝203 kg。
【答案】（1）2Cl2+HgO＝HgCl2+Cl2O
（2）1.25；NaHCO3+NaHSO4＝CO2↑+Na2SO4+H2O
（3）ClO－+Cl－+2H+＝Cl2↑+H2O；203
【知识拓展】消毒剂的使用误区
1．“混用更保险”：使用消毒剂一定要科学，使用前一定要认真了解各种消毒剂的成分及性质，有针对性地选择和使用，切不可混用，混用后有可能产生有毒物质或降低效果。
2．“越浓越保险”：消毒剂浓度并不是越浓效果越好，例如75%的酒精可以吸收细菌蛋白中的水分，使蛋白质脱水变性，而纯酒精或95%的酒精会使菌体表面形成保护膜，阻止乙醇分子进一步渗入，影响杀菌效果，使其效果降低。
3．同一时期使用消毒剂“多样化更高效”：如果同一时期频繁使用多种消毒剂，有可能使消毒剂消毒效果大大降低，还可能产生意想不到的严重后果，如先用84消毒液消毒，再用洁厕灵消毒，就有可能产生严重污染空气的氯气。
4．漂白粉是固体物质，制取原料是石灰乳而不是石灰水。制备漂白粉的反应不能改成离子方程式形式。
5．可以用相同质量的漂白剂转移的电子的物质的量衡量漂白能力，n（e－）＝N（e－）
6．Ca（ClO）2与盐酸反应，浓度不同，反应不同
（1）稀盐酸：Ca（ClO）2+2HCl（稀）CaCl2+2HClO（复分解反应）
（2）浓盐酸：Ca（ClO）2+4HCl（浓）CaCl2+2H2O+2Cl2↑（氧化还原反应）
分层提分

题组A 基础过关练
1．由于氯气不便于保存，生活中常用的含氯消毒剂是“84”消毒液或漂白粉。下列关于工业生产的说法正确的是（ ）。
A．工业上利用H2和Cl2的混合气体在光照下反应来制取盐酸
B．工业上以氯气和澄清石灰水为原料制造漂白粉
C．工业上将氯气溶于NaOH溶液中制备漂白粉
D．漂白粉要干燥和密封保存
【解析】选D。工业上利用H2在Cl2中燃烧来制取盐酸，A项不正确；工业上以氯气和石灰乳为原料制造漂白粉，B、C项不正确；如果漂白粉露置在潮湿的空气中，会缓慢变质而失效，发生反应的化学方程式为Ca（ClO）2+CO2+H2OCaCO3+2HClO，2HClO2HCl+O2↑，D项正确。
2．（2021·福建三明高一检测）世界卫生组织（WHO）将二氧化氯（ClO2）列为A级高效安全灭菌消毒剂，它在食品保鲜、饮用水消毒等方面有着广泛应用，由此可判断二氧化氯（ ）。
A．是强氧化剂 B．是强还原剂
C．是一种盐 D．分子中氯元素为－1价
【解析】选A。ClO2中氯元素为+4价，具有较强的氧化性，可用于消毒、食品保鲜。
3．（2021·成都高一检测）制取漂白液的化学方程式是Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O，该反应的氧化剂与还原剂的质量之比为（ ）。
A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．3∶2
【解析】选A。该反应中Cl2既作氧化剂又作还原剂，根据化学方程式中NaCl和NaClO的化学计量数可判断氧化剂与还原剂的质量之比应为1∶1。
4．工业常用亚氯酸钠（NaClO2）漂白织物。亚氯酸钠在溶液中可生成ClO2、HClO2、ClO2－，其中HClO2是漂白剂的有效成分，ClO2是有毒气体。各组分含量随pH变化情况如图所示，由图可知，使用该漂白剂的最佳pH为（ ）。

A．3.0 B．4.0～4.5 C．6.5～7.0 D．9.0
【解析】选B。使用该漂白剂的最佳pH应满足以下两个条件：HClO2浓度最高，有毒气体ClO2浓度最低，由上图知满足题干条件的pH为3～5之间，结合选项分析B项最合适。
5．（2021·苏州高一检测）ClO2是一种广谱型消毒剂，对一切经水体传播的病原微生物均有很好的杀灭效果。ClO2对病毒的灭活比O3和Cl2更有效。低剂量的二氧化氯还具有很强的杀蠕虫效果。ClO2是高效消毒灭菌剂，制备反应2NaClO3+SO2+H2SO42ClO2+2NaHSO4，该反应中（ ）。
A．Cl元素被氧化
B．H2SO4是氧化剂
C．SO2是还原剂
D．NaClO3是还原剂
【解析】选C。在制备反应2NaClO3+SO2+H2SO42ClO2+2NaHSO4中，Cl元素化合价降低，被还原，故A错误；NaClO3是氧化剂，故B、D错误；SO2化合价升高，被氧化，作还原剂，故C正确。
6．某品牌消毒液包装说明的部分内容摘录如下：主要有效成分为次氯酸钠，有效氯含量8000~10000mg·L－1。可用于各类家居用品、餐具、棉织衣物等的消毒，对彩色织物可能有褪色作用。本品须密封，置于阴凉、暗处保存。请完成以下填空：
（1）该消毒液具有的化学性质是_____性和_____性。
（2）从该消毒液的保存要求分析，导致其失效的外界因素主要是__________。
【解析】（1）该消毒液具有的化学性质是氧化性、漂白性、不稳定性（任填两项即可）；（2）根据“本品须密封，置于阴凉、暗处保存”，结合次氯酸钠的性质可知，导致其失效的外界因素主要是CO2等酸性气体、光和热等。
【答案】（1）强氧化漂白不稳定（任填两项）（2）CO2等酸性气体、光和热等
7．（2021·龙岩高一检测）某化工厂用氯气与氢氧化钙生产漂白粉。该厂出厂产品说明书如下：

（1）漂白粉的有效成分是_______________（填化学式）。
（2）生产漂白粉原理是（用化学方程式表示）_________________________________。
（3）“密封避光保存于阴凉处，随用随配”是因为漂白粉有效成份与空气中CO2、H2O反应生成不稳定的次氯酸而易失效。生成次氯酸的化学方程式为______________。
（4）某次配制中，取一定质量漂白粉溶解于1000g水中，所得溶液中氯化钙的质量分数为0.111%。假设漂白粉不含其它杂质，则此次溶液配制中，所加漂白粉的质量为__________g。
【解析】工业上通常是以Cl2和石灰乳为原料制漂白粉，其反应的化学方程式为2Cl2+2Ca（OH）2＝CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O，其主要成分是Ca（ClO）2和CaCl2的混合物，起漂白作用的是Ca（ClO）2，所以其有效成分是Ca（ClO）2。漂白粉久置于空气中会吸收空气中的CO2变成HClO，HClO不稳定，在光照或加热条件下容易分解而失效。m（CaCl2）＝1000g×0.111%＝1.11g，根据关系式：CaCl2~Ca（ClO）2，则m［Ca（ClO）2］∶m（CaCl2）＝143∶111，即m［Ca（ClO）2］∶1.11g＝143∶111，所以m［Ca（ClO）2］＝1.43g，所以m（漂白粉）＝1.11g+1.43g＝2.54g。
【答案】（1）Ca（ClO）2（2）2Cl2+2Ca（OH）2CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O
（3）Ca（ClO）2+H2O+CO2CaCO3↓+2HClO（4）2.54
8．ClO2是一种消毒杀菌效率高、二次污染小的水处理剂。实验室中可通过以下反应制得ClO2：2KClO3+H2C2O4+H2SO42ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O（说明：H2C2O4中氢元素化合价为+1，氧元素化合价为－2）。
（1）H2C2O4中碳元素化合价为__________，ClO2中氯元素化合价为__________。
（2）该反应中氧化剂是__________，被氧化的元素是__________。
（3）若有24.5gKClO3参加反应时，反应中转移的电子数为__________。
（4）当收集到标况下气体22.4L时，参加反应的H2C2O4质量为__________。
【解析】（1）因H为+1价、O为－2价，由化合物中正负化合价的代数和为零，则H2C2O4中碳元素化合价为＝+3，ClO2中氯元素化合价为0－（－2）×2＝+4；（2）在反应2KClO3+H2C2O4+H2SO42ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O中，Cl元素的化合价由+5价降低为+4价，则KClO3为氧化剂，C元素的化合价由+3价升高到+4价，则C元素被氧化；（3）KClO3的物质的量为n（KClO3）＝＝0.2mol，反应中Cl元素的化合价由+5价降低为+4价，则转移的电子数为0.2×（5－4）×NA＝0.2NA；（4）标况下22.4L气体的物质的量为n（H2）＝＝1mol，由反应可知，生成等物质的量的两种气体，则CO2的物质的量为0.5mol，由H2C2O4～2CO2，则参加反应的H2C2O4的物质的量为0.25mol，其质量为0.25mol×90g/mol＝22.5g。
【答案】（1）+3；+4（2）KClO3；C（3）0.2NA（4）22.5g
题组B 能力提升练
1．最近科学研究表明，用氯气杀灭自来水中的病菌并非良好方法，氯胺（NH2Cl）在中性或酸性条件下是一种更好的强消毒剂，氯胺的消毒原理之一是（ ）。
A．NH2Cl+HClNH3↑+Cl2↑
B．NH2Cl+H2ONH3+HClO
C．NH2ClNH2++Cl－
D．NH2Cl+HClONH2ClO+HCl
【解析】选B。依题意氯胺在水中是更好的消毒剂，说明氯胺遇水会生成氧化性很强的消毒、杀菌剂，符合题意的只能是生成次氯酸。
2．NaClO2可用作造纸的漂白剂，它由：H2O2+2ClO2+2NaOH＝2NaClO2+2H2O+O2制得。下列说法正确的是（ ）。
A．H2O2是氧化剂，H2O2中的氧元素被还原
B．每生成1molO2转移的电子的物质的量为4mol
C．ClO2中的氯元素被氧化
D．ClO2是氧化剂，H2O2是还原剂
【解析】选D。反应中，H2O2为还原剂，O元素化合价由－1价升高到0价，被氧化，故A错误；O元素化合价由－1价升高到0价，每生成1molO2转移的电子的物质的量为2mol，故B错误；ClO2为氧化剂，Cl元素化合价由+4价降低到+3价，被还原，故C错误；反应中，O元素化合价由－1价升高到0价，Cl元素化合价由+4价降低到+3价，ClO2是氧化剂，H2O2是还原剂，故D正确。
3．二氧化氯（ClO2）是一种高效安全消毒剂。NaClO3与盐酸反应生成二氧化氯和氯气等，反应式为：2NaClO3+4HCl＝2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O，上述反应中产生1molCl2转移电子的物质的量为（ ）。
A．2mol B．3mol C．4mol D．5mol
【解析】选A。2NaClO3+4HCl＝2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O，由方程式可知，NaClO3中Cl元素从+5价降低到ClO2中的+4价，NaClO3产生1mol氯气转移2mol电子，则产生1molCl2，转移电子的物质的量为2mol。
4．（2021·成都高一检测）化学就在我们身边。如表是生活中常见的两种清洁剂，且NaClO+2HClNaCl+X↑+H2O。则下列说法正确的是（ ）。
清洁剂名称
洁厕灵
“84”消毒液
有效成分
HCl
NaClO
A．洁厕灵可用于金属表面除锈
B．洁厕灵可用于清洁大理石地面
C．“84”消毒液中NaClO属于盐，其中Cl元素的化合价呈－1价
D．洁厕灵与“84”消毒液混合后发生置换反应
【解析】选A。“洁厕灵”中的盐酸会与氧化铁反应生成氯化铁和水，可用于金属表面除锈，故A正确；“洁厕灵”中的盐酸会与碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，不能用于清洁大理石地面，故B错误；次氯酸钠是由次氯酸根离子和钠离子构成的，属于盐，钠元素显示+1价，氧元素显示－2价，所以氯元素显示+1价，故C错误；通过NaClO+2HClNaCl+X↑+H2O，结合质量守恒定律可以知道X是氯气，反应物都是化合物，发生的反应不是置换反应，故D错误。
5．ClO2和NaClO2均具有漂白性，工业上用ClO2气体制NaClO2的工艺流程如图所示：

下列说法不正确的是（ ）。
A．步骤a的操作包括过滤、洗涤和干燥
B．工业上可将ClO2制成NaClO2固体，便于贮存和运输
C．吸收器中生成NaClO2的离子方程式：2ClO2+H2O2＝2ClO2－+O2+2H+
D．通入空气的目的是驱赶出ClO2，使其被吸收器充分吸收
【解析】选C。步骤a用于从蒸发后的溶液中得到晶体，操作包括过滤、洗涤和干燥。选项A正确；固体与气体相比而言，更便于贮存和运输。选项B正确；吸收器反应在碱性条件下进行，离子反应为2ClO2+2OH－+H2O2＝2ClO2－+O2+2H2O。选项C错误；反应结束后，发生器中含有少量ClO2，用空气可以将其排出，确保其在吸收器中被充分吸收。选项D正确。
6．实验室用二氧化锰与浓盐酸反应制氯气，有14.6g氯化氢被氧化时，将所得的气体全部用石灰乳吸收可制得漂白粉（ ）。
A．14.3g B．28.6g C．25.4g D．50.6g
【解析】选C。被氧化的氯化氢的物质的量为：n（HCl）＝＝0.4mol，根据MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O，分析可知，浓盐酸有两个用途，一个是酸性（变成Cl－），一个是还原性（变成Cl2），所以被氧化的氯化氢就是变成氯气的氯化氢，即2HCl~Cl2↑，所以生成0.2mol Cl2。氯气全部用石灰乳吸收的反应为：2Cl2+2Ca（OH）2＝Ca（ClO）2 +CaCl2+2H2O，根据方程式可知0.2mol Cl2完全反应可以生成0.1mol Ca（ClO）2和0.1mol CaCl2，m［Ca（ClO）2］＝143g/mol×0.1mol＝14.3g，m（CaCl2）＝111g/mol×0.1mol＝11.1g，漂白粉是Ca（ClO）2和CaCl2的混合物，所以m（漂白粉）＝m［Ca（ClO）2］+m（CaCl2）＝14.3g+11.1g＝25.4g。
7．（2021·南京高一检测）某化学兴趣小组的同学买来一瓶“84”消毒液，请大家与他们一同来研讨以下问题：
（1）此瓶“84”消毒液的说明书上这样写道：“本品为无色液体，呈碱性……”，请你推测它的有效成分是________。
A．Cl2 B．H2O2 C．NaClO D．KMnO4
（2）该化学兴趣小组的同学在瓷碗中盛放20mL该“84”消毒液，露置在阳光充足的室内，他们对“84”消毒液的消毒效果和组成成分的变化进行了研究。得出数据如图：

从图1和图2中数据可得知“84”消毒液暴露在空气中半小时后，其主要溶质是________，用化学方程式表示其中变化的主要原因NaClO+CO2+H2OHClO+NaHCO3、_____________________、_____________________。
（3）该化学兴趣小组的同学选了紫色石蕊溶液对“84”消毒液的性质进行实验探究，请你帮助他们完成实验报告：
实验操作
预期现象
结论






（4）该化学实验小组的同学上网查询有关“84”消毒液的信息时，发现这样一则消息：有一家庭主妇把“84”消毒液和清洁剂（呈酸性、含Cl－）都倒出一些混合在一起，进行刷洗。一会儿，她就晕倒在房间里。这几位同学感到迷惑不解。请你用离子方程式帮助他们解开这一悬念：________________________________。
【解析】（1）通过“本品为无色液体”即可排除Cl2和KMnO4；通过“呈碱性……”可知为NaClO。
（2）从图1和图2中数据可知“84”消毒液暴露在空气中半小时后，消毒效果几乎为零，溶液pH接近7，溶液中的主要溶质应该是氯化钠，所发生反应的化学方程式为NaClO+CO2+H2OHClO+NaHCO3，2HClO2HCl+O2↑，HCl+NaHCO3CO2↑+H2O+NaCl。（3）由于“84”消毒液具有碱性和氧化性（或漂白性），紫色石蕊溶液遇“84”消毒液会出现先变蓝后褪色的现象。（4）“84”消毒液与清洁剂（呈酸性、含Cl－）混合，ClO－在酸性条件下能氧化Cl－生成氯气，发生反应的离子方程式是ClO－+Cl－+2H+Cl2↑+H2O。
【答案】（1）C（2）氯化钠（或NaCl）；NaClO+CO2+H2OHClO+NaHCO3，2HClO2HCl+O2↑，HCl+NaHCO3CO2↑+H2O+NaCl
（3）
实验操作
预期现象
结论
取一干净试管，加入1~2mL“84”消毒液，然后滴加几滴紫色石蕊溶液
溶液先变蓝后褪色
“84”消毒液具有碱性和氧化性（或漂白性）
（4）ClO－+Cl－+2H+Cl2↑+H2
8.（2021·长沙高一检测）ClO2作为一种广谱型的消毒剂，将逐渐用来取代Cl2成为自来水的消毒剂。已知ClO2是一种易溶于水而难溶于有机溶剂的气体，实验室制备ClO2的原理是用亚氯酸钠固体与纯净的氯气反应2NaClO2+Cl2＝2ClO2+2NaCl。下图是实验室用于制备和收集一定量纯净的ClO2的装置（某些夹持装置和垫持用品省略）。其中E中盛有CCl4液体（用于除去ClO2中的未反应的Cl2）。

（1）仪器P的名称是_____________。
（2）写出装置A中烧瓶内发生反应的化学方程式：____________________________。
（3）B装置中所盛试剂是__________________，作用是_________________。
（4）F处应选用的收集装置是______（填序号），其中与E装置导管相连的导管口是______（填接口字母）。

（5）以下是尾气吸收装置，能用于吸收多余ClO2气体，并能防止倒吸的装置的是_______。

A．①② B．②③ C．③④ D．②④
（6）若用100mL 2mol·L－1的浓盐酸与足量的MnO2制备Cl2，则被氧化的HCl的物质的量是________（填序号）。
A．＞0.1mol B．0.1mol C．＜0.1mol D．无法判断
【解析】（1）实验室用浓盐酸和MnO2在加热条件下反应制备Cl2，浓盐酸应盛装在分液漏斗中，则P为分液漏斗；（2）浓盐酸和MnO2在加热条件下反应制备Cl2，反应的方程式为MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O；（3）生成的氯气中混有HCl和水，为制备纯净干燥的氯气，根据氯气不溶于饱和食盐水的性质，可用饱和食盐水除去气体中混有的HCl杂质，然后用浓硫酸干燥除去水；（4）ClO2是一种易溶于水的气体，且密度比空气大，应用向上排空气法收集，且进行尾气处理，故用双孔橡皮塞；（5）ClO2是一种易溶于水的气体，尾气吸收时要防止倒吸，导气管不能插入到液面以下，②④符合；（6）浓盐酸在加热条件下与二氧化锰发MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O可知，若用100mL 2mol·L－1的浓盐酸与足量的MnO2制备Cl2，则被氧化的HCl的物质的量＜0.1mol。
【答案】（1）分液漏斗（2）MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O
（3）饱和食盐水；除去氯气中的氯化氢气体
（4）②；d （5）D （6）C
题组C 培优拔尖练
1．（2021·台州高一检测）用高铁酸钠（Na2FeO4）对河水和湖水消毒是城市饮用水处理的新技术，已知反应：Fe2O3+3Na2O22Na2FeO4+Na2O。下列说法正确的是（ ）。
A．Na2FeO4是还原产物，Na2O是氧化产物
B．Na2O2也是一种消毒剂
C．Na2FeO4有强氧化性，能吸附水中杂质，还原产物能消毒杀菌
D．在Na2FeO4中Fe为+4价，具有强氧化性，能消毒杀菌
【解析】选B。Na2FeO4既是氧化产物，又是还原产物，Na2O是还原产物，A项错误；Na2O2氧化性强于Na2FeO4，也可以作消毒剂，B项正确；Na2FeO4有强氧化性，能消毒杀菌，其还原产物是Fe3+，能吸附水中杂质，C项错误；根据化合价原则可知，在Na2FeO4中Fe为+6价，具有强氧化性，D项错误。
2．（山东省济宁市兖州区2021~2022学年高一下学期期中）下图为氯及其化合物的“价－类”二维图。下列说法正确的是（ ）。

A．6种物质中属于电解质的有5种
B．③是酸性氧化物
C．酸性条件下⑤与⑥反应的离子方程式是2H++Cl－+ClO－＝Cl2↑+H2O
D．将②与SO2按1∶1混合通入紫色石蕊试液中，溶液先变红后褪色
【解析】选C。根据氯元素的价类二维图可以推知，①为HCl，氯元素为－1价，属于氢化物；②为Cl2，属于单质，氯元素的化合价为0；③为ClO2，氯元素的化合价为+4价，属于氧化物；④为HClO，氯元素为+1价，属于弱酸；⑤为NaCl，氯元素为－1价，属于钠盐；⑥为NaClO，氯元素为+1价，属于钠盐。上述6种物质，属于电解质的有氯化氢、次氯酸、氯化钠、次氯酸钠，共4种，故A错误；③为ClO2，不是酸性氧化物，故B错误；⑤为NaCl，⑥为NaClO，二者在酸性条件下发生氧化还原反应生成氯气，反应的离子方程式为：ClO－+Cl－+2H+＝Cl2↑+H2O，故C正确；氯气与二氧化硫在水溶液中发生氧化还原反应，若二者1∶1混合，恰好反应生成酸，方程式为：Cl2+SO2+2H2O＝2HCl+H2SO4，盐酸、硫酸没有漂白性，所以只能使紫色石蕊试液变红，故D错误。
3．次氯酸盐最大的用途是漂白和消毒。这类漂白剂氧化能力是以“有效氯”的含量来标志。“有效氯”的含量定义为：从HI中氧化出相同量的I2所需Cl2的质量与指定化合物的质量之比，常以百分数表示。请问纯LiClO的“有效氯”为（ ）。
A．121% B．100% C．89% D．21%
【解析】选A。根据电子守恒可得如下关系式：Cl2~2Cl－~2e－~I2和LiClO~Cl－~2e－~I2，所以从HI中氧化出1moL的I2所需Cl2的质量是71g，而用LiClO氧化得到1mol的I2所需的LiClO的质量是58.5g，则有效氯为×100％＝121%。
4．（双选）（2021~2022学年河北省保定市高一上期末）将一定量的Cl2通入一定量的石灰乳中，两者恰好完全反应［已知反应过程放热，温度较低时先生成CaCl2和Ca（ClO）2］，生成物中有三种含氯元素的离子，其中ClO－和ClO3－两种离子的物质的量（n）与反应时间（t）的变化关系如图所示（不考虑氯气和水的反应），下列说法正确的是（ ）。

A．曲线Ⅰ表示ClO3－的物质的量随反应时间变化的关系
B．生成物中Cl－的物质的量为0.55mol
C．所取石灰乳中含有Ca（OH）2的物质的量为0.25mol
D．另取一份等物质的量的石灰乳，以较大的速率通入足量氯气，反应后测得产物中Cl－的物质的量为0.37mol，则产物中n（ClO－）∶n（ClO3－）＝7∶6
【解析】选CD。刚开始反应时，温度较低，氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙和次氯酸钙，所以图中曲线Ⅰ表示ClO－物质的量随反应时间变化的关系，曲线Ⅱ表示ClO3－物质的量随反应时间变化的关系。根据分析可知，曲线Ⅰ表示ClO－的物质的量随反应时间变化的关系，故A错误；根据氧化还原反应中得失电子数相等，设氯离子的物质的量为n，则n×1＝0.10mol×1+0.05mol×5＝0.35mol，故B错误；氯原子的物质的量为0.35mol+0.1mol+0.05mol＝0.5mol，氯化钙、次氯酸钙、氯酸钙中钙离子和含氯离子的个数比为1∶2，所以所取石灰乳中含有Ca（OH）2的物质的量为0.25mol，故C正确；等物质的量的石灰乳，物质的量为0.25mol，根据氧化还原反应中得失电子数相等，即生成氯离子得到电子和生成次氯酸根离子和氯酸根离子失去的电子守恒，设n（ClO－）＝x，n（ClO3－）＝y；则得到：0.37＝x×1+y×5；依据氯化钙、次氯酸钙、氯酸钙中钙离子和含氯元素的物质的量比为1∶2，得到氯元素物质的量为0.5mol；x+y+0.37＝0.5，解得x＝0.07mol，y＝0.06mol，则产物中n（ClO－）∶n（ClO3－）＝7∶6，故D正确。
5．（2021·北京朝阳区高一检测）亚氯酸钠（NaClO2）是一种高效氧化、杀菌及漂白剂，其生产工艺如下：

（1）NaClO2中氯元素的化合价是_________。从氧化还原角度推测NaClO2可能具有的化学性质是_____________________________。
（2）过程I常伴有少量Cl2生成。
①Cl2的存在会造成产品中含有NaCl，请结合离子方程式解释其原因_________。
②结合下面信息，请设计实验方案除去ClO2中的Cl2________。

ClO2
Cl2
在水中的溶解性
易溶
溶
在CCl4中的溶解性
难溶
溶
（3）过程II中H2O2的作用是________（填“氧化剂”或“还原剂”）。
（4）理论上每生成1molNaClO2，消耗SO2的体积是________L（标准状况下）。
（5）已知：i．压强越大，物质的沸点越高。
ii．NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出，NaClO2·3H2O 38~60℃时析出，NaClO2晶体高于60℃时分解成NaClO3和NaCl
①过程III采用“减压蒸发”操作的原因是_________________。
②请将过程III的操作补充完整___________________________。
【解析】（1）NaClO2中钠元素化合价为+1价，氧元素化合价为－2价，由化合价代数和为零可知氯元素的化合价为+3价；元素化合价为中间价时，既表现氧化性又表现还原性，+3价介于氯元素－1价和+7价之间，则NaClO2既具有氧化性又具有还原性；（2）①SO2与氯酸钠在酸性条件下发生氧化还原反应时，还原产物可能为Cl2，反应生成的氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，造成产品中含有NaCl和NaClO，反应的离子方程式为Cl2+2OH－＝Cl－+ClO－+H2O；②由题给信息可知，ClO2和Cl2均溶于水，ClO2不溶于四氯化碳，Cl2溶于四氯化碳，所以除去ClO2中的Cl2的实验方案是将混有少量Cl2的ClO2缓慢通过盛有CCl4的洗气瓶；（3）过程II中ClO2与过氧化氢在碱性条件下发生氧化还原反应反应生成NaClO2，氯元素化合价降低，ClO2作氧化剂，双氧水作还原剂；（4）SO2与氯酸钠在酸性条件下发生氧化还原反应生成ClO2，反应的离子方程式为2ClO3－+SO2＝2ClO2+SO42－，ClO2与过氧化氢在碱性条件下发生氧化还原反应反应生成NaClO2，反应的离子方程式为H2O2+2ClO2+2OH－＝2ClO2－+2H2O+O2，由方程式可得2NaClO2→SO2，则每生成1molNaClO2，消耗SO2的物质的量是0.5mol，标况下体积是11.2L；（5）①由题给信息可知，高于60℃时分解成NaClO3和NaCl，则得到粗产品时，应采用减压蒸发，在较低温度将NaClO2溶液浓缩至饱和，避免NaClO2分解；②减压蒸发后，结晶时应控制温度在38℃~60℃条件下结晶、过滤，防止温度低于38℃析出NaClO2·3H2O。
【答案】（1）+3；既具有氧化性又具有还原性
（2）①Cl2+2OH－＝Cl－+ClO－+H2O
②将混有少量Cl2的ClO2缓慢通过盛有CCl4的洗气瓶
（3）还原剂（4）11.2
（5）①通过减压降低水的沸点，在较低温度将NaClO2溶液浓缩至饱和，避免其分解②控制温度在38℃~60℃条件下结晶、过滤