2024届高考一轮复习 第四章 非金属及其化合物 第3讲 含氯消毒剂、多硫化合物的创新考查课件PPT

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1．(2021·浙江选考·节选)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。
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________。
解析：(1)①装置A的作用是去除原料气(Cl2、N2)中的少量水分，可用的试剂是浓H2SO4。②Cl2和Cl2O都不能直接排放于空气中，因此需要进行尾气处理，Cl2、Cl2O能与NaOH溶液反应，同时需要防止NaOH溶液中水蒸气进入C装置中，因此需要在C和尾气处理装置之间连接吸收水蒸气的装置，所以虚框D中应选用a装置。
(2)装置B为HgO与Cl2反应制备Cl2O的装置，因Cl2O能与H2O发生反应，因此需要将HgO粉末热处理除水分，该反应为固体与气体接触类反应，因此增加表面积能够加快反应速率，故A选；N2的作用是稀释Cl2，在气流速率一定的条件下，氯气所占的比例越小，其转化率越高，同时Cl2不足时会发生副反应，因此需要调控进入反应柱的混合气中Cl2和N2的比例，故B选；为了让气体与固体充分接触，混合气体应从下口进入反应柱，同时需要控制气体的流速，防止副反应发生，故C选；HgO与Cl2反应制备Cl2O的合适反应温度为18～25 ℃，因此该反应在常温下进行，若对反应柱加热会发生副反应，故D不选。(3)由题可知，Cl2沸点小于Cl2O，在Cl2未发生冷凝时抽气或通入氮气可以有效地去除产物中的Cl2。答案：(1)①浓H2SO4　②a　(2)ABC　(3)抽气(或通干燥氮气)　
2．(2018·全国卷Ⅰ)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：(1)生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式： ________________________________________。(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：
①pH＝4.1时，Ⅰ中为________溶液(写化学式)。②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是____________________________。(3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为__________________________。电解后，________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。
(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00 mL葡萄酒样品，用0.010 00 ml·L－1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为______________________，该样品中Na2S2O5的残留量为______g·L－1(以SO2计)。解析：(1)根据题给信息，将NaHSO3过饱和溶液结晶脱水可得到Na2S2O5，则化学方程式为2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O。(2)①酸性条件下，SO2与Na2CO3溶液生成NaHSO3。②工艺中加入Na2CO3固体并再次通入SO2，其目的是得到NaHSO3过饱和溶液。
提能点(一)　含氯消毒剂在防疫中的应用1．84消毒液是一种以次氯酸钠为主的高效消毒剂，主要成分为次氯酸钠(NaClO)。为无色或淡黄色液体，有效氯含量通常为5.5%～6.5%，名为“84消毒液”。 84消毒液一般通过Cl2与NaOH溶液反应制得，遇酸发生化学反应，较低的pH下释放氯气：HClO＋HCl===Cl2↑＋H2O,84消毒液需要避光保存。
3.含氯泡腾片含氯泡腾片是以三氯异氰尿酸或二氯异氰尿酸钠等为有效成分的消毒片，有效氯含量为45%～55%; 消毒泡腾片有效氯含量高，因呈固体所以运输、贮存、使用更为方便。三氯异氰尿酸，化学式为C3O3N3Cl3，结构式为 ，水解产生次氯酸。
4．二氧化氯ClO2是安全、无毒的绿色第四代消毒剂，是世界公认并得到世界卫生组织确认的A1级广谱、安全、高效消毒剂。对病毒具有很强的杀灭作用，而且可以快速地抑制病毒当中的蛋白质合成来破坏病毒，杀灭病毒。在消毒过程中不与有机物发生氯代反应生成可产生“三致作用”(致癌、致畸、致突变)的有机氯化物或其他有毒类物质。常见的制备方法有以下几种：
2NaClO3＋SO2＋H2SO4===2ClO2＋2NaHSO4 2NaClO2＋Na2S2O8===2ClO2↑＋2Na2SO45NaClO2＋4HCl===4ClO2↑＋5NaCl＋2H2OCl2＋2NaClO2===2ClO2↑＋2NaCl
解析：次氯酸钠具有强氧化性，能与福尔马林中的甲醛发生化学反应，A错误；NaClO在溶液中水解生成HClO，从而具有漂白性和强氧化性，B错误；根据电离平衡常数分析，反应应该生成次氯酸和碳酸氢根离子，D错误。
B项，方程式符合歧化反应化合价的变化，正确；C项，ClO2易溶于水，不能用饱和食盐水除杂，错误；D项，等物质的量的ClO2作氧化剂时得电子数比Cl2得电子数多，正确。
(2)下列有关实验室制备ClO2的实验装置不能达到实验目的的是________。
解析：(1)工业制盐酸是将H2和Cl2点燃生成HCl，HCl冷却后溶于水得盐酸，Cl2与水反应限度低，HCl产量少，A错误；ClO2用于自来水消毒是利用其强氧化性，B正确；HClO可用作棉、麻的漂白剂是利用HClO的强氧化性，C错误；FeCl3溶液用于蚀刻电路板是利用Fe3＋的氧化性，D错误。(2)实验室制备SO2时，常用Na2SO3粉末和70%硫酸反应，A正确；SO2通入溶液与溶液反应时，应长管进短管出，B错误；ClO2易溶于水且不与冷水反应，C正确；NaOH能与ClO2、SO2反应，防止它们污染空气，D正确。答案：(1)B　(2)B
(2)Na2S2O3是中等强度的还原剂，能被I2、Cl2、KMnO4等氧化剂氧化。①2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI，此反应用于定量测定碘。②Na2S2O3＋4Cl2＋5H2O===Na2SO4＋H2SO4＋8HCl，此反应在纺织和造纸工业上作脱氯剂。③5Na2S2O3＋8KMnO4＋7H2SO4===8MnSO4＋5Na2SO4＋4K2SO4＋7H2O2．Na2S2O3的制备方法将Na2S和Na2CO3以2∶1的物质的量比配成溶液，然后通入SO2，反应大致可分三步进行。
(1)Na2CO3和SO2反应生成Na2SO3：Na2CO3＋SO2===Na2SO3＋CO2。(2)Na2S与SO2反应生成Na2SO3和H2S：Na2S＋SO2＋H2O===Na2SO3＋H2S。H2S是强还原剂，遇到SO2时析出硫： 2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O。(3)Na2SO3和S作用生成Na2S2O3： Na2SO3＋S===Na2S2O3。
将上面三步反应合并得到总反应：2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2。溶液蒸发浓缩后，冷却至293～303 K时即析出Na2S2O3·5H2O，用上述方法制得的Na2S2O3中常含有Na2SO4和Na2SO3等杂质。
(二)几种重要的含硫化合物简介
2．连二亚硫酸钠(Na2S2O4)Na2S2O4俗称保险粉，S元素的化合价为＋3价，具有还原性，在空气分析中常用来吸收氧气。3．焦亚硫酸钠(Na2S2O5) S元素的化合价为＋4价，与亚硫酸盐一样具有还原性。
[综合应用训练]1．(2023·济南模拟)以黄铁矿(主要成分FeS2)为原料生产硫酸，应将产出的炉渣和尾气进行资源化综合利用，减轻对环境的污染，其中一种流程如图所示。下列说法错误的是 (　 )
解析：盐酸中的Cl－、Fe2＋均可以被KMnO4溶液氧化，C错误。
2．连二亚硫酸钠(Na2S2O4)，也称为保险粉，常在染料、试剂的生产里作还原剂或漂白剂。已知Na2S2O4易溶于水，难溶于甲醇，易被空气氧化，遇水迅速分解，在碱性条件下较稳定，可与盐酸发生反应：2Na2S2O4＋4HCl===4NaCl＋S↓＋3SO2↑＋2H2O。实验室常用甲酸钠(HCOONa)法制备Na2S2O4，操作步骤与装置图(夹持仪器略去)如图：
Ⅰ.安装好整套装置，检查装置气密性，然后再加入相应的试剂。Ⅱ.向装置中先通入一段时间N2，再向装置中通入SO2。Ⅲ.控制温度60～70 ℃，向甲酸钠的甲醇溶液中，边搅拌边滴加Na2CO3甲醇溶液，即可生成Na2S2O4。Ⅳ.冷却至40～50 ℃，过滤，洗涤干燥。回答下列问题：(1)仪器A的名称是________________________________________________。(2)步骤Ⅱ中要先通入一段时间N2，目的是______________________________________________________________________________________。
(3)步骤Ⅲ中的HCOONa被氧化为CO2，生成Na2S2O4的化学方程式为________________________________________________________。(4)步骤Ⅳ用甲醇对Na2S2O4进行洗涤可提高纯度，简述洗涤步骤：在无氧环境中_______________________________________________________。(5)在包装保存“保险粉”时可加入少量的Na2CO3固体，目的是_____________________________________________________________，保存时还应注意__________________________________________。
(6)隔绝空气加热Na2S2O4固体，可得到产物Na2SO3和Na2S2O3。某实验小组由于没有做到完全隔绝空气，得到的产物中还含有Na2SO4。完成表中的内容，证明该分解产物中含有Na2SO4。[可选试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、KMnO4溶液]
解析：(2)Na2S2O4易被空气氧化，所以步骤Ⅱ中要先通入一段时间N2，目的是排干净装置内的空气，避免Na2S2O4被O2氧化；(3)HCOONa被氧化为CO2，C元素化合价由＋2升高为＋4，SO2生成Na2S2O4，S由＋4价变为＋3价，化学方程式为2HCOONa＋4SO2＋Na2CO3===2Na2S2O4＋H2O＋3CO2；(4)Na2S2O4难溶于甲醇，所以用甲醇洗涤的步骤为将Na2S2O4置于漏斗，加入甲醇至浸没晶体，待甲醇自然流尽，重复2～3次；(5)由于Na2S2O4在碱性条件下较稳定，而Na2CO3能够提供碱性环境，使保险粉更稳定；由于Na2S2O4易溶于水，易被空气氧化，遇水迅速分解，所以要密封干燥阴凉处保存。
(6)步骤1：取少量分解产物于试管，加水溶解，加入足量稀盐酸，产生有刺激性气味的气体和淡黄色沉淀，气体为二氧化硫，淡黄色沉淀为硫单质；步骤2：过滤，取滤液于新的试管中，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，白色沉淀为硫酸钡沉淀。答案：(1)恒压滴液漏斗　(2)排干净装置内的空气，避免Na2S2O4被O2氧化　(3)2HCOONa＋4SO2＋Na2CO3===2Na2S2O4＋H2O＋3CO2　(4)将Na2S2O4置于漏斗，加入甲醇至浸没晶体，待甲醇自然流尽，重复2～3次　(5)Na2CO3能够提供碱性环境，使保险粉更稳定　密封干燥阴凉　(6)产生有刺激性气味的气体和淡黄色沉淀　取滤液于新的试管中，加入BaCl2溶液　产生白色沉淀