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浙江省2021高考化学一轮复习专题三第一单元氯溴碘及其化合物教案
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第一单元 氯、溴、碘及其化合物
考点
考试内容
考试要求
氯、溴、碘及其化合物
(1)氯气的工业制法
b
(2)实验室制取氯气的反应原理及其装置
b
(3)氯气的净化、收集和检验,尾气的处理
b
(4)氯气的物理性质及用途
a
(5)氯气的化学性质(跟某些金属、H2、H2O、碱的反应),HClO的漂白作用
c
(6)溴、碘单质的物理性质
a
(7)氯、溴、碘单质间的置换反应
b
(8)海水中提取溴、碘
b
(9)检验Br-、I-的常用方法
b
考点一 氯气及其化合物的性质与应用
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。
(1)氯气可以使湿润的有色布条褪色,但是实际起漂白作用的物质是次氯酸,而不是氯气( )
(2)Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂( )
(3)Cl2与水反应的离子方程式:Cl2+H2O 2H++Cl-+ClO-( )
(4)Cl2通入NaOH溶液中反应的离子方程式为Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O( )
(5)标准状况下,11.2 L Cl2与水充分反应转移电子数为0.5NA( )
(6)“84”消毒液的消毒原理与H2O2的相同,都是利用强氧化性 ( )
(7)漂白粉溶于水后形成的溶液在空气中失效的离子方程式:ClO-+CO2+H2O HClO+HCO3-( )
1.答案 (1)√ (2)✕ (3)✕ (4)√ (5)✕ (6)√ (7)✕
2.下列说法中,正确的是( )
A.液氯和氯水都含有氯离子
B.氯气和液氯都能使干燥的有色布条褪色
C.盐酸和氯水都含有氯离子
D.盐酸和氯水都能使湿润的有色布条褪色
2.答案 C A项,液氯中不含有Cl-,错误;B项,Cl2和液氯均不能使干燥的有色布条褪色,错误;D项,盐酸不能使有色布条褪色,错误。
1.氯气的性质
(1)物理性质
颜色
状态
气味
密度
毒性
溶解性
① 黄绿色
气体
② 刺激性
比空气③ 大
有毒
常温下,1体积水溶解④ 2 体积Cl2
提醒:闻氯气气味的方法是用手在瓶口轻轻扇动,使极少量的Cl2飘进鼻孔。
(2)化学性质
A.与金属反应:与变价金属反应生成高价金属氯化物。
a.与钠反应的化学方程式:⑤ 2Na+Cl2 2NaCl 。
现象:剧烈燃烧,有⑥ 白烟 (NaCl小颗粒)生成。
b.与铜反应的化学方程式:⑦ Cu+Cl2 CuCl2 。
现象:红热的铜丝剧烈燃烧,生成⑧ 棕黄 色的烟(CuCl2小颗粒),溶于水呈⑨ 绿 色,逐渐加水稀释,溶液颜色经历⑩ 绿色 → 浅绿色 →浅蓝色的变化。
c.与铁反应的化学方程式: 2Fe+3Cl2 2FeCl3 。
现象:铁丝燃烧,生成 棕 色的 烟 (FeCl3小颗粒),溶于水得 黄 色溶液。
B.与非金属反应
与H2反应:H2+Cl2 2HCl。
C.与某些还原性物质反应(写离子方程式)
a.氯气与KI溶液: Cl2+2I- I2+2Cl- 。
b.氯气与FeCl2溶液: 2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl- 。
c.向氯水中通SO2: SO2+Cl2+2H2O 4H++2Cl-+SO42- 。
D.与H2O反应
化学方程式: Cl2+H2O HCl+HClO 。
离子方程式: Cl2+H2O H++Cl-+HClO (Cl2既是氧化剂又是还原剂)。
E.与强碱的反应
2NaOH+Cl2 NaCl+NaClO+H2O。
离子方程式: Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O 。
2.氯的重要化合物
(1)次氯酸(HClO)
a.弱酸性:比碳酸酸性 弱 ,电离方程式为 HClO H++ClO- 。
b.不稳定性:见光易分解,化学方程式为 2HClO 2HCl+O2↑ ,氯水要现用现配,保存在 棕 色试剂瓶中。
c.强氧化性:能使有色布条褪色,能杀菌消毒,用作漂白剂、消毒剂。
(2)漂白粉
a.制取原理: 2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 。
b.漂白粉的主要成分是 Ca(ClO)2和CaCl2 ,有效成分是 Ca(ClO)2 。
c.水解呈 碱 性,其水解的离子方程式为 ClO-+H2O HClO+OH- 。
d.作为漂白剂或消毒剂的原理可用化学方程式表示为 Ca(ClO)2+CO2+H2O CaCO3+2HClO 。漂白粉久置失效,必须密封保存。
1.Cl2+H2O HCl+HClO平衡移动的应用
向氯水中加入
的物质或条件
浓度变化
平衡移动
的方向
应用
可溶性
氯化物
c(Cl-)增大
左移
①用饱和食盐水除Cl2中的HCl
②用排饱和食盐水法收集Cl2
盐酸
c(H+)和
c(Cl-)增大
左移
次氯酸盐与浓盐酸反应制Cl2
NaOH
c(H+)减小
右移
用NaOH溶液吸收多余的Cl2
Ca(OH)2
c(H+)减小
右移
制漂白粉
CaCO3
c(H+)减小
右移
制备高浓度的HClO溶液
光照
c(HClO)减小
右移
氯水避光保存或现用现配
2. 液氯、新制氯水、久置氯水的比较
液氯
新制氯水
久置氯水
类别
纯净物
混合物
混合物
微粒
Cl2
H2O、Cl2、HClO、ClO-、Cl-、H+、OH-
H2O、Cl-、H+、OH-
颜色
黄绿色
淡黄绿色
无色
性质
氧化性
酸性、氧化性
酸性
题组一 氯气及其化合物的性质
1.已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气,现按如图所示装置进行氯、溴、碘的性质实验。玻璃管内分别装有滴有不同溶液的白色棉球,反应一段时间后,对图中指定部位颜色描述正确的是( )
A.①黄绿色 ②橙色 ③蓝色 ④白色
B.①无色 ②橙色 ③紫色 ④白色
C.①黄绿色 ②橙色 ③蓝色 ④无色
D.①黄绿色 ②无色 ③紫色 ④白色
1.答案 A 常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出Cl2,①处充满黄绿色的Cl2;氯气进入玻璃管后与②处NaBr溶液发生置换反应生成Br2,②处的棉球变为橙色;氯气与③处KI溶液反应置换出I2,I2遇淀粉变蓝,所以③处的棉球变为蓝色;④处氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应后溶液仍为无色,所以④处的棉球仍为白色。
2.下列有关氯气的说法正确的是( )
A.氯气是黄绿色气体,有毒,有刺激性气味,氯水还可消毒杀菌
B.液氯就是氯气的水溶液,它能使干燥的有色布条褪色
C.红热的铁丝在Cl2中燃烧产生棕色的雾;H2在Cl2中燃烧火焰呈淡蓝色
D.氯水长时间放置会变质,是因为氯气几乎完全挥发,剩下的是水
2.答案 A A项,氯水中含有的次氯酸具有强氧化性,有消毒杀菌作用,正确;B项,液氯是液态的Cl2,是纯净物,没有漂白性,错误;C项,生成的氯化铁为固体粉末,所以产生棕色的烟,H2在Cl2中燃烧,火焰为苍白色,错误;D项,氯水长时间放置,HClO分解,氯水最终变成盐酸,错误。
名师点拨
含氯物质间的转化关系图(部分物质和反应条件已略去)
题组二 从平衡移动角度分析氯水的性质
3.在新制饱和氯水中,若只改变某一条件,下列叙述正确的是( )
A.再通入少量氯气,c(H+)c(ClO-)减小
B.通入少量SO2,溶液的漂白性增强
C.加入少量的碳酸氢钠粉末,pH增大,溶液的漂白性增强
D.光照过程中,有气泡冒出,溶液的导电性减弱
3.答案 C 饱和氯水不能再溶解Cl2,各成分的浓度不变,A错误;SO2+Cl2+2H2O2HCl+H2SO4,Cl2+H2OH++Cl-+HClO平衡左移,HClO浓度减小,漂白性减弱,B错误;加入少量NaHCO3粉末,消耗H+,使Cl2+H2OH++Cl-+HClO平衡正向移动,HClO的浓度增大,C正确;光照过程中HClO分解,生成O2和HCl,溶液中的离子浓度增大,导电性增强,D错误。
4.新制氯水中含有多种粒子,某校化学学习小组的同学为探究其性质,做了如下实验,请你帮助完成:
(1)HClO不稳定,见光易分解生成HCl和O2。请设计实验证明有O2生成 。(2)氯气能使湿润的红色布条褪色。对于使湿润的红色布条褪色的物质,同学们的看法不一致,认为氯水中存在的几种粒子都有可能。请你设计实验,得出正确结论。
提出
问题
收集
资料
提出
假设
验证
假设
得出
结论
氯水中何种物质能使湿润的红色布条褪色
①氯气有强氧化性;
②氯气与冷水反应生成盐酸和次氯酸;
③次氯酸有强氧化性
① ;
② ;
③ ;
④H2O使红色布条褪色
实验①:把红色干布条放入充满氯气的集气瓶中,布条不褪色;
实验②: ;
实验③:把红色布条放在水里,布条不褪色
4.答案 (1)将盛满氯水的矿泉水瓶倒置在水槽中,光照一段时间后,瓶底有无色气体生成。将瓶子倒转过来,把带火星的木条放在瓶口,若木条复燃,证明HClO分解生成氧气
(2)提出假设:①氯气使红色布条褪色 ②HClO使红色布条褪色 ③盐酸使红色布条褪色
验证假设:②把红色布条伸入稀盐酸中,红色布条不褪色
得出结论:次氯酸使红色布条褪色
解析 (2)提出假设是根据收集到的资料并结合所学知识进行的。氯气有氧化性,那么假设氯气使红色布条褪色;氯气和水生成盐酸和次氯酸,假设盐酸或次氯酸能使红色布条褪色。实验②把红色布条放到稀盐酸中,红色布条不褪色。氯水中的氯气、稀盐酸、水均不能使红色布条褪色,说明是HClO使红色布条褪色。
归纳总结
氯水的多重性质
考点二 氯气的制法及卤素的性质
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。
(1)实验室制Cl2时,必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应( )
(2)为了减少制得的Cl2中HCl的含量,加热温度不宜过高,以减少HCl的挥发( )
(3)除去Cl2中少量HCl气体,可用饱和食盐水,也可用饱和碳酸氢钠溶液( )
(4)检验氯气可用湿润的淀粉-KI试纸( )
(5)氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度( )
(6)用NaOH溶液吸收多余的Cl2时,导气管不能伸到液面以下 ( )
1.答案 (1)√ (2)√ (3)✕ (4)√ (5)√ (6)✕
2.下列有关卤素的说法错误的是( )
A.从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实,可推出F、Cl、Br、I的非金属性递增的规律
B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱,还原性依次增强
C.淀粉KI-溶液在空气中变蓝:4I-+O2+2H2O 2I2+4OH-
D.I2在碘化钾溶液中的溶解度大于在纯水中的溶解度
2.答案 A 元素的非金属性强弱与其对应的氢化物溶液的酸性强弱无关,A错误。
1.工业制取
(1)原料:工业上通常用① 电解饱和食盐水 的方法制取Cl2,称为氯碱工业。
(2)反应原理:2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑。
2.实验室制取、收集干燥纯净氯气的装置
3.卤素的性质
卤素位于元素周期表中第 ⅦA 族,包括: 氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At) 。卤素原子最外层都有 7 个电子,都是典型的非金属元素,其单质具有相似的化学性质。
(1)递变性
颜色:逐渐 加深
熔、沸点: 逐渐 升高
密度: 逐渐增大
水溶性: 逐渐减小
氧化性: 逐渐 减弱
还原性(X-): 逐渐 增强
(2)相似性
a.都能与H2反应: X2+H2 2HX 。
b.都能与大多数金属反应,如Fe和Br2、I2反应的化学方程式分别为 2Fe+3Br2 2FeBr3 ; Fe+I2 FeI2 。
c.都能与H2O反应:2F2+2H2O 4HF+O2 。
d.都能与碱溶液反应: X2+2NaOH NaX+NaXO+H2O (F2例外)。
(3)卤素间的置换反应
将氯气通入溴化钠溶液: Cl2+2NaBr 2NaCl+Br2 。
将溴水滴入碘化钾溶液: Br2+2KI I2+2KBr 。
(4)特殊性
卤素单质及其化合物除了具有共性外,都有其特殊性质。
F2
(1)无正价, 氧化 性最强,F-的还原性最弱
(2)2F2+2H2O 4HF+O2;H2与F2混合,暗处即爆炸
(3)HF是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在铅制器皿或塑料瓶中,有毒,在HX中沸点最高(由于分子间存在氢键)
Br2
(1)Br2是 深红棕 色液体,易 挥发
(2)Br2易溶于有机溶剂
(3)盛液溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴时不能用 橡胶 塞
I2
(1)I2遇淀粉溶液变 蓝 色
(2)I2加热时易 升华
(3)I2易溶于有机溶剂
(4)食用盐中加入KIO3,可防治甲状腺肿大
4.卤素离子的检验方法
(1)银盐法
未知液 产生白色沉淀产生淡黄色沉淀产生黄色沉淀
白色沉淀不溶解,有Cl-淡黄色沉淀不溶解,有Br-黄色沉淀不溶解,有I-
(2)置换—萃取法
未知液
有机层呈橙色或橙红色,有Br-紫色或浅紫、紫红色,有I-
卤素单质在不同溶剂中的颜色:
常温下
水
苯
CCl4
乙醇
F2
浅黄绿色
剧烈反应
反应
反应
反应
Cl2
黄绿色
淡黄绿色
黄绿色
黄绿色
黄绿色
Br2
深红棕色
黄色→橙色
橙色→橙红色
橙色→橙红色
橙色→橙红色
I2
紫黑色
深黄色→褐色
浅紫色→紫色
紫色→深紫色
棕色→深棕色
海水中提取溴、碘
1.海水提溴
(1)流程
(2)发生反应的化学方程式依次为
2NaBr+Cl2 Br2+2NaCl;
Br2+SO2+2H2O 2HBr+H2SO4;
2HBr+Cl2 2HCl+Br2。
2.海水提碘
(1)流程
干海带↓焙烧海带灰↓水浸泡液滤液↓氧化剂粗碘碘单质
工业生产中,氧化剂用Cl2,而实验室中,氧化剂用H2O2(还可用MnO2等),加入氧化剂后,用CCl4萃取得到粗碘。
(2)分别写出Cl2、H2O2与滤液反应的离子方程式:
Cl2+2I- I2+2Cl-;
2I-+H2O2+2H+ I2+2H2O。
题组一 氯气的制法
1.某化学兴趣小组利用MnO2、浓盐酸及如图装置制备Cl2。下列分析中不正确的是( )
A.①中可用分液漏斗代替长颈漏斗
B.①中缺少加热装置
C.②中盛放的NaOH溶液可以净化Cl2
D.④中的导管口若连接倒置漏斗可防止倒吸
1.答案 C 氯气能与氢氧化钠溶液反应,故②中不能盛放氢氧化钠溶液。
2.NaCl是一种化工原料,可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法正确的是( )
A.25 ℃,NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大
B.石灰乳与Cl2的反应中,Cl2既是氧化剂,又是还原剂
C.常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮运,所以Cl2不与铁反应
D.图中所示转化反应都是氧化还原反应
2.答案 B A项,25 ℃时,Na2CO3在水中的溶解度比NaHCO3的大;C项,Cl2与铁在点燃条件下能发生反应;D项,制取Na2CO3的过程不涉及氧化还原反应。
题组二 卤素的性质
3.碘在地壳中主要以NaIO3的形式存在,在海水中主要以I-的形式存在,几种粒子之间有如图所示转化关系,下列推测不正确的是( )
A.可用淀粉-KI试纸和食醋检验加碘盐中是否含有碘元素
B.足量Cl2能使湿润的淀粉-KI试纸变白的原因可能是5Cl2+I2+6H2O 2HIO3+10HCl
C.由图可知氧化性的强弱顺序为Cl2>I2>IO3-
D.途径Ⅱ中若生成1 mol I2,反应中转移的电子数为10NA
3.答案 C 加碘盐中含有IO3-,其在酸性条件下可被I-还原生成I2,淀粉-KI试纸遇碘会变蓝,A正确;根据转化关系可知试纸变白的原因可能是5Cl2+I2+6H2O 2HIO3+10HCl,B正确;根据途径Ⅰ可知氧化性:Cl2>I2,根据途径Ⅱ可知氧化性:IO3->I2,根据途径Ⅲ可知氧化性:Cl2>IO3-,C错误;根据关系式:2IO3-~I2~10e-可知,若生成1 mol I2,反应中转移的电子数为10NA,D正确。
4.已知:2Fe2++Br2 2Fe3++2Br-,2Fe3++2I- 2Fe2++I2。向FeI2、FeBr2的混合溶液中通入适量氯气,溶液中某些离子的物质的量变化如图所示。下列有关说法中不正确的是( )
A.还原性:I->Fe2+>Br-
B.原混合溶液中FeBr2的物质的量为3 mol
C.当通入1 mol Cl2时,溶液中发生的反应为2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-
D.原溶液中n(Fe2+)∶n(I-)∶n(Br-)=2∶1∶3
4.答案 C 由已知反应可知还原性:I->Fe2+>Br-,则通入氯气后,I-最先反应,Br-最后反应。分析图像可知,原溶液中I-、Br-、Fe2+的物质的量分别为2 mol、6 mol、4 mol,所以原溶液中FeBr2的物质的量为3 mol;当通入1 mol Cl2时,发生的反应为Cl2+2I- I2+2Cl-。
A组 基础题组
1.(2020浙江苍南中学质量检测)在新制氯水中存在多种分子和离子,下列实验现象和结论一致且正确的是( )
A.加入AgNO3溶液后,再加稀硝酸酸化,有白色沉淀产生,说明有Cl-
B.新制氯水使红玫瑰变为白玫瑰,说明有Cl2
C.将KHCO3固体加入新制的氯水中,有气泡产生,说明有HClO
D.光照新制氯水有气泡逸出,该气体一定是Cl2
1.答案 A 加入AgNO3溶液后,再加稀硝酸酸化,有白色沉淀产生,说明有Cl-与Ag+反应生成氯化银沉淀,A项正确;新制氯水使红玫瑰变为白玫瑰,说明有次氯酸,B项错误;将KHCO3固体加入新制的氯水中,有气泡产生,说明有H+,C项错误;光照新制氯水有氧气逸出,D项错误。
2.(2020浙江金华第一中学检测)足量的二氧化锰与40 mL 10 mol·L-1浓盐酸反应产生的氯气和0.1 mol二氧化锰与足量的浓盐酸反应产生的氯气相比( )
A.两者产生的氯气一样多
B.前者产生的氯气的量是后者的2倍
C.后者产生的氯气的量比前者多
D.后者产生的氯气的量是前者的2倍
2.答案 C 浓盐酸与二氧化锰在加热条件下可生成氯气,反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,将足量的二氧化锰与40 mL 10 mol·L-1浓盐酸反应,随着反应的进行,盐酸的浓度逐渐降低,稀盐酸与二氧化锰不反应,则生成的氯气小于0.1 mol,0.1 mol二氧化锰与足量的浓盐酸反应产生的氯气为0.1 mol,所以后者产生氯气的量比前者多。
3.(2019浙江嵊州第一中学检测)某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。从分类角度下列分析正确的是( )
A.实验①所涉及的物质均为电解质
B.实验②、③得到的分散系中分散质粒子的直径:②>③
C.实验③得到的物质能产生丁达尔效应
D.实验③反应制得的物质为纯净物
3.答案 C 实验①中的铁和氯气是单质,既不是电解质也不是非电解质,故A项错误;实验②得到溶液,实验③得到胶体,分散系中分散质粒子的直径:②<③,故B项错误;实验③得到氢氧化铁胶体,能产生丁达尔效应,故C项正确;实验③得到的是氢氧化铁胶体,是混合物,故D项错误。
4.(2019浙江绍兴柯桥中学月考)下列有关氯元素的单质及其化合物性质的说法正确的是( )
A.液氯是纯净物,氯水是电解质,漂白粉是混合物
B.氯气可用作消毒剂和漂白剂,是因为氯分子具有强氧化性
C.随着化合价的升高,氯的含氧酸酸性和氧化性均逐渐增强
D.不能用pH试纸测定氯水的pH
4.答案 D 氯水是混合物,不是电解质;氯气可用作消毒剂和漂白剂,是因为氯气与水反应生成的次氯酸具有强氧化性;次氯酸的氧化性强于高氯酸;因为氯水能将pH试纸漂白,所以不能用pH试纸测定氯水的pH。
5.(2019浙江舟山南海月考)水处理包括水的净化、杀菌消毒等。其中常见的杀菌消毒剂包括氯气、臭氧、漂白粉等。游泳场馆往往用臭氧、活性炭对游泳池中的水进行处理。下列说法中正确的是( )
A.臭氧、活性炭处理水的原理相同
B.氯气是一种常用的消毒剂,用氯气消毒的水也可以用于配制化学试剂
C.氯气和二氧化硫都具有漂白性,等体积的两者混合会提高漂白效率
D.漂白粉长期露置在空气中会失效
5.答案 D 臭氧处理水是利用其氧化性,活性炭处理水则是利用其吸附性,A错误;用氯气消毒的水含有氯气、盐酸、次氯酸等成分,配制化学试剂时可能会使试剂变质,B错误;氯气和二氧化硫等体积混合因发生反应SO2+Cl2+2H2O H2SO4+2HCl,会使其失去漂白性,C错误。
6.(2019浙江德清中学质量检测)将0.03 mol Cl2缓缓通入含有0.02 mol H2SO3和0.02 mol HBr的混合液中,则溶液中H+的浓度与通入氯气的物质的量的关系是下列图中的( )
6.答案 B H2SO3的还原性比HBr强,故向二者的混合液中通入氯气时,H2SO3先被氧化:H2SO3+Cl2+H2O H2SO4+2HCl,c(H+)将增大,直至H2SO3被消耗完;继续通入氯气,氯气置换出溴单质:Cl2+2HBr 2HCl+Br2,此时溶液中H+的浓度基本不变。
7.(2019浙江温州选考适应性测试)NaClO2广泛用于造纸工业、污水处理等,其漂白能力是漂白粉的4~5倍。工业上用ClO2气体制备NaClO2的工艺流程如下:
ClO2发生器↑空气吸收器↑双氧水冷的NaOH溶液↓ NaClO2
已知:NaClO2饱和溶液在低于38 ℃时析出NaClO2·3H2O,高于38 ℃时析出NaClO2。下列说法不正确的是( )
A.吸收器中生成NaClO2的离子方程式:2ClO2+2OH-+H2O2 2ClO2-+O2+2H2O
B.流程中的结晶、过滤操作应该是蒸发结晶、趁热过滤
C.提高吸收器中的反应温度可以提高反应速率,也提高反应物的利用率
D.发生器中反应结束后,向其中通入一定量空气的目的是驱赶出ClO2,使其被充分吸收
7.答案 C 吸收器中二氧化氯、氢氧化钠、双氧水反应生成NaClO2,离子方程式为2ClO2+2OH-+H2O2 2ClO2-+O2+2H2O,故A正确;低于38 ℃时析出NaClO2·3H2O,所以要得到NaClO2,需要蒸发结晶、趁热过滤,故B正确;温度升高双氧水分解,降低反应物的利用率,故C错误;通入一定量空气可以驱赶出ClO2,使其被充分吸收,故D正确。
8.(2019河南八市重点高中联考)磺酰氯(SO2Cl2)是有机合成领域中常用的氯化剂、磺化剂,熔点-54.1 ℃,沸点69.1 ℃,在潮湿空气中会产生酸雾,高温下容易分解。某化学小组用下图所示装置制取磺酰氯,反应原理是SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(l) ΔH=-97.3 kJ/mol,请回答相关问题。
(1)仪器组装好后首先要进行的操作是 。
(2)装置E的仪器名称是 ,所装药品是 。
(3)若缺少装置B,三颈烧瓶中会发生的主要副反应的化学方程式是 (任写一个)。装置B更换为某装置后可起到同样的作用,该装置可以是 。
(4)通过气体流量计测得通入Cl2的体积折合成标准状况下为3.36 L(SO2足量),最终得到的SO2Cl2质量为8.1 g,则产率为 。下列措施能提高SO2Cl2产率的是 (填选项序号)。
a.加快通入氯气的速率
b.三颈烧瓶温度过高时适当冷却
c.先打开分液漏斗活塞并通入氯气再通入冷凝水
(5)某同学在实验过程中不小心将SO2Cl2与H2SO4混合在一起,分离该混合物的方法是 。
8.答案 (1)检验装置的气密性 (2)(球形)干燥管 碱石灰 (3)SO2+Cl2+2H2O H2SO4+2HCl或SO2Cl2+2H2O H2SO4+2HCl 装有无水氯化钙的干燥管 (4)40% b
(5)蒸馏
解析 (1)有气体生成或参与的实验必须先检验装置的气密性。
(2)装置E的作用是吸收尾气并防止空气中的水蒸气进入装置C与SO2Cl2反应,因此应选择碱石灰等具有吸水性的碱性固体,装置E的仪器名称是(球形)干燥管。
(3)若缺少装置B,则有水蒸气进入三颈烧瓶与二氧化硫、氯气(或SO2Cl2)反应生成硫酸和盐酸,三颈烧瓶中会发生的主要副反应是SO2+Cl2+2H2O H2SO4+2HCl或SO2Cl2+2H2O H2SO4+2HCl。装置B更换为某装置后可起到同样的作用,即干燥气体的作用,该装置可以是装有无水氯化钙的干燥管等。
(4)通过气体流量计测得通入Cl2的体积折合成标准状况为3.36 L(SO2足量),根据反应SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2,理论上应产生SO2Cl2的质量为3.36 L22.4 L/mol×135 g/mol=20.25 g,产率为8.1 g20.25 g×100%=40%。
a.加快通入氯气的速率不利于反应物充分反应,会降低产率;b.制备反应为放热反应且SO2Cl2高温容易分解,因此对三颈烧瓶适当冷却会提高产率;c.先打开分液漏斗活塞并通入氯气再通入冷凝水会增大SO2Cl2的挥发量,从而使三颈烧瓶中收集到的SO2Cl2减少,会降低产率。
(5)SO2Cl2沸点较低,H2SO4是高沸点难挥发的酸,二者沸点差别较大,可通过蒸馏的操作进行分离。
9.(2019山东淄博阶段性检测)S2Cl2是有机化工中的氯化剂和中间体,为浅黄色液体,可由适量氯气通入熔融的硫黄而得。Cl2能将S2Cl2氧化为SCl2,SCl2遇水发生歧化反应,并且硫元素脱离水溶液。
已知:
物质
S
S2Cl2
SCl2
沸点/℃
445
138
59
熔点/℃
113
-76
-122
回答下列问题。
(1)写出下列反应的化学方程式。
①制取氯气: 。
②SCl2与水反应: 。
(2)为获得平稳的氯气气流,应 。
(3)C装置中进气导管应置于熔融硫上方且靠近液面,还是伸入熔融硫的下方?请判断并予以解释: 。
(4)D装置中热水浴(60 ℃)的作用是 。
(5)指出装置D可能存在的缺点: 。
9.答案 (1)①2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O或 KClO3+6HCl(浓) KCl+3Cl2↑+3H2O
②2SCl2+2H2O S↓+SO2↑+4HCl
(2)控制分液漏斗的活塞,使浓盐酸匀速滴下
(3)伸入熔融硫的下方,使氯气与硫充分接触、反应,避免因氯气过量而生成SCl2
(4)除去SCl2
(5)没有吸收Cl2、SCl2等尾气的装置
解析 (1)①不加热条件下可用KMnO4或KClO3与浓盐酸反应制氯气,化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O或 KClO3+6HCl(浓) KCl+3Cl2↑+3H2O;②SCl2与水发生反应:2SCl2+2H2O S↓+SO2↑+4HCl。
(4)SCl2的沸点是59 ℃,60 ℃时汽化而除去。
(5)Cl2、SCl2等尾气有毒,污染环境。装置D可能存在的缺点:没有吸收Cl2、SCl2等尾气的装置。
B组 提升题组
10.(2020浙江海盐高级中学检测)空气吹出工艺是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下:
(1)步骤③的离子方程式: 。
(2)步骤⑤中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物,可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。分离仪器的名称是 。
(3)溴水混合物Ⅱ中溶有一定量的氯气,因此在步骤⑤中可将蒸馏产生的气体通过 (填试剂名称)溶液,以除去氯气。
(4)步骤⑤的蒸馏过程中,温度应控制在80~90 ℃。温度过高或过低都不利于生产,请解释原因: 。
(5)步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率,理由是 。
(6)提取溴单质,采用蒸馏“溴水混合物Ⅱ”而不是蒸馏“溴水混合物Ⅰ”,请说明原因: 。
10.答案 (1)Br2+SO2+2H2O 4H++2Br-+SO42-
(2)分液漏斗
(3)溴化铁(或其他含Br-的盐类物质)
(4)温度过高,大量水蒸气随Br2蒸出,Br2蒸气中含水量增加;温度过低,Br2不能完全蒸出,产率低
(5)酸化可抑制Cl2、Br2与水反应
(6)将“溴水混合物Ⅰ”转变为“溴水混合物Ⅱ”是Br2的浓缩过程,可提高效率、减少能耗、降低成本
解析 从海水中提取Br2,一般要经过浓缩、氧化、提取三个步骤。步骤①的氯气氧化发生的反应是Cl2+2Br- 2Cl-+Br2,生成的溴仍溶解在海水中,怎样才能把溴提取出来呢?根据溴的沸点比水低的性质,可以鼓入热空气(步骤②),使它随热空气一起挥发出来,再用SO2吸收(步骤③):Br2+SO2+2H2O 4H++2Br-+SO42-,这样可以得到较高浓度的含Br-的溶液,进一步用氯气氧化(步骤④),得到Br2,然后蒸馏便得到液溴。
11.(2019浙江平湖中学月考)以粗盐(主要成分为NaCl,含少量Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等)为原料制备亚氯酸钠(NaClO2)的工艺流程如下(试剂A为依次加入的过量BaCl2、NaOH、Na2CO3溶液):
回答下列问题。
(1)“精制”过程中,加入过量的Na2CO3的作用是 。
(2)电解时发生主要反应的离子方程式为 ;该过程中有少量有毒气体单质产生,可用碱液吸收,该气体为 (填化学式)。
(3)二氧化氯发生器中发生的化学反应,其氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
(4)吸收塔中发生反应的化学方程式为 ;二氧化氯气体和H2O2需稍过量,其目的是 。
11.答案 (1)除Ca2+和过量的Ba2+
(2)Cl-+3H2O ClO3-+3H2↑ Cl2
(3)2∶1
(4)2ClO2+H2O2+2NaOH 2NaClO2+2H2O+O2 使NaOH完全反应,便于产物提纯
解析 (1)粗盐精制就是除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等,应先加入NaOH、BaCl2溶液,然后加入Na2CO3溶液,过滤后加入HCl。其中,Na2CO3一方面要除去溶液中原有的Ca2+,另一方面要除去过量的Ba2+。(2)电解步骤是电解NaCl溶液。根据流程图,产物是NaClO3和H2,所以电解反应为Cl-+3H2O ClO3-+3H2↑。再结合题目和信息可知,产生的有毒单质气体为Cl2。(3)在二氧化氯发生器中,NaClO3转化成ClO2,氯元素化合价降低1价,作氧化剂;SO2具有还原性,作还原剂,硫元素化合价升高2价。根据化合价升降相等,可知两者的物质的量之比为2∶1。
(4)从流程图可知,H2O2与ClO2在NaOH作用下转化成NaClO2、O2和H2O。根据化合价升降相等,配平可得:2ClO2+H2O2+2NaOH 2NaClO2+2H2O+O2。二氧化氯和H2O2稍过量,一方面能使NaOH完全反应,另一方面固体溶质只有NaClO2,便于结晶时获得较纯的NaClO2,分离方便。
12.(2019重庆西南大学附中月考)二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色气体,易溶于水,在混合气体中的体积分数大于10%就可能发生爆炸,在工业上常用作水处理剂、漂白剂。回答下列问题:
(1)在处理废水时,ClO2可将废水中的CN-氧化成CO2和N2,该反应的离子方程式是
。
(2)某小组按照文献中制备ClO2的方法设计了如图所示的实验装置用于制备ClO2。
①通入氮气的主要作用有2个,一是可以起到搅拌作用,二是 。
②装置B的作用是 。
③装置A用于生成ClO2气体,该反应的化学方程式为 。
(3)测定装置C中ClO2溶液的浓度:取10.00 mL C中溶液于锥形瓶中,加入足量的KI溶液并用H2SO4酸化,然后加入 作指示剂,用0.100 0 mol·L-1的Na2S2O3标准液滴定锥形瓶中的溶液(I2+2S2O32-2I-+S4O62-),当看到 的现象时,测得标准液消耗的体积为20.00 mL,通过计算可知C中ClO2溶液的浓度为 mol·L-1。
12.答案 (1)2ClO2+2CN-2CO2+N2+2Cl-
(2)①稀释二氧化氯,防止因二氧化氯的浓度过高而发生爆炸
②防止倒吸(或作安全瓶)
③2NaClO3+H2O2+H2SO42ClO2↑+Na2SO4+O2↑+2H2O
(3)淀粉溶液 溶液蓝色褪去且半分钟内不恢复原色 0.04
解析 (1)Cl+4O2→Cl-1-,1 mol ClO2得5 mol电子;C+2N-3-,1 mol CN-失5 mol电子,故ClO2与CN-按物质的量之比1∶1恰好反应。
(2)③装置A中NaCl+5O3→Cl+4O2,H2O-12→O02,1 mol NaClO3得1 mol电子,1 mol H2O2失2 mol电子,故NaClO3与H2O2按物质的量之比2∶1恰好反应。
(3)淀粉遇I2变蓝色;2ClO2+10I-+8H+2Cl-+5I2+4H2O,2ClO2~5I2~10S2O32-,10 mL溶液中ClO2物质的量为20.00×10-3×0.100 0×15 mol=4×10-4 mol,c(ClO2)=4×10-4mol0.01 L=4×10-2 mol·L-1。
13.(2020浙江1月选考,28,10分)Ⅰ.由三种元素组成的化合物A,按如下流程进行实验。气体B为纯净物,溶液C焰色反应为砖红色,气体E能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
请回答:
(1)组成A的三种元素是 ,A的化学式是 。
(2)固体A与足量稀盐酸反应的化学方程式是 。
(3)气体E与甲醛在一定条件可生成乌洛托品(学名:六亚甲基四胺),该反应的化学方程式是 (乌洛托品可以用分子式表示)。
Ⅱ.某兴趣小组为探究H2S和Cl2O的性质,将两种气体同时通入水中,实验装置如图:
请回答:
(1)三颈瓶中出现淡黄色沉淀,溶液呈强酸性,用一个化学方程式表示 。
(2)若通入水中的Cl2O已过量,设计实验方案检验 。
13.答案 Ⅰ.(1)Ca、H和N Ca2HN
(2)Ca2HN+5HCl 2CaCl2+H2↑+NH4Cl
(3)4NH3+6HCHO (或C6H12N4)+6H2O
Ⅱ.(1)2H2S+Cl2O 2S↓+2HCl+H2O
(2)用玻璃棒蘸取清液,点到KI-淀粉试纸上,如果变蓝(或变蓝后再褪色),说明Cl2O过量
解析 Ⅰ.溶液C焰色反应为砖红色,说明溶液C中含有钙离子,则A中含钙元素。沉淀F为碳酸钙,物质的量为4.00 g100 g·mol-1=0.04 mol。气体E能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,E为氨气,溶液C和溶液D中都有铵根离子,则A中含氮元素。若1 mol A中含有1 mol Ca元素,则A的摩尔质量为1.90 g/0.04 mol=47.5 g/mol,没有符合的物质。1 mol A中如果含有2 mol Ca元素,则A的摩尔质量为95 g/mol,则另一种元素为氢。结合气体B在标准状况下为0.448 L,即0.2 mol,B为氢气,则A的化学式为Ca2HN。(2)A和足量盐酸反应生成的产物有氯化钙、氯化铵和氢气,根据原子守恒可配平。(3)六亚甲基四胺的分子式为C6H12N4,根据原子守恒,生成一个乌洛托品需要四个氨气,六个甲醛,生成的产物中还有六个水。Ⅱ.淡黄色沉淀为硫,溶液呈强酸性,可能有氯化氢生成。(1)根据得失电子守恒,硫化氢中的硫元素升高二价,一氧化二氯中的氯元素降低二价,硫化氢和一氧化二氯的化学计量数之比为2∶1,可写出化学方程式。(2)一氧化二氯有氧化性,可用碘化钾淀粉试纸检验一氧化二氯。
14.(2019广东深圳高级中学质量监测)氯气与碱溶液反应,在低温和稀碱溶液中主要产物是ClO-和Cl-,在75 ℃以上和浓碱溶液中主要产物是ClO3-和Cl-。研究小组用如图实验装置制取氯酸钾(KClO3),并测定其纯度。
a为浓盐酸,b为MnO2,c为饱和食盐水,d为30% KOH溶液,e为NaOH溶液,回答下列问题。
(1)检查装置气密性后,添加药品,待装置Ⅲ水温升至75 ℃开始反应。
①装置Ⅰ中反应的化学方程式为 。
②若取消装置Ⅱ,对本实验的影响是 。
③实验结束,拆解装置Ⅰ前为了防止大量氯气逸出,可采取的措施是 。
④从装置Ⅲ的试管中分离得到KClO3粗产品,其中混有的杂质是KClO和 。
(2)已知碱性条件下,ClO-有强氧化性,而ClO3-氧化性很弱。设计实验证明:碱性条件下,H2O2能被ClO-氧化,而不能被ClO3-氧化。 。
(3)为测定产品KClO3的纯度,进行如下实验。
步骤1:取2.45 g样品溶于水配成250 mL溶液。
步骤2:取25.00 mL溶液于锥形瓶中,调pH=10,滴加足量H2O2溶液充分振荡,然后煮沸溶液1~2分钟,冷却。
步骤3:加入过量KI溶液,再逐滴加入足量稀硫酸。(ClO3-+6I-+6H+ Cl-+3I2+3H2O)
步骤4:加入指示剂,用0.500 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液20.00 mL。(2S2O32-+I2 S4O62-+2I-)
①步骤2的目的是 。写出煮沸时反应的化学方程式: 。
②样品中KClO3的质量分数为 %。(KClO3相对分子质量:122.5,结果保留一位小数)
14.答案 (1)①4HCl(浓)+MnO2 MnCl2+Cl2↑+2H2O ②杂质HCl消耗KOH,使KClO3产率降低 ③将装置Ⅳ中的溶液从分液漏斗注入圆底烧瓶中 ④KCl
(2)分别取少量NaClO和NaClO3溶液于试管A、B中,均滴加少量NaOH溶液,再分别滴加H2O2溶液,A中有气泡产生并能使带火星的木条复燃,B中无明显现象(或者:分别取少量NaClO和NaClO3溶液于试管A、B中,均滴加少量NaOH溶液,再分别滴加H2O2溶液充分振荡,然后煮沸溶液1~2分钟,冷却。分别加入足量稀硝酸酸化,滴加AgNO3溶液,A中产生白色沉淀,B中无明显现象)
(3)①除去ClO- 2H2O2 2H2O+O2↑ ②83.3
解析 (1)①二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水,反应化学方程式是4HCl(浓)+MnO2 MnCl2+Cl2↑+2H2O。
②装置Ⅱ中为饱和食盐水,可以除去氯气中的氯化氢,若取消装置Ⅱ,杂质HCl气体消耗氢氧化钾,使KClO3产率降低。
③实验结束,拆解装置前为了防止大量氯气逸出,可采取的措施是将装置Ⅳ中的氢氧化钠溶液从分液漏斗中注入圆底烧瓶。④氯气与碱溶液反应,在低温、稀碱溶液中主要产物是ClO-和Cl-,在75 ℃以上和浓碱溶液中主要产物是ClO3-和Cl-,所以从装置Ⅲ的试管中分离得到KClO3粗产品,其中混有的杂质是KClO和KCl。
(3)①步骤2中在碱性条件下ClO-被H2O2还原为Cl-,反应的离子方程式是ClO-+H2O2 Cl-+O2↑+H2O;加热煮沸可以使过量的H2O2分解,防止其氧化KI。
②设25.00 mL溶液中含有KClO3的质量为x,
KClO3 ~ 6S2O32-
1 mol 6 mol
x122.5 g·mol-1 0.500 0 mol·L-1×0.02 L
x≈0.204 g,样品中KCIO3的质量分数为0.204 g0.245 g×100%≈83.3%。
考点
考试内容
考试要求
氯、溴、碘及其化合物
(1)氯气的工业制法
b
(2)实验室制取氯气的反应原理及其装置
b
(3)氯气的净化、收集和检验,尾气的处理
b
(4)氯气的物理性质及用途
a
(5)氯气的化学性质(跟某些金属、H2、H2O、碱的反应),HClO的漂白作用
c
(6)溴、碘单质的物理性质
a
(7)氯、溴、碘单质间的置换反应
b
(8)海水中提取溴、碘
b
(9)检验Br-、I-的常用方法
b
考点一 氯气及其化合物的性质与应用
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。
(1)氯气可以使湿润的有色布条褪色,但是实际起漂白作用的物质是次氯酸,而不是氯气( )
(2)Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂( )
(3)Cl2与水反应的离子方程式:Cl2+H2O 2H++Cl-+ClO-( )
(4)Cl2通入NaOH溶液中反应的离子方程式为Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O( )
(5)标准状况下,11.2 L Cl2与水充分反应转移电子数为0.5NA( )
(6)“84”消毒液的消毒原理与H2O2的相同,都是利用强氧化性 ( )
(7)漂白粉溶于水后形成的溶液在空气中失效的离子方程式:ClO-+CO2+H2O HClO+HCO3-( )
1.答案 (1)√ (2)✕ (3)✕ (4)√ (5)✕ (6)√ (7)✕
2.下列说法中,正确的是( )
A.液氯和氯水都含有氯离子
B.氯气和液氯都能使干燥的有色布条褪色
C.盐酸和氯水都含有氯离子
D.盐酸和氯水都能使湿润的有色布条褪色
2.答案 C A项,液氯中不含有Cl-,错误;B项,Cl2和液氯均不能使干燥的有色布条褪色,错误;D项,盐酸不能使有色布条褪色,错误。
1.氯气的性质
(1)物理性质
颜色
状态
气味
密度
毒性
溶解性
① 黄绿色
气体
② 刺激性
比空气③ 大
有毒
常温下,1体积水溶解④ 2 体积Cl2
提醒:闻氯气气味的方法是用手在瓶口轻轻扇动,使极少量的Cl2飘进鼻孔。
(2)化学性质
A.与金属反应:与变价金属反应生成高价金属氯化物。
a.与钠反应的化学方程式:⑤ 2Na+Cl2 2NaCl 。
现象:剧烈燃烧,有⑥ 白烟 (NaCl小颗粒)生成。
b.与铜反应的化学方程式:⑦ Cu+Cl2 CuCl2 。
现象:红热的铜丝剧烈燃烧,生成⑧ 棕黄 色的烟(CuCl2小颗粒),溶于水呈⑨ 绿 色,逐渐加水稀释,溶液颜色经历⑩ 绿色 → 浅绿色 →浅蓝色的变化。
c.与铁反应的化学方程式: 2Fe+3Cl2 2FeCl3 。
现象:铁丝燃烧,生成 棕 色的 烟 (FeCl3小颗粒),溶于水得 黄 色溶液。
B.与非金属反应
与H2反应:H2+Cl2 2HCl。
C.与某些还原性物质反应(写离子方程式)
a.氯气与KI溶液: Cl2+2I- I2+2Cl- 。
b.氯气与FeCl2溶液: 2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl- 。
c.向氯水中通SO2: SO2+Cl2+2H2O 4H++2Cl-+SO42- 。
D.与H2O反应
化学方程式: Cl2+H2O HCl+HClO 。
离子方程式: Cl2+H2O H++Cl-+HClO (Cl2既是氧化剂又是还原剂)。
E.与强碱的反应
2NaOH+Cl2 NaCl+NaClO+H2O。
离子方程式: Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O 。
2.氯的重要化合物
(1)次氯酸(HClO)
a.弱酸性:比碳酸酸性 弱 ,电离方程式为 HClO H++ClO- 。
b.不稳定性:见光易分解,化学方程式为 2HClO 2HCl+O2↑ ,氯水要现用现配,保存在 棕 色试剂瓶中。
c.强氧化性:能使有色布条褪色,能杀菌消毒,用作漂白剂、消毒剂。
(2)漂白粉
a.制取原理: 2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 。
b.漂白粉的主要成分是 Ca(ClO)2和CaCl2 ,有效成分是 Ca(ClO)2 。
c.水解呈 碱 性,其水解的离子方程式为 ClO-+H2O HClO+OH- 。
d.作为漂白剂或消毒剂的原理可用化学方程式表示为 Ca(ClO)2+CO2+H2O CaCO3+2HClO 。漂白粉久置失效,必须密封保存。
1.Cl2+H2O HCl+HClO平衡移动的应用
向氯水中加入
的物质或条件
浓度变化
平衡移动
的方向
应用
可溶性
氯化物
c(Cl-)增大
左移
①用饱和食盐水除Cl2中的HCl
②用排饱和食盐水法收集Cl2
盐酸
c(H+)和
c(Cl-)增大
左移
次氯酸盐与浓盐酸反应制Cl2
NaOH
c(H+)减小
右移
用NaOH溶液吸收多余的Cl2
Ca(OH)2
c(H+)减小
右移
制漂白粉
CaCO3
c(H+)减小
右移
制备高浓度的HClO溶液
光照
c(HClO)减小
右移
氯水避光保存或现用现配
2. 液氯、新制氯水、久置氯水的比较
液氯
新制氯水
久置氯水
类别
纯净物
混合物
混合物
微粒
Cl2
H2O、Cl2、HClO、ClO-、Cl-、H+、OH-
H2O、Cl-、H+、OH-
颜色
黄绿色
淡黄绿色
无色
性质
氧化性
酸性、氧化性
酸性
题组一 氯气及其化合物的性质
1.已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气,现按如图所示装置进行氯、溴、碘的性质实验。玻璃管内分别装有滴有不同溶液的白色棉球,反应一段时间后,对图中指定部位颜色描述正确的是( )
A.①黄绿色 ②橙色 ③蓝色 ④白色
B.①无色 ②橙色 ③紫色 ④白色
C.①黄绿色 ②橙色 ③蓝色 ④无色
D.①黄绿色 ②无色 ③紫色 ④白色
1.答案 A 常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出Cl2,①处充满黄绿色的Cl2;氯气进入玻璃管后与②处NaBr溶液发生置换反应生成Br2,②处的棉球变为橙色;氯气与③处KI溶液反应置换出I2,I2遇淀粉变蓝,所以③处的棉球变为蓝色;④处氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应后溶液仍为无色,所以④处的棉球仍为白色。
2.下列有关氯气的说法正确的是( )
A.氯气是黄绿色气体,有毒,有刺激性气味,氯水还可消毒杀菌
B.液氯就是氯气的水溶液,它能使干燥的有色布条褪色
C.红热的铁丝在Cl2中燃烧产生棕色的雾;H2在Cl2中燃烧火焰呈淡蓝色
D.氯水长时间放置会变质,是因为氯气几乎完全挥发,剩下的是水
2.答案 A A项,氯水中含有的次氯酸具有强氧化性,有消毒杀菌作用,正确;B项,液氯是液态的Cl2,是纯净物,没有漂白性,错误;C项,生成的氯化铁为固体粉末,所以产生棕色的烟,H2在Cl2中燃烧,火焰为苍白色,错误;D项,氯水长时间放置,HClO分解,氯水最终变成盐酸,错误。
名师点拨
含氯物质间的转化关系图(部分物质和反应条件已略去)
题组二 从平衡移动角度分析氯水的性质
3.在新制饱和氯水中,若只改变某一条件,下列叙述正确的是( )
A.再通入少量氯气,c(H+)c(ClO-)减小
B.通入少量SO2,溶液的漂白性增强
C.加入少量的碳酸氢钠粉末,pH增大,溶液的漂白性增强
D.光照过程中,有气泡冒出,溶液的导电性减弱
3.答案 C 饱和氯水不能再溶解Cl2,各成分的浓度不变,A错误;SO2+Cl2+2H2O2HCl+H2SO4,Cl2+H2OH++Cl-+HClO平衡左移,HClO浓度减小,漂白性减弱,B错误;加入少量NaHCO3粉末,消耗H+,使Cl2+H2OH++Cl-+HClO平衡正向移动,HClO的浓度增大,C正确;光照过程中HClO分解,生成O2和HCl,溶液中的离子浓度增大,导电性增强,D错误。
4.新制氯水中含有多种粒子,某校化学学习小组的同学为探究其性质,做了如下实验,请你帮助完成:
(1)HClO不稳定,见光易分解生成HCl和O2。请设计实验证明有O2生成 。(2)氯气能使湿润的红色布条褪色。对于使湿润的红色布条褪色的物质,同学们的看法不一致,认为氯水中存在的几种粒子都有可能。请你设计实验,得出正确结论。
提出
问题
收集
资料
提出
假设
验证
假设
得出
结论
氯水中何种物质能使湿润的红色布条褪色
①氯气有强氧化性;
②氯气与冷水反应生成盐酸和次氯酸;
③次氯酸有强氧化性
① ;
② ;
③ ;
④H2O使红色布条褪色
实验①:把红色干布条放入充满氯气的集气瓶中,布条不褪色;
实验②: ;
实验③:把红色布条放在水里,布条不褪色
4.答案 (1)将盛满氯水的矿泉水瓶倒置在水槽中,光照一段时间后,瓶底有无色气体生成。将瓶子倒转过来,把带火星的木条放在瓶口,若木条复燃,证明HClO分解生成氧气
(2)提出假设:①氯气使红色布条褪色 ②HClO使红色布条褪色 ③盐酸使红色布条褪色
验证假设:②把红色布条伸入稀盐酸中,红色布条不褪色
得出结论:次氯酸使红色布条褪色
解析 (2)提出假设是根据收集到的资料并结合所学知识进行的。氯气有氧化性,那么假设氯气使红色布条褪色;氯气和水生成盐酸和次氯酸,假设盐酸或次氯酸能使红色布条褪色。实验②把红色布条放到稀盐酸中,红色布条不褪色。氯水中的氯气、稀盐酸、水均不能使红色布条褪色,说明是HClO使红色布条褪色。
归纳总结
氯水的多重性质
考点二 氯气的制法及卤素的性质
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。
(1)实验室制Cl2时,必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应( )
(2)为了减少制得的Cl2中HCl的含量,加热温度不宜过高,以减少HCl的挥发( )
(3)除去Cl2中少量HCl气体,可用饱和食盐水,也可用饱和碳酸氢钠溶液( )
(4)检验氯气可用湿润的淀粉-KI试纸( )
(5)氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度( )
(6)用NaOH溶液吸收多余的Cl2时,导气管不能伸到液面以下 ( )
1.答案 (1)√ (2)√ (3)✕ (4)√ (5)√ (6)✕
2.下列有关卤素的说法错误的是( )
A.从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实,可推出F、Cl、Br、I的非金属性递增的规律
B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱,还原性依次增强
C.淀粉KI-溶液在空气中变蓝:4I-+O2+2H2O 2I2+4OH-
D.I2在碘化钾溶液中的溶解度大于在纯水中的溶解度
2.答案 A 元素的非金属性强弱与其对应的氢化物溶液的酸性强弱无关,A错误。
1.工业制取
(1)原料:工业上通常用① 电解饱和食盐水 的方法制取Cl2,称为氯碱工业。
(2)反应原理:2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑。
2.实验室制取、收集干燥纯净氯气的装置
3.卤素的性质
卤素位于元素周期表中第 ⅦA 族,包括: 氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At) 。卤素原子最外层都有 7 个电子,都是典型的非金属元素,其单质具有相似的化学性质。
(1)递变性
颜色:逐渐 加深
熔、沸点: 逐渐 升高
密度: 逐渐增大
水溶性: 逐渐减小
氧化性: 逐渐 减弱
还原性(X-): 逐渐 增强
(2)相似性
a.都能与H2反应: X2+H2 2HX 。
b.都能与大多数金属反应,如Fe和Br2、I2反应的化学方程式分别为 2Fe+3Br2 2FeBr3 ; Fe+I2 FeI2 。
c.都能与H2O反应:2F2+2H2O 4HF+O2 。
d.都能与碱溶液反应: X2+2NaOH NaX+NaXO+H2O (F2例外)。
(3)卤素间的置换反应
将氯气通入溴化钠溶液: Cl2+2NaBr 2NaCl+Br2 。
将溴水滴入碘化钾溶液: Br2+2KI I2+2KBr 。
(4)特殊性
卤素单质及其化合物除了具有共性外,都有其特殊性质。
F2
(1)无正价, 氧化 性最强,F-的还原性最弱
(2)2F2+2H2O 4HF+O2;H2与F2混合,暗处即爆炸
(3)HF是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在铅制器皿或塑料瓶中,有毒,在HX中沸点最高(由于分子间存在氢键)
Br2
(1)Br2是 深红棕 色液体,易 挥发
(2)Br2易溶于有机溶剂
(3)盛液溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴时不能用 橡胶 塞
I2
(1)I2遇淀粉溶液变 蓝 色
(2)I2加热时易 升华
(3)I2易溶于有机溶剂
(4)食用盐中加入KIO3,可防治甲状腺肿大
4.卤素离子的检验方法
(1)银盐法
未知液 产生白色沉淀产生淡黄色沉淀产生黄色沉淀
白色沉淀不溶解,有Cl-淡黄色沉淀不溶解,有Br-黄色沉淀不溶解,有I-
(2)置换—萃取法
未知液
有机层呈橙色或橙红色,有Br-紫色或浅紫、紫红色,有I-
卤素单质在不同溶剂中的颜色:
常温下
水
苯
CCl4
乙醇
F2
浅黄绿色
剧烈反应
反应
反应
反应
Cl2
黄绿色
淡黄绿色
黄绿色
黄绿色
黄绿色
Br2
深红棕色
黄色→橙色
橙色→橙红色
橙色→橙红色
橙色→橙红色
I2
紫黑色
深黄色→褐色
浅紫色→紫色
紫色→深紫色
棕色→深棕色
海水中提取溴、碘
1.海水提溴
(1)流程
(2)发生反应的化学方程式依次为
2NaBr+Cl2 Br2+2NaCl;
Br2+SO2+2H2O 2HBr+H2SO4;
2HBr+Cl2 2HCl+Br2。
2.海水提碘
(1)流程
干海带↓焙烧海带灰↓水浸泡液滤液↓氧化剂粗碘碘单质
工业生产中,氧化剂用Cl2,而实验室中,氧化剂用H2O2(还可用MnO2等),加入氧化剂后,用CCl4萃取得到粗碘。
(2)分别写出Cl2、H2O2与滤液反应的离子方程式:
Cl2+2I- I2+2Cl-;
2I-+H2O2+2H+ I2+2H2O。
题组一 氯气的制法
1.某化学兴趣小组利用MnO2、浓盐酸及如图装置制备Cl2。下列分析中不正确的是( )
A.①中可用分液漏斗代替长颈漏斗
B.①中缺少加热装置
C.②中盛放的NaOH溶液可以净化Cl2
D.④中的导管口若连接倒置漏斗可防止倒吸
1.答案 C 氯气能与氢氧化钠溶液反应,故②中不能盛放氢氧化钠溶液。
2.NaCl是一种化工原料,可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法正确的是( )
A.25 ℃,NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大
B.石灰乳与Cl2的反应中,Cl2既是氧化剂,又是还原剂
C.常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮运,所以Cl2不与铁反应
D.图中所示转化反应都是氧化还原反应
2.答案 B A项,25 ℃时,Na2CO3在水中的溶解度比NaHCO3的大;C项,Cl2与铁在点燃条件下能发生反应;D项,制取Na2CO3的过程不涉及氧化还原反应。
题组二 卤素的性质
3.碘在地壳中主要以NaIO3的形式存在,在海水中主要以I-的形式存在,几种粒子之间有如图所示转化关系,下列推测不正确的是( )
A.可用淀粉-KI试纸和食醋检验加碘盐中是否含有碘元素
B.足量Cl2能使湿润的淀粉-KI试纸变白的原因可能是5Cl2+I2+6H2O 2HIO3+10HCl
C.由图可知氧化性的强弱顺序为Cl2>I2>IO3-
D.途径Ⅱ中若生成1 mol I2,反应中转移的电子数为10NA
3.答案 C 加碘盐中含有IO3-,其在酸性条件下可被I-还原生成I2,淀粉-KI试纸遇碘会变蓝,A正确;根据转化关系可知试纸变白的原因可能是5Cl2+I2+6H2O 2HIO3+10HCl,B正确;根据途径Ⅰ可知氧化性:Cl2>I2,根据途径Ⅱ可知氧化性:IO3->I2,根据途径Ⅲ可知氧化性:Cl2>IO3-,C错误;根据关系式:2IO3-~I2~10e-可知,若生成1 mol I2,反应中转移的电子数为10NA,D正确。
4.已知:2Fe2++Br2 2Fe3++2Br-,2Fe3++2I- 2Fe2++I2。向FeI2、FeBr2的混合溶液中通入适量氯气,溶液中某些离子的物质的量变化如图所示。下列有关说法中不正确的是( )
A.还原性:I->Fe2+>Br-
B.原混合溶液中FeBr2的物质的量为3 mol
C.当通入1 mol Cl2时,溶液中发生的反应为2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-
D.原溶液中n(Fe2+)∶n(I-)∶n(Br-)=2∶1∶3
4.答案 C 由已知反应可知还原性:I->Fe2+>Br-,则通入氯气后,I-最先反应,Br-最后反应。分析图像可知,原溶液中I-、Br-、Fe2+的物质的量分别为2 mol、6 mol、4 mol,所以原溶液中FeBr2的物质的量为3 mol;当通入1 mol Cl2时,发生的反应为Cl2+2I- I2+2Cl-。
A组 基础题组
1.(2020浙江苍南中学质量检测)在新制氯水中存在多种分子和离子,下列实验现象和结论一致且正确的是( )
A.加入AgNO3溶液后,再加稀硝酸酸化,有白色沉淀产生,说明有Cl-
B.新制氯水使红玫瑰变为白玫瑰,说明有Cl2
C.将KHCO3固体加入新制的氯水中,有气泡产生,说明有HClO
D.光照新制氯水有气泡逸出,该气体一定是Cl2
1.答案 A 加入AgNO3溶液后,再加稀硝酸酸化,有白色沉淀产生,说明有Cl-与Ag+反应生成氯化银沉淀,A项正确;新制氯水使红玫瑰变为白玫瑰,说明有次氯酸,B项错误;将KHCO3固体加入新制的氯水中,有气泡产生,说明有H+,C项错误;光照新制氯水有氧气逸出,D项错误。
2.(2020浙江金华第一中学检测)足量的二氧化锰与40 mL 10 mol·L-1浓盐酸反应产生的氯气和0.1 mol二氧化锰与足量的浓盐酸反应产生的氯气相比( )
A.两者产生的氯气一样多
B.前者产生的氯气的量是后者的2倍
C.后者产生的氯气的量比前者多
D.后者产生的氯气的量是前者的2倍
2.答案 C 浓盐酸与二氧化锰在加热条件下可生成氯气,反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,将足量的二氧化锰与40 mL 10 mol·L-1浓盐酸反应,随着反应的进行,盐酸的浓度逐渐降低,稀盐酸与二氧化锰不反应,则生成的氯气小于0.1 mol,0.1 mol二氧化锰与足量的浓盐酸反应产生的氯气为0.1 mol,所以后者产生氯气的量比前者多。
3.(2019浙江嵊州第一中学检测)某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。从分类角度下列分析正确的是( )
A.实验①所涉及的物质均为电解质
B.实验②、③得到的分散系中分散质粒子的直径:②>③
C.实验③得到的物质能产生丁达尔效应
D.实验③反应制得的物质为纯净物
3.答案 C 实验①中的铁和氯气是单质,既不是电解质也不是非电解质,故A项错误;实验②得到溶液,实验③得到胶体,分散系中分散质粒子的直径:②<③,故B项错误;实验③得到氢氧化铁胶体,能产生丁达尔效应,故C项正确;实验③得到的是氢氧化铁胶体,是混合物,故D项错误。
4.(2019浙江绍兴柯桥中学月考)下列有关氯元素的单质及其化合物性质的说法正确的是( )
A.液氯是纯净物,氯水是电解质,漂白粉是混合物
B.氯气可用作消毒剂和漂白剂,是因为氯分子具有强氧化性
C.随着化合价的升高,氯的含氧酸酸性和氧化性均逐渐增强
D.不能用pH试纸测定氯水的pH
4.答案 D 氯水是混合物,不是电解质;氯气可用作消毒剂和漂白剂,是因为氯气与水反应生成的次氯酸具有强氧化性;次氯酸的氧化性强于高氯酸;因为氯水能将pH试纸漂白,所以不能用pH试纸测定氯水的pH。
5.(2019浙江舟山南海月考)水处理包括水的净化、杀菌消毒等。其中常见的杀菌消毒剂包括氯气、臭氧、漂白粉等。游泳场馆往往用臭氧、活性炭对游泳池中的水进行处理。下列说法中正确的是( )
A.臭氧、活性炭处理水的原理相同
B.氯气是一种常用的消毒剂,用氯气消毒的水也可以用于配制化学试剂
C.氯气和二氧化硫都具有漂白性,等体积的两者混合会提高漂白效率
D.漂白粉长期露置在空气中会失效
5.答案 D 臭氧处理水是利用其氧化性,活性炭处理水则是利用其吸附性,A错误;用氯气消毒的水含有氯气、盐酸、次氯酸等成分,配制化学试剂时可能会使试剂变质,B错误;氯气和二氧化硫等体积混合因发生反应SO2+Cl2+2H2O H2SO4+2HCl,会使其失去漂白性,C错误。
6.(2019浙江德清中学质量检测)将0.03 mol Cl2缓缓通入含有0.02 mol H2SO3和0.02 mol HBr的混合液中,则溶液中H+的浓度与通入氯气的物质的量的关系是下列图中的( )
6.答案 B H2SO3的还原性比HBr强,故向二者的混合液中通入氯气时,H2SO3先被氧化:H2SO3+Cl2+H2O H2SO4+2HCl,c(H+)将增大,直至H2SO3被消耗完;继续通入氯气,氯气置换出溴单质:Cl2+2HBr 2HCl+Br2,此时溶液中H+的浓度基本不变。
7.(2019浙江温州选考适应性测试)NaClO2广泛用于造纸工业、污水处理等,其漂白能力是漂白粉的4~5倍。工业上用ClO2气体制备NaClO2的工艺流程如下:
ClO2发生器↑空气吸收器↑双氧水冷的NaOH溶液↓ NaClO2
已知:NaClO2饱和溶液在低于38 ℃时析出NaClO2·3H2O,高于38 ℃时析出NaClO2。下列说法不正确的是( )
A.吸收器中生成NaClO2的离子方程式:2ClO2+2OH-+H2O2 2ClO2-+O2+2H2O
B.流程中的结晶、过滤操作应该是蒸发结晶、趁热过滤
C.提高吸收器中的反应温度可以提高反应速率,也提高反应物的利用率
D.发生器中反应结束后,向其中通入一定量空气的目的是驱赶出ClO2,使其被充分吸收
7.答案 C 吸收器中二氧化氯、氢氧化钠、双氧水反应生成NaClO2,离子方程式为2ClO2+2OH-+H2O2 2ClO2-+O2+2H2O,故A正确;低于38 ℃时析出NaClO2·3H2O,所以要得到NaClO2,需要蒸发结晶、趁热过滤,故B正确;温度升高双氧水分解,降低反应物的利用率,故C错误;通入一定量空气可以驱赶出ClO2,使其被充分吸收,故D正确。
8.(2019河南八市重点高中联考)磺酰氯(SO2Cl2)是有机合成领域中常用的氯化剂、磺化剂,熔点-54.1 ℃,沸点69.1 ℃,在潮湿空气中会产生酸雾,高温下容易分解。某化学小组用下图所示装置制取磺酰氯,反应原理是SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(l) ΔH=-97.3 kJ/mol,请回答相关问题。
(1)仪器组装好后首先要进行的操作是 。
(2)装置E的仪器名称是 ,所装药品是 。
(3)若缺少装置B,三颈烧瓶中会发生的主要副反应的化学方程式是 (任写一个)。装置B更换为某装置后可起到同样的作用,该装置可以是 。
(4)通过气体流量计测得通入Cl2的体积折合成标准状况下为3.36 L(SO2足量),最终得到的SO2Cl2质量为8.1 g,则产率为 。下列措施能提高SO2Cl2产率的是 (填选项序号)。
a.加快通入氯气的速率
b.三颈烧瓶温度过高时适当冷却
c.先打开分液漏斗活塞并通入氯气再通入冷凝水
(5)某同学在实验过程中不小心将SO2Cl2与H2SO4混合在一起,分离该混合物的方法是 。
8.答案 (1)检验装置的气密性 (2)(球形)干燥管 碱石灰 (3)SO2+Cl2+2H2O H2SO4+2HCl或SO2Cl2+2H2O H2SO4+2HCl 装有无水氯化钙的干燥管 (4)40% b
(5)蒸馏
解析 (1)有气体生成或参与的实验必须先检验装置的气密性。
(2)装置E的作用是吸收尾气并防止空气中的水蒸气进入装置C与SO2Cl2反应,因此应选择碱石灰等具有吸水性的碱性固体,装置E的仪器名称是(球形)干燥管。
(3)若缺少装置B,则有水蒸气进入三颈烧瓶与二氧化硫、氯气(或SO2Cl2)反应生成硫酸和盐酸,三颈烧瓶中会发生的主要副反应是SO2+Cl2+2H2O H2SO4+2HCl或SO2Cl2+2H2O H2SO4+2HCl。装置B更换为某装置后可起到同样的作用,即干燥气体的作用,该装置可以是装有无水氯化钙的干燥管等。
(4)通过气体流量计测得通入Cl2的体积折合成标准状况为3.36 L(SO2足量),根据反应SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2,理论上应产生SO2Cl2的质量为3.36 L22.4 L/mol×135 g/mol=20.25 g,产率为8.1 g20.25 g×100%=40%。
a.加快通入氯气的速率不利于反应物充分反应,会降低产率;b.制备反应为放热反应且SO2Cl2高温容易分解,因此对三颈烧瓶适当冷却会提高产率;c.先打开分液漏斗活塞并通入氯气再通入冷凝水会增大SO2Cl2的挥发量,从而使三颈烧瓶中收集到的SO2Cl2减少,会降低产率。
(5)SO2Cl2沸点较低,H2SO4是高沸点难挥发的酸,二者沸点差别较大,可通过蒸馏的操作进行分离。
9.(2019山东淄博阶段性检测)S2Cl2是有机化工中的氯化剂和中间体,为浅黄色液体,可由适量氯气通入熔融的硫黄而得。Cl2能将S2Cl2氧化为SCl2,SCl2遇水发生歧化反应,并且硫元素脱离水溶液。
已知:
物质
S
S2Cl2
SCl2
沸点/℃
445
138
59
熔点/℃
113
-76
-122
回答下列问题。
(1)写出下列反应的化学方程式。
①制取氯气: 。
②SCl2与水反应: 。
(2)为获得平稳的氯气气流,应 。
(3)C装置中进气导管应置于熔融硫上方且靠近液面,还是伸入熔融硫的下方?请判断并予以解释: 。
(4)D装置中热水浴(60 ℃)的作用是 。
(5)指出装置D可能存在的缺点: 。
9.答案 (1)①2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O或 KClO3+6HCl(浓) KCl+3Cl2↑+3H2O
②2SCl2+2H2O S↓+SO2↑+4HCl
(2)控制分液漏斗的活塞,使浓盐酸匀速滴下
(3)伸入熔融硫的下方,使氯气与硫充分接触、反应,避免因氯气过量而生成SCl2
(4)除去SCl2
(5)没有吸收Cl2、SCl2等尾气的装置
解析 (1)①不加热条件下可用KMnO4或KClO3与浓盐酸反应制氯气,化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O或 KClO3+6HCl(浓) KCl+3Cl2↑+3H2O;②SCl2与水发生反应:2SCl2+2H2O S↓+SO2↑+4HCl。
(4)SCl2的沸点是59 ℃,60 ℃时汽化而除去。
(5)Cl2、SCl2等尾气有毒,污染环境。装置D可能存在的缺点:没有吸收Cl2、SCl2等尾气的装置。
B组 提升题组
10.(2020浙江海盐高级中学检测)空气吹出工艺是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下:
(1)步骤③的离子方程式: 。
(2)步骤⑤中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物,可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。分离仪器的名称是 。
(3)溴水混合物Ⅱ中溶有一定量的氯气,因此在步骤⑤中可将蒸馏产生的气体通过 (填试剂名称)溶液,以除去氯气。
(4)步骤⑤的蒸馏过程中,温度应控制在80~90 ℃。温度过高或过低都不利于生产,请解释原因: 。
(5)步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率,理由是 。
(6)提取溴单质,采用蒸馏“溴水混合物Ⅱ”而不是蒸馏“溴水混合物Ⅰ”,请说明原因: 。
10.答案 (1)Br2+SO2+2H2O 4H++2Br-+SO42-
(2)分液漏斗
(3)溴化铁(或其他含Br-的盐类物质)
(4)温度过高,大量水蒸气随Br2蒸出,Br2蒸气中含水量增加;温度过低,Br2不能完全蒸出,产率低
(5)酸化可抑制Cl2、Br2与水反应
(6)将“溴水混合物Ⅰ”转变为“溴水混合物Ⅱ”是Br2的浓缩过程,可提高效率、减少能耗、降低成本
解析 从海水中提取Br2,一般要经过浓缩、氧化、提取三个步骤。步骤①的氯气氧化发生的反应是Cl2+2Br- 2Cl-+Br2,生成的溴仍溶解在海水中,怎样才能把溴提取出来呢?根据溴的沸点比水低的性质,可以鼓入热空气(步骤②),使它随热空气一起挥发出来,再用SO2吸收(步骤③):Br2+SO2+2H2O 4H++2Br-+SO42-,这样可以得到较高浓度的含Br-的溶液,进一步用氯气氧化(步骤④),得到Br2,然后蒸馏便得到液溴。
11.(2019浙江平湖中学月考)以粗盐(主要成分为NaCl,含少量Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等)为原料制备亚氯酸钠(NaClO2)的工艺流程如下(试剂A为依次加入的过量BaCl2、NaOH、Na2CO3溶液):
回答下列问题。
(1)“精制”过程中,加入过量的Na2CO3的作用是 。
(2)电解时发生主要反应的离子方程式为 ;该过程中有少量有毒气体单质产生,可用碱液吸收,该气体为 (填化学式)。
(3)二氧化氯发生器中发生的化学反应,其氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
(4)吸收塔中发生反应的化学方程式为 ;二氧化氯气体和H2O2需稍过量,其目的是 。
11.答案 (1)除Ca2+和过量的Ba2+
(2)Cl-+3H2O ClO3-+3H2↑ Cl2
(3)2∶1
(4)2ClO2+H2O2+2NaOH 2NaClO2+2H2O+O2 使NaOH完全反应,便于产物提纯
解析 (1)粗盐精制就是除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等,应先加入NaOH、BaCl2溶液,然后加入Na2CO3溶液,过滤后加入HCl。其中,Na2CO3一方面要除去溶液中原有的Ca2+,另一方面要除去过量的Ba2+。(2)电解步骤是电解NaCl溶液。根据流程图,产物是NaClO3和H2,所以电解反应为Cl-+3H2O ClO3-+3H2↑。再结合题目和信息可知,产生的有毒单质气体为Cl2。(3)在二氧化氯发生器中,NaClO3转化成ClO2,氯元素化合价降低1价,作氧化剂;SO2具有还原性,作还原剂,硫元素化合价升高2价。根据化合价升降相等,可知两者的物质的量之比为2∶1。
(4)从流程图可知,H2O2与ClO2在NaOH作用下转化成NaClO2、O2和H2O。根据化合价升降相等,配平可得:2ClO2+H2O2+2NaOH 2NaClO2+2H2O+O2。二氧化氯和H2O2稍过量,一方面能使NaOH完全反应,另一方面固体溶质只有NaClO2,便于结晶时获得较纯的NaClO2,分离方便。
12.(2019重庆西南大学附中月考)二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色气体,易溶于水,在混合气体中的体积分数大于10%就可能发生爆炸,在工业上常用作水处理剂、漂白剂。回答下列问题:
(1)在处理废水时,ClO2可将废水中的CN-氧化成CO2和N2,该反应的离子方程式是
。
(2)某小组按照文献中制备ClO2的方法设计了如图所示的实验装置用于制备ClO2。
①通入氮气的主要作用有2个,一是可以起到搅拌作用,二是 。
②装置B的作用是 。
③装置A用于生成ClO2气体,该反应的化学方程式为 。
(3)测定装置C中ClO2溶液的浓度:取10.00 mL C中溶液于锥形瓶中,加入足量的KI溶液并用H2SO4酸化,然后加入 作指示剂,用0.100 0 mol·L-1的Na2S2O3标准液滴定锥形瓶中的溶液(I2+2S2O32-2I-+S4O62-),当看到 的现象时,测得标准液消耗的体积为20.00 mL,通过计算可知C中ClO2溶液的浓度为 mol·L-1。
12.答案 (1)2ClO2+2CN-2CO2+N2+2Cl-
(2)①稀释二氧化氯,防止因二氧化氯的浓度过高而发生爆炸
②防止倒吸(或作安全瓶)
③2NaClO3+H2O2+H2SO42ClO2↑+Na2SO4+O2↑+2H2O
(3)淀粉溶液 溶液蓝色褪去且半分钟内不恢复原色 0.04
解析 (1)Cl+4O2→Cl-1-,1 mol ClO2得5 mol电子;C+2N-3-,1 mol CN-失5 mol电子,故ClO2与CN-按物质的量之比1∶1恰好反应。
(2)③装置A中NaCl+5O3→Cl+4O2,H2O-12→O02,1 mol NaClO3得1 mol电子,1 mol H2O2失2 mol电子,故NaClO3与H2O2按物质的量之比2∶1恰好反应。
(3)淀粉遇I2变蓝色;2ClO2+10I-+8H+2Cl-+5I2+4H2O,2ClO2~5I2~10S2O32-,10 mL溶液中ClO2物质的量为20.00×10-3×0.100 0×15 mol=4×10-4 mol,c(ClO2)=4×10-4mol0.01 L=4×10-2 mol·L-1。
13.(2020浙江1月选考,28,10分)Ⅰ.由三种元素组成的化合物A,按如下流程进行实验。气体B为纯净物,溶液C焰色反应为砖红色,气体E能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
请回答:
(1)组成A的三种元素是 ,A的化学式是 。
(2)固体A与足量稀盐酸反应的化学方程式是 。
(3)气体E与甲醛在一定条件可生成乌洛托品(学名:六亚甲基四胺),该反应的化学方程式是 (乌洛托品可以用分子式表示)。
Ⅱ.某兴趣小组为探究H2S和Cl2O的性质,将两种气体同时通入水中,实验装置如图:
请回答:
(1)三颈瓶中出现淡黄色沉淀,溶液呈强酸性,用一个化学方程式表示 。
(2)若通入水中的Cl2O已过量,设计实验方案检验 。
13.答案 Ⅰ.(1)Ca、H和N Ca2HN
(2)Ca2HN+5HCl 2CaCl2+H2↑+NH4Cl
(3)4NH3+6HCHO (或C6H12N4)+6H2O
Ⅱ.(1)2H2S+Cl2O 2S↓+2HCl+H2O
(2)用玻璃棒蘸取清液,点到KI-淀粉试纸上,如果变蓝(或变蓝后再褪色),说明Cl2O过量
解析 Ⅰ.溶液C焰色反应为砖红色,说明溶液C中含有钙离子,则A中含钙元素。沉淀F为碳酸钙,物质的量为4.00 g100 g·mol-1=0.04 mol。气体E能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,E为氨气,溶液C和溶液D中都有铵根离子,则A中含氮元素。若1 mol A中含有1 mol Ca元素,则A的摩尔质量为1.90 g/0.04 mol=47.5 g/mol,没有符合的物质。1 mol A中如果含有2 mol Ca元素,则A的摩尔质量为95 g/mol,则另一种元素为氢。结合气体B在标准状况下为0.448 L,即0.2 mol,B为氢气,则A的化学式为Ca2HN。(2)A和足量盐酸反应生成的产物有氯化钙、氯化铵和氢气,根据原子守恒可配平。(3)六亚甲基四胺的分子式为C6H12N4,根据原子守恒,生成一个乌洛托品需要四个氨气,六个甲醛,生成的产物中还有六个水。Ⅱ.淡黄色沉淀为硫,溶液呈强酸性,可能有氯化氢生成。(1)根据得失电子守恒,硫化氢中的硫元素升高二价,一氧化二氯中的氯元素降低二价,硫化氢和一氧化二氯的化学计量数之比为2∶1,可写出化学方程式。(2)一氧化二氯有氧化性,可用碘化钾淀粉试纸检验一氧化二氯。
14.(2019广东深圳高级中学质量监测)氯气与碱溶液反应,在低温和稀碱溶液中主要产物是ClO-和Cl-,在75 ℃以上和浓碱溶液中主要产物是ClO3-和Cl-。研究小组用如图实验装置制取氯酸钾(KClO3),并测定其纯度。
a为浓盐酸,b为MnO2,c为饱和食盐水,d为30% KOH溶液,e为NaOH溶液,回答下列问题。
(1)检查装置气密性后,添加药品,待装置Ⅲ水温升至75 ℃开始反应。
①装置Ⅰ中反应的化学方程式为 。
②若取消装置Ⅱ,对本实验的影响是 。
③实验结束,拆解装置Ⅰ前为了防止大量氯气逸出,可采取的措施是 。
④从装置Ⅲ的试管中分离得到KClO3粗产品,其中混有的杂质是KClO和 。
(2)已知碱性条件下,ClO-有强氧化性,而ClO3-氧化性很弱。设计实验证明:碱性条件下,H2O2能被ClO-氧化,而不能被ClO3-氧化。 。
(3)为测定产品KClO3的纯度,进行如下实验。
步骤1:取2.45 g样品溶于水配成250 mL溶液。
步骤2:取25.00 mL溶液于锥形瓶中,调pH=10,滴加足量H2O2溶液充分振荡,然后煮沸溶液1~2分钟,冷却。
步骤3:加入过量KI溶液,再逐滴加入足量稀硫酸。(ClO3-+6I-+6H+ Cl-+3I2+3H2O)
步骤4:加入指示剂,用0.500 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液20.00 mL。(2S2O32-+I2 S4O62-+2I-)
①步骤2的目的是 。写出煮沸时反应的化学方程式: 。
②样品中KClO3的质量分数为 %。(KClO3相对分子质量:122.5,结果保留一位小数)
14.答案 (1)①4HCl(浓)+MnO2 MnCl2+Cl2↑+2H2O ②杂质HCl消耗KOH,使KClO3产率降低 ③将装置Ⅳ中的溶液从分液漏斗注入圆底烧瓶中 ④KCl
(2)分别取少量NaClO和NaClO3溶液于试管A、B中,均滴加少量NaOH溶液,再分别滴加H2O2溶液,A中有气泡产生并能使带火星的木条复燃,B中无明显现象(或者:分别取少量NaClO和NaClO3溶液于试管A、B中,均滴加少量NaOH溶液,再分别滴加H2O2溶液充分振荡,然后煮沸溶液1~2分钟,冷却。分别加入足量稀硝酸酸化,滴加AgNO3溶液,A中产生白色沉淀,B中无明显现象)
(3)①除去ClO- 2H2O2 2H2O+O2↑ ②83.3
解析 (1)①二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水,反应化学方程式是4HCl(浓)+MnO2 MnCl2+Cl2↑+2H2O。
②装置Ⅱ中为饱和食盐水,可以除去氯气中的氯化氢,若取消装置Ⅱ,杂质HCl气体消耗氢氧化钾,使KClO3产率降低。
③实验结束,拆解装置前为了防止大量氯气逸出,可采取的措施是将装置Ⅳ中的氢氧化钠溶液从分液漏斗中注入圆底烧瓶。④氯气与碱溶液反应,在低温、稀碱溶液中主要产物是ClO-和Cl-,在75 ℃以上和浓碱溶液中主要产物是ClO3-和Cl-,所以从装置Ⅲ的试管中分离得到KClO3粗产品,其中混有的杂质是KClO和KCl。
(3)①步骤2中在碱性条件下ClO-被H2O2还原为Cl-,反应的离子方程式是ClO-+H2O2 Cl-+O2↑+H2O;加热煮沸可以使过量的H2O2分解,防止其氧化KI。
②设25.00 mL溶液中含有KClO3的质量为x,
KClO3 ~ 6S2O32-
1 mol 6 mol
x122.5 g·mol-1 0.500 0 mol·L-1×0.02 L
x≈0.204 g,样品中KCIO3的质量分数为0.204 g0.245 g×100%≈83.3%。
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