2021版高考化学一轮复习课时分层提升练十一富集在海水中的元素——氯（含解析）新人教版

富集在海水中的元素——氯

一、选择题

1.(2019·绵阳模拟)常用Cl2给自来水消毒。某学生用自来水配制下列物质的溶液,不会使药品明显变质的是              (　　)

A.石蕊溶液　　B.硝酸银　　C.氢氧化钠　　D.氯化铝

【解析】选D。Cl2溶于水会发生反应:Cl2+H2OHCl+HClO,HClO可使石蕊溶液褪色;HCl与AgNO3反应:AgNO3+HClAgCl↓+HNO3;Cl2与NaOH溶液反应:Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O;Cl2、HCl、HClO均不与AlCl3反应。

2.实验室既可用浓盐酸与MnO2在加热时反应制备Cl2,也可用KMnO4与浓盐酸在常温下反应制备Cl2,下列有关说法不正确的是              (　　)

A.KMnO4的氧化性比MnO2的强

B.制备Cl2的整个实验过程中,最后用NaOH溶液吸收氯气,目的是制备NaClO

C.用排气法收集不需要利用其他试剂就能确定集气瓶中已收集满气体

D.Cl2能使湿润的有色布条褪色

【解析】选B。比较反应的条件即可说明KMnO4的氧化性强于MnO2,A正确;Cl2有毒,需要用碱溶液吸收尾气,B错误;当整个集气瓶充满黄绿色时表明已收集满了,C正确;Cl2与水反应生成HClO,具有漂白性,D正确。

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.(2019·枣庄模拟)某化学实验小组为探究氯气漂白原理,设计了以下实验装置:

各仪器中试剂或试纸:a—浓盐酸;b—KMnO4固体;

c—无水CaCl2;d—H2O;e—干燥的品红试纸

(1)将a中浓盐酸挤入试管中,发生反应的化学方程式为________________。 

(2)仪器c的名称为________,固体也可用________代替。 

(3)当试管e中充满黄绿色气体时,观察到品红试纸颜色________(填“有”或“没有”,下同)变化,将注射器中的水注入e中,观察到品红试纸颜色________变化,由观察到的现象得出该实验的结论为______________________________。 

(4)注射器在实验中除了可向试管e中加水,还有________的作用。 

【解析】(1)高锰酸钾和浓盐酸发生氧化还原反应生成氯气,反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。

(2)c为干燥管,用于干燥氯气,可装有P2O5或硅胶,一般不用无水CuSO4。

(3)干燥的氯气不具有漂白性,干燥的试纸不褪色,但加入水后,氯气和水反应生成具有漂白性的次氯酸,试纸褪色。

(4)反应后装置内有剩余的气体,为防止污染空气,可向上拉针栓,从试管中抽出氯气,起到储存尾气的作用,防止尾气的污染。

答案:(1)2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O　(2)球形干燥管　P2O5(或硅胶)

(3)没有　有　干燥的氯气不能使品红试纸褪色,氯气溶于水后,和水反应生成的HClO具有漂白性,能使品红试纸褪色

(4)防止Cl2进入空气中污染环境

7.(2019·成都模拟)为了探究新制饱和氯水的组成和性质而进行了下列科学实验,请根据要求回答问题:

(1)请写出新制饱和氯水中含有氯元素的物质的化学式:____________________ ____________________________。 

(2)若不再进行更多的实验,请说明能快速判断氯水中含有Cl2的主要依据: ____________________________。 

(3)取适量新制饱和氯水滴入品红溶液后溶液褪色,可得出氯气与水反应的产物具有漂白性,请你评价该结论是否合理?__________。若不合理,请说明理由(若合理,则无需填写):________________________________。 

(4)先观察了氯水的外观性质以后,又用胶头滴管将该氯水逐滴滴入含有酚酞的NaOH溶液中,边滴边振荡,并连续观察现象,发现溶液的红色逐渐褪去而得到无色溶液。根据预测,实验中溶液红色褪去的原因可能有两种,请用简要的文字说明:

①__________________________。②______________________________。 

他们又要通过实验进一步探究溶液红色褪去的原因究竟是上述中的①还是②。

[实验步骤]

取试管内的无色溶液3 mL盛于另一支洁净的试管中,________________,振荡试管。 

[实验现象及结论]

若____________,则证明溶液红色褪去的原因是①而不是②; 

若____________,则证明溶液红色褪去的原因是②而不是①。 

【解析】(1)溶于水的Cl2,一部分与H2O发生化学反应生成HCl和HClO,另一部分以Cl2的形式溶解于水中。(2)氯水因Cl2的存在而显浅黄绿色,氯水显浅黄绿色就是其中含有Cl2的依据。(3)将氯水滴入品红溶液后溶液褪色,不能得到氯气与水反应的产物具有漂白性的结论。因为没有事先证明干燥的氯气无漂白性。(4)溶液的红色是酚酞与NaOH相互作用的结果。若没有酚酞,NaOH溶液呈无色;若没有NaOH,酚酞溶液也呈无色。由“(1)”中的分析可知,新制的氯水中既含有以显强酸性为主的HCl,又含有以显强氧化性为主的HClO。可滴加NaOH溶液来验证红色褪去的原因。滴入少量NaOH后溶液显红色,说明还存在酚酞,红色褪去的原因是HCl和HClO与NaOH发生了反应;若加入NaOH不再显红色,说明溶液中不存在酚酞,即酚酞已被HClO氧化。

答案:(1)Cl2、HCl、HClO

(2)氯水显浅黄绿色

(3)不合理　没有事先证明干燥的氯气无漂白性

(4)①HCl和HClO中和了NaOH

②HClO氧化了酚酞

[实验步骤]再向试管内滴加2滴NaOH溶液

[实验现象及结论]恢复红色　仍为无色(答案合理即可)

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·成都模拟)已知KMnO4在常温下与浓盐酸反应生成Cl2,如图是用KMnO4与浓盐酸反应制取Cl2的简易装置,下列叙述不正确的是              (　　)

A.在试管①中盛有饱和食盐水,用试管②收集Cl2

B.用试管①收集Cl2,试管②可防止NaOH溶液倒吸入试管①中

C.③用于吸收多余的Cl2,防止污染环境

D.用该装置收集到的Cl2中会混有HCl气体和水蒸气

【解析】选A。根据导管的进出长短可知试管①用于收集Cl2,试管②用于防止NaOH溶液倒吸入①中,NaOH溶液吸收多余的Cl2,防止污染环境,①中收集到的Cl2不纯,混有HCl和水蒸气。

二、非选择题

5.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