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新型含氯化合物是近几年高考实验探究热点,通过对新型含氯化合物的性质探究,能培养学生对化学实验和性质考查所需要的归纳、分析、推理能力。
1.(2024·甘肃·高考真题)化学与生活息息相关,下列对应关系错误的是
物质 性质 用途
A 次氯酸钠 氧化性 衣物漂白
B 氢气 可燃性 制作燃料电池
C 聚乳酸 生物可降解性 制作一次性餐具
D 活性炭 吸附性 分解室内甲醛
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【解析】A.次氯酸钠有强氧化性,从而可以做漂白剂,用于衣物漂白,A正确;
B.氢气是可燃气体,具有可燃性,能被氧气氧化,可以制作燃料电池,B正确;
C.聚乳酸具有生物可降解性,无毒,是高分子化合物,可以制作一次性餐具,C正确;
D.活性炭有吸附性,能够有效吸附空气中的有害气体、去除异味,但无法分解甲醛,D错误;
故本题选D。
2.(2024·广东·高考真题)1810年,化学家戴维首次确认“氯气”是一种新元素组成的单质。兴趣小组利用以下装置进行实验。其中,难以达到预期目的的是
A B
制备 净化、干燥
C D
收集 验证的氧化性
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【解析】A.利用浓盐酸和二氧化锰反应制氯气需要加热,图中缺少加热装置,且分液漏斗内应盛装浓盐酸,不能达到预期目的,A符合题意;
B.实验室制得的氯气中有HCl杂质,可以通过饱和食盐水洗气除杂,再通过无水氯化钙干燥,可以达到净化、干燥Cl2的目的,B不符合题意;
C.氯气密度大于空气,可以用向上排空气法收集,可以达到预期目的,C不符合题意;
D.H2可以在氯气中安静地燃烧,产生苍白色火焰,氯气将氢气氧化,验证了氯气的氧化性,D不符合题意;
故选A。
含氯化合物通常用作杀菌消毒剂,因其性质不稳定,易分解,在使用和保存时尤其需要注意。下面就注意事项总结如下:
1.外用消毒剂,除浓度低于50mg·L-1的微酸性次氯酸水外不得口服。置于儿童不易触及处。包装应标示相应的安全警示标志。
2.配制和分装浓消毒液时,应戴口罩和手套;使用时应戴手套,避免接触皮肤。如不慎溅入眼睛,应立即用水冲洗,严重者应就医。
3.阴凉处避光、防潮、密封保存;现配现用。
4.对织物有漂白作用、不应用于有色织物的消毒。对金属与其他物品有腐蚀,消毒后及时冲洗。
5.用于餐具与诊疗器械消毒后,应及时用清水洗净残留消毒液后方可用于人体。
6.补消毒物品有机物污染严重时,应适当提高使用浓度或延长作用时间,或者进行两次消毒。
7.依照具体产品说明书标注的使用范围、使用方法、有效期和安全性检测结果使用。
1.(2023·广东·高考真题)利用活性石墨电极电解饱和食盐水,进行如图所示实验。闭合,一段时间后
A.U型管两侧均有气泡冒出,分别是和 B.a处布条褪色,说明具有漂白性
C.b处出现蓝色,说明还原性: D.断开,立刻闭合,电流表发生偏转
【答案】D
【分析】闭合,形成电解池,电解饱和食盐水,左侧为阳极,阳极氯离子失去电子生成氯气,电极反应为2Cl-—2e-=Cl2↑,右侧为阴极,阴极电极反应为2H++2e-=H2↑,总反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,据此解答。
【解析】A.根据分析,U型管两侧均有气泡冒出,分别是和,A错误;
B.左侧生成氯气,氯气遇到水生成HClO,具有漂白性,则a处布条褪色,说明HClO具有漂白性,B错误;
C.b处出现蓝色,发生Cl2+2KI=I2+2KCl,说明还原性:,C错误;
D.断开,立刻闭合,此时构成氢氯燃料电池,形成电流,电流表发生偏转,D正确;
故选D。
2.(2022·福建·高考真题)氨是水体污染物的主要成分之一,工业上可用次氯酸盐作处理剂,有关反应可表示为:
①
②
在一定条件下模拟处理氨氮废水:将的氨水分别和不同量的混合,测得溶液中氨去除率、总氮(氨氮和硝氮的总和)残余率与投入量(用x表示)的关系如下图所示。下列说法正确的是
A.的数值为0.009
B.时,
C.时,x越大,生成的量越少
D.时,
【答案】C
【解析】A.x1时,氨的去除率为100%、总氮残留率为5,,95%的氨气参与反应①、有5%的氨气参与反应②,反应①消耗,参与反应②消耗,,A错误;
B.x>x1时,反应①也生成氯离子,所以,B错误;
C.x>x1时,x越大,氨总去除率不变,氮残余率增大,说明生成的硝酸根离子越多,生成N2的量越少,C正确;
D.x=x1时,氨的去除率为100%,溶液中没有和ClO-,含有Na+、H+、、Cl-和OH-,根据电荷守恒得,D错误;
故本题选C。
1.一氧化二氯
(1)性质:是次氯酸的酸酐,溶于水产生不稳定的次氯酸并最终变为盐酸
(2)外观与性状: 黄棕色气体,有刺激性气味。
(3)制法:用新制备的黄色氧化汞与氯气反应可制得一氧化二氯:
2HgO+2Cl2===Cl2O+HgCl2·HgO
同样也可以用氯气与潮湿的碳酸钠反应来制取:
2Na2CO3+H2O+2Cl2===2NaCl+2NaHCO3+Cl2O
2.二氧化氯
(1)物理性质:是一种黄绿色到橙黄色的气体,极易溶于水。
(2)制取:
Cl2+2NaClO2===2ClO2↑+2NaCl
或:5NaClO2+4HCl===4ClO2↑+5NaCl+2H2O
(3)用途:是一种广谱、高效的灭菌剂。
3.NaClO (次氯酸钠)
(1)性质:固体次氯酸钠为白色粉末.极不稳定工业用次氯酸钠溶液为淡黄色液体,具有类似氯气气味。溶于水,有强氧化性。水溶液碱性,并缓慢分解为NaCI、NaCIO,受热受光快速分解,受高热分解产生有毒的腐蚀性烟气,具有腐蚀性。贮存时,应置于阴凉、干燥、避光处,远离火种、热源,防止阳光直射.应与还原剂、易燃或可燃物、酸类、碱类等分开存放。
(2)用途:次氯酸钠为高效、快速、广谱消毒剂,常用于畜禽用具、畜禽舍及环次氯酸钠溶液0. 01010—o.02%水溶液用于畜禽用具、器械的浸泡消毒,消毒时间为5—10分钟。
4.NaClO2(亚氯酸钠)
(1)性质:黄绿色液体,呈碱性,是一种强氧化剂,遇酸放出ClO2气体。
(2)用途:是一种高效氧化剂漂白剂。主要用于棉纺、亚麻、纸浆漂白、食品消毒、水处理、杀菌灭藻和鱼药制造。
5.NOCl(亚硝酰氯)
是有机物合成中的重要试剂,可由NO与Cl2在通常条件下反应得到。亚硝酰氯对眼睛、皮肤和粘膜有强烈刺激性,具有类似氯气和氮氧化物的毒作用。吸入后可引起肺水肿及出血。
6.NCl3(三氯胺)
这个黄色、油状、具有刺激性气味的液体经常可以在氨的衍生物与氯的反应的副产物中见到。纯的NCl3是非常活泼的。把自来水用一氯胺消毒,就会有少量三氯化氮产生。
NCl3水解:NCl3+3H2O=NH3+3HClO
生成的NH3又被HClO氧化生成N2,故总反应式为:
2NCl3+3H2O=N2+3HCl+3HClO
7. NH2Cl(一氯胺)
一氯胺是重要的水消毒剂,其原因是由于一氯胺在中性、酸性环境中会发生水解,生成具有强烈杀菌作用的次氯酸。
NH2Cl+H2ONH4ClONH3+HClO
这表明一氯胺中,氮的化合价为-3,氯的化合价为+1。
1.(2024·湖南邵阳·一模)是一种高效、安全的消毒用品。某电解法制备的装置如图,有关说法错误的是
A.与a相连的电极上发生氧化反应
B.电解过程中转移电子时,有通过离子交换膜进入阳极区
C.整个生产过程中,理论上得到两种气体产物和的体积比为
D.“二氧化氯发生器”中生成的X溶液的主要溶质为和
【答案】C
【分析】图中右室生成H2,发生还原反应,b连接电解池的阴极,b为电源负极,则a连接电解池的阳极,a为电源正极,阴极反应式为6H++6e-=3H2↑,阳极反应式为+3Cl--6e-=NCl3+4H+,总反应式为+3Cl-+2H+NCl3+3H2↑,溶液中Cl-通过离子交换膜移向左侧,即离子交换膜为阴离子交换膜,NCl3与NaClO2溶液在二氧化氯发生器中反应生成ClO2和NH3,反应方程式为NCl3+6NaClO2+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH。
【解析】A.图中右室生成H2,发生还原反应,b连接电解池的阴极,b为电源负极,则a连接电解池的阳极,发生氧化反应,故A正确;
B.电解池中阴离子向阳极移动,则电解过程中转移2mol电子时,有2molCl-通过离子交换膜进入阳极区,故B正确;
C.阴极反应式为2H++2e-=H2↑,阳极反应式为+3Cl--6e-=NCl3+4H+,二氧化氯发生器中发生反应的方程式为NCl3+6NaClO2+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH,每转移6个电子,生成1个NCl3,3个H2,6个ClO2,则整个生产过程中,理论上得到两种气体产物ClO2和H2的物质的量比为2∶1,气体所处温度和压强未知,故C错误;
D.NCl3与NaClO2溶液在二氧化氯发生器中反应生成ClO2和NH3,反应方程式为NCl3+6NaClO2+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH,可知发生器中生成的X溶液的主要溶质为NaCl和NaOH,故D正确;
故选:C。
2.(22-23高三上·山东德州·期末)亚硝酰氯(NOCl)可用做有机合成试剂。某研究小组用NO和Cl2制备NOCl,并分离回收未反应的原料,装置如图(夹持及加热装置已略去)。
已知:①;
②沸点: NOCl为-6℃,Cl2为-34℃,NO为-152℃ ;
③NOCl易水解,能与O2反应。下列说法错误的是
A.实验前先通入氩气,目的是排尽装置内的空气
B.低温浴槽B的温度区间应控制在-34℃~-6℃
C.将催化剂负载在玻璃棉上,以增大接触面积,提高反应速率
D.尾气回收的物质为NO
【答案】B
【分析】通过实验原理可知,进气端为和,经过催化剂使其反应制备;经过低温浴槽A降温,使冷凝,得到产品;再经过低温浴槽B降温,使冷凝,防止逸出,污染空气;剩下NO经过无水氯化钙干燥后,进行回收,据此分析作答。
【解析】A.通入和前先通入氩气,作用是排尽装置中的空气,防止产物与空气中的氧气反应,防止遇空气中的水而水解,A正确;
B.为分离产物和未反应的原料,低温溶槽A使冷凝,得到产品,则温度区间应控制在或,再经过低温浴槽B降温,使冷凝,防止逸出,污染空气,低温浴槽B的温度区间应控制在-34℃以下,B错误;
C.将催化剂负载在玻璃棉上而不是直接平铺在玻璃管中,目的是增大与气体的接触面积,加快反应速率,C正确;
D.由分析可知尾气回收的物质为NO,D正确;
故选B。
3.氯胺是饮用水消毒剂,包括一氯胺(NH2Cl)、二氯胺(NHCl2)和三氯胺(NCl3),三者中N的化合价均为 3。NH2Cl极易水解,生成一种用于杀菌的强氧化性酸,制备反应为。下列说法正确的是
A.电负性:
B.能形成分子间氢键,也能
C.是极性分子,是非极性分子
D.一氯胺与浓盐酸混合可产生
【答案】D
【解析】A.根据三氯胺(NCl3),三者中N的化合价均为 3,得到电负性:,故A错误;
B.能形成分子间氢键,As电负性小,因此不能形成分子间氢键,故B错误;
C.是极性分子,是三角锥形,因此是极性分子,故C错误;
D.NH2Cl极易水解,生成一种用于杀菌的强氧化性酸,说明生成了次氯酸,因此一氯胺中+1价Cl与浓盐酸中 1价Cl发生氧化还原反应可产生,故D正确。
综上所述,答案为D。
4.(2023高三·全国·专题练习)亚氯酸钠(NaClO2)是重要漂白剂。测定某产品中NaClO2纯度的实验操作如下:准确称取1.00g样品,加入适量蒸馏水和过量的KI晶体,在酸性条件下发生反应:ClO+4I-+4H+=2H2O+2I2+Cl-。将所得混合液稀释成100mL待测溶液。用 (填“酸式”或“碱式”)滴定管量取25.00mL待测溶液置于锥形瓶中,加入淀粉溶液作指示剂,用0.5000mol L-1Na2S2O3标准液滴定(已知:I2+2S2O=2I-+S4O),当 ,即为滴定终点;平行滴定3次,测得消耗标准溶液体积的平均用量为20.00mL。所称取的样品中NaClO2质量百分含量为 。
【答案】 酸式 当滴入最后半滴标准液,锥形瓶内溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不变色 90.50%
【解析】该混合溶液是在酸性条件下反应的,则选用酸式滴定管量取待测液;已知反应:Cl+4I-+4H+=2H2O+2I2+Cl-,用Na2S2O3标准液滴定的原理:I2+2S22I-+S4,滴定终点现象是:当滴入最后半滴标准液,锥形瓶内溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不变色;通过测定碘单质的含量来计算NaClO2的含量,由反应的关系式:
解得n=2.5×10-3mol,则100mL样品溶液中的物质的量为2.5×10-3mol×=0.01mol,则1.00g样品中NaClO2质量百分含量为×100%=90.5%。
5.(2023·陕西商洛·三模)Cl2O(一氧化二氯,又叫次氯酸酐)是一种漂白剂和杀菌剂。某小组设计实验制备Cl2O并测定其纯度。部分信息如下:
制备原理 主反应:2HgO(s)+2Cl2(g)=ClHgOHgCl(s)+Cl2O(g)(反应温度控制在18~25℃) 副反应:2HgO(s)+2Cl2(g)2HgCl2(s)+O2(g)
物理性质 常温下,Cl2O的熔点为-120.6℃,沸点为2.0℃,Cl2的熔点为-101.0℃,沸点为-34.0℃。Cl2O在CCl4中的溶解度远大于在水中的
化学性质 Cl2O+H2O 2HClO
回答下列问题:
(1)实验室用重铬酸钾(K2Cr2O7)和浓盐酸在常温下制备少量Cl2,仪器a的名称为 。A中发生反应的离子方程式为 。已知:1molK2Cr2O7完全反应时转移6mol电子。
(2)C装置中试剂的作用是 ,H装置中试剂的名称是 。
(3)低温浴槽E控制的温度范围为 。
(4)将收集的产品汽化,通入水中得到高纯度Cl2O的浓溶液,放在密封阴凉处和暗处贮存。当需要Cl2O时,可将Cl2O浓溶液用CCl4提取出来。实验室从贮存的Cl2O浓溶液中提取Cl2O的操作方法是用CCl4 、分液、汽化。
(5)测定Cl2O浓溶液的浓度。
准确量取VmLCl2O浓溶液稀释成250mL溶液,量取25.00mL溶液于锥形瓶中,加入过量的KI溶液和稀硫酸,在暗室中充分反应。滴加3滴R,用cmol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗滴定液xmL。
有关滴定反应有:Cl2O+2H++4I-=H2O+2Cl-+2I2,HClO+H++2I-=I2+Cl-+H2O,I2+2=2I-+。
①R的名称是 。
②该Cl2O浓溶液中氯元素的含量为 g·L-1。若振荡时间太长,空气中的O2与溶液接触时间长,会使测得的结果 (填“偏高”或“偏低”)。
【答案】(1) 分液漏斗 +14H++6Cl-=2Cr3++3Cl2↑+7H2O
(2) 干燥Cl2 碱石灰
(3)-34.0℃~2.0℃
(4)萃取
(5) 淀粉溶液 偏高
【分析】该实验装置是利用重铬酸钾(K2Cr2O7)和浓盐酸在常温下制备少量Cl2,将Cl2净化除杂后和HgO反应制得Cl2O,用低温槽收集可以分离Cl2O和Cl2,最后的干燥管中放碱石灰防止空气中的水蒸气进入,同时起到尾气处理的作用,据此分析答题。
【解析】(1)仪器a的名称为分液漏斗,+14H++6Cl-=2Cr3++3Cl2↑+7H2O因为1molK2Cr2O7完全反应时转移6mol电子,所以产物为Cr3+;
(2)C装置中试剂的作用是干燥、除去Cl2中的水蒸气,防止水蒸气干扰D中的反应,因为Cl2O+H2O2HClO,而制出的C12中含有水蒸气,所以C中为浓硫酸,起干燥作用;最后的干燥管中放碱石灰防止空气中的水蒸气进入,同时起到尾气处理的作用;
(3)低温浴槽E控制的温度范围为-34.0℃~2.0℃,在该温下Cl2O为液体,Cl2还是气体,可以分离Cl2O和Cl2;
(4)因为Cl2O在CCl4中的溶解度远大于在水中的,故采用萃取法从贮存的Cl2O浓溶液中提取Cl2O;
(5)①生成物中有I2生成,用Na2S2O3溶液滴定I2,故选用淀粉溶液作指示剂;
② 由反应式知, Cl2O~2 I2, HClO~I2,即1molCl消耗2mol Na2S2O3。Cl2O的溶液中氯含量: ;若振荡时间太长,空气中的O2与溶液接触时间长,溶液中的O2会和Na2S2O3发生反应使x偏大,结果偏高。
1.(2023高三·全国·专题练习)二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色气体,是国际上公认的安全、无毒的绿色消毒剂。二氧化氯的制备及由二氧化氯来制备一种重要的含氯消毒剂——亚氯酸钠(NaClO2)的工艺流程如图所示。已知:①纯ClO2易分解爆炸;②NaClO2的溶解度随温度的升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O。
下列说法正确的是
A.在无隔膜电解槽中阳极的电极反应式为
B.ClO2发生器中发生反应的离子方程式为
C.ClO2发生器中通入空气的目的是氧化NaClO3
D.吸收塔内发生反应的离子方程式为
【答案】A
【分析】电解法生产亚氯酸钠的工艺流程:无隔膜电解槽电解饱和氯化钠溶液,NaCl+3H2ONaClO3+3H2↑,得到氯酸钠溶液,氯酸钠(NaClO3)在酸性条件下被二氧化硫还原成二氧化氯,发生反应2NaClO3+SO2=Na2SO4+2C1O2,ClO2在二氧化硫和空气混合气体中不易分解爆炸,通入空气的目的是稀释ClO2,防止C1O2爆炸,吸收塔中加入氢氧化钠、过氧化氢发生反应生成NaC1O2,经过滤、结晶得到NaClO2·3H2O,以此分析解答。
【解析】A.在无隔膜电解槽中,Cl-在阳极失去电子发生氧化反应产生,故阳极的电极反应式为,A正确;
B.酸性条件下,NaClO3被SO2还原为ClO2,根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒,结合物质的拆分原则,可得该反应的离子方程式为:,B错误;
C.由已知信息①可知,通入空气的目的是稀释ClO2,防止ClO2分解爆炸,C错误;
D.碱性条件下,ClO2、H2O2在吸收塔中发生反应可生成NaClO2,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒及物质的拆分原则,可知该反应的离子方程式为,D错误;
故合理选项是A。
2.(2024高三·全国·专题练习)化学让生活更美好,各类水处理剂能让水源水质得到提升,达到饮用水的标准。生活中较常见的水处理剂有氯气、次氯酸钠、漂白粉(主要成分为次氯酸钙)、二氧化氯、明矾、硫酸铁、高铁酸钠等。
(1)氯气常用于自来水的消毒,请写出氯气溶于水的离子方程式: 。
(2)氯气能用于制备易于保存、使用方便的漂白液,但若温度过高会发生副反应生成NaCl、NaClO3.加热时,当NaOH与Cl2反应生成的n(NaClO)∶n(NaClO3)=5∶1时,NaOH与Cl2反应的化学方程式为 。
(3)氯气消毒时,会与水中的有机物发生反应,生成的有机氯化物可能对人体有害。因此人们已开始研究并试用新的自来水消毒剂,如二氧化氯(ClO2)、臭氧等。ClO2被世界卫生组织(WHO)列为A级高效、安全灭菌消毒剂,将逐渐取代Cl2成为自来水的消毒剂。ClO2气体具有强氧化性,其还原产物ClO、Cl-的转化率与pH关系如图所示。
ClO2对污水中S2-、CN-等也有明显的去除效果,请写出pH≤2时,ClO2与S2-反应的离子方程式: 。某工厂污水中含CN-a mg·L-1,现用ClO2将CN-氧化,生成了两种无毒无害的气体,处理50 m3这种污水,至少需要ClO2 mol。
(4)高铁酸钠(Na2FeO4)在水中既能消毒杀菌,其产物Fe(OH)3胶体又能净水除去悬浮杂质,是一种理想的水处理剂。如果以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率,则Cl2、ClO2(pH≤2时)、Na2FeO4三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是 。
【答案】(1)Cl2+H2OH++Cl-+HClO
(2)16NaOH+8Cl25NaClO+NaClO3+10NaCl+8H2O
(3) 2ClO2+5S2-+8H+=2Cl-+5S↓+4H2O
(4)ClO2>Cl2>Na2FeO4`
【解析】(1)(1)氯气和水反应,生成盐酸和次氯酸,次氯酸为弱电解质,不能拆,故离子方程式为Cl2+H2OH++Cl-+HClO,
(2)(2)当氯气和氢氧化钠反应,氯气既是氧化剂又是还原剂,n(NaClO)∶n(NaClO3)=5∶1,假设生成5mol的NaClO,失去电子5mol,而生成1mol的NaClO3失去5mol电子,共失去10mol电子,则氯气得电子生成氯化钠为10mol,根据元素守恒需要氯气8mol,需要氢氧化钠16mol,故反应的化学方程式为16NaOH+8Cl25NaClO+NaClO3+10NaCl+8H2O。
(3)(3)pH≤2,说条件为酸性条件,ClO2具有氧化性,硫离子具有还原性,故两者发生氧化还原反应,化学方程式为2ClO2+5S2-+8H+=2Cl-+5S↓+4H2O;ClO2将CN-氧化,生成了两种无毒无害的气体,无毒无害气体应为氮气和二氧化碳,根据图像可知,两者反应的化学方程式为,污水中CN-的质量为50ag,物质的量为,等于二氧化氯的物质的量,故为。
(4)(4)以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率,设质量均为mg,Cl2、ClO2(pH≤2时)、Na2FeO4三种消毒剂的效率为、、,故大小顺序为ClO2>Cl2>Na2FeO4`。
3.(23-24高三上·浙江舟山·阶段练习)亚硝酰氯(NOCl)是有机药物制备的重要试剂,可按以下流程合成和利用。
已知:亚硝酰氯有毒,沸点-5.5℃,分子中各原子均满足8电子稳定结构。
请回答:
(1)NOCl的电子式为 ,化合物X的结构简式为 。
(2)下列说法正确的是_______。
A.NOCl中的氮元素呈正价
B.NOCl分子的空间结构为V形
C.化合物X的沸点低于氯乙酰胺()
D.工业上可以用蒸馏水吸收多余的NOCl,防止污染环境
(3)已知浓盐酸和浓硝酸混合配制王水时也会产生亚硝酰氯,写出该反应的化学方程式 。
(4)设计实验验证化合物X中含有Cl元素 ;写出实验过程中涉及的反应方程式 。
【答案】(1)
(2)ABC
(3)
(4) 将化合物X与氢氧化钠的水溶液共热,充分反应后滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,若有白色沉淀生成,则证明化合物X中含有Cl元素 ;
【解析】(1)①由于亚硝酰氯分子中各原子均满足8电子稳定结构,所以N原子与O原子形成2对共用电子对,N原子与Cl原子形成1对共用电子对,电子式为:;
②化合物X由乙烯与等物质的量的亚硝酰氯发生加成反应得到,结构简式为:。
(2)A.NOCl中氧元素为-2价,氯元素为-1价,氮元素为+3价,所以氮元素呈正价,A项正确;
B.NOCl的结构式为O=N-Cl,中心N原子上有一对孤电子对,所以价层电子对数为3,其分子的空间结构为V形,B项正确;
C.氯乙酰胺可形成分子间氢键,化合物X不能形成氢键,所以化合物X的沸点低于氯乙酰胺,C项正确;
D.NOCl与水反应生成HCl和亚硝酸,亚硝酸易分解出NO,所以不可以用蒸馏水吸收多余的NOCl,D项错误;
故选ABC。
(3)浓盐酸和浓硝酸混合配制王水时会产生亚硝酰氯,氮元素化合价降低,作氧化剂,则氯元素会被氧化成氯气,反应方程式为:。
(4)应先将化合物X中的氯原子转化为氯离子,再检验氯离子的存在,检验方法为:将化合物X与氢氧化钠的水溶液共热,充分反应后滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,若有白色沉淀生成,则证明化合物X中含有Cl元素;实验过程成涉及的方程式为化合物X在氢氧化钠水溶液中的取代反应,以及生成的氯化钠与硝酸银的反应,反应方程式如下:;。
4.(2023高三·全国·专题练习)亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效的漂白剂和氧化剂,可用于各种纤维和某些食品的漂白。马蒂逊(Mathieson)法制备亚氯酸钠的流程如下:
回答下列问题:
(1)反应①阶段,参加反应的NaClO3和SO2的物质的量之比为 。
(2)若反应①通过原电池来实现,则ClO2是 产物。
(3)反应②中的 可用NaClO4代替。
(4)反应②条件下,ClO2的氧化性 (大于、小于、等于)H2O2。
【答案】(1)2:1
(2)正极
(3)
(4)大于
【分析】反应①是氯酸钠和二氧化硫在酸性条件下生成二氧化氯和硫酸氢钠,氯酸钠作氧化剂,二氧化硫作还原剂;反应②是二氧化氯和过氧化氢在碱性条件下反应,生成亚氯酸钠,二氧化氯作氧化剂,过氧化氢作还原剂。
【解析】(1)根据流程图反应①中氧化剂是,还原剂是,还原产物是,氧化产物是。根据化合价升降相等可得和的物质的量之比为2∶1;
(2)由反应①化合价变化情况,是还原产物,再根据原电池正极表面发生还原反应,所以是正极产物;
(3)据流程图反应②,在与的反应中,转化为氯元素的化合价降低,做氧化剂,中氯元素化合价为最高价态,具有强氧化性,所以可用NaClO4代替;
(4)据流程图反应②与反应的化合价变化情况,做氧化剂,做还原剂,可以推出的氧化性大于。
5.(23-24高三上·宁夏银川·阶段练习)亚硝酰氯NOCl常用于合成洗涤剂、触媒及用作中间体,是一种红褐色液体或黄色气体,其熔点-64.5℃,沸点-5.5℃,遇水易水解。某学习小组在实验室用Cl2与NO制备NOCl并测定其纯度。
(1)若用KClO3和浓盐酸制取Cl2反应的离子方程式为 。
(2)NOCl分子中各原子均满足8电子稳定结构,则NOCl的结构式为 。
(3)利用制得的NO和Cl2制备NOCl,装置如图所示(夹持装置略去):
①装置连接顺序为a→ (按气流自左向右方向,用小写字母表示)。
②装置I、II除可进一步干燥NO、Cl2外,另一个作用是 。
③装置VI在实验时可观察到的现象是 。
④若不用装置IV中的干燥管对实验有何影响 (用化学方程式表示)。
(4)亚硝酰氯NOCl纯度的测定(假设杂质不参与反应):取VI中所得液体100g溶于NaOH溶液中,然后加入一定量稀硫酸和KI,并通入足量N2,将NO全部赶出,最后将溶液稀释至250.00mL;取出25.00mL样品溶于锥形瓶中,用淀粉作指示剂,用cmol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点,最终消耗标准溶液的体积为20.00mL。
已知:2+4H++2I-=2NO+I2+2H2O;I2+2=+2I-
①滴定终点的现象:当滴入最后半滴标准溶液后, 。
②亚硝酰氯(NOCl)的质量分数为 %。(用含c的代数式表示)
【答案】(1)+5Clˉ+6H+=3Cl2↑+3H2O
(2)
(3) efcbd(或fecbd) 通过观察气泡来调整气体的流入速率或控制气体的通入比例 气体黄绿色变浅,有红褐色液体产生 NOCl+H2O=HNO2+HCl
(4) 溶液由蓝色变为无色,且半分钟不恢复 13.1c
【解析】(1)KClO3具有氧化性,HCl具有还原性和酸性,则发生反应;
故答案为:;
(2)N具有三个共价键,O具有两个共价键,Cl具有1个共价键;
故答案为: ;
(3)氯气与NO2经过浓硫酸干燥,反应生成NOCl,在冰盐中冷凝收集NOCl,氯气、NO以及NOCl均不能排放到空气中,用氢氧化钠溶液吸收,NOCl遇水易水解,故在收集装置和尾气处理装置之间需加一个干燥装置,据此进行解答;
①根据分析,装置连接顺序为aefcbd;
故答案为:efcbd;
②装置I、II可进一步干燥NO、Cl2,通过观察气泡来调整气体的流入速率或控制气体的通入比例制取NOCl;
故答案为:通过观察气泡来调整气体的流入速率或控制气体的通入比例;
③在冰盐中冷凝收集NOCl,过量的氯气、NO进入装置Ⅵ中,则氯气逐渐减少,颜色变浅,NO与O2结合生成红棕色NO2;
故答案为:气体黄绿色变浅,有红褐色液体产生;
④NOCl遇水易水解,NOCl+H2O=HNO2+HCl;
故答案为:NOCl+H2O=HNO2+HCl;
(4)①淀粉遇碘单质变蓝,当I2遇到Na2S2O3,碘单质被还原为I-,则淀粉溶液由蓝色变为无色;
故答案为:溶液由蓝色变为无色,且半分钟不恢复;
②根据方程式,根据已知,,则250mL溶液中,质量分数为;
故答案为:13.1c。
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新型含氯化合物是近几年高考实验探究热点,通过对新型含氯化合物的性质探究,能培养学生对化学实验和性质考查所需要的归纳、分析、推理能力。
1.(2024·甘肃·高考真题)化学与生活息息相关,下列对应关系错误的是
物质 性质 用途
A 次氯酸钠 氧化性 衣物漂白
B 氢气 可燃性 制作燃料电池
C 聚乳酸 生物可降解性 制作一次性餐具
D 活性炭 吸附性 分解室内甲醛
A.A B.B C.C D.D
2.(2024·广东·高考真题)1810年,化学家戴维首次确认“氯气”是一种新元素组成的单质。兴趣小组利用以下装置进行实验。其中,难以达到预期目的的是
A B
制备 净化、干燥
C D
收集 验证的氧化性
A.A B.B C.C D.D
含氯化合物通常用作杀菌消毒剂,因其性质不稳定,易分解,在使用和保存时尤其需要注意。下面就注意事项总结如下:
1.外用消毒剂,除浓度低于50mg·L-1的微酸性次氯酸水外不得口服。置于儿童不易触及处。包装应标示相应的安全警示标志。
2.配制和分装浓消毒液时,应戴口罩和手套;使用时应戴手套,避免接触皮肤。如不慎溅入眼睛,应立即用水冲洗,严重者应就医。
3.阴凉处避光、防潮、密封保存;现配现用。
4.对织物有漂白作用、不应用于有色织物的消毒。对金属与其他物品有腐蚀,消毒后及时冲洗。
5.用于餐具与诊疗器械消毒后,应及时用清水洗净残留消毒液后方可用于人体。
6.补消毒物品有机物污染严重时,应适当提高使用浓度或延长作用时间,或者进行两次消毒。
7.依照具体产品说明书标注的使用范围、使用方法、有效期和安全性检测结果使用。
1.(2023·广东·高考真题)利用活性石墨电极电解饱和食盐水,进行如图所示实验。闭合,一段时间后
A.U型管两侧均有气泡冒出,分别是和 B.a处布条褪色,说明具有漂白性
C.b处出现蓝色,说明还原性: D.断开,立刻闭合,电流表发生偏转
2.(2022·福建·高考真题)氨是水体污染物的主要成分之一,工业上可用次氯酸盐作处理剂,有关反应可表示为:
①
②
在一定条件下模拟处理氨氮废水:将的氨水分别和不同量的混合,测得溶液中氨去除率、总氮(氨氮和硝氮的总和)残余率与投入量(用x表示)的关系如下图所示。下列说法正确的是
A.的数值为0.009
B.时,
C.时,x越大,生成的量越少
D.时,
1.一氧化二氯
(1)性质:是次氯酸的酸酐,溶于水产生不稳定的次氯酸并最终变为盐酸
(2)外观与性状: 黄棕色气体,有刺激性气味。
(3)制法:用新制备的黄色氧化汞与氯气反应可制得一氧化二氯:
2HgO+2Cl2===Cl2O+HgCl2·HgO
同样也可以用氯气与潮湿的碳酸钠反应来制取:
2Na2CO3+H2O+2Cl2===2NaCl+2NaHCO3+Cl2O
2.二氧化氯
(1)物理性质:是一种黄绿色到橙黄色的气体,极易溶于水。
(2)制取:
Cl2+2NaClO2===2ClO2↑+2NaCl
或:5NaClO2+4HCl===4ClO2↑+5NaCl+2H2O
(3)用途:是一种广谱、高效的灭菌剂。
3.NaClO (次氯酸钠)
(1)性质:固体次氯酸钠为白色粉末.极不稳定工业用次氯酸钠溶液为淡黄色液体,具有类似氯气气味。溶于水,有强氧化性。水溶液碱性,并缓慢分解为NaCI、NaCIO,受热受光快速分解,受高热分解产生有毒的腐蚀性烟气,具有腐蚀性。贮存时,应置于阴凉、干燥、避光处,远离火种、热源,防止阳光直射.应与还原剂、易燃或可燃物、酸类、碱类等分开存放。
(2)用途:次氯酸钠为高效、快速、广谱消毒剂,常用于畜禽用具、畜禽舍及环次氯酸钠溶液0. 01010—o.02%水溶液用于畜禽用具、器械的浸泡消毒,消毒时间为5—10分钟。
4.NaClO2(亚氯酸钠)
(1)性质:黄绿色液体,呈碱性,是一种强氧化剂,遇酸放出ClO2气体。
(2)用途:是一种高效氧化剂漂白剂。主要用于棉纺、亚麻、纸浆漂白、食品消毒、水处理、杀菌灭藻和鱼药制造。
5.NOCl(亚硝酰氯)
是有机物合成中的重要试剂,可由NO与Cl2在通常条件下反应得到。亚硝酰氯对眼睛、皮肤和粘膜有强烈刺激性,具有类似氯气和氮氧化物的毒作用。吸入后可引起肺水肿及出血。
6.NCl3(三氯胺)
这个黄色、油状、具有刺激性气味的液体经常可以在氨的衍生物与氯的反应的副产物中见到。纯的NCl3是非常活泼的。把自来水用一氯胺消毒,就会有少量三氯化氮产生。
NCl3水解:NCl3+3H2O=NH3+3HClO
生成的NH3又被HClO氧化生成N2,故总反应式为:
2NCl3+3H2O=N2+3HCl+3HClO
7. NH2Cl(一氯胺)
一氯胺是重要的水消毒剂,其原因是由于一氯胺在中性、酸性环境中会发生水解,生成具有强烈杀菌作用的次氯酸。
NH2Cl+H2ONH4ClONH3+HClO
这表明一氯胺中,氮的化合价为-3,氯的化合价为+1。
1.(2024·湖南邵阳·一模)是一种高效、安全的消毒用品。某电解法制备的装置如图,有关说法错误的是
A.与a相连的电极上发生氧化反应
B.电解过程中转移电子时,有通过离子交换膜进入阳极区
C.整个生产过程中,理论上得到两种气体产物和的体积比为
D.“二氧化氯发生器”中生成的X溶液的主要溶质为和
2.(22-23高三上·山东德州·期末)亚硝酰氯(NOCl)可用做有机合成试剂。某研究小组用NO和Cl2制备NOCl,并分离回收未反应的原料,装置如图(夹持及加热装置已略去)。
已知:①;
②沸点: NOCl为-6℃,Cl2为-34℃,NO为-152℃ ;
③NOCl易水解,能与O2反应。下列说法错误的是
A.实验前先通入氩气,目的是排尽装置内的空气
B.低温浴槽B的温度区间应控制在-34℃~-6℃
C.将催化剂负载在玻璃棉上,以增大接触面积,提高反应速率
D.尾气回收的物质为NO
3.氯胺是饮用水消毒剂,包括一氯胺(NH2Cl)、二氯胺(NHCl2)和三氯胺(NCl3),三者中N的化合价均为 3。NH2Cl极易水解,生成一种用于杀菌的强氧化性酸,制备反应为。下列说法正确的是
A.电负性:
B.能形成分子间氢键,也能
C.是极性分子,是非极性分子
D.一氯胺与浓盐酸混合可产生
4.(2023高三·全国·专题练习)亚氯酸钠(NaClO2)是重要漂白剂。测定某产品中NaClO2纯度的实验操作如下:准确称取1.00g样品,加入适量蒸馏水和过量的KI晶体,在酸性条件下发生反应:ClO+4I-+4H+=2H2O+2I2+Cl-。将所得混合液稀释成100mL待测溶液。用 (填“酸式”或“碱式”)滴定管量取25.00mL待测溶液置于锥形瓶中,加入淀粉溶液作指示剂,用0.5000mol L-1Na2S2O3标准液滴定(已知:I2+2S2O=2I-+S4O),当 ,即为滴定终点;平行滴定3次,测得消耗标准溶液体积的平均用量为20.00mL。所称取的样品中NaClO2质量百分含量为 。
5.(2023·陕西商洛·三模)Cl2O(一氧化二氯,又叫次氯酸酐)是一种漂白剂和杀菌剂。某小组设计实验制备Cl2O并测定其纯度。部分信息如下:
制备原理 主反应:2HgO(s)+2Cl2(g)=ClHgOHgCl(s)+Cl2O(g)(反应温度控制在18~25℃) 副反应:2HgO(s)+2Cl2(g)2HgCl2(s)+O2(g)
物理性质 常温下,Cl2O的熔点为-120.6℃,沸点为2.0℃,Cl2的熔点为-101.0℃,沸点为-34.0℃。Cl2O在CCl4中的溶解度远大于在水中的
化学性质 Cl2O+H2O 2HClO
回答下列问题:
(1)实验室用重铬酸钾(K2Cr2O7)和浓盐酸在常温下制备少量Cl2,仪器a的名称为 。A中发生反应的离子方程式为 。已知:1molK2Cr2O7完全反应时转移6mol电子。
(2)C装置中试剂的作用是 ,H装置中试剂的名称是 。
(3)低温浴槽E控制的温度范围为 。
(4)将收集的产品汽化,通入水中得到高纯度Cl2O的浓溶液,放在密封阴凉处和暗处贮存。当需要Cl2O时,可将Cl2O浓溶液用CCl4提取出来。实验室从贮存的Cl2O浓溶液中提取Cl2O的操作方法是用CCl4 、分液、汽化。
(5)测定Cl2O浓溶液的浓度。
准确量取VmLCl2O浓溶液稀释成250mL溶液,量取25.00mL溶液于锥形瓶中,加入过量的KI溶液和稀硫酸,在暗室中充分反应。滴加3滴R,用cmol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗滴定液xmL。
有关滴定反应有:Cl2O+2H++4I-=H2O+2Cl-+2I2,HClO+H++2I-=I2+Cl-+H2O,I2+2=2I-+。
①R的名称是 。
②该Cl2O浓溶液中氯元素的含量为 g·L-1。若振荡时间太长,空气中的O2与溶液接触时间长,会使测得的结果 (填“偏高”或“偏低”)。
1.(2023高三·全国·专题练习)二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色气体,是国际上公认的安全、无毒的绿色消毒剂。二氧化氯的制备及由二氧化氯来制备一种重要的含氯消毒剂——亚氯酸钠(NaClO2)的工艺流程如图所示。已知:①纯ClO2易分解爆炸;②NaClO2的溶解度随温度的升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O。
下列说法正确的是
A.在无隔膜电解槽中阳极的电极反应式为
B.ClO2发生器中发生反应的离子方程式为
C.ClO2发生器中通入空气的目的是氧化NaClO3
D.吸收塔内发生反应的离子方程式为
2.(2024高三·全国·专题练习)化学让生活更美好,各类水处理剂能让水源水质得到提升,达到饮用水的标准。生活中较常见的水处理剂有氯气、次氯酸钠、漂白粉(主要成分为次氯酸钙)、二氧化氯、明矾、硫酸铁、高铁酸钠等。
(1)氯气常用于自来水的消毒,请写出氯气溶于水的离子方程式: 。
(2)氯气能用于制备易于保存、使用方便的漂白液,但若温度过高会发生副反应生成NaCl、NaClO3.加热时,当NaOH与Cl2反应生成的n(NaClO)∶n(NaClO3)=5∶1时,NaOH与Cl2反应的化学方程式为 。
(3)氯气消毒时,会与水中的有机物发生反应,生成的有机氯化物可能对人体有害。因此人们已开始研究并试用新的自来水消毒剂,如二氧化氯(ClO2)、臭氧等。ClO2被世界卫生组织(WHO)列为A级高效、安全灭菌消毒剂,将逐渐取代Cl2成为自来水的消毒剂。ClO2气体具有强氧化性,其还原产物ClO、Cl-的转化率与pH关系如图所示。
ClO2对污水中S2-、CN-等也有明显的去除效果,请写出pH≤2时,ClO2与S2-反应的离子方程式: 。某工厂污水中含CN-a mg·L-1,现用ClO2将CN-氧化,生成了两种无毒无害的气体,处理50 m3这种污水,至少需要ClO2 mol。
(4)高铁酸钠(Na2FeO4)在水中既能消毒杀菌,其产物Fe(OH)3胶体又能净水除去悬浮杂质,是一种理想的水处理剂。如果以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率,则Cl2、ClO2(pH≤2时)、Na2FeO4三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是 。
3.(23-24高三上·浙江舟山·阶段练习)亚硝酰氯(NOCl)是有机药物制备的重要试剂,可按以下流程合成和利用。
已知:亚硝酰氯有毒,沸点-5.5℃,分子中各原子均满足8电子稳定结构。
请回答:
(1)NOCl的电子式为 ,化合物X的结构简式为 。
(2)下列说法正确的是_______。
A.NOCl中的氮元素呈正价
B.NOCl分子的空间结构为V形
C.化合物X的沸点低于氯乙酰胺()
D.工业上可以用蒸馏水吸收多余的NOCl,防止污染环境
(3)已知浓盐酸和浓硝酸混合配制王水时也会产生亚硝酰氯,写出该反应的化学方程式 。
(4)设计实验验证化合物X中含有Cl元素 ;写出实验过程中涉及的反应方程式 。
4.(2023高三·全国·专题练习)亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效的漂白剂和氧化剂,可用于各种纤维和某些食品的漂白。马蒂逊(Mathieson)法制备亚氯酸钠的流程如下:
回答下列问题:
(1)反应①阶段,参加反应的NaClO3和SO2的物质的量之比为 。
(2)若反应①通过原电池来实现,则ClO2是 产物。
(3)反应②中的 可用NaClO4代替。
(4)反应②条件下,ClO2的氧化性 (大于、小于、等于)H2O2。
5.(23-24高三上·宁夏银川·阶段练习)亚硝酰氯NOCl常用于合成洗涤剂、触媒及用作中间体,是一种红褐色液体或黄色气体,其熔点-64.5℃,沸点-5.5℃,遇水易水解。某学习小组在实验室用Cl2与NO制备NOCl并测定其纯度。
(1)若用KClO3和浓盐酸制取Cl2反应的离子方程式为 。
(2)NOCl分子中各原子均满足8电子稳定结构,则NOCl的结构式为 。
(3)利用制得的NO和Cl2制备NOCl,装置如图所示(夹持装置略去):
①装置连接顺序为a→ (按气流自左向右方向,用小写字母表示)。
②装置I、II除可进一步干燥NO、Cl2外,另一个作用是 。
③装置VI在实验时可观察到的现象是 。
④若不用装置IV中的干燥管对实验有何影响 (用化学方程式表示)。
(4)亚硝酰氯NOCl纯度的测定(假设杂质不参与反应):取VI中所得液体100g溶于NaOH溶液中,然后加入一定量稀硫酸和KI,并通入足量N2,将NO全部赶出,最后将溶液稀释至250.00mL;取出25.00mL样品溶于锥形瓶中,用淀粉作指示剂,用cmol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点,最终消耗标准溶液的体积为20.00mL。
已知:2+4H++2I-=2NO+I2+2H2O;I2+2=+2I-
①滴定终点的现象:当滴入最后半滴标准溶液后, 。
②亚硝酰氯(NOCl)的质量分数为 %。(用含c的代数式表示)
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