2.2.1　氯气的性质 课时同步练（含解析）

第二节　氯及其化合物
第1课时　氯气的性质
◆ 知识点一　氯气与金属、非金属单质的反应
1. 下列关于氯及其化合物的说法错误的是 (　)
A.新制的氯水保存在棕色的试剂瓶中
B.过量的铁粉与氯气反应,生成氯化亚铁
C.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2
D.利用氢气在氯气中燃烧生成氯化氢是工业制备盐酸的方法
2. 下列氯化物既可以由氯气与金属反应制得,又可以由金属与盐酸反应制得的是 (　)
A.FeCl2 B.MgCl2 C.FeCl3 D.CuCl2
3.为了探究氯气的性质,进行了以下四个实验。下列说法错误的是 (　)
图L2-2-1
A.四个实验中氯气均表现氧化性
B.可以用坩埚钳夹住灼烧后的钠立刻放入充满氯气的集气瓶中
C.金属铁和铜在实验中均燃烧得到高价态的金属氯化物
D.氢气需要先验纯再通入氯气中点燃
◆ 知识点二　氯气与水的反应
4. 数字化实验将传感器、数据采集器和计算机相连,可利用信息技术对化学实验进行数据的采集和分析。数字化实验得到的光照过程中氯水的pH变化情况如图L2-2-2所示。对此,下列有关说法正确的是 (　)
图L2-2-2
A.pH减小的主要原因是光照引起了Cl2溶解度的减小,氯气逸出,导致了溶液中H+浓度减小
B.光照过程中,氯水pH减小的同时,溶液中Cl-的浓度也不断减小
C.光照使氯水中的次氯酸分解为盐酸,溶液的酸性增强
D.随着对氯水光照时间的延长,氯水的漂白性将增强
5. 自来水可以用氯气消毒、某学生用这种自来水去配制下列物质的溶液,不会产生明显的药品变质问题的是 (　)
①AgNO3　②FeCl3　③AlCl3　④NaOH　⑤FeCl2 ⑥Na2CO3
A.①②⑥ B.③④ C.②③ D.④⑤⑥
6. 如图L2-2-3所示,将潮湿的Cl2通过甲装置后,再通过放有干燥红色布条的乙装置,红色布条不褪色,则甲装置中所盛试剂可能是 (　)
图L2-2-3
①浓硫酸　②NaOH溶液　③水　④饱和食盐水
A.①④ B.②③ C.①② D.②③④
7. 某同学在pH试纸上滴几滴新制氯水,现象如图L2-2-4所示,有关该实验的说法中正确的是 (　)
图L2-2-4
A.该实验说明Cl2具有漂白性
B.该实验说明H+扩散速率比HClO快
C.将实验后的pH试纸在酒精灯上微热,试纸又恢复为原来的颜色
D.若用久置的氯水进行实验,现象相同
8. 向盛有紫色石蕊溶液的试管中持续通入氯气至过量,溶液颜色可能出现红色、无色、浅黄绿色等变化。下列叙述不正确的是(　)
图L2-2-5
A.过程Ⅰ溶液由紫色变成红色,起作用的微粒是H+
B.过程Ⅱ溶液由红色变成无色,证明试管②溶液不再呈酸性
C.过程Ⅲ溶液颜色由无色变成浅黄绿色,证明溶液中有Cl2
D.若向紫色石蕊溶液中持续加入Na2O2粉末,最终颜色会褪去
◆ 知识点三　氯气与碱的反应
9. “84”消毒液成为人们居家生活的必需品。下列有关说法正确的是 (　)
A.将Cl2通入石灰乳中可制得“84”清毒液
B.“84”消毒液的有效成分为NaClO
C.“84”消毒液可与稀盐酸混合使用
D.“84”消毒液的主要成分为HClO
10.工业上将Cl2通入石灰乳[主要成分是Ca(OH)2]制取漂白粉或漂粉精,反应原理为2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。下列有关说法中正确的是 (　)
A.离子方程式为Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O
B.该反应中,Cl2是氧化剂,Ca(OH)2是还原剂
C.该反应中,Ca(ClO)2是还原产物
D.该反应中,被氧化与被还原的原子数之比为1∶1
11. 曾有报道,在清洗卫生间时,因混合使用“84”消毒液(主要成分是NaClO)与“洁厕灵”(主要成分是稀盐酸)而发生氯气中毒事件。现利用如图L2-2-6所示装置探究“84”消毒液与“洁厕灵”的反应,将注射器中的“洁厕灵”注入试管中,以下说法错误的是 (　)
图L2-2-6
A.可观察到试管内产生黄绿色气体
B.湿润pH试纸先变红,后褪色
C.湿润淀粉-KI试纸变蓝色
D.棉花团蘸有的溶液A是饱和NaCl溶液,其作用是防止氯气外逸
12. “价—类”二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型。氯元素的“价—类”二维图如图L2-2-7所示,下列说法不正确的是(　)
图L2-2-7
A.a是洁厕灵的有效成分,可与漂白粉混合使用
B.b与水反应可以得到d
C.从化合价角度看,c具有较强氧化性
D.可溶性e溶液中加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液生成白色沉淀
13. 用试管和胶头滴管完成“84”消毒液(主要成分为NaClO)的氧化性和漂白性的探究,下列对比实验现象的分析不正确的是 (　)
对比实 验操作 　①1 mL蒸馏水+“84”消毒液+石蕊溶液 　②1 mL较稀硫酸+“84”消毒液+石蕊溶液 　③1 mL较浓硫酸+“84”消毒液+石蕊溶液
实验 现象 　混合后溶液pH=9.9,短时间内未褪色,一段时间后蓝色褪去 　混合后溶液pH=5.0,蓝色迅速褪去,无气体产生 　混合后溶液pH=3.2,蓝色迅速褪去,并产生大量气体,该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
A.对比实验①和②,②中蓝色迅速褪去的原因是发生反应:H++ClO-HClO
B.实验③中产生的气体是Cl2,由HClO分解得到:2HClOCl2↑+H2O
C.对比实验①②③,溶液的pH可能会影响ClO-的氧化性或Cl-的还原性
D.加酸可以提高“84”消毒液的漂白效果,但不能加入过多酸
14. 某兴趣小组用如图L2-2-8所示实验装置(部分夹持仪器已略去)制取并探究Cl2的性质,装置(Ⅰ)中发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。
图L2-2-8
[实验探究]
(1)装置(Ⅰ)中仪器a的名称是　　　　　。
(2)装置(Ⅱ)中浓硫酸的作用是　 。
(3)实验进行一段时间后,装置(Ⅲ)中的实验现象与分析:
①对甲、乙两处红纸花颜色变化的描述正确的是　　　　(填标号)。
A.甲不褪色,乙褪色
B.甲褪色,乙不褪色
②对比甲、乙两处实验现象,可知具有漂白性的物质是　　　　(填“Cl2”或“HClO”)。
③丙处淀粉KI试纸变为蓝色,其中Cl2和KI发生反应,补充完整下面的化学方程式:Cl2+2KI2KCl+　　　　。
(4)从实验安全和环境保护的角度考虑,该实验存在的一个明显缺陷是　 。
(5)Cl2常用于饮用水消毒。Cl2溶于水得到氯水,氯水中HClO的浓度越大杀菌能力越强。
已知25 ℃时,氯水中Cl2(溶于水的氯气分子)、HClO、ClO-三种微粒所占百分数与pH的关系如图L2-2-9所示,则用Cl2处理饮用水时,溶液pH的最佳控制范围是　　　　　　。
图L2-2-9
15. 某学习小组的同学用MnO2和浓盐酸反应来制备纯净的氯气并验证其有无漂白性,制备氯气的反应为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2↑,设计装置如图L2-2-10:
图L2-2-10
(1)D装置中现象:　　　　　　　　　　　　　;该套装置存在的缺陷:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)取少量E装置中溶液与洁厕灵(含盐酸)混合产生有毒气体,原因是　　　　　　　　
　　　　　　　　(用离子方程式表示)。
(3)若将Cl2通入热的烧碱溶液中,可以发生如下两个反应:
Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O和3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O。
从氧化还原角度分析Cl2表现了　　　　　　　　。当混合液中Cl-和Cl的个数比为15∶2时,混合液中ClO-和Cl的个数比为　　　　。
(4)近年来,随着化学工业的快速发展,氯气的需求迅速增加。图L2-2-11是制备氯气的原理示意图,其反应物是　　　　　,CuO的作用是　　　　　　,写出总反应的化学方程式,并用单线桥法标出该反应的电子转移情况:　　　　　　　　　　　　　。
图L2-2-11
第二节　氯及其化合物
第1课时　氯气的性质
1.B　[解析] 新制氯水中含有的HClO见光易分解,需保存在棕色的试剂瓶中,A正确;铁粉与氯气反应时,无论铁粉是否过量,反应均生成FeCl3,B错误;溶于水的氯气部分发生反应,使氯水呈浅黄绿色,C正确;氢气在氯气中燃烧生成HCl,再用水吸收HCl制得盐酸,D正确。
2.B　[解析] 铁和氯气在加热条件下反应生成FeCl3,铁和盐酸反应生成氯化亚铁,A、C不符合题意;镁和氯气在加热条件下反应生成MgCl2,镁和盐酸反应生成氯化镁和氢气,B符合题意;铜和氯气在加热条件下反应生成CuCl2,铜和盐酸不反应,D不符合题意。
3.B　[解析] 氯气与Na、Fe、Cu和H2反应,生成金属氯化物(或HCl),Cl2均是氧化剂,表现氧化性,A正确;钠的熔点较低,受热熔化,不能用坩埚钳夹住,B错误;Cl2具有强氧化性,与变价金属Fe、Cu反应时,生成高价态金属氯化物FeCl3和CuCl2,C正确;若氢气中混有空气,则点燃易发生爆炸,故氢气要先检验纯度,D正确。
4.C　[解析] 溶液中存在反应Cl2+H2OHCl+HClO、2HClO2HCl+O2↑,光照条件下HClO分解生成HCl,则溶液中H+增多,溶液的pH减小,A错误;根据A项分析知,光照条件下HClO分解生成HCl,则溶液中Cl-浓度增大,B错误;HClO是弱酸、盐酸是强酸,光照条件下HClO分解生成HCl,溶液酸性增强,C正确;HClO具有漂白性,盐酸没有漂白性,光照条件下HClO分解生成HCl,导致溶液中HClO浓度减小,溶液的漂白性减弱,D错误。
5.C　[解析] 用氯气消毒的自来水中含有Cl2、Cl-、HClO、ClO-、H+等微粒,相当于低浓度的氯水。用其来配制AgNO3溶液会导致Ag+与Cl-反应产生沉淀,①错误;FeCl3和氯水不反应,不会明显变质,②正确;AlCl3和氯水不反应,不会明显变质,③正确;氯水中Cl2、HClO、H+与OH-发生反应,④错误;氯水中Cl2具有强氧化性,会将Fe2+氧化为Fe3+,⑤错误;氯水中H+与碳酸根离子反应,⑥错误。
6.C　[解析] 干燥的氯气没有漂白性,潮湿的Cl2中含有漂白性的次氯酸,可使干燥的有色红布条褪色,但通过甲装置后,再通过放有干燥红色布条的乙装置,红色布条不褪色,说明甲装置可干燥氯气,也可吸收氯气,从而使气体通过乙装置时没有漂白性。根据上述分析可知,装置甲中可放置浓硫酸干燥氯气,氢氧化钠溶液可吸收氯气,均可达到实验目的,但水和饱和食盐水均不能达到实验目的,故C符合题意。
7.B　[解析] 氯水中含有的HClO具有强氧化性,可漂白pH试纸,Cl2无漂白性,A错误;外圈呈浅红色,内部呈白色,说明H+扩散速率比HClO快,B正确;HClO的强氧化性漂白是永久性的,将pH试纸微热,试纸不会恢复原来的颜色,C错误;久置的氯水因HClO分解生成HCl和O2,只有酸性、无漂白性,故pH试纸只变红,现象不同,D错误。
8.B　[解析] 紫色石蕊遇酸变红,过程Ⅰ溶液由紫色变成红色,起作用的微粒是H+,A正确;过程Ⅱ溶液由红色变成无色,是因为次氯酸的漂白性,溶液中仍然含有盐酸,B错误;过程Ⅲ溶液颜色由无色变成浅黄绿色,因为氯气过量,溶液中有Cl2,C正确;过氧化钠具有强氧化性,若向紫色石蕊溶液中持续加入Na2O2粉末,最终颜色会褪去,D正确。
9.B　[解析] 将Cl2通入石灰乳中制得漂白粉,Cl2通入NaOH溶液可制得“84”清毒液,A错误;“84”消毒液与稀盐酸混合使用,发生反应:NaClO+2HClNaCl+Cl2↑+H2O,释放出有毒气体Cl2,易引起中毒,C错误;“84”消毒液的主要成分是NaCl、NaClO,有效成分是NaClO,B正确,D错误。
10.D　[解析] 书写离子方程式时,石灰乳要用化学式Ca(OH)2表示,A错误。该反应中,Cl元素由0价变为-1价和+1价,则Cl2既是氧化剂又是还原剂,B错误。Ca(ClO)2中Cl元素显+1价,Cl2发生氧化反应生成Ca(ClO)2,故Ca(ClO)2是氧化产物,C错误。Cl2被氧化生成Ca(ClO)2,被还原生成CaCl2,故被氧化与被还原的原子数之比为1∶1,D正确。
11.D　[解析] 洁厕灵的主要成分是稀盐酸,“84”消毒液中的次氯酸钠与稀盐酸发生氧化还原反应会产生黄绿色的氯气,A正确;氯气溶于水会形成酸和漂白性的次氯酸,使湿润的pH试纸先变红后褪色,B正确;氯气遇到KI会发生氧化还原反应Cl2+2I-2Cl-+I2,产生的碘单质会使湿润淀粉-KI试纸变蓝色,C正确;次氯酸钠与盐酸反应后有氯气产生,氯气有毒,不能随意排放到空气中,棉花团蘸取NaOH溶液,其作用是吸收生成的氯气,防止逸出造成环境污染,饱和氯化钠溶液会降低氯气在水中的溶解度,达不到实验目的,D错误。
12.A　[解析] a是HCl,是洁厕灵的有效成分,与漂白粉混合使用,发生反应:Ca(ClO)2+4HClCaCl2+2Cl2↑+2H2O,产生有毒Cl2,不可混合使用,A错误;b是Cl2,d是HClO,Cl2与水反应可生成HClO,B正确;c是ClO2,Cl元素显+4价,处于较高价态,推测具有较强氧化性,C正确;e是盐酸形成的盐,其溶液中含有Cl-,加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液生成白色沉淀AgCl,D正确。
13.B　[解析] 实验②中加入稀硫酸,蓝色迅速褪去,可能原因是ClO-和H+结合生成HClO,溶液的漂白能力增强,A正确;实验③中产生的气体是Cl2,Cl-和ClO-在酸性较强的条件下发生反应:2H++Cl-+ClO-Cl2↑+H2O,B错误;对比实验①②③,pH=5.0,ClO-氧化性较pH=9.9时强,pH=3.2,ClO-氧化性强,且Cl-的还原性增强,被氧化为Cl2,溶液pH的大小会影响反应过程,会影响ClO-的氧化性或Cl-的还原性,C正确;加酸可以提高“84”消毒液的漂白效果,但酸的浓度过大会产生污染性气体Cl2,故需要调控到合适的pH才能安全使用,D正确。
14.(1)分液漏斗　(2)干燥氯气
(3)①A　②HClO　③I2
(4)缺少尾气(Cl2)吸收装置
(5)3~5.5
[解析] (2)浓硫酸作为干燥剂,除去氯气中的水蒸气。(3)干燥氯气没有漂白性,潮湿氯气会产生HClO,具有漂白性,则甲中干燥红纸花不褪色,乙中潮湿红纸花褪色。(4)氯气有毒,可用NaOH溶液吸收,装置末端缺少尾气处理装置。(5)Cl2处理饮用水时,HClO浓度越大,杀菌能力越强,由图可知溶液pH的最佳控制范围为3~5.5。
15.(1)干燥的有色布条褪色　B、C装置之间以及D、E装置之间缺少气体干燥装置;C装置中的导管应长进短出
(2)ClO-+Cl-+2H+H2O+Cl2↑
(3)氧化性和还原性　5∶2
(4)HCl和O2　作催化剂
[解析] A装置是MnO2与浓盐酸共热反应制备Cl2,装置B用于除去Cl2中的HCl,装置C用于收集Cl2,装置D用于检验Cl2是否具有漂白性,装置E用于除去尾气Cl2,防止污染空气。(1)A装置中MnO2与浓盐酸共热制备Cl2,用饱和食盐水除去Cl2中的HCl,从装置B到装置D的过程中没有干燥装置,故Cl2中含有水蒸气,因此D装置中现象是干燥的有色布条褪色;该套装置存在的缺陷是B、C装置之间以及D、E装置之间缺少气体干燥装置,C装置中的导管应长进短出。(2)E装置溶液中含有NaClO,与洁厕灵(含盐酸)混合后发生氧化还原反应,产生有毒气体Cl2,离子方程式为ClO-+Cl-+2H+H2O+Cl2↑。(3)根据两个方程式可以看出,Cl2在反应过程中氯元素化合价既有下降也有升高,既体现氧化性也体现还原性;当混合液中Cl-和Cl的个数比为15∶2时,设Cl-有15个,Cl有2个,则生成Cl的反应中生成10个Cl-,生成ClO-的反应中生成5个Cl-,即生成5个ClO-,故混合液中ClO-和Cl的个数比为5∶2。(4)由原理示意图中可以看出进去的反应物为HCl和O2;CuO刚开始时参与反应,最终又生成,循环使用,故CuO作催化剂;总反应的化学方程式为4HCl+O22H2O+2Cl2,用单线桥法标出该反应的电子转移情况为。