第14讲 氯及其化合物
[目标速览] 1.结合其实际情境中的应用实例或通过实验探究,了解氯及其主要化合物的主要性质,认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。2.结合实例认识氯及其化合物的多样性,了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化,认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
微考点 核心突破
考点 氯及其化合物的性质和应用
知|识|梳|理
一、氯气的性质
1.氯气的物理性质
颜色 气味 毒性 密度 特性
________色 ________ 气味 ______毒 比空气的 ________ ______ 液化
微提醒 实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是用手轻轻地在瓶口扇动,使极少量的气体飘进鼻孔。
2.从氯的原子结构认识氯气的化学性质——氧化性
(1)与金属反应:与变价金属反应生成高价金属氯化物。
①与铁反应:___________________________________________________________。
②与铜反应:Cu+Cl2CuCl2。
(2)与非金属反应。
与H2反应:H2+Cl22HCl。
(3)与还原性无机化合物反应。
①与碘化钾溶液反应:___________________________________________________________。
②与SO2水溶液反应:___________________________________________________________
__________________。
③与FeCl2溶液反应:___________________________________________________________。
3.从化合价的角度认识Cl2的化学性质——歧化反应
氯气与水或碱反应,氯元素的化合价既有升高又有降低,因而氯气既表现氧化性又表现还原性。
(1)与水反应。
反应的化学方程式:___________________________________________________________。
(2)与碱(NaOH溶液)反应。
反应的离子方程式:___________________________________________________________。
二、氯水的成分及性质
1.成分
三种分子(H2O、Cl2、HClO)、四种离子(ClO-、Cl-、H+、OH-)。
2.性质
氯水的多种成分决定了它具有多重性质。
(1)Cl2的强氧化性。
(2)HCl的强酸性。
(3)HClO的强氧化性、弱酸性。
(4)Cl-的性质。
三、次氯酸及次氯酸盐的性质
1.次氯酸的三性
(1)不稳定性:____________________________________,不能单独存在,只存在溶液中。
(2)强氧化性
(3)弱酸性(比H2CO3弱)。
NaClO溶液中通入少量CO2,化学方程式为____________________________________。
2.次氯酸盐的主要性质
(1)次氯酸盐[Ca(ClO)2、NaClO]的水溶液呈碱性,水解的离子方程式为___________________________________________________________。
(2)与酸性物质作用生成具有强氧化性的________,作________剂和________剂。
(3)漂白粉在空气中失效的原理为Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3+2HClO,2HClO2HCl+O2↑。
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.1 mol Cl2参加反应转移2 mol电子。( )
2.1 mol Cl2溶于水转移1 mol电子。( )
3.用pH试纸测定氯水的pH。( )
4.氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度。( )
5.Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂。( )
6.过量的铁与Cl2在一定条件下生成FeCl2。( )
实|验|回|放
实验:氯气的实验室制法
1.反应原理。
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
2.实验装置。
(1)发生装置特点:固+液气。
(2)主要仪器:铁架台(带铁圈)、酒精灯、陶土网、圆底烧瓶、分液漏斗、集气瓶、烧杯等。装置如图所示。
(3)装置说明:C装置的作用是除去Cl2中的HCl;D装置的作用是干燥Cl2;F装置的作用是吸收多余的Cl2,防止污染环境。
3.收集方法。
(1)Cl2的密度比空气的大,且不与空气反应,可用向上排空气法收集氯气。
(2)Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小,可用排饱和食盐水法收集氯气,且用此法可除去实验过程中挥发产生的HCl气体。
4.验满方法。
(1)将湿润的淀粉 碘化钾试纸靠近收集Cl2的集气瓶口,观察到试纸立即变蓝,则证明Cl2已收集满。
(2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近收集Cl2的集气瓶口,观察到试纸立即先变红后褪色,则证明Cl2已收集满。
5.尾气处理。
Cl2有毒,易污染空气,可用NaOH溶液吸收,发生的反应为2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O。
6.实验室制氯气的注意事项。
(1)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。
(2)因Cl-浓度越小,其还原性越弱,所以必须用浓盐酸才可反应,稀盐酸不反应。
(3)实验结束后,先使反应停止并排出残留的Cl2后,再拆卸装置,避免污染空气。
(4)尾气吸收时,应选用NaOH溶液,不能选用澄清石灰水,因为石灰水中含Ca(OH)2的量少,吸收不完全。
知|识|拓|展
1.氯水
(1)在不同的反应中,氯水起作用的成分不同。
参与反应 的微粒 所加 试剂 实验 现象 离子方程式或解释
Cl- AgNO3 溶液 白色 沉淀 Cl-+Ag+===AgCl↓
H+ Na2CO3 固体 有气泡 产生 2H++C=== CO2↑+H2O
HClO 有色 布条 布条颜 色褪去 HClO具有漂白性
Cl2 FeCl2 溶液 溶液变 棕黄色 2Fe2++Cl2=== 2Fe3++2Cl-
Cl2、H2O SO2 黄绿色 褪去 SO2+Cl2+2H2O=== 4H++2Cl-+S
HClO、 H+ 石蕊 溶液 先变红 后褪色 酸性和漂白性
Cl2、H+ 镁粉 氯水的 颜色褪 去并有 气泡产 生 Mg+2H+===Mg2++H2↑ H+被消耗,使Cl2+H2OHCl+HClO平衡右移,Cl2减少,氯水颜色变浅直至褪色
(2)液氯、新制氯水、久置氯水的比较。
液氯 新制氯水 久置氯水
分类 纯净物 混合物 混合物
颜色 黄绿色 浅黄绿色 无色
性质 强氧化性 酸性、强氧化性、漂白性 酸性
(3)两点误区。
①氯水中因HClO见光分解,随着HClO的消耗,氯水最后成为盐酸,故久置氯水酸性增强,无漂白性。因此,氯水要现用现配。
②Cl2尽管有较强的氧化性,但没有漂白性,氯水具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了强氧化性的HClO。
2.次氯酸、次氯酸盐的强氧化性
(1)HClO的强氧化性。
①漂白性:能漂白有色有机物,如能漂白酸碱指示剂。
②能氧化还原性离子:HClO能氧化I-、S2-、S、Fe2+等还原性离子。
(2)次氯酸盐的强氧化性。
①漂白性。
ClO-是一种弱酸的酸根离子。漂白液或漂白粉暴露于潮湿的空气中,发生反应ClO-+CO2+H2O===HC+HClO,由于生成了HClO,故漂白液、漂白粉具有漂白性。
②强氧化性。
ClO-不论是在酸性、碱性条件下都能跟亚铁盐、碘化物、硫化物、亚硫酸盐等发生氧化还原反应,即ClO-与I-、Fe2+、S2-、S不论是在酸性环境还是在碱性环境中均不能大量共存。如漂白粉遇到亚硫酸盐:Ca2++ClO-+S===CaSO4↓+Cl-。
说明 N不同于ClO-,在酸性条件下N具有强氧化性,与Fe2+、I-、S2-、S不能大量共存,而在碱性条件下,N与I-、S2-、S能大量共存。
知|识|对|练
角度一 氯气的性质
1.氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质,它具有较强的氧化性,下列叙述不正确的是( )
A.红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧,产生棕黄色的烟
B.通常状况下,干燥的氯气能和Fe反应
C.纯净的H2在Cl2中安静地燃烧,发出苍白色火焰,集气瓶瓶口呈现雾状;光照H2和Cl2的混合气体时,因迅速化合而爆炸
D.氯气能与水反应生成HClO和HCl,久置氯水最终变为稀盐酸
2.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( )
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
3.利用如图所示装置进行Cl2的制备及性质检验实验。下列说法不正确的是( )
A.固体a可为KMnO4
B.①处纸条无明显现象且②处纸条褪色,说明Cl2具有漂白性
C.③处试纸变蓝,说明氧化性:Cl2>I2
D.实验结束后,打开止水夹K向装置中鼓入空气以促进尾气吸收
角度二 氯水的成分及性质多重性的应用
4.室温下,1体积的水能溶解约2体积的Cl2。用试管收集Cl2后进行如图所示实验,下列对实验现象的分析或预测正确的是( )
A.试管内液面上升,证明Cl2与水发生了反应
B.取出试管中的溶液,加入少量CaCO3粉末,溶液漂白能力减弱
C.取出试管中的溶液,光照一段时间后pH下降,与反应2HClO2HCl+O2↑有关
D.取出试管中的溶液,滴加紫色石蕊溶液,溶液先变红后褪色,加热后颜色又变为红色
5.室温下,通过下列实验探究新制饱和氯水的性质。
实验1:用pH计测量新制饱和氯水的pH,测得pH约为2.2;
实验2:向淀粉 KI溶液中滴加氯水,溶液变蓝色;
实验3:向FeCl2溶液中滴加适量氯水,溶液颜色变成棕黄色;
实验4:向氯水中滴加1 mol·L-1 NaHCO3溶液。
下列说法正确的是( )
A.如用强光照射实验1中的溶液,溶液的pH将增大
B.实验2中证明新制饱和氯水中存在次氯酸分子
C.实验3中反应后溶液中大量存在的离子有Fe2+、ClO-、Fe3+、Cl-、H+
D.实验4中产生的气体能使澄清石灰水变浑浊
6.将pH传感器、氯离子传感器、氧气传感器分别插入盛有氯水的广口瓶中,用强光照射,测得的实验数据如图所示。下列说法正确的是( )
A.图甲中pH减小是由于光照促进了HClO的电离
B.图乙中c(Cl-)增大主要是由于反应消耗了水
C.图丙中氧气的体积分数增大是由于HClO的分解
D.0~150 s,溶液的c(H+)减少到起始浓度的100.5倍
角度三 氯气的制备与性质实验
7.某同学利用W形管和V形管安装了下面微型实验装置,进行Cl2的制备及探究Cl2的漂白性实验。下列说法正确的是( )
A.固体粉末甲为二氧化锰
B.鲜花花瓣褪色说明Cl2具有漂白性
C.W形管和V形管的玻璃泡能防止倒吸
D.溶液乙为碱液,与安全气球共同防止Cl2逸出
8.实验室用如图装置制取并收集Cl2。下列说法正确的是( )
A.该实验的反应原理为MnO2+4HCl===MnCl2+Cl2↑+2H2O
B.该图所示的过程中存在4处明显错误
C.实验室还可以用排水法收集Cl2
D.收集氯气时可用干燥的蓝色石蕊试纸验满
9.某研究性学习小组查阅资料得知,漂白粉与硫酸溶液反应可制取氯气,化学方程式为Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO42CaSO4+2Cl2↑+2H2O,他们设计如图实验装置制取氯气并验证其性质。回答下列问题:
(1)该实验中A部分的装置是________(填字母)。
(2)装置B中的现象是___________________________________________________________。
(3)写出装置D中发生反应的离子方程式:____________________________________,装置E的作用是____________________________。
(4)请帮助他们设计一个实验,证明洗气瓶C中的亚硫酸钠已被氧化(简述实验步骤):___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(5)制取Cl2的方法有多种,若A部分的装置是a,请再写出一种制备方法:___________________________________________________________
___________________________________________________________
(用化学方程式表示)。
角度四 次氯酸和次氯酸盐的性质
10.某消毒液的主要成分为NaClO,还含有一定量的NaOH。下列用来解释事实的方程式中,不合理的是(饱和NaClO溶液的pH约为11)( )
A.该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备:Cl2+2OH-===ClO-+Cl-+H2O
B.该消毒液的pH约为12:ClO-+H2OHClO+OH-
C.该消毒液与洁厕灵(主要成分为HCl)混用,产生有毒的Cl2:2H++Cl-+ClO-===Cl2↑+H2O
D.该消毒液加白醋生成HClO,可增强漂白作用:CH3COOH+ClO-===HClO+CH3COO-
角度五 氯及其化合物的转化
11.氯及其化合物的“价—类”二维图体现了化学变化之美。下列说法错误的是( )
A.a的浓溶液和f反应生成b
B.c的电子式为
C.d的水溶液呈碱性
D.相同质量的e的消毒效率比b高
12.利用“价—类”二维图研究物质的性质是化学研究的重要手段。如图是氯元素的化合价与部分物质类别的对应关系。
回答下列问题:
(1)X是一种含氧酸,其电离方程式为_____________________________________________________。
(2)氯的某种氧化物(ClmOn)中氯、氧元素的质量之比为71∶48,则m∶n=________。
(3)Y常用于实验室制取O2,在400 ℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴、阳离子个数之比为1∶1,生成两种盐的化学式分别为________。
(4)NaClO2具有很强的氧化性,常用作消毒剂,其消毒效率是Z的________倍(还原产物都是Cl-,消毒效率以单位物质的量得到的电子数表示)。
(5)Cl2O可用潮湿的Z与Na2CO3反应制取,同时生成NaHCO3,反应中Z既体现氧化性,又体现还原性,该反应的化学方程式为__________________________。
微充电 素养提升
责任担当——含氯化合物与消毒
【素材归纳】
1.氯的常见氧化物的性质
(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。
a.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。
b.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)Cl2O3、Cl2O5、Cl2O7分别为HClO2、HClO3、HClO4的酸酐。
2.氯的含氧酸
(1)氯的含氧酸的种类。
氯的含氧酸有:HClO(次氯酸)、HClO2(亚氯酸)、HClO3(氯酸)、HClO4(高氯酸)。
(2)氯的含氧酸的性质。
①酸性:HClO4>HClO3>HClO2>HClO。
②氧化性:HClO>HClO2>HClO3>HClO4。
3.氯的含氧酸盐
(1)NaClO2(亚氯酸钠)。
①性质:白色或微带黄绿色粉末或颗粒晶体,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。
(2)氯酸钾(KClO3)。
①性质:是一种白色晶体,有毒,在冷水中溶解度较小,易溶于热水,是一种强氧化剂。
②用途:可用来制造炸药、火柴、烟花、鞭炮等。
(3)漂白粉、漂白粉精。
①漂白粉是氢氧化钙、氯化钙、次氯酸钙的混合物,有效成分是次氯酸钙[Ca(ClO2)],有效氯含量为30%~38%。漂白粉是由氯气与石灰乳反应而制得。漂白粉露置在空气中失效:Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO,2HClO2HCl+O2↑。
②漂粉精又名高效漂白粉,主要成分是次氯酸钙,根据生产工艺的不同,还含有氯化钙或氯化钠及氢氧化钙等成分,有效氯含量为56%~60%。
命题点1 消毒剂的制备
物质的制备实验一直以来都是重点,这类试题综合性较强,高考中可能会以消毒剂为载体设计制备实验,整合实验基本操作、化学计算等考点。
【母题1】 依据研究,含氯消毒剂可以有效灭活病毒。二氧化氯(ClO2)是一种高效消毒灭菌剂,但其稳定性较差,可转化为NaClO2保存,制备NaClO2晶体的工艺流程如图所示:
已知:①ClO2极不稳定,温度稍高、浓度稍大则发生爆炸性分解,一般用稀有气体或空气稀释使其浓度在10%以下以防爆炸。
②NaClO2在较低温度下溶解度很大,NaClO2饱和溶液在温度低于38 ℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O,高于38 ℃时析出的晶体是NaClO2,加热中性的NaClO2溶液至150 ℃以上,NaClO2分解生成NaClO3和NaCl。
(1)步骤1中,生成ClO2的离子方程式是____________________________________,通入空气的作用是___________________________________________________________。
(2)方法1中,反应的离子方程式是___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(3)方法2中,NaClO2在________(填“阴极”或“阳极”)生成。
(4)步骤3中从NaClO2溶液中获得NaClO2晶体的操作是____________________________________。
(5)为测定制得的NaClO2晶体中NaClO2的质量分数,进行如下实验:
①称取a g样品于烧杯中,加入适量蒸馏水溶解后加过量的碘化钾晶体,再滴入适量的稀硫酸,振荡使其充分反应。将所得混合液配成100 mL待测溶液。
②移取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中,用b mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点。平行滴定3次,测得消耗Na2S2O3标准溶液的平均体积为c mL(已知:I2+2S2===2I-+S4),则样品中NaClO2的质量分数为____________(用含a、b、c的代数式表示)。在滴定操作正确无误的情况下,测定结果偏高,可能的原因是___________________________________________________________
___________________________________________________________
(用离子方程式和文字表示)。
(6)使用NaClO2时,加入稀盐酸即可迅速得到ClO2。但若加入的盐酸浓度过大,则气体产物中Cl2的含量会增大,原因是_____________________________________________________。
【衍生1】 二氧化氯(ClO2)常用作饮用水消毒杀菌剂,其沸点为11.0 ℃,浓度过高时易爆炸分解。实验室常用干燥的氯气与亚氯酸钠(NaClO2)固体反应制备ClO2。制备ClO2及验证其氧化性的装置如图所示(部分夹持装置已省略)。
已知:实验室可用稳定剂吸收ClO2,生成Cl,使用时加酸只释放ClO2一种气体。回答下列问题:
(1)盛装亚氯酸钠固体的仪器名称为________。
(2)装置A中发生反应的化学方程式为___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(3)装置B中盛放的试剂是________,其作用是
___________________________________________________________。
(4)向装置D中通入N2的目的是________________________,装置D中发生反应的化学方程式为___________________________________________________________。
(5)装置F中能观察到溶液显红色,则发生反应的离子方程式为________________________、Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3。
(6)ClO2和Cl2均可作为水处理剂。如果以单位质量的氧化剂反应时所得到的电子数来表示消毒效率(η),则ClO2和Cl2的消毒效率之比=________(保留3位有效数字)。
(7)测定某ClO2溶液中ClO2的浓度:准确量取10.00 mL ClO2溶液,酸化后加入过量的KI溶液,充分反应,加入几滴淀粉溶液,用0.200 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点。重复上述操作2~3次,平均消耗Na2S2O3标准溶液28.50 mL。
已知:2ClO2+10I-+8H+===2Cl-+5I2+4H2O,2S2+I2===S4+2I-。
该ClO2溶液中,c(ClO2)=________________mol·L-1。
命题点2 探究消毒剂的性质
探究型实验是体现科学探究与创新意识核心素养的重要载体,对消毒剂性质的探究一般可以分为以下几个方面:(1)稳定性;(2)消毒剂性质与pH的关系;(3)氧化性等。
【母题2】
图1
“84”消毒液可有效灭活病毒,某学习小组对“84”消毒液的性质展开探究。
实验一:制备“84”消毒液
(1)采用如图1所示的简易装置可以在家中制备“84”消毒液。b极为________极,制备“84”消毒液的总反应的化学方程式为________________________。
实验二:探究“84”消毒液的性质
Ⅰ.氧化性
资料显示:洁厕灵(含盐酸)和“84”消毒液不能混合使用,否则易产生有毒气体。
利用如图2所示装置探究上述资料的“真实性”。
(2)盛装“84”消毒液的仪器的名称是________。C装置中盛装________(填化学式)溶液。
(3)若B装置中________________________(填实验现象),则证明上述资料真实可靠。
Ⅱ.漂白性
图3
(4)一定体积和浓度的“84”消毒液的漂白效率与温度的关系如图3所示,温度高于T1 ℃时漂白效率降低的原因可能是____________________________________。
(5)为了探究“84”消毒液的漂白效率与pH的关系,设计了如表所示实验:
编 号 3%的 “84”消 毒液/ mL 0.1 mol·L-1 NaOH 溶液/mL 0.1 mol·L-1 盐酸/mL 5%的 品红溶 液/滴 蒸馏 水/mL 实验 现象
① 0 0 2 5 13 不褪色
② 0 2 0 5 13 不褪色
③ 10 0 0 5 5 较快 褪色
④ 10 2 0 5 3 缓慢 褪色
⑤ 10 0 2 5 3 很快 褪色
①由上述实验可得出的结论是___________________________________________________________
___________________________________________________________。
②比较实验③④⑤,实验现象不同的主要原因是___________________________________________________________。
【衍生2】 次氯酸(HClO)是极强氧化剂,在医疗、餐饮、家居清洁等方面有着重要应用,当前中国次氯酸产业规模庞大,位居全球前列。某学习小组设计如图所示装置制备HClO并验证其氧化性(夹持仪器及降温装置已省略)。
已知:①次氯酸的浓溶液呈黄色;②Cl2O为棕黄色气体,极易溶于水并迅速反应生成HClO。
(1)Cl2O中Cl元素的化合价为________,HClO的结构式为________。
(2)制备HClO时要打开K1、K3,关闭K2,待装置A中反应结束后再通入一段时间N2。
①装置C中制备Cl2O时,发生反应为2Na2CO3+2Cl2+H2O===Cl2O+2NaCl+2NaHCO3,该反应的氧化剂为________(填化学式)。
②装置B、D中的试剂分别为______(填字母)。
a.浓硫酸、CCl4
b.饱和食盐水、CCl4
c.饱和食盐水、浓硫酸
(3)搅拌器的作用主要是____________________________________;将装置E中的HClO溶液转移到装置F中的具体操作为____________________________。
(4)验证HClO的氧化性时要向装置F中加入过量HClO溶液并充分搅拌,待溶液变澄清时停止搅拌。反应结束时,装置F中的溶液中含有的离子主要有Fe3+、Cl-、S、H+,写出反应的离子方程式:___________________________________________________________
___________________________________________________________。
微真题 把握方向
考向一 氯及其化合物的性质
1.(2024·浙江卷1月)工业上将Cl2通入冷的NaOH溶液中制得漂白液,下列说法不正确的是( )
A.漂白液的有效成分是NaClO
B. ClO-水解生成HClO使漂白液呈酸性
C.通入CO2后的漂白液消毒能力增强
D.NaClO溶液比HClO溶液稳定
考向二 氯气的制备及性质
2.(2024·广东卷)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.制备Cl2 B.净化、干燥Cl2
C.收集Cl2 D.验证Cl2的氧化性
3.(2023·江苏卷)实验室制取Cl2的实验原理及装置均正确的是( )
A.制取Cl2 B.除去Cl2中的HCl C.收集Cl2 D.吸收尾气中的Cl2
4.(2022·北京卷)某小组同学探究不同条件下氯气与二价锰化合物的反应。
资料:ⅰ.Mn2+在一定条件下被Cl2或ClO-氧化成MnO2(棕黑色)、Mn(绿色)、Mn(紫色)。
ⅱ.浓碱条件下,Mn可被OH-还原为Mn。
ⅲ.Cl2的氧化性与溶液的酸碱性无关,NaClO的氧化性随碱性增强而减弱。
实验装置如图(夹持装置略):
物质a C中实验现象
通入Cl2前 通入Cl2后
Ⅰ 水 得到无色溶液 产生棕黑色沉淀,且放置后不发生变化
Ⅱ 5%的 NaOH 溶液 产生白色沉淀,在空气中缓慢变成棕黑色沉淀 棕黑色沉淀增多,放置后溶液变为紫色,仍有沉淀
Ⅲ 40%的 NaOH 溶液 产生白色沉淀,在空气中缓慢变成棕黑色沉淀 棕黑色沉淀增多,放置后溶液变为紫色,仍有沉淀
(1)B中试剂是____________。
(2)通入Cl2前,Ⅱ、Ⅲ中沉淀由白色变为黑色的化学方程式为________________________。
(3)对比实验Ⅰ、Ⅱ通入Cl2后的实验现象,对于二价锰化合物还原性的认识是____________________________________。
(4)根据资料ⅱ,Ⅲ中应得到绿色溶液,实验中得到紫色溶液,分析现象与资料不符的原因:
原因一:可能是通入Cl2导致溶液的碱性减弱。
原因二:可能是氧化剂过量,氧化剂将Mn氧化为Mn。
①化学方程式表示可能导致溶液碱性减弱的原因是__________________________,但通过实验测定溶液的碱性变化很小。
②取Ⅲ中放置后的1 mL悬浊液,加入4 mL 40%的NaOH溶液,溶液紫色迅速变为绿色,且绿色缓慢加深。溶液由紫色变为绿色的离子方程式为__________________________,溶液绿色缓慢加深,原因是MnO2被______(填化学式)氧化,可证明Ⅲ的悬浊液中氧化剂过量。
③取Ⅱ中放置后的1 mL悬浊液,加入4 mL水,溶液紫色缓慢加深,发生的反应是________________________。
④从反应速率的角度,分析实验Ⅲ未得到绿色溶液的可能原因:___________________________________________________________
___________________________________________________________。
5.(2021·广东卷)含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。
(1)实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为__________________________。
(2)实验室制取干燥Cl2时,净化与收集Cl2所需装置的接口连接顺序为____________。
(3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色,可推测氯水中________已分解。检验此久置氯水中Cl-存在的操作及现象是___________________________________________________________
___________________________________________________________。
6.(2020·山东卷)某同学利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4的装置如图所示(夹持装置略):
已知:锰酸钾(K2MnO4)在浓强碱溶液中可稳定存在,碱性减弱时易发生反应3Mn+2H2O===2Mn+MnO2↓+4OH-。
回答下列问题:
(1)装置A中a的作用是________________________;装置C中的试剂为________________;装置A中制备Cl2的化学方程式为___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(2)上述装置存在一处缺陷,会导致KMnO4产率降低,改进的方法是____________________________。
(3)KMnO4常作氧化还原滴定的氧化剂,滴定时应将KMnO4溶液加入________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中;在规格为50.00 mL的滴定管中,若KMnO4溶液起始读数为15.00 mL,此时滴定管中KMnO4溶液的实际体积为________(填字母)。
A.15.00 mL B.35.00 mL
C.大于35.00 mL D.小于15.00 mL
第14讲 氯及其化合物
微考点·核心突破
考点
知识梳理
一、1.黄绿 强烈刺激性 有 大 易
2.(1)①2Fe+3Cl22FeCl3 (2)苍白 白雾
(3)①Cl2+2KI===2KCl+I2 ②Cl2+SO2+2H2O===H2SO4+2HCl
③2FeCl2+Cl2===2FeCl3
3.(1)Cl2+H2OHCl+HClO
(2)Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
三、1.(1)2HClO2HCl+O2↑
(3)NaClO+CO2+H2O===HClO+NaHCO3
2.(1)ClO-+H2OHClO+OH- (2)次氯酸 消毒 漂白
思维辨析
1.× 提示:在反应Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O中,1 mol Cl2参加反应转移1 mol电子。
2.× 提示:Cl2+H2OHCl+HClO是可逆反应。
3.× 提示:氯水中的HClO具有漂白性,不能用pH试纸测定其pH。
4.√ 提示:Cl-使Cl2+H2OH++Cl-+HClO的平衡向左移动,减小了Cl2在水中的溶解度。
5.× 提示:当Cl2与H2O反应时,Cl2既作氧化剂又作还原剂。
6.× 提示:铁与Cl2反应只能生成FeCl3。
知识对练
1.B 解析 Cl2与Fe反应需要点燃或加热,通常状况下,Fe与干燥的Cl2不反应。
2.B 解析 四个实验中氯气化合价均降低,均表现氧化性,A项正确;钠的熔点较低,受热熔化成小球,不可以用坩埚钳夹住灼烧后的钠,一般要放在陶土网上,加热后将充满氯气的集气瓶倒扣在钠上方,剧烈燃烧,B项错误;氯气的氧化性很强,金属铁和铜在实验中均燃烧得到高价态的金属氯化物,C项正确;氢气是可燃性气体,点燃前需要先验纯,再通入氯气中点燃,D项正确。
3.B 解析 已知反应2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,故固体a可为KMnO4,A项正确;①处纸条无明显现象,说明Cl2本身不具有漂白性,②处纸条褪色,说明Cl2与水反应的产物具有漂白性,B项错误;③处试纸变蓝,说明有碘单质生成,即发生了反应2KI+Cl2===2KCl+I2,可知氧化性Cl2>I2,C项正确;实验结束后,装置内还有大量的未参与反应的有毒气体Cl2,故需打开止水夹K向装置中鼓入空气以促进尾气吸收,防止污染环境,D项正确。
4.C 解析 由题目信息可知,氯气能溶于水,也可以使试管内液面上升,不能证明氯气和水发生了反应,A项错误;氯气与水反应的方程式为Cl2+H2OHCl+HClO,加入少量CaCO3粉末与HCl反应,使平衡右移,HClO浓度增大,溶液漂白能力增强,B项错误;取出试管中的溶液,光照条件下发生反应2HClO2HCl+O2↑,生成HCl,同时次氯酸浓度下降,可使Cl2+H2OHCl+HClO平衡右移,HCl浓度增大,溶液酸性增强,pH下降,C项正确;取出试管中的溶液,滴加紫色石蕊溶液,由于溶液中有HCl和HClO,所以溶液先变红,次氯酸具有漂白性会使溶液褪色,次氯酸有强氧化性,漂白不可逆,加热后颜色不会恢复,D项错误。
5.D 解析 新制饱和氯水中,氯气和水反应生成氯化氢和次氯酸,次氯酸不稳定,在光照下发生分解反应生成氯化氢和氧气,溶液酸性增强,pH减小,A项错误;实验2中向淀粉 KI溶液中滴加氯水,溶液变蓝色,淀粉遇碘单质变蓝,新制饱和氯水中存在氯气分子,氯气也能置换出碘化钾中的碘,B项错误;实验3中向FeCl2溶液中滴加适量氯水,溶液颜色变成棕黄色,则反应后溶液中不可能大量存在Fe2+、ClO-和H+,C项错误;实验4中新制饱和氯水中滴加1 mol·L-1 NaHCO3溶液,产生的气体为CO2,能使澄清石灰水变浑浊,D项正确。
6.C 解析 氯水中,氯气与水发生反应Cl2+H2OHClO+HCl,溶液中含有Cl2、HClO、H2O分子,含有H+、ClO-、Cl-离子,氯水具有酸性和强氧化性,其中HClO见光易分解而变质。HClO是弱酸,见光易分解2HClO2HCl+O2↑,强光照射下,氯水中的HClO反应生成了酸性更强的HCl,A项错误;氯离子浓度增大是次氯酸分解产生的氯化氢电离出氯离子,B项错误;图丙中氧气的体积分数增大是由于HClO的分解生成了氧气,C项正确;0~150 s,溶液的pH由2降低到1.5,则溶液中c(H+)增加到起始浓度的=100.5倍,D项错误。
7.D 解析 MnO2与浓盐酸反应生成Cl2需要加热,题图中没有加热装置,则固体粉末甲一定不是MnO2,A项错误;鲜花褪色是Cl2溶解于鲜花的汁液中生成的HClO使鲜花褪色,B项错误;受气体冲击,溶液右移至玻璃泡,容积突然变大,液柱分散回落,可起到防止液体冲出的作用,但不能防止倒吸,C项错误;碱液吸收Cl2,没有来得及吸收的Cl2会被气球收集,D项正确。
8.B 解析 实验室利用MnO2和浓盐酸在加热条件下反应制Cl2,A项错误。题图中存在的错误有:①应该用浓盐酸;②发生装置要加热;③Cl2的密度比空气大,收集装置应长管进短管出;④Cl2有毒,不能直接排放到空气中,B项正确。Cl2可与H2O发生反应,不能用排水法收集Cl2,可用排饱和食盐水或向上排空气法收集Cl2,C项错误。Cl2不能使干燥的蓝色石蕊试纸变色,D项错误。
9.答案 (1)b (2)溶液变蓝色 (3)Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+ 吸收多余的Cl2,防止污染空气 (4)取少量洗气瓶C中的溶液于小试管中,加入足量稀盐酸,充分振荡后滴加BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,则证明洗气瓶C中亚硫酸钠已被氧化 (5)2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
解析 (1)从化学方程式可知反应物是固体和液体,反应条件是加热,所以应选固液混合加热型装置。(2)氯气具有强氧化性,与碘化钾发生反应2KI+Cl2===2KCl+I2,淀粉溶液遇碘变蓝色。(3)装置D中发生反应的离子方程式为Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+,装置E的作用是吸收多余的Cl2,防止污染空气。(4)亚硫酸钠被氧化生成硫酸钠,只要验证S的存在就可证明亚硫酸钠已经被氧化,检验S的存在选用稀盐酸和氯化钡溶液。
10.B 解析 A项,将Cl2通入NaOH溶液中可制得消毒液,离子方程式为2OH-+Cl2===Cl-+ClO-+H2O;B项,饱和NaClO溶液的pH约为11,现在该消毒液的pH为12,故不可能仅为ClO-的水解所致,该消毒液中还含有一定量的NaOH,是消毒液的pH约为12的主要原因;C项,该消毒液与洁厕灵混用时,ClO-与Cl-在酸性条件下会发生氧化还原反应生成Cl2;D项,HClO有较强的漂白性,因为CH3COOH的酸性强于HClO,在该消毒液中加入CH3COOH会使CH3COOH与ClO-反应生成HClO,增强其漂白性。
11.B 解析 根据图像,a为HCl、f为NaClO3,a的浓溶液和f发生归中反应生成氯气,A项正确;c为HClO,结构式为H—O—Cl,电子式为,B项错误;d为+1价的钠盐,为次氯酸钠,为强碱弱酸盐,其水溶液呈碱性,C项正确;e为+4价的氧化物ClO2,消毒时,Cl元素的化合价由+4价变为-1价,即67.5 g ClO2反应转移5 mol电子,氯气为71 g时,反应转移2 mol电子,则相同质量的e的消毒效率比b高,D项正确。
12.答案 (1)HClO4===H++Cl (2)2∶3 (3)KCl、KClO4 (4)2
(5)2Cl2+2Na2CO3+H2O===2NaCl+2NaHCO3+Cl2O
解析 (1)X是一种含氧酸,Cl元素显+7价,则X是HClO4,其电离方程式为HClO4===H++Cl。(2)氯的某种氧化物(ClmOn)中氯、氧元素的质量之比为71∶48,则m∶n=∶=2∶3。(3)Y是一种盐,常用于实验室制取O2,则Y是KClO3,在400 ℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,该盐应是KCl,另一种盐的阴、阳离子个数比为1∶1,结合氧化还原反应规律推知,另一种盐是KClO4。(4)NaClO2、Cl2在消毒时,还原产物都是Cl-,消毒效率以单位物质的量得到的电子数表示,1 mol NaClO2得到4 mol电子,1 mol Cl2得到2 mol电子,则NaClO2的消毒效率是Cl2的2倍。(5)Cl2O可用潮湿的Cl2与Na2CO3反应制取,同时生成NaHCO3,反应中Cl2既体现氧化性,又体现还原性;Cl2生成Cl2O的过程表现还原性,根据氧化还原反应规律推知,Cl2体现氧化性时应被还原为NaCl,结合得失电子守恒和原子守恒写出化学方程式2Cl2+2Na2CO3+H2O===2NaCl+2NaHCO3+Cl2O。
微充电·素养提升
母题1 答案 (1)2Cl+SO2===S+2ClO2 稀释产生的ClO2,防止其发生爆炸性分解
(2)2ClO2+H2O2+2OH-===2Cl+O2+2H2O
(3)阴极 (4)保持温度高于38 ℃低于150 ℃蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥
(5)% 4H++4I-+O2===2I2+2H2O,滴定时消耗Na2S2O3标准溶液体积增大,测定结果偏高
(6)盐酸浓度过大,NaClO2的氧化性、HCl的还原性均增强,二者可发生反应生成氯气
解析 (1)分析题中流程图知,利用NaClO3、SO2在酸性条件下制备ClO2,氯元素化合价降低,NaClO3作氧化剂,SO2作还原剂,氧化产物为S,还原产物为ClO2。结合得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可写出离子方程式。从已知①知,二氧化氯浓度较大时易发生爆炸性分解,通入空气可稀释二氧化氯,避免发生事故。(2)由题图知,方法1利用NaOH、H2O2、ClO2制备NaClO2,ClO2—→NaClO2过程中氯元素化合价降低,则H2O2作还原剂,氧化产物为O2,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可写出离子方程式。(3)ClO2—→NaClO2过程中氯元素化合价降低,发生还原反应,所以应在阴极上获得NaClO2。(4)由已知②知,温度高于38 ℃时,析出的晶体是NaClO2,加热中性NaClO2溶液到150 ℃以上NaClO2分解生成NaClO3和NaCl,且NaClO2在较低温度下溶解度很大,所以步骤3中的操作是保持温度高于38 ℃低于150 ℃蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥。(5)Cl—→Cl-过程中氯元素的化合价由+3价变为-1价,S2—→S4过程中可看作硫元素的化合价由+2价变为+价,整个过程中碘元素的化合价保持不变。根据得失电子守恒得4n(NaClO2)=n(Na2S2O3),25.00 mL待测溶液中n(NaClO2)=bc×10-3 mol,则100 mL待测溶液中含有的NaClO2的质量为×bc×10-3 mol×90.5 g·mol-1=90.5bc×10-3 g,所得NaClO2晶体中NaClO2的质量分数为×100%=%。在还原亚氯酸钠过程中,振荡时间长,部分I-被O2氧化生成I2,滴定时消耗Na2S2O3标准溶液体积增大,测定结果偏高。(6)从氧化性和还原性与浓度关系角度分析,盐酸浓度增大,亚氯酸钠的氧化性增强,HCl的还原性也增强,二者可发生归中反应NaClO2+4HCl===NaCl+2Cl2↑+2H2O。
衍生1 答案 (1)三颈烧瓶
(2)2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(3)饱和食盐水 吸收Cl2中混有的HCl气体
(4)防止ClO2气体浓度过高时爆炸分解 Cl2+2NaClO2===2NaCl+2ClO2
(5)ClO2+5Fe2++4H+===Cl-+5Fe3++2H2O
(6)2.63 (7)0.114
解析 (4)由题干信息可知,ClO2浓度过高时易爆炸分解,故向装置D中通入N2可稀释生成的ClO2气体,防止ClO2气体浓度过高时爆炸分解。(6)ClO2与Cl2作氧化剂时,还原产物均为Cl-,故1 mol ClO2作氧化剂得到5 mol电子,1 mol Cl2作氧化剂得到2 mol电子,则ClO2和Cl2的消毒效率之比==≈2.63。(7)由题干信息可得关系式2ClO2~5I2~10Na2S2O3,则该ClO2溶液中n(ClO2)=n(Na2S2O3)=×0.200 0 mol·L-1×28.50×10-3 L=0.001 14 mol,c(ClO2)==0.114 mol·L-1。
母题2 答案 (1)正 NaCl+H2ONaClO+H2↑
(2)分液漏斗 NaOH(合理即可) (3)溶液变蓝
(4)温度过高,HClO分解加快
(5)①pH越大,“84”消毒液的漂白效率越低(合理即可)
②相同条件下HClO的漂白效率高于NaClO(合理即可)
解析 (1)观察题图1可知,导管的作用是排出阴极上生成的H2,则a极为负极,b极为正极。阳极生成的氯气可与阴极生成的氢氧化钠反应得到“84”消毒液,故制“84”消毒液的总反应的化学方程式为NaCl+H2ONaClO+H2↑。(2)C装置用于吸收尾气中的氯气,可以盛装氢氧化钠溶液等。(3)HCl与NaClO反应生成的有毒气体是Cl2,Cl2氧化KI生成I2,B装置中溶液变蓝。(4)次氯酸钠水解可生成次氯酸,次氯酸受热易分解,温度过高HClO分解加快,“84”消毒液漂白效率降低。(5)实验①②为对照实验,证明氢氧化钠溶液、盐酸不能使品红溶液褪色。加入盐酸,HCl与NaClO反应可生成次氯酸;加入氢氧化钠溶液可抑制次氯酸的生成。实验结论要根据实验目的探究“84”消毒液漂白效率与pH的关系确定,即溶液碱性越强,漂白效率越低,其原因是相同条件下,次氯酸的漂白效率高于次氯酸钠。
衍生2 答案 (1)+1 H—O—Cl (2)①Cl2 ②b
(3)使反应物充分接触,加快反应速率 关闭K3,打开K1、K2,向装置中通入N2,使装置E中气体压强增大,将HClO溶液压入装置F中
(4)15HClO+2FeS2+H2O===15Cl-+2Fe3++4S+17H+
解析 (1)Cl2O中氧元素的化合价为-2,根据化合物中正负化合价的代数和为0可知,氯元素的化合价为+1;HClO中H、Cl原子各形成一个共价键、O原子形成两个共价键,则其结构式为H—O—Cl。(2)②由于浓盐酸具有很强的挥发性,装置A中制取的氯气中混有氯化氢杂质,故装置B中应装有饱和食盐水吸收氯气中的氯化氢;装置D的作用是吸收多余的氯气,故其中的试剂为四氯化碳,故选b。(4)由题干信息可知,装置F中的反应物是HClO和FeS2,产物是Fe3+、Cl-、H+、S,根据得失电子守恒初步配平为
,再结合原子守恒和电荷守恒配平得15HClO+2FeS2+H2O===15Cl-+2Fe3++4S+17H+。
微真题·把握方向
1.B 解析 漂白液的主要成分是次氯酸钠(NaClO)和氯化钠(NaCl),有效成分是次氯酸钠,A项正确;ClO-水解生成HClO,水解方程式为ClO-+H2OHClO+OH-,使漂白液呈碱性,B项错误;通入CO2后,发生反应NaClO+CO2+H2O===NaHCO3+HClO,漂白液消毒能力增强,C项正确;次氯酸不稳定,次氯酸盐稳定,所以热稳定性NaClO>HClO,D项正确。
2.A 解析 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项符合题意;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项不符合题意;氯气的密度大于空气,可以用向上排空气法收集,可以达到预期目的,C项不符合题意;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项不符合题意。
3.C 解析 实验室制取氯气使用的是浓盐酸和MnO2反应,不能使用稀盐酸,A项错误;除去Cl2中的HCl可将气体通入饱和食盐水中,注意长口进气便于充分吸收,应该长进短出,B项错误;氯气的密度大于空气,可用向上排空气法收集氯气,多功能瓶收集气体要长进短出,C项正确;对氯气的尾气处理应选择氢氧化钠溶液,水的吸收效果不好,D项错误。
4.答案 (1)饱和NaCl溶液 (2)2Mn(OH)2+O2===2MnO2+2H2O
(3)Mn2+的还原性随溶液碱性的增强而增强
(4)①Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
②4Mn+4OH-===4Mn+O2↑+2H2O Cl2
③3ClO-+2MnO2+2OH-===2Mn+3Cl-+H2O
④过量Cl2与NaOH反应产生NaClO,使溶液的碱性减弱,c(OH-)降低,溶液中的Mn被还原为Mn的速率减小,因而实验Ⅲ未得到绿色溶液
解析 在装置A中HCl与KMnO4发生反应制取Cl2,由于盐酸具有挥发性,为排除HCl对Cl2性质的干扰,在装置B中盛有饱和NaCl溶液,除去Cl2中的杂质HCl,在装置C中通过改变溶液的pH,验证不同条件下Cl2与MnSO4的反应,装置D是尾气处理装置,目的是除去多余的Cl2,防止造成大气污染。(1)B中试剂是饱和NaCl溶液,作用是吸收Cl2中的杂质HCl气体。(2)通入Cl2前,Ⅱ、Ⅲ中Mn2+与碱性溶液中NaOH电离产生的OH-反应产生Mn(OH)2白色沉淀,该沉淀不稳定,会被溶解在溶液中的氧气氧化为棕黑色的MnO2沉淀,则沉淀由白色变为黑色的化学方程式为2Mn(OH)2+O2===2MnO2+2H2O。(3)对比实验Ⅰ、Ⅱ通入Cl2后的实验现象,对于二价锰化合物还原性的认识是:Mn2+的还原性随溶液碱性的增强而增强。(4)①Cl2与NaOH反应产生NaCl、NaClO、H2O,使溶液碱性减弱,反应的化学方程式为Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。②取Ⅲ中放置后的1 mL悬浊液,加入4 mL 40%的NaOH溶液,溶液由紫色迅速变为绿色,且绿色缓慢加深。溶液紫色变为绿色就是由于在浓碱条件下Mn可被OH-还原为Mn,根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒,可知该反应的离子方程式为4Mn+4OH-===4Mn+O2↑+2H2O。溶液绿色缓慢加深,原因是MnO2被Cl2氧化,可证明Ⅲ的悬浊液中氧化剂过量。③取Ⅱ中放置后的1 mL悬浊液,加入4 mL水,溶液碱性减弱,溶液紫色缓慢加深,说明ClO-将MnO2氧化为Mn,发生的反应是3ClO-+2MnO2+2OH-===2Mn+3Cl-+H2O。④从反应速率的角度,过量Cl2与NaOH反应产生NaClO,使溶液的碱性减弱,c(OH-)降低,溶液中的Mn被还原为Mn的速率减小,导致实验Ⅲ未得到绿色溶液。
5.答案 (1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)c→d→b→a→e
(3)HClO 取少量溶液于试管中,加入过量稀硝酸,再加入少量AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,则证明原溶液中含有Cl-
解析 (2)根据化学方程式可知,制取的氯气中混有氯化氢、水蒸气,氯气有毒,必须进行尾气处理,因此使用饱和食盐水吸收氯化氢气体,用浓硫酸除去水蒸气,最后用NaOH溶液吸收尾气,因此接口连接顺序为c→d→b→a→e。
6.答案 (1)平衡气压,使浓盐酸顺利滴下 NaOH溶液
Ca(ClO)2+4HCl(浓)===CaCl2+2Cl2↑+2H2O
(2)在装置A、B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶 (3)酸式 C
解析 (1)装置A为恒压滴液漏斗,它的作用是平衡气压,使浓盐酸顺利滴下,C的作用是吸收多余的Cl2,可用NaOH溶液吸收,Ca(ClO)2和浓盐酸在A中发生归中反应产生Cl2,反应的化学方程式为Ca(ClO)2+4HCl(浓)===CaCl2+2Cl2↑+2H2O。(2)锰酸钾在浓强碱溶液中可稳定存在,碱性减弱时易发生反应3Mn+2H2O===2Mn+MnO2↓+4OH-,一部分Mn转化为了MnO2,导致最终KMnO4的产率降低,而浓盐酸易挥发,直接导致B中NaOH溶液的浓度减小,故改进措施是在装置A、B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶吸收挥发出来的HCl。(3)高锰酸钾有强氧化性,取用强氧化性溶液应选用酸式滴定管,滴定管的“0”刻度在上,规格为50.00 mL的滴定管中溶液的实际的体积大于(50.00-15.00) mL,即大于35.00 mL。(共125张PPT)
第14讲
大单元三 非金属及其化合物
氯及其化合物
目
标
速
览
1.结合其实际情境中的应用实例或通过实验探究，了解氯及其主要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。2.结合实例认识氯及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
考点 氯及其化合物的性质和应用
微考点/核心突破
第一部分
一、氯气的性质
1.氯气的物理性质
颜色 气味 毒性 密度 特性
_____色 ___________气味 ___毒 比空气的___ 液化
微提醒 实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是用手轻轻地在瓶口扇动，使极少量的气体飘进鼻孔。
黄绿
强烈刺激性
有
大
易
2.从氯的原子结构认识氯气的化学性质——氧化性
(1)与金属反应：与变价金属反应生成高价金属氯化物。
①与铁反应： 。
②与铜反应：Cu+Cl2 CuCl2。
苍白
白雾
(3)与还原性无机化合物反应。
①与碘化钾溶液反应：________________________。
②与SO2水溶液反应：______________________________。
③与FeCl2溶液反应：______________________________。
Cl2+2KI===2KCl+I2
Cl2+SO2+2H2O===H2SO4+2HCl
2FeCl2+Cl2===2FeCl3
3.从化合价的角度认识Cl2的化学性质——歧化反应
氯气与水或碱反应，氯元素的化合价既有升高又有降低，因而氯气既表现氧化性又表现还原性。
(1)与水反应。
反应的化学方程式：___________________________________。
(2)与碱(NaOH溶液)反应。
反应的离子方程式：_________________________________。
Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
二、氯水的成分及性质
1.成分
三种分子(H2O、Cl2、HClO)、四种离子(ClO-、Cl-、H+、OH-)。
2.性质
氯水的多种成分决定了它具有多重性质。
(1)Cl2的强氧化性。
(2)HCl的强酸性。
(3)HClO的强氧化性、弱酸性。
(4)Cl-的性质。
NaClO+CO2+H2O===HClO+NaHCO3
次氯酸
消毒
漂白
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.1 mol Cl2参加反应转移2 mol电子。( )
2.1 mol Cl2溶于水转移1 mol电子。( )
提示：在反应Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O中，1 mol Cl2参加反应转移1 mol电子。
3.用pH试纸测定氯水的pH。( )
4.氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度。 ( )
5.Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能作氧化剂。 ( )
6.过量的铁与Cl2在一定条件下生成FeCl2。 ( )
提示：氯水中的HClO具有漂白性，不能用pH试纸测定其pH。
提示：当Cl2与H2O反应时，Cl2既作氧化剂又作还原剂。
提示：铁与Cl2反应只能生成FeCl3。
(2)主要仪器：铁架台(带铁圈)、酒精灯、陶土网、圆底烧瓶、分液漏斗、集气瓶、烧杯等。装置如图所示。
(3)装置说明：C装置的作用是除去Cl2中的HCl；D装置的作用是干燥Cl2；F装置的作用是吸收多余的Cl2，防止污染环境。
3.收集方法。
(1)Cl2的密度比空气的大，且不与空气反应，可用向上排空气法收集氯气。
(2)Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，可用排饱和食盐水法收集氯气，且用此法可除去实验过程中挥发产生的HCl气体。
4.验满方法。
(1)将湿润的淀粉 碘化钾试纸靠近收集Cl2的集气瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明Cl2已收集满。
(2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近收集Cl2的集气瓶口，观察到试纸立即先变红后褪色，则证明Cl2已收集满。
5.尾气处理。
Cl2有毒，易污染空气，可用NaOH溶液吸收，发生的反应为2NaOH+ Cl2===NaCl+NaClO+H2O。
6.实验室制氯气的注意事项。
(1)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。
(2)因Cl-浓度越小，其还原性越弱，所以必须用浓盐酸才可反应，稀盐酸不反应。
(3)实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2后，再拆卸装置，避免污染空气。
(4)尾气吸收时，应选用NaOH溶液，不能选用澄清石灰水，因为石灰水中含Ca(OH)2的量少，吸收不完全。
1.氯水
(1)在不同的反应中，氯水起作用的成分不同。
参与反应 的微粒 所加 试剂 实验 现象 离子方程式或解释
Cl- AgNO3溶液 白色沉淀 Cl-+Ag+===AgCl↓
H+ Na2CO3固体 有气泡产生 2H++C===CO2↑+H2O
HClO 有色布条 布条颜色褪去 HClO具有漂白性
Cl2 FeCl2溶液 溶液变棕黄色 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
Cl2、H2O SO2 黄绿色褪去 SO2+Cl2+2H2O===4H++2Cl-+S
HClO、H+ 石蕊溶液 先变红后褪色 酸性和漂白性
Cl2、H+ 镁粉 氯水的颜色褪 去并有气泡产 生 Mg+2H+===Mg2++H2↑
H+被消耗，使Cl2+H2O HCl+
HClO平衡右移，Cl2减少，氯水颜色变浅直至褪色
(2)液氯、新制氯水、久置氯水的比较。
液氯 新制氯水 久置氯水
分类 纯净物 混合物 混合物
颜色 黄绿色 浅黄绿色 无色
性质 强氧化性 酸性、强氧化性、漂白性 酸性
(3)两点误区。
①氯水中因HClO见光分解，随着HClO的消耗，氯水最后成为盐酸，故久置氯水酸性增强，无漂白性。因此，氯水要现用现配。
②Cl2尽管有较强的氧化性，但没有漂白性，氯水具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了强氧化性的HClO。
2.次氯酸、次氯酸盐的强氧化性
(1)HClO的强氧化性。
①漂白性：能漂白有色有机物，如能漂白酸碱指示剂。
②能氧化还原性离子：HClO能氧化I-、S2-、S、Fe2+等还原性离子。
(2)次氯酸盐的强氧化性。
①漂白性。
ClO-是一种弱酸的酸根离子。漂白液或漂白粉暴露于潮湿的空气中，发生反应ClO-+CO2+H2O===HC+HClO，由于生成了HClO，故漂白液、漂白粉具有漂白性。
②强氧化性。
ClO-不论是在酸性、碱性条件下都能跟亚铁盐、碘化物、硫化物、亚硫酸盐等发生氧化还原反应，即ClO-与I-、Fe2+、S2-、S不论是在酸性环境还是在碱性环境中均不能大量共存。如漂白粉遇到亚硫酸盐：Ca2++ClO-+S===CaSO4↓+Cl-。
说明 N不同于ClO-，在酸性条件下N具有强氧化性，与Fe2+、I-、S2-、S不能大量共存，而在碱性条件下，N与I-、S2-、S能大量共存。
角度一 氯气的性质
1.氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质，它具有较强的氧化性，下列叙述不正确的是( )
A.红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧，产生棕黄色的烟
B.通常状况下，干燥的氯气能和Fe反应
C.纯净的H2在Cl2中安静地燃烧，发出苍白色火焰，集气瓶瓶口呈现雾状；光照H2和Cl2的混合气体时，因迅速化合而爆炸
D.氯气能与水反应生成HClO和HCl，久置氯水最终变为稀盐酸
Cl2与Fe反应需要点燃或加热，通常状况下，Fe与干燥的Cl2不反 应。
解析
2.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
( )
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
四个实验中氯气化合价均降低，均表现氧化性，A项正确；钠的熔点较低，受热熔化成小球，不可以用坩埚钳夹住灼烧后的钠，一般要放在陶土网上，加热后将充满氯气的集气瓶倒扣在钠上 方，剧烈燃烧，B项错误；氯气的氧化性很强，金属铁和铜在实验中均燃烧得到高价态的金属氯化物，C项正确；氢气是可燃性气体，点燃前需要先验纯，再通入氯气中点燃，D项正确。
解析
3.利用如图所示装置进行Cl2的制备及性质检验实验。下列说法不正确的是( )
A.固体a可为KMnO4
B.①处纸条无明显现象且②处纸条褪色，说明Cl2具有漂白性
C.③处试纸变蓝，说明氧化性：Cl2>I2
D.实验结束后，打开止水夹K向装置中鼓入空气以促进尾气吸收
已知反应2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，故固体a可为KMnO4，A项正确；①处纸条无明显现象，说明Cl2本身不具有漂白性，②处纸条褪色，说明Cl2与水反应的产物具有漂白性，B项错误；③处试纸变蓝，说明有碘单质生成，即发生了反应2KI+Cl2===2KCl+I2，可知氧化性Cl2>I2，C项正确；实验结束后,装置内还有大量的未参与反应的有毒气体Cl2，故需打开止水夹K向装置中鼓入空气以促进尾气吸收，防止污染环境, D项正确。
解析
角度二 氯水的成分及性质多重性的应用
4.室温下，1体积的水能溶解约2体积的Cl2。用试管收集Cl2后进行如图所示实验，下列对实验现象的分析或预测正确的是( )
解析
解析
5.室温下，通过下列实验探究新制饱和氯水的性质。
实验1：用pH计测量新制饱和氯水的pH，测得pH约为2.2；
实验2：向淀粉-KI溶液中滴加氯水，溶液变蓝色；
实验3：向FeCl2溶液中滴加适量氯水，溶液颜色变成棕黄色；
实验4：向氯水中滴加1 mol·L-1 NaHCO3溶液。
下列说法正确的是( )
A.如用强光照射实验1中的溶液，溶液的pH将增大
B.实验2中证明新制饱和氯水中存在次氯酸分子
C.实验3中反应后溶液中大量存在的离子有Fe2+、ClO-、Fe3+、Cl-、H+
D.实验4中产生的气体能使澄清石灰水变浑浊
新制饱和氯水中，氯气和水反应生成氯化氢和次氯酸，次氯酸不稳定，在光照下发生分解反应生成氯化氢和氧气，溶液酸性增强，pH减小，A项错误；实验2中向淀粉-KI溶液中滴加氯水，溶液变蓝色，淀粉遇碘单质变蓝，新制饱和氯水中存在氯气分子，氯气也能置换出碘化钾中的碘，B项错误；实验3中向FeCl2溶液中滴加适量氯水，溶液颜色变成棕黄色，则反应后溶液中不可能大量存在Fe2+、ClO-和H+，C项错误；实验4中新制饱和氯水中滴加1 mol·L-1 NaHCO3溶 液，产生的气体为CO2，能使澄清石灰水变浑浊，D项正确。
解析
6.将pH传感器、氯离子传感器、氧气传感器分别插入盛有氯水的广口瓶中，用强光照射，测得的实验数据如图所示。下列说法正确的是( )
A.图甲中pH减小是由于光照促进了HClO的电离
B.图乙中c(Cl-)增大主要是由于反应消耗了水
C.图丙中氧气的体积分数增大是由于HClO的分解
D.0~150 s，溶液的c(H+)减少到起始浓度的100.5倍
解析
解析
角度三 氯气的制备与性质实验
7.某同学利用W形管和V形管安装了下面微型实验装置，进行Cl2的制备及探究Cl2的漂白性实验。下列说法正确的是( )
A.固体粉末甲为二氧化锰
B.鲜花花瓣褪色说明Cl2具有漂白性
C.W形管和V形管的玻璃泡能防止倒吸
D.溶液乙为碱液，与安全气球共同防止Cl2逸出
MnO2与浓盐酸反应生成Cl2需要加热，题图中没有加热装置，则固体粉末甲一定不是MnO2，A项错误；鲜花褪色是Cl2溶解于鲜花的汁液中生成的HClO使鲜花褪色，B项错误；受气体冲击，溶液右移至玻璃泡，容积突然变大，液柱分散回落，可起到防止液体冲出的作用，但不能防止倒吸，C项错误；碱液吸收Cl2，没有来得及吸收的Cl2会被气球收集，D项正确。
解析
8.实验室用如图装置制取并收集Cl2。下列说法正确的是( )
A.该实验的反应原理为MnO2+4HCl===MnCl2+Cl2↑+2H2O
B.该图所示的过程中存在4处明显错误
C.实验室还可以用排水法收集Cl2
D.收集氯气时可用干燥的蓝色石蕊试纸验满
实验室利用MnO2和浓盐酸在加热条件下反应制Cl2，A项错误。题图中存在的错误有：①应该用浓盐酸；②发生装置要加热；③Cl2的密度比空气大，收集装置应长管进短管出；④Cl2有毒，不能直接排放到空气中，B项正确。Cl2可与H2O发生反应，不能用排水法收集Cl2，可用排饱和食盐水或向上排空气法收集Cl2，C项错 误。Cl2不能使干燥的蓝色石蕊试纸变色，D项错误。
解析
(1)该实验中A部分的装置是 (填字母)。
b
(2)装置B中的现象是 。
(3)写出装置D中发生反应的离子方程式： ,装置E的作用是 。
(4)请帮助他们设计一个实验，证明洗气瓶C中的亚硫酸钠已被氧化 (简述实验步骤)：____________________________________________
________________________________________________________________________________________。
溶液变蓝色
Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+
吸收多余的Cl2，防止污染空气
取少量洗气瓶C中的溶液于小试管中，加入足量稀盐酸，充分振荡后滴加BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，则证明洗气瓶C中亚硫酸钠已被氧化
(5)制取Cl2的方法有多种，若A部分的装置是a，请再写出一种制备方法： (用化学方程式表示)。
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(1)从化学方程式可知反应物是固体和液体，反应条件是加热，所以应选固液混合加热型装置。(2)氯气具有强氧化性，与碘化钾发生反应2KI+Cl2===2KCl+I2，淀粉溶液遇碘变蓝色。(3)装置D中发生反应的离子方程式为Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+，装置E的作用是吸收多余的Cl2，防止污染空气。(4)亚硫酸钠被氧化生成硫酸钠，只要验证S的存在就可证明亚硫酸钠已经被氧化，检验S的存在选用稀盐酸和氯化钡溶液。
解析
A项，将Cl2通入NaOH溶液中可制得消毒液，离子方程式为2OH-+ Cl2===Cl-+ClO-+H2O；B项，饱和NaClO溶液的pH约为11，现在该消毒液的pH为12，故不可能仅为ClO-的水解所致，该消毒液中还含有一定量的NaOH，是消毒液的pH约为12的主要原因；C项，该消毒液与洁厕灵混用时，ClO-与Cl-在酸性条件下会发生氧化还原反应生成Cl2；D项，HClO有较强的漂白性，因为CH3COOH的酸性强于HClO，在该消毒液中加入CH3COOH会使CH3COOH与ClO-反应生成HClO，增强其漂白性。
解析
角度五 氯及其化合物的转化
11.氯及其化合物的“价—类”二维图体现了化学变化之美。下列说法错误的是( )
A.a的浓溶液和f反应生成b
B.c的电子式为
C.d的水溶液呈碱性
D.相同质量的e的消毒效率比b高
解析
12.利用“价—类”二维图研究物质的性质是化学研究的重要手段。如图是氯元素的化合价与部分物质类别的对应关系。
回答下列问题：
(1)X是一种含氧酸，其电离方程式为_______________________。
(2)氯的某种氧化物(ClmOn)中氯、氧元素的质量之比为71∶48，则m∶n= 。
(3)Y常用于实验室制取O2，在400 ℃时分解只生成两种盐，其中一种是无氧酸盐，另一种盐的阴、阳离子个数之比为1∶1，生成两种盐的化学式分别为_____________________。
HClO4===H++Cl
2∶3
KCl、KClO4
(4)NaClO2具有很强的氧化性，常用作消毒剂，其消毒效率是Z的
倍(还原产物都是Cl-，消毒效率以单位物质的量得到的电子数表示)。
(5)Cl2O可用潮湿的Z与Na2CO3反应制取，同时生成NaHCO3，反应中Z既体现氧化性，又体现还原性，该反应的化学方程式为 ________________________________________________。
2
2Cl2+2Na2CO3+H2O===2NaCl+2NaHCO3+Cl2O
解析
(4)NaClO2、Cl2在消毒时，还原产物都是Cl-，消毒效率以单位物质的量得到的电子数表示，1 mol NaClO2得到4 mol电子，1 mol Cl2得到2 mol电子，则NaClO2的消毒效率是Cl2的2倍。(5)Cl2O可用潮湿的Cl2与Na2CO3反应制取，同时生成NaHCO3，反应中Cl2既体现氧化性，又体现还原性；Cl2生成Cl2O的过程表现还原性，根据氧化还原反应规律推知，Cl2体现氧化性时应被还原为NaCl，结合得失电子守恒和原子守恒写出化学方程式2Cl2+2Na2CO3+H2O ===2NaCl+2NaHCO3+Cl2O。
解析
责任担当——含氯化合物与消毒
微充电/素养提升
第二部分
【素材归纳】
1.氯的常见氧化物的性质
(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。
a.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。
b.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)Cl2O3、Cl2O5、Cl2O7分别为HClO2、HClO3、HClO4的酸酐。
2.氯的含氧酸
(1)氯的含氧酸的种类。
氯的含氧酸有：HClO(次氯酸)、HClO2(亚氯酸)、HClO3(氯酸)、HClO4(高氯酸)。
(2)氯的含氧酸的性质。
①酸性：HClO4>HClO3>HClO2>HClO。
②氧化性：HClO>HClO2>HClO3>HClO4。
3.氯的含氧酸盐
(1)NaClO2(亚氯酸钠)。
①性质：白色或微带黄绿色粉末或颗粒晶体，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。
(2)氯酸钾(KClO3)。
①性质：是一种白色晶体，有毒，在冷水中溶解度较小，易溶于热水，是一种强氧化剂。
②用途：可用来制造炸药、火柴、烟花、鞭炮等。
命题点1 消毒剂的制备
物质的制备实验一直以来都是重点，这类试题综合性较强，高考中可能会以消毒剂为载体设计制备实验，整合实验基本操作、化学计算等考点。
【母题1】 依据研究，含氯消毒剂可以有效灭活病毒。二氧化氯(ClO2)是一种高效消毒灭菌剂，但其稳定性较差，可转化为NaClO2保存，制备NaClO2晶体的工艺流程如图所示：
已知：①ClO2极不稳定，温度稍高、浓度稍大则发生爆炸性分解，一般用稀有气体或空气稀释使其浓度在10%以下以防爆炸。
②NaClO2在较低温度下溶解度很大，NaClO2饱和溶液在温度低于 38 ℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O，高于38 ℃时析出的晶体是NaClO2，加热中性的NaClO2溶液至150 ℃以上，NaClO2分解生成NaClO3和NaCl。
(1)步骤1中，生成ClO2的离子方程式是_________________________,
通入空气的作用是_________________________________________。
2Cl+SO2===S+2ClO2
稀释产生的ClO2，防止其发生爆炸性分解
(2)方法1中，反应的离子方程式是
___________________________________________。
(3)方法2中，NaClO2在 (填“阴极”或“阳极”)生成。
(4)步骤3中从NaClO2溶液中获得NaClO2晶体的操作是_____________
____________________________________________。
(5)为测定制得的NaClO2晶体中NaClO2的质量分数，进行如下实验：
①称取a g样品于烧杯中，加入适量蒸馏水溶解后加过量的碘化钾晶体，再滴入适量的稀硫酸，振荡使其充分反应。将所得混合液配成100 mL待测溶液。
2ClO2+H2O2+2OH-===2Cl+O2+2H2O
阴极
保持温度高于
38 ℃低于150 ℃蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥
②移取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中，用b mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点。平行滴定3次，测得消耗Na2S2O3标准溶液的平均体积为c mL(已知：I2+2S2===2I-+S4)，则样品中NaClO2的质量
分数为___________(用含a、b、c的代数式表示)。在滴定操作正确无
误的情况下, 测定结果偏高, 可能的原因是_______________________
_________________________________________________(用离子方程式和文字表示)。
%
4H++4I-+O2===2I2+2H2O,滴定时消耗Na2S2O3标准溶液体积增大，测定结果偏高
(6)使用NaClO2时，加入稀盐酸即可迅速得到ClO2。但若加入的
盐酸浓度过大，则气体产物中Cl2的含量会增大，原因是
_____________________________________________________________________________。
盐酸浓度过大，NaClO2的氧化性、HCl的还原性均增强，二者可发生反应生成氯气
(1)分析题中流程图知, 利用NaClO3、SO2在酸性条件下制备ClO2，氯元素化合价降低，NaClO3作氧化剂，SO2作还原剂，氧化产物为S，还原产物为ClO2。结合得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可写出离子方程式。从已知①知，二氧化氯浓度较大时易发生爆炸性分解，通入空气可稀释二氧化氯，避免发生事故。(2)由题图知，方法1利用NaOH、H2O2、ClO2制备NaClO2，ClO2—→NaClO2过程中氯元素化合价降低，则H2O2作还原剂，氧化产物为O2，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可写出离子方程
解析
式。(3)ClO2—→NaClO2过程中氯元素化合价降低，发生还原反 应，所以应在阴极上获得NaClO2。(4)由已知②知，温度高于38 ℃时，析出的晶体是NaClO2，加热中性NaClO2溶液到150 ℃以上NaClO2分解生成NaClO3和NaCl，且NaClO2在较低温度下溶解度很大，所以步骤3中的操作是保持温度高于38 ℃低于150 ℃蒸发结 晶、过滤、洗涤、干燥。(5)Cl—→Cl-过程中氯元素的化合价由+3价变为-1价，S2—→S4过程中可看作硫元素的化合价由
解析
解析
时消耗Na2S2O3标准溶液体积增大，测定结果偏高。(6)从氧化性和还原性与浓度关系角度分析，盐酸浓度增大，亚氯酸钠的氧化性增强，HCl的还原性也增强，二者可发生归中反应NaClO2+4HCl ===NaCl+2Cl2↑+2H2O。
解析
【衍生1】 二氧化氯(ClO2)常用作饮用水消毒杀菌剂，其沸点为11.0 ℃，浓度过高时易爆炸分解。实验室常用干燥的氯气与亚氯酸钠(NaClO2)固体反应制备ClO2。制备ClO2及验证其氧化性的装置如图所示(部分夹持装置已省略)。
已知：实验室可用稳定剂吸收ClO2，生成Cl，使用时加酸只释放ClO2一种气体。回答下列问题：
(1)盛装亚氯酸钠固体的仪器名称为 。
(2)装置A中发生反应的化学方程式为
。
(3)装置B中盛放的试剂是 ，其作用是____________
。
三颈烧瓶
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
饱和食盐水
吸收Cl2中
混有的HCl气体
防止ClO2气体浓度过高时爆炸分解
Cl2+2NaClO2===2NaCl+2ClO2
ClO2+5Fe2++4H+===Cl-+5Fe3++2H2O
2.63
(7)测定某ClO2溶液中ClO2的浓度：准确量取10.00 mL ClO2溶液， 酸化后加入过量的KI溶液，充分反应，加入几滴淀粉溶液，用
0.200 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点。重复上述操作2~3 次，平均消耗Na2S2O3标准溶液28.50 mL。
已知：2ClO2+10I-+8H+===2Cl-+5I2+4H2O，2S2+I2===S4+2I-。
该ClO2溶液中，c(ClO2)= mol·L-1。
0.114
解析
解析
命题点2 探究消毒剂的性质
探究型实验是体现科学探究与创新意识核心素养的重要载体，对消毒剂性质的探究一般可以分为以下几个方面：(1)稳定性；(2)消毒剂性质与pH的关系；(3)氧化性等。
【母题2】 “84”消毒液可有效灭活病毒，某学习小组对“84”消毒液的性质展开探究。
实验一：制备“84”消毒液
(1)采用如图1所示的简易装置可以在家中制备“84”消毒液。b极为 极，制备“84”消毒液的总反应的化学方程式为 。
正
实验二：探究“84”消毒液的性质
Ⅰ.氧化性
资料显示：洁厕灵(含盐酸)和“84”消毒液不能混合使用，否则易产生有毒气体。
利用如图2所示装置探究上述
资料的“真实性”。
(2)盛装“84”消毒液的仪器的名称是 。C装置中盛装 ___________________(填化学式)溶液。
(3)若B装置中 (填实验现象)，则证明上述资料真实可靠。
Ⅱ.漂白性
(4)一定体积和浓度的“84”消毒液的漂白效率与温度的关系如图3所示，温度高于T1 ℃时漂白效率降低的原因可能是__________________________。
分液漏斗
NaOH(合理即可)
溶液变蓝
温度过高，HClO分解加快
(5)为了探究“84”消毒液的漂白效率与pH的关系，设计了如表所示实验：
编 号 3%的 “84”消 毒液/mL 0.1 mol·L-1 NaOH 溶液/mL 0.1 mol·L-1 盐酸/mL 5%的 品红溶 液/滴 蒸馏 水/mL 实验
现象
① 0 0 2 5 13 不褪色
② 0 2 0 5 13 不褪色
③ 10 0 0 5 5 较快褪色
④ 10 2 0 5 3 缓慢褪色
⑤ 10 0 2 5 3 很快褪色
①由上述实验可得出的结论是_________________________________
____________________。
②比较实验③④⑤，实验现象不同的主要原因是_________________
_____________________________________。
pH越大，“84”消毒液的漂白效率
越低(合理即可)
相同条件下HClO
的漂白效率高于NaClO(合理即可)
解析
成次氯酸，次氯酸受热易分解，温度过高HClO分解加快，“84”消毒液漂白效率降低。(5)实验①②为对照实验，证明氢氧化钠溶液、盐酸不能使品红溶液褪色。加入盐酸，HCl与NaClO反应可生成次氯酸；加入氢氧化钠溶液可抑制次氯酸的生成。实验结论要根据实验目的探究“84”消毒液漂白效率与pH的关系确定，即溶液碱性越强，漂白效率越低，其原因是相同条件下，次氯酸的漂白效率高于次氯酸钠。
解析
【衍生2】 次氯酸(HClO)是极强氧化剂，在医疗、餐饮、家居清洁等方面有着重要应用，当前中国次氯酸产业规模庞大，位居全球前列。某学习小组设计如图所示装置制备HClO并验证其氧化性(夹持仪器及降温装置已省略)。
已知：①次氯酸的浓溶液呈黄色；②Cl2O为棕黄色气体，极易溶于水并迅速反应生成HClO。
(1)Cl2O中Cl元素的化合价为 ，HClO的结构式为 。
(2)制备HClO时要打开K1、K3，关闭K2，待装置A中反应结束后再通入一段时间N2。
①装置C中制备Cl2O时，发生反应为2Na2CO3+2Cl2+H2O=== Cl2O+2NaCl+2NaHCO3，该反应的氧化剂为 (填化学式)。
②装置B、D中的试剂分别为 (填字母)。
a.浓硫酸、CCl4
b.饱和食盐水、CCl4
c.饱和食盐水、浓硫酸
+1
H—O—Cl
Cl2
b
(3)搅拌器的作用主要是 ；将装置E中的HClO溶液转移到装置F中的具体操作为
________________________________________________________________________________________。
(4)验证HClO的氧化性时要向装置F中加入过量HClO溶液并充分搅 拌，待溶液变澄清时停止搅拌。反应结束时，装置F中的溶液中含有的离子主要有Fe3+、Cl-、S、H+，写出反应的离子方程式：______________________________________________________。
使反应物充分接触，加快反应速率
关闭K3，打开K1、K2，向装置中通入N2，使装置E中气体压强增大，将HClO溶液压入装置F中
15HClO+2FeS2+H2O===15Cl-+2Fe3++4S+17H+
(1)Cl2O中氧元素的化合价为-2，根据化合物中正负化合价的代数和为0可知，氯元素的化合价为+1；HClO中H、Cl原子各形成一个共价键、O原子形成两个共价键，则其结构式为H—O—Cl。(2)②由于浓盐酸具有很强的挥发性，装置A中制取的氯气中混有氯化氢杂质，故装置B中应装有饱和食盐水吸收氯气中的氯化氢；装置D的作用是吸收多余的氯气,故其中的试剂为四氯化碳，故选b。
解析
解析
微真题/把握方向
第三部分
考向一 氯及其化合物的性质
1.(2024·浙江卷1月)工业上将Cl2通入冷的NaOH溶液中制得漂白液，下列说法不正确的是( )
A.漂白液的有效成分是NaClO
B.ClO-水解生成HClO使漂白液呈酸性
C.通入CO2后的漂白液消毒能力增强
D.NaClO溶液比HClO溶液稳定
解析
考向二 氯气的制备及性质
2.(2024·广东卷)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.制备Cl2 B.净化、干燥Cl2
C.收集Cl2 D.验证Cl2的氧化性
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项符合题意；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项不符合题意；氯气的密度大于空气，可以用向上排空气法收集，可以达到预期目的，C项不符合题意；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项不符合题意。
解析
3.(2023·江苏卷)实验室制取Cl2的实验原理及装置均正确的是( )
装置
选项 A.制取Cl2 B.除去Cl2中的HCl C.收集Cl2 D.吸收尾气中的Cl2
实验室制取氯气使用的是浓盐酸和MnO2反应，不能使用稀盐酸，A项错误；除去Cl2中的HCl可将气体通入饱和食盐水中，注意长口进气便于充分吸收，应该长进短出，B项错误；氯气的密度大于空气，可用向上排空气法收集氯气，多功能瓶收集气体要长进短出，C项正确；对氯气的尾气处理应选择氢氧化钠溶液，水的吸收效果不好，D项错误。
解析
4.(2022·北京卷)某小组同学探究不同条件下氯气与二价锰化合物的反应。
资料：ⅰ.Mn2+在一定条件下被Cl2或ClO-氧化成MnO2(棕黑色)、Mn(绿色)、Mn(紫色)。
ⅱ.浓碱条件下，Mn可被OH-还原为Mn。
ⅲ.Cl2的氧化性与溶液的酸碱性无关，NaClO的氧化性随碱性增强而减弱。
实验装置如图(夹持装置略)：
序号 物质a C中实验现象
通入Cl2前 通入Cl2后
Ⅰ 水 得到无色溶液 产生棕黑色沉淀，且放置后不发生变化
Ⅱ 5%的NaOH 溶液 产生白色沉淀，在空气中缓慢变成棕黑色沉淀 棕黑色沉淀增多，放置后溶液变为紫色，仍有沉淀
Ⅲ 40%的NaOH 溶液 产生白色沉淀，在空气中缓慢变成棕黑色沉淀 棕黑色沉淀增多，放置后溶液变为紫色，仍有沉淀
(1)B中试剂是_______________。
(2)通入Cl2前，Ⅱ、Ⅲ中沉淀由白色变为黑色的化学方程式为 ______________________________。
(3)对比实验Ⅰ、Ⅱ通入Cl2后的实验现象，对于二价锰化合物还原性的认识是______________________________________。
(4)根据资料ⅱ，Ⅲ中应得到绿色溶液，实验中得到紫色溶液，分析现象与资料不符的原因：
原因一：可能是通入Cl2导致溶液的碱性减弱。
原因二：可能是氧化剂过量，氧化剂将Mn氧化为Mn。
饱和NaCl溶液
2Mn(OH)2+O2===2MnO2+2H2O
Mn2+的还原性随溶液碱性的增强而增强
①化学方程式表示可能导致溶液碱性减弱的原因是__________________________________，但通过实验测定溶液的碱性变化很小。
②取Ⅲ中放置后的1 mL悬浊液，加入4 mL 40%的NaOH溶液，溶液紫色迅速变为绿色，且绿色缓慢加深。溶液由紫色变为绿色的离子方程式为____________________________________，溶液绿色缓慢加深，原因是MnO2被______(填化学式)氧化，可证明Ⅲ的悬浊液中氧化剂过量。
Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
4Mn+4OH-===4Mn+O2↑+2H2O
Cl2
③取Ⅱ中放置后的1 mL悬浊液，加入4 mL水，溶液紫色缓慢加深，发生的反应是________________________________________。
④从反应速率的角度，分析实验Ⅲ未得到绿色溶液的可能原因：
________________________________________________________________________________________________________________________________________。
3ClO-+2MnO2+2OH-===2Mn+3Cl-+H2O
过量Cl2与NaOH反应产生NaClO，使溶液的碱性减弱，c(OH-)降 低，溶液中的Mn被还原为Mn的速率减小，因而实验Ⅲ未得到绿色溶液
在装置A中HCl与KMnO4发生反应制取Cl2, 由于盐酸具有挥发性，为排除HCl对Cl2性质的干扰，在装置B中盛有饱和NaCl溶液，除去Cl2中的杂质HCl，在装置C中通过改变溶液的pH，验证不同条件下Cl2与MnSO4的反应，装置D是尾气处理装置，目的是除去多余的Cl2，防止造成大气污染。(1)B中试剂是饱和NaCl溶液，作用是吸收Cl2中的杂质HCl气体。(2)通入Cl2前，Ⅱ、Ⅲ中Mn2+与碱性溶液中NaOH电离产生的OH-反应产生Mn(OH)2白色沉淀，该沉淀不稳定，会被溶解在溶液中的氧气氧化为棕黑色的MnO2沉淀，则
解析
沉淀由白色变为黑色的化学方程式为2Mn(OH)2+O2===2MnO2+ 2H2O。(3)对比实验Ⅰ、Ⅱ通入Cl2后的实验现象，对于二价锰化合物还原性的认识是：Mn2+的还原性随溶液碱性的增强而增强。
(4)①Cl2与NaOH反应产生NaCl、NaClO、H2O，使溶液碱性减 弱，反应的化学方程式为Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。②取Ⅲ中放置后的1 mL悬浊液，加入4 mL 40%的NaOH溶液，溶液由紫色迅速变为绿色，且绿色缓慢加深。溶液紫色变为绿色就是由于在浓碱条件下Mn可被OH-还原为Mn，根据电子守恒、电
解析
荷守恒及原子守恒，可知该反应的离子方程式为4Mn+4OH-===4Mn+O2↑+2H2O。溶液绿色缓慢加深，原因是MnO2被Cl2氧化，可证明Ⅲ的悬浊液中氧化剂过量。③取Ⅱ中放置后的1 mL悬浊液，加入4 mL水，溶液碱性减弱，溶液紫色缓慢加深，说明ClO-将MnO2氧化为Mn，发生的反应是3ClO-+2MnO2+2OH-===2Mn+3Cl-+H2O。④从反应速率的角度，过量Cl2与NaOH反应产生NaClO，使溶液的碱性减弱，c(OH-)降低，溶液中的Mn被还原为Mn的速率减小，导致实验Ⅲ未得到绿色溶液。
解析
5.(2021·广东卷)含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年，舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中，将它与浓盐酸混合加热，产生了一种黄绿色气体。1810年，戴维确认这是一种新元素组成的单质，并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。
(1)实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为
______________________________________________。
(2)实验室制取干燥Cl2时，净化与收集Cl2所需装置的接口连接顺序为 ______________________。
c→d→b→a→e
(3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色，可推测氯水中 已分解。检验此久置氯水中Cl-存在的操作及现象是___________________
__________________________________________________________________________________________________。
HClO
取少量溶液于试管中，加入过量稀硝酸，再加入少量AgNO3溶液，若有白色沉淀生 成，则证明原溶液中含有Cl-
(2)根据化学方程式可知，制取的氯气中混有氯化氢、水蒸气，氯气有毒，必须进行尾气处理，因此使用饱和食盐水吸收氯化氢气体，用浓硫酸除去水蒸气，最后用NaOH溶液吸收尾气，因此接口连接顺序为c→d→b→a→e。
解析
6.(2020·山东卷)某同学利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4的装置如图所示(夹持装置略)：
已知：锰酸钾(K2MnO4)在浓强碱溶液中可稳定存在，碱性减弱时易发生反应3Mn+2H2O===2Mn+MnO2↓+4OH-。
回答下列问题：
(1)装置A中a的作用是 ；装置C中的试剂为 ；装置A中制备Cl2的化学方程式为___________________________________________。
(2)上述装置存在一处缺陷，会导致KMnO4产率降低，改进的方法是 ____________________________________________________________。
平衡气压，使浓盐酸顺利滴下
NaOH溶液
Ca(ClO)2+4HCl(浓)===CaCl2+2Cl2↑+2H2O
在装置A、B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶
(3)KMnO4常作氧化还原滴定的氧化剂，滴定时应将KMnO4溶液加入 _________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中；在规格为50.00 mL的滴定管中，若KMnO4溶液起始读数为15.00 mL，此时滴定管中KMnO4溶液的实际体积为 (填字母)。
A.15.00 mL B.35.00 mL
C.大于35.00 mL D.小于15.00 mL
酸式
C
(1)装置A为恒压滴液漏斗，它的作用是平衡气压，使浓盐酸顺利滴下，C的作用是吸收多余的Cl2，可用NaOH溶液吸收，Ca(ClO)2和浓盐酸在A中发生归中反应产生Cl2，反应的化学方程式为Ca(ClO)2+4HCl(浓)===CaCl2+2Cl2↑+2H2O。(2)锰酸钾在浓强碱溶液中可稳定存在，碱性减弱时易发生反应3Mn+2H2O=== 2Mn+MnO2↓+4OH-，一部分Mn转化为了MnO2，导致最终KMnO4的产率降低，而浓盐酸易挥发，直接导致B中NaOH溶液的
解析
浓度减小，故改进措施是在装置A、B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶吸收挥发出来的HCl。(3)高锰酸钾有强氧化性，取用强氧化性溶液应选用酸式滴定管，滴定管的“0”刻度在上，规格为50.00 mL的滴定管中溶液的实际的体积大于(50.00-15.00) mL，即大于35.00 mL。
解析课时微练(十四) 氯及其化合物
基础训练
1.严格按实验步骤进行操作是成功进行实验的根本前提。在制氯气时有如下操作,操作顺序正确的是( )
①连接好装置,检查气密性 ②缓缓加热,加快反应,使气体均匀逸出 ③在圆底烧瓶中加入二氧化锰粉末 ④从盛有浓盐酸的分液漏斗中将浓盐酸缓缓滴入烧瓶中 ⑤将多余的Cl2用NaOH溶液吸收 ⑥用向上排空气法收集氯气
A.①②③④⑤⑥ B.③④②①⑥⑤
C.①④③②⑥⑤ D.①③④②⑥⑤
2.(2025·揭阳模拟)某同学利用如图所示的硬质玻璃管进行氯气的性质实验,已知f处为一团蘸有KOH溶液的棉花团,下列说法错误的是( )
A.b处出现白色物质,说明氯气溶于水并生成Cl-
B.c处现象为先变红后褪色
C.d处试纸变蓝,发生的反应为Cl2+2I-2Cl-+I2
D.蘸有KOH溶液的棉花团的作用是处理尾气
3.(2025·惠州模拟)将Cl2分别通入下列溶液,实验现象和结论均正确的是( )
选项 溶液 现象 结论
A FeCl2溶液 溶液由浅绿色变棕黄色 Cl2有还原性
B 品红溶液 品红褪色 Cl2有漂白性
C AgNO3溶液 澄清溶液变浑浊 Cl2与H2O反应产生Cl-
D 石蕊溶液 石蕊变红 氯水呈酸性
4.(2025·四川模拟)氯气与部分含氯化合物的价类关系如图所示,NA表示阿伏加德罗常数的值。下列有关叙述正确的是( )
A.0 ℃、101 kPa下,1.12 L35ClO2中所含中子的数目为1.7NA
B.2 L 0.05 mol/L HClO4溶液中所含Cl的数目为0.1NA
C.用浓盐酸与NaClO3反应制取7.1 g Cl2,共转移电子的数目为0.2NA
D.由NaClO和NaClO3组成的1 mol混合物中含氧原子的数目为2NA
5.自来水厂一种预防和处理Cl2泄漏的方法如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A.Cl2和水反应的离子方程式为H2O+Cl2Cl-+HClO+H+
B.铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2
C.吸收漏氯的离子方程式为2Fe2++Cl22Cl-+2Fe3+
D.铁屑耗尽时溶液中可能大量存在Fe2+、Fe3+、ClO-、Cl-
6.氯气与冷烧碱溶液反应可制得“84”消毒液,实验装置如图。下列有关说法不正确的是( )
A.甲中盛放的试剂可以是高锰酸钾固体
B.乙中可采用热水浴,有利于加快反应速率
C.在甲、乙之间加入饱和食盐水洗气,可提高NaOH的利用率
D.在乙之后再连接NaOH溶液吸收尾气,更加符合绿色化学思想
能力训练
7.金属钛冶炼过程中得到MgCl2,将熔融态MgCl2电解可得到金属镁和Cl2,氯气可制得漂白液、“84”消毒液等生活用品,回答下列问题:
(1)如图所示,若钛厂Cl2泄露,工人应立即向________(填“A”“B”或“C”)疏散。
(2)漂白液暴露在空气中会逐渐失效,用相关的化学方程式解释:________________________、____________________________________。
(3)“84”消毒液(主要成分是NaClO和NaCl)和“洁厕灵”(主要成分为盐酸)混用会产生有毒气体,写出反应的离子方程式:____________________________________。
(4)上述反应说明漂白液与酸性溶液混合会产生Cl2(全部溶于水,不会逸出),若取10 mL漂白液与足量BaCl2溶液混合后,不断通入SO2至过量,在实验过程中可能观察到的现象是________________________________________________________________________。
(5)二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色到橙黄色的气体,是国际上公认为安全、无毒的绿色消毒剂,代替了Cl2用于自来水消毒。已知ClO2和Cl2的消毒能力都主要体现在氧化性上,反应生成Cl-,则等物质的量的ClO2的消毒能力约是Cl2的________倍。
8.ClO2与Cl2的氧化性相近。在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。某兴趣小组通过图1装置(夹持装置略)对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。
(1)仪器D的名称是________。安装F中导管时,应选用图2中的________。
(2)打开B的活塞,A中发生反应2NaClO3+4HCl2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收,滴加稀盐酸的速度宜________(填“快”或“慢”)。
(3)关闭B的活塞,ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2,此时F中溶液的颜色不变,则装置C的作用是________________________________。
(4)已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2,该反应的离子方程式为________________________________,在ClO2释放实验中,打开E的活塞,D中发生反应,则装置F的作用是________________________________。
(5)已吸收ClO2气体的稳定剂Ⅰ和稳定剂Ⅱ,加酸后释放ClO2的浓度随时间的变化如图3所示,若将其用于水果保鲜,你认为效果较好的稳定剂是________,原因是________________________________。
课时微练(十四) 氯及其化合物
1.D 解析 实验室制取气体的一般过程为组装仪器→检查气密性→加入试剂→加热,制得气体→净化→收集→尾气处理,D项正确。
2.B 解析 利用浓盐酸和二氧化锰共热制备氯气,b处蘸有硝酸银溶液的试纸遇氯气产生白色沉淀,c处干燥的蓝色石蕊试纸无明显变化,d处淀粉 KI试纸遇氯气变蓝;b处出现白色物质,说明氯气溶于水并生成Cl-,Cl-与银离子反应生成氯化银白色沉淀,A项正确;c处干燥的蓝色石蕊试纸与氯气不发生反应,故无明显现象,B项错误;d处试纸变蓝,发生的反应为Cl2+2I-===2Cl-+I2,淀粉遇生成的碘变蓝,C项正确;蘸有KOH溶液的棉花团的作用是处理尾气,防止氯气排放到空气中引起污染,D项正确。
3.C 解析 向FeCl2溶液通入氯气发生反应2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,溶液由浅绿色变棕黄色,该过程体现Cl2的氧化性,A项错误;向品红溶液中通入氯气,品红溶液褪色,是Cl2和水反应生成HCl和HClO,HClO具有漂白性,使品红溶液褪色,B项错误;Cl2和水反应生成HCl和HClO,溶液中的氯离子和硝酸银反应生成氯化银沉淀,使溶液变浑浊,C项正确;Cl2和水反应生成HCl和HClO,溶液呈酸性使紫色石蕊溶液变红,HClO具有漂白性,使变红的溶液褪色,D项错误。
4.B 解析 由图像可知,标准状况下35ClO2为液体,不能用气体摩尔体积计算其物质的量,A项错误;HClO4是强酸,完全电离,2 L 0.05 mol/L HClO4溶液中所含Cl的数目为0.1NA,B项正确;浓盐酸与NaClO3反应制取Cl2的离子方程式为Cl+6H++5Cl-===3Cl2↑+3H2O,该反应转移5个电子,7.1 g Cl2的物质的量为0.1 mol,转移电子的物质的量为×0.1 mol= mol,C项错误;不知道NaClO和NaClO3的组成比例,无法计算氧原子的具体值,D项错误。
5.D 解析 ClO-能把Fe2+氧化为Fe3+,Fe2+、ClO-不能大量共存,D项错误。
6.B 解析 高锰酸钾和浓盐酸常温下反应可以制取氯气,没有加热装置,所以甲中盛放的试剂可以是高锰酸钾固体,A项正确;氯气与冷烧碱溶液反应可制得“84”消毒液,乙中采用热水浴会有其他反应发生,会生成杂质氯酸钠,B项错误;在甲、乙之间加入饱和食盐水洗气,可以除去浓盐酸挥发出来的氯化氢气体,可提高NaOH的利用率,C项正确;氯气有毒,不能随意排放到大气中,所以在乙之后再连接NaOH溶液吸收尾气更加符合绿色化学思想,D项正确。
7.答案 (1)A (2)NaClO+CO2+H2O===NaHCO3+HClO
2HClO2HCl+O2↑ (3)ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O
(4)开始溶液变成黄绿色,后来黄绿色褪去,生成白色沉淀 (5)2.5
解析 (1)氯气的密度大于空气,因此若钛厂Cl2泄露,工人应立即向高处即A处疏散。(2)次氯酸盐容易吸收空气中的二氧化碳转化为次氯酸,次氯酸分解生成氯化氢和氧气而失效,反应的化学方程式为CO2+H2O+NaClO===NaHCO3+HClO、2HClO2HCl+O2↑。(3)次氯酸钠具有强氧化性,能把氯离子氧化生成氯气,反应的离子方程式为ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O。(4)漂白液在酸性条件下能把氯离子氧化生成氯气,氯气把二氧化硫氧化生成硫酸,进而生成硫酸钡白色沉淀,所以实验现象是开始溶液变成黄绿色,后来黄绿色褪去,生成白色沉淀。(5)1 mol二氧化氯(ClO2)得到电子转化为Cl-,转移5 mol电子;1 mol氯气转化为Cl-得到2 mol电子,所以等物质的量的ClO2的消毒能力约是Cl2的=2.5倍。
8.答案 (1)锥形瓶 b (2)慢 (3)吸收Cl2 (4)4H++5Cl===Cl-+4ClO2↑+2H2O 验证是否有ClO2生成 (5)稳定剂Ⅱ 稳定剂Ⅱ可以缓慢释放ClO2,能较长时间维持保鲜所需的浓度
解析 (1)根据操作分析,F装置中应是Cl2和KI反应,所以应长管进气、短管出气,选b。(2)为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收,滴加稀盐酸的速度要慢。(3)F装置中若有Cl2,则发生反应Cl2+2KI===2KCl+I2,淀粉遇碘变蓝,所以F中溶液的颜色不变,则装置C的作用是吸收Cl2。(4)在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2,该反应的离子方程式为4H++5Cl===Cl-+4ClO2↑+2H2O;在ClO2释放实验中,打开E的活塞,D中发生反应,则装置F的作用是验证是否有ClO2生成。(5)根据图3可知,稳定剂Ⅱ可以缓慢释放ClO2,能较长时间维持保鲜所需的浓度,所以稳定剂Ⅱ效果较好。(共22张PPT)
课时微练(十四)
氯及其化合物
1.严格按实验步骤进行操作是成功进行实验的根本前提。在制氯气时有如下操作，操作顺序正确的是( )
①连接好装置，检查气密性 ②缓缓加热，加快反应，使气体均匀逸出 ③在圆底烧瓶中加入二氧化锰粉末 ④从盛有浓盐酸的分液漏斗中将浓盐酸缓缓滴入烧瓶中 ⑤将多余的Cl2用NaOH溶液吸收 ⑥用向上排空气法收集氯气
A.①②③④⑤⑥ B.③④②①⑥⑤
C.①④③②⑥⑤ D.①③④②⑥⑤
基础训练
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实验室制取气体的一般过程为组装仪器→检查气密性→加入试剂→加热，制得气体→净化→收集→尾气处理，D项正确。
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2.(2025·揭阳模拟)某同学利用如图
所示的硬质玻璃管进行氯气的性质
实验，已知f处为一团蘸有KOH溶液
的棉花团，下列说法错误的是( )
A.b处出现白色物质，说明氯气溶于水并生成Cl-
B.c处现象为先变红后褪色
C.d处试纸变蓝，发生的反应为Cl2+2I-===2Cl-+I2
D.蘸有KOH溶液的棉花团的作用是处理尾气
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利用浓盐酸和二氧化锰共热制备氯气，b处蘸有硝酸银溶液的试纸遇氯气产生白色沉淀，c处干燥的蓝色石蕊试纸无明显变化，d处淀粉-KI试纸遇氯气变蓝；b处出现白色物质，说明氯气溶于水并生成Cl-，Cl-与银离子反应生成氯化银白色沉淀，A项正确；c处干燥的蓝色石蕊试纸与氯气不发生反应，故无明显现象，B项错 误；d处试纸变蓝，发生的反应为Cl2+2I-===2Cl-+I2，淀粉遇生 成的碘变蓝，C项正确；蘸有KOH溶液的棉花团的作用是处理尾气，防止氯气排放到空气中引起污染，D项正确。
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3.(2025·惠州模拟)将Cl2分别通入下列溶液，实验现象和结论均正确的是( )
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选项 溶液 现象 结论
A FeCl2溶液 溶液由浅绿色变棕黄色 Cl2有还原性
B 品红溶液 品红褪色 Cl2有漂白性
C AgNO3溶液 澄清溶液变浑浊 Cl2与H2O反应产生Cl-
D 石蕊溶液 石蕊变红 氯水呈酸性
向FeCl2溶液通入氯气发生反应2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-，溶液由浅绿色变棕黄色，该过程体现Cl2的氧化性，A项错误；向品红溶液中通入氯气，品红溶液褪色，是Cl2和水反应生成HCl和HClO，HClO具有漂白性，使品红溶液褪色，B项错误；Cl2和水反应生成HCl和HClO，溶液中的氯离子和硝酸银反应生成氯化银沉淀，使溶液变浑浊，C项正确；Cl2和水反应生成HCl和HClO，溶液呈酸性使紫色石蕊溶液变红，HClO具有漂白性，使变红的溶液褪色，D项错误。
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4.(2025·四川模拟)氯气与部分含
氯化合物的价类关系如图所示，
NA表示阿伏加德罗常数的值。下
列有关叙述正确的是( )
A.0 ℃、101 kPa下，1.12 L35ClO2中
所含中子的数目为1.7NA
B.2 L 0.05 mol/L HClO4溶液中所含Cl的数目为0.1NA
C.用浓盐酸与NaClO3反应制取7.1 g Cl2，共转移电子的数目为0.2NA
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由图像可知,标准状况下35ClO2为液体，不能用气体摩尔体积计算其物质的量,A项错误；HClO4是强酸，完全电离，2 L 0.05 mol/L HClO4溶液中所含Cl的数目为0.1NA，B项正确；浓盐酸与NaClO3反应制取Cl2的离子方程式为Cl+6H++5Cl-===3Cl2↑+ 3H2O，该反应转移5个电子，7.1 g Cl2的物质的量为0.1 mol，转移电子的物质的量为×0.1 mol= mol，C项错误；不知道NaClO和NaClO3的组成比例，无法计算氧原子的具体值，D项错误。
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5.自来水厂一种预防和处理Cl2泄漏的方法如图所示。下列有关说法不正确的是( )
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ClO-能把Fe2+氧化为Fe3+，Fe2+、ClO-不能大量共存，D项错误。
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6.氯气与冷烧碱溶液反应可制得“84”消毒
液，实验装置如图。下列有关说法不正确
的是( )
A.甲中盛放的试剂可以是高锰酸钾固体
B.乙中可采用热水浴，有利于加快反应速率
C.在甲、乙之间加入饱和食盐水洗气，可提高NaOH的利用率
D.在乙之后再连接NaOH溶液吸收尾气，更加符合绿色化学思想
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高锰酸钾和浓盐酸常温下反应可以制取氯气，没有加热装置，所以甲中盛放的试剂可以是高锰酸钾固体，A项正确；氯气与冷烧碱溶液反应可制得“84”消毒液，乙中采用热水浴会有其他反应发生，会生成杂质氯酸钠，B项错误；在甲、乙之间加入饱和食盐水洗气,可以除去浓盐酸挥发出来的氯化氢气体，可提高NaOH的利用率,C项正确;氯气有毒,不能随意排放到大气中，所以在乙之后再连接NaOH溶液吸收尾气更加符合绿色化学思想，D项正确。
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7.金属钛冶炼过程中得到MgCl2，将熔融态MgCl2
电解可得到金属镁和Cl2，氯气可制得漂白液、
“84”消毒液等生活用品，回答下列问题：
(1)如图所示，若钛厂Cl2泄露，工人应立即向 (填“A”“B”或“C”)疏散。
(2)漂白液暴露在空气中会逐渐失效，用相关的化学方程式解释：__________________________________________、____________________。
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能力训练
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NaClO+CO2+H2O===NaHCO3+HClO
(3)“84”消毒液(主要成分是NaClO和NaCl)和“洁厕灵”(主要成分为
盐酸)混用会产生有毒气体，写出反应的离子方程式：
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(4)上述反应说明漂白液与酸性溶液混合会产生Cl2(全部溶于水，不会逸出)，若取10 mL漂白液与足量BaCl2溶液混合后，不断通入SO2至过量，在实验过程中可能观察到的现象是_______________________
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8.ClO2与Cl2的氧化性相近。在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。某兴趣小组通过图1装置(夹持装置略)对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。
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(1)仪器D的名称是 。安装F中导管 时，应选用图2中的 。
(2)打开B的活塞，A中发生反应2NaClO3+ 4HCl===2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收，滴加稀盐酸的速度宜 (填“快”或“慢”)。
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(3)关闭B的活塞，ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2，此时F中溶液的颜色不变，则装置C的作用是 。
锥形瓶
b
慢
吸收Cl2
(4)已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2，该反应的离子方程式为 ，在ClO2释放实验中，打开E的活塞，D中发生反应，则装置F的作用是 __________________________。
(5)已吸收ClO2气体的稳定剂Ⅰ和稳定剂Ⅱ，
加酸后释放ClO2的浓度随时间的变化如图
3所示，若将其用于水果保鲜，你认为效
果较好的稳定剂是 ，原因是
。
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4H++5Cl===Cl-+4ClO2↑+2H2O
验证是否有ClO2生成
稳定剂Ⅱ
稳定剂Ⅱ可以缓慢释放ClO2，能较长时间维持保鲜所需的浓度
(1)根据操作分析，F装置中应是Cl2和KI反应，所以应长管进气、短管出气，选b。(2)为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收，滴加稀盐酸的速度要慢。(3)F装置中若有Cl2，则发生反应Cl2+2KI=== 2KCl+I2，淀粉遇碘变蓝，所以F中溶液的颜色不变，则装置C的作用是吸收Cl2。(4)在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2，该反应的离子方程式为4H++5Cl===Cl-+4ClO2↑+ 2H2O；在ClO2释放实验中，打开E的活塞，D中发生反应，则装置
解析
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F的作用是验证是否有ClO2生成。(5)根据图3可知，稳定剂Ⅱ可以缓慢释放ClO2，能较长时间维持保鲜所需的浓度，所以稳定剂Ⅱ效果较好。
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