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1.氯的存在与原子结构
第二节 氯及其化合物
知识点 1 氯气
必备知识 清单破
2.氯气的物理性质
颜色 状态 气味 溶解性
黄绿色 气体 刺激性气味 1体积的水溶解约2体积的氯气
3.氯气的化学性质
特别提醒 氯气具有很强的氧化性,能与绝大多数金属反应,变价金属(如Fe、Cu)一般被氧
化到高价;氯气能与许多还原性化合物反应,如FeCl2、KI等。
4.氯水的成分与性质探究(详见定点1)
5.氯气的实验室制法(详见定点2)
1.HClO的性质
(1)次氯酸是易溶于水的弱酸,比碳酸酸性弱,写离子方程式时不能拆成离子形式。氯气和水
反应的离子方程式为Cl2+H2O H++Cl-+HClO。
(2)次氯酸不稳定,见光易分解,反应的化学方程式为2HClO 2HCl+O2↑。
(3)次氯酸具有强氧化性,可以用于自来水的杀菌消毒,还可以用作棉、麻和纸张的漂白剂。
知识点 2 次氯酸和次氯酸盐
归纳总结 次氯酸的漂白原理、特点及应用范围
②漂白原理:漂白粉的漂白原理与漂白液相同,在使用过程中与酸(如碳酸)反应生成HClO而
漂白。
③失效原因
Ca(ClO)2+CO2+H2O CaCO3+2HClO
2HClO 2HCl+O2↑
2.次氯酸盐
(1)漂白液:漂白液和84消毒液的有效成分均为NaClO。
(2)漂白粉
①主要成分为Ca(ClO)2和CaCl2,其有效成分为Ca(ClO)2。
方法 原理 优点
NaClO2与Cl2反应法 2NaClO2+Cl2 2NaCl+2ClO2 安全性好,不产生毒副产品
NaClO3与Na2SO3反应法 2NaClO3+Na2SO3+H2SO4 2ClO2↑+2Na2SO4+H2O 可用于实验室制备少量ClO2
KClO3与SO2反应法 2KClO3+SO2 2ClO2+K2SO4 利用SO2,减少空气污染
知识拓展 绿色消毒剂——ClO2的常见制备方法
ClO2是一种安全无毒的绿色消毒剂,常见的制备方法主要有以下几种:
知识点 3 氯离子的检验
知识辨析
1.Cl2具有强氧化性,能将变价金属氧化至高价态,故Cl2在化学反应中只能做氧化剂。这种说
法是否正确
2.向新制氯水中加入紫色石蕊溶液,溶液先变红后褪色,说明氯水具有酸性和漂白性。这种说
法是否正确
3.工业上将氯气通入澄清石灰水中制取漂白粉,反应生成氯化钙和次氯酸钙。这种说法是否
正确
4.87.0 g MnO2与足量浓盐酸反应、含HCl为146.0 g的浓盐酸与足量MnO2反应,产生的Cl2的
量相等。这种说法是否正确
5.某溶液中加入AgNO3溶液有白色沉淀产生,说明该溶液中一定含有Cl-。这种说法是否正确
一语破的
1.不正确。Cl2具有强氧化性,在化学反应中主要做氧化剂,但在某些化学反应中能做还原剂;
也可能既做氧化剂,又做还原剂。
2.正确。由于新制氯水中含有HCl,故氯水能使紫色石蕊溶液变红;新制氯水中还含有HClO,
HClO具有强氧化性,能使红色溶液褪色。
3.不正确。澄清石灰水中氢氧化钙的含量低,不利于大量制备漂白粉。工业上是将氯气通入
石灰乳中制取漂白粉。
4.不正确。87.0 g MnO2与足量浓盐酸反应可生成71.0 g Cl2;MnO2只能与浓盐酸反应,含HCl
为146.0 g的浓盐酸随着不断反应,变成稀盐酸后,反应停止,实际生成Cl2的质量小于71.0 g。
故前者产生的Cl2比后者多。
5.不正确。生成的白色沉淀可能是AgCl或Ag2CO3等,因此无法确定溶液中是否含有Cl-。
关键能力 定点破
定点 1 氯水的成分与性质探究
1.新制氯水的成分
氯水中存在反应:Cl2+H2O HCl+HClO,HClO和HCl发生电离。新制氯水中含有以下
粒子:
2.氯水性质的多重性
3.液氯、新制氯水与久置氯水的区别
液氯 新制氯水 久置氯水
类别 纯净物 混合物 混合物
颜色 黄绿色 浅黄绿色 无色
所含粒子 Cl2 Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH- H+、Cl-、OH-、H2O
性质 氧化性 酸性、氧化性、漂白性 酸性
1.反应原理
实验室常用强氧化剂(如KMnO4、MnO2等)氧化Cl-来制取氯气:
(1)MnO2与浓盐酸反应:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)KMnO4与浓盐酸反应:2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
(3)KClO3与浓盐酸反应:KClO3+6HCl(浓) KCl+3Cl2↑+3H2O。
定点 2 氯气的实验室制法
3.收集方法
(1)向上排空气法。
(2)排饱和食盐水法(氯气在饱和食盐水中的溶解度很小,用此法可除去实验中挥发出的氯化
氢气体)。
2.仪器装置
4.验满方法
(1)将润湿的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口,观察到试纸变蓝,则证明已集满。
(2)将润湿的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口,观察到试纸发生先变红后褪色的变化,则证明
已集满。
5.注意事项
(1)稀盐酸与MnO2不反应,制取氯气时必须选用浓盐酸;加热温度不宜过高,以减少氯化氢的
挥发。
(2)为了便于控制反应速率,一般应选用分液漏斗,而不用长颈漏斗。
(3)尾气处理时,不能用澄清石灰水吸收氯气,因为澄清石灰水中Ca(OH)2的含量少,吸收不完全。
(4)实验结束后,先使反应停止并排出装置中残留的氯气,再拆卸装置,避免污染空气。
典例 某研究性学习小组的同学设计了用二氧化锰与浓盐酸反应制取纯净干燥的氯气的实
验,其实验装置如下:
(1)装置连接完成后必须进行的操作是 ,指出装置中的一处错误: 。
(2)装置A中发生反应的化学方程式为 ,如果将过量的二氧
检查装置的气密性
装置D中的导管长度不对,左侧应为长导管,右侧应为短导管
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
化锰与含14.6 g HCl的浓盐酸混合加热,充分反应后生成的氯气明显少于7.1 g,其主要的原因
有 、 。
(3)B中盛放的液体是 ,装置C的作用是 。
(4)L的作用是 ,
装置E中发生反应的离子方程式为 。
(5)为了提高浓盐酸的利用率,可以使用KMnO4固体在常温下与浓盐酸反应,得到的氧化产物
和还原产物与浓盐酸和MnO2反应得到的相同,该反应的离子方程式为
。
浓盐酸变稀,不能继续反应
HCl挥发
饱和食盐水
干燥氯气
平衡气压,便于浓盐酸顺利滴下
Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O
2Mn +10Cl-+16H+ 5Cl2↑+2Mn2++8H2O
思路点拨 一套完整的气体制备与性质检验实验装置,一般应包含以下四部分:
装置A用于制取氯气;装置B中为饱和食盐水,用于除去氯气中含有的HCl气体;装置C中为浓
硫酸,干燥氯气;装置D用于收集氯气,氯气密度比空气大,应用向上排空气法,即“长进短出”;
装置E为尾气处理装置,吸收多余的氯气,防止污染空气。
解析 (1)连接好仪器,应先检查装置的气密性,防止气体泄漏;装置D用于收集氯气,氯气密度
比空气大,应用向上排空气法,即“长进短出”。(2)装置A用于制取氯气,其反应为MnO2+4
HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,浓盐酸变为稀盐酸该反应停止。(3)装置B中为饱和食盐水,
用于除去氯气中含有的HCl气体;装置C中为浓硫酸,干燥氯气。(4)L可以平衡圆底烧瓶和分
液漏斗中的气压,使分液漏斗中的液体顺利滴下;装置E为尾气处理装置,吸收多余的氯气,防
止污染空气,发生反应的离子方程式为Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O。(5)根据题意,KMnO4固
体与浓盐酸反应的离子方程式为2Mn +10Cl-+16H+ 5Cl2↑+2Mn2++8H2O。第二章 海水中的重要元素——钠和氯
第二节 氯及其化合物
第1课时 氯气的性质
基础过关练
题组一 氯气的性质
1.某污水处理厂发生氯气泄漏事故,导致五百多人中毒。救援人员在现场的下列处理方法和过程较合理的是 ( )
①及时将人群逆风转移到地势较高的地方
②用高压水枪向空中喷洒饱和食盐水
③将泄漏氯气的钢瓶用生石灰掩埋
④及时清理现场,检查水源和食物等是否被污染
A.①③④ B.①②③
C.②④ D.①②③④
2.(易错题)下列实验现象描述中,正确的是 ( )
A.金属钠在氯气中燃烧,产生黄色的烟
B.铁丝在氯气中燃烧,火星四射,生成黑色固体颗粒
C.氢气在氯气中燃烧的火焰为苍白色,瓶口有白色的烟生成
D.铜丝在氯气中燃烧产生棕黄色的烟,产物溶于水为蓝色溶液
3.(经典题)某同学用下列装置进行有关Cl2的实验,下列说法不正确的是 ( )
A.图Ⅰ中:实验现象证明干燥的氯气无漂白作用,潮湿的氯气有漂白作用
B.图Ⅱ中:闻Cl2的气味时应吸入足量氯气
C.图Ⅲ中:生成棕黄色的烟
D.图Ⅳ中:若气球膨胀,证明Cl2可与NaOH溶液反应
4.某研究性学习小组欲探究氯气的化学性质,设计如图所示的实验装置。
已知:该装置气密性良好;铜粉放在耐高温托盘内(防止硬质玻璃管炸裂)。
请回答下列问题:
(1)为防止铜与空气中的氧气反应,在加热之前应该进行的操作为 ;铜与氯气反应的化学方程式为 。
(2)当观察到AgNO3溶液中出现白色沉淀时,点燃酒精灯加热;写出AgNO3溶液中发生反应的化学方程式: 、 。
(3)装置中空试管的作用是 。
(4)实验中,观察到紫色石蕊溶液颜色的变化为 。
(5)烧杯中氢氧化钠溶液的作用是 (用离子方程式表示)。
题组二 氯水的成分及性质分析
5.(经典题)在新制氯水中存在多种分子和离子,它们在不同的反应中表现各自的性质。下列关于新制氯水的说法不正确的是 ( )
A.加入有色布条,一会儿有色布条褪色,说明溶液中有Cl2存在
B.溶液呈浅黄绿色,说明有Cl2分子存在
C.向新制氯水中加入纯碱,有气泡产生,说明新制氯水中含有H+
D.加入AgNO3溶液,出现白色沉淀,说明有Cl-存在
6.某同学在一pH试纸上滴几滴新制的氯水,现象如图所示,下列有关该实验的说法中正确的是 ( )
A.该实验说明Cl2具有漂白性
B.该实验说明H+扩散速度比HClO分子快
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
7.将一定量Cl2通过甲装置后,再通过放有湿润红色布条的乙装置,红色布条不褪色。甲装置中所盛试剂可能是 ( )
①浓硫酸 ②NaOH溶液 ③纯碱溶液
④饱和食盐水 ⑤KI溶液
A.①④⑤ B.①②③
C.②③④ D.②③⑤
题组三 漂白剂的制备及性质探究
8.工业上将氯气通入到石灰乳中制备漂白粉,制备流程如下。下列有关说法正确的是 ( )
A.漂白粉是混合物
B.“反应”中Cl2是氧化剂,石灰乳是还原剂
C.漂白粉配成溶液后必须加入盐酸才能制得具有漂白性的物质
D.工业制备漂白粉的离子方程式为2OH-+Cl2 Cl-+ClO-+H2O
9.常温下,氯气与烧碱溶液反应可制得“84”消毒液,NaClO是“84”消毒液的有效成分。
(1)化学品储藏室中存放Cl2容器上应贴的标签的名称为 (填字母)。
a.易燃品 b.爆炸品 c.有毒品
(2)氯气与烧碱溶液反应可制得“84”消毒液,该反应的离子方程式为 。
(3)将反应温度控制在70 ℃时,Cl2通入NaOH溶液中可以得到NaClO3、NaCl和水,反应的化学方程式为 。
(4)在一定条件下,把氯气通入NaOH溶液中,生成物中含有Cl-、ClO-、Cl三种含氯元素的离子,其中ClO-、Cl两种离子的数目与反应时间(t)的曲线如图所示。t1时开始有Cl生成的原因是 。在0~t2时间内,Cl2与NaOH反应的离子方程式为 。
能力提升练
题组一 氯及其化合物的转化及性质的综合考查
1.有关氯及其化合物,下列叙述正确的是 ( )
A.H2在纯净的Cl2中点燃会立即发生爆炸
B.洁厕灵不能与“84”消毒液混用,原因是两种溶液混合产生的HClO易分解
C.若发生Cl2泄漏,可用蘸有NaHCO3溶液的毛巾捂住口鼻向高处转移
D.漂白粉比HClO稳定,可露置在空气中长期保存
2.(易错题)已知卤素互化物(例如BrCl)、拟卤素[例如(CN)2]等物质的性质与Cl2单质相似,下列相关反应的化学方程式不正确的是( )
A.3BrCl+2Fe FeCl3+FeBr3
B.BrCl+H2O HBr+HClO
C.(CN)2+H2O HCN+HCNO
D.(CN)2+2KOH KCN+KCNO+H2O
3.常温下,A是可用来对自来水进行消毒的黄绿色气体单质,A、B、C、D、E都含X元素,其转化关系如图所示,部分产物已省略。
(1)请分别写出B、C、D、E的化学式(如为溶液请填溶质的化学式):B ,C ,D ,E 。
(2)写出A+H2O反应的化学方程式: 。
(3)通常情况下,为了防止污染环境,在做完实验后,多余的气体A应用NaOH溶液吸收,其反应的化学方程式为 。
(4)漂白粉的有效成分是 (填化学式),漂白粉溶于水后,受空气中的CO2作用,产生有漂白、杀菌作用的次氯酸,化学方程式为 ,次氯酸不稳定,次氯酸见光分解的化学方程式为 。
题组二 实验探究氯水及次氯酸盐的性质
4.(教材深研拓展)验证次氯酸光照分解的产物可设计成数字化实验。将pH传感器、氯离子传感器、氧气传感器分别与数据采集器、计算机连接,并将这三种传感器插入盛有氯水的广口瓶中,用强光照射氯水,测得的实验数据如图所示。下列说法正确的是 ( )
甲 乙
丙
A.图甲说明光照使氯水的酸性增强,新制氯水需避光保存
B.图乙说明氯水中Cl2在强光照射下逐渐被氧化为Cl-
C.图丙说明光照时HClO可能催化水分解产生O2
D.图甲、乙、丙说明新制氯水比久置氯水所含成分少
5.用饱和氯水与碳酸钙反应是制取较浓HClO溶液的方法之一。某兴趣小组进行了如下实验探究。
①在试管中加入过量的块状碳酸钙,再加入约20 mL饱和氯水(如图所示),充分反应,有少量气泡产生,溶液浅黄绿色褪去。
②过滤,将滤液滴在有色布条上,发现滤液比饱和氯水的漂白性更强。
③为了确定反应产物,将滤液分为三份,分别进行以下实验:第一份滤液与澄清石灰水混合,立即产生大量白色沉淀;第二份滤液与稀盐酸混合,立即产生大量无色气体;对第三份滤液进行加热,看到滤液变浑浊且有大量无色气体产生。
经检测,上述实验中产生的无色气体均为CO2。依据上述实验可推知,滤液中的溶质除CaCl2、HClO外,还有 ( )
A.Ca(ClO)2 B.CaCO3 C.Ca(HCO3)2 D.CaO
6.84消毒液是一种常见的含氯消毒剂,广泛用于家庭、医院的消毒。某兴趣小组对84消毒液的组成、性质与使用进行探究。
所用试剂:84消毒液(含NaClO)、医用酒精(CH3CH2OH体积分数为70%~75%)。
Ⅰ.探究84消毒液的成分
(1)实测该84消毒液pH=12.4(溶液呈碱性),能使pH试纸 ,因此其成分中,除了NaCl、NaClO,还含有少量 (填化学式)。
(2)84消毒液露置于空气中,消毒效果先增强,而再将其光照后消毒效果又降低。消毒效果降低的原因是 (用化学方程式表示)。
Ⅱ.探究84消毒液的性质与使用
(3)84消毒液具有氧化性,预测的依据是 。某游泳场,由于工作人员将84消毒液与双氧水混用,导致游泳池藻类快速生长,池水变绿。一种可能的原因是NaClO与H2O2反应产生O2促进藻类快速生长,该反应的化学方程式为 。
Ⅲ.探究84消毒液能否与医用酒精混用,实验装置如图所示
已知:KI是常见的还原剂;单质碘(I2)遇淀粉变蓝。
实验 液体A 液体B 现象
① 20 mL 84消毒液(pH=12.4) 20 mL 蒸馏水 溶液中无明显现象;溶液pH变为12.0;淀粉-KI试纸在8 min时变蓝,49 min时蓝色完全褪去
② 20 mL 84消毒液(pH=12.4) 20 mL 医用酒精 产生气泡,颜色无明显变化;溶液pH升高到13.1,淀粉-KI试纸在3 min时变蓝,21 min时蓝色完全褪去
(4)判断实验②中生成了Cl2的依据是 。
(5)图中NaOH溶液的作用是 。
结论:医用酒精可与84消毒液发生反应,二者不可混用。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.A 2.D 3.B 5.A 6.B 7.D 8.A
1.A Cl2密度比空气大,Cl2发生泄漏时会集中在地势较低处,救援人员应及时将人群逆风转移到地势较高的地方,①正确;Cl2在饱和食盐水中的溶解量非常小,故不能用高压水枪向空中喷洒饱和食盐水来吸收氯气,②错误;潮湿的Cl2能与生石灰反应,救援人员可将泄漏Cl2的钢瓶用生石灰掩埋,以减少Cl2扩散到空气中,③正确;Cl2是有毒气体,故Cl2泄漏时,要及时清理现场,检查水源和食物等是否被污染,④正确。
2.D Na在Cl2中燃烧产生白烟,生成NaCl,A错误;铁丝在Cl2中燃烧,产生棕褐色的烟,B错误;H2在Cl2中燃烧,发出苍白色火焰,瓶口上方有白雾,C错误;Cu在Cl2中燃烧,产生棕黄色的烟,生成CuCl2,CuCl2溶于水,得到蓝色溶液,D正确。
易错分析 ①虽然钠的焰色呈黄色,但是Na在Cl2中燃烧产生的是白烟,注意二者的区别。②注意“烟”和“雾”的区别:固体的小颗粒均匀分散在空气中,得到的是烟;而液态物质的小液滴均匀分散在空气中得到的是雾。
3.B 湿润的有色布条褪色,说明潮湿的氯气具有漂白性,是因为Cl2与水反应生成的HClO具有漂白作用,A项正确;Cl2有毒,闻气味时用手轻轻在瓶口扇动,使极少量气体飘入鼻孔,B项错误;Cu丝在Cl2中燃烧生成棕黄色的烟,C项正确;若Cl2与NaOH溶液反应,烧瓶内气体压强迅速减小,外压大于内压,故气球会膨胀,D项正确。
4.答案 (1)先通入氯气排尽装置中的空气 Cu+Cl2 CuCl2
(2)Cl2+H2O HCl+HClO HCl+AgNO3 AgCl↓+HNO3
(3)防止右侧试管中的水倒吸入硬质玻璃管中,使硬质玻璃管炸裂
(4)先变红后褪色
(5)Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O
解析 (1)为防止铜与空气中的O2反应,在加热前应先通入Cl2排尽装置中的空气。(2)在AgNO3溶液中,先是Cl2与水反应生成HCl和HClO,HCl再与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀,其化学方程式分别为Cl2+H2O HCl+HClO、HCl+AgNO3 AgCl↓+HNO3。(3)装置中空试管可防止右侧试管中的水倒吸入硬质玻璃管中,引起硬质玻璃管炸裂。(4)Cl2与石蕊溶液中的水发生反应Cl2+H2O HCl+HClO,溶液呈酸性,紫色石蕊溶液变红,但HClO有漂白性,又能使溶液褪色,故可看到紫色石蕊溶液先变红后褪色。(5)Cl2有毒,可用NaOH溶液吸收多余的Cl2,其离子方程式为Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O。
5.A 新制氯水中含Cl2、H2O、HClO、Cl-、H+、OH-、ClO-,能使有色布条褪色的是HClO,A错误;Cl2为黄绿色气体,溶于水后溶液呈浅黄绿色,B正确;向新制氯水中加入纯碱产生气泡,说明H+与C反应有CO2生成,C正确;新制氯水中加入AgNO3溶液出现白色沉淀,说明有Cl-存在,D正确。
6.B HClO具有漂白性,Cl2无漂白性,A错误;滴加新制氯水的区域变白色,而周围变成浅红色,可说明H+的扩散速度比HClO分子快,B正确;HClO的漂白持久、稳定,加热实验后的pH试纸,试纸不会恢复原来的颜色,C错误;久置的氯水中主要成分为HCl,无漂白性,D错误。
7.D 浓硫酸具有吸水性,所以通过甲装置后氯气为干燥氯气,而干燥氯气与湿润红色布条中的水反应能生成次氯酸,所以红色布条褪色,①不符合题意;NaOH溶液能够吸收氯气,所以通过甲装置后,氯气被吸收,再通过放有湿润红色布条的乙装置,红色布条不褪色,②符合题意;纯碱溶液能够吸收氯气,所以通过甲装置后,氯气被吸收,再通过放有湿润红色布条的乙装置,红色布条不褪色,③符合题意;饱和食盐水不能吸收氯气,所以通过甲装置后,再通过放有湿润红色布条的乙装置,红色布条褪色,④不符合题意;KI具有还原性,KI溶液能够吸收氯气,所以通过甲装置后,氯气被吸收,再通过放有湿润红色布条的乙装置,红色布条不褪色,⑤符合题意;故选D。
8.A 漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2,属于混合物,A正确;“反应”的化学方程式为2Ca(OH)2+2Cl2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,Cl2既是氧化剂又是还原剂,B错误;漂白粉配成溶液后,遇到空气中的CO2,可生成次氯酸,C错误;工业制备漂白粉过程加入的是石灰乳,在书写离子方程式时应写化学式,D错误。
知识拓展 Cl2与石灰乳或NaOH溶液的反应中,Cl2既是氧化剂又是还原剂。漂白粉露置在空气中易变质:Ca(ClO)2+CO2+H2O CaCO3+2HClO,2HClO 2HCl+O2↑,故漂白粉需密闭保存。
9.答案 (1)c (2)Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O
(3)3Cl2+6NaOH NaClO3+5NaCl+3H2O
(4)反应放热,溶液温度升高,在较高温度下有Cl+7Cl-+5H2O
解析 (1)Cl2是有毒的气体,故存放Cl2的容器上应贴有毒品的标签。(2)氯气与烧碱溶液反应的化学方程式为Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O,离子方程式为Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O。(3)在70 ℃时,Cl2与NaOH反应生成NaClO3、NaCl和H2O,该反应的化学方程式为3Cl2+6NaOH NaClO3+5NaCl+3H2O。(4)Cl2与NaOH在常温下反应有NaClO生成,在70 ℃时有Cl生成,在t1时开始反应生成NaClO3,是因为随着反应进行,溶液温度升高,在较高温度下有Cl生成。在0~t2时间内,Cl2与NaOH反应生成ClO-、Cl的离子数目之比为2∶1,即生成物中ClO-、Cl化学计量数之比为2∶1,结合得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒可写出Cl2与NaOH反应的离子方程式为5Cl2+10OH- 2ClO-+Cl+7Cl-+5H2O。
能力提升练
1.C 2.B 4.A 5.C
1.C H2能在Cl2中安静地燃烧,若和Cl2光照会发生爆炸,A错误;洁厕灵中含有盐酸,“84”消毒液中含有NaClO,这两种溶液混合会发生氧化还原反应产生有毒的Cl2,B错误;Cl2有毒且密度比空气大,Cl2能与NaHCO3溶液反应,故若发生Cl2泄漏,可用蘸有NaHCO3溶液的毛巾捂住口鼻并向高处转移,C正确;漂白粉易和空气中的CO2、水蒸气等反应而变质,故漂白粉需密闭保存,以防止在空气中变质失效,D错误。
2.B 在BrCl中Br为+1价,Cl为-1价,由得失电子守恒可知BrCl与Fe的反应为3BrCl+2Fe FeCl3+FeBr3,A正确;BrCl与H2O的反应为BrCl+H2O HBrO+HCl,B错误;(CN)2与Cl2性质相似,则(CN)2与水的反应为(CN)2+H2O HCN+HCNO,C正确;结合Cl2与NaOH的反应,可写出(CN)2与KOH的反应为(CN)2+2KOH KCN+KCNO+H2O,D正确。
易错分析 联想Cl2的相关反应,判断题中化学方程式的正误,尤其要注意卤素互化物中各元素价态不同,与Cl2的性质不完全相同,如BrCl与水的反应不是氧化还原反应。
3.答案 (1)HClO NaCl HCl NaClO
(2)Cl2+H2O HCl+HClO
(3)Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O
(4)Ca(ClO)2 Ca(ClO)2+CO2+H2O CaCO3↓+2HClO 2HClO 2HCl+O2↑
解析 (1)常温下,A是可用来对自来水进行消毒的黄绿色气体单质,则A为Cl2,A、B、C、D、E都含X元素,由转化关系可知B为HClO,D为HCl,C为NaCl,E为NaClO。
(2)A为Cl2,Cl2与H2O反应的化学方程式为Cl2+H2O HCl+HClO。
(3)Cl2与NaOH反应的化学方程式为Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O。
(4)漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,漂白粉溶于水后,与空气中的CO2反应,有HClO生成,化学方程式为Ca(ClO)2+CO2+H2O CaCO2↓+2HClO;次氯酸见光分解的化学方程式为2HClO 2HCl+O2↑。
4.A 由图甲可知光照后溶液的pH减小,即溶液中H+浓度增大,溶液酸性增强,故新制氯水需避光保存,A正确;由图乙可知在强光照射下,氯水中Cl2逐渐被还原为Cl-,B错误;由图丙可知光照可促使氯水中HClO分解,而不是催化水分解,C错误;新制氯水中含三分子四离子,久置氯水中只含H2O、H+、Cl-、OH-,故新制氯水所含成分比久置氯水多,D错误。
方法点津 结合图甲溶液的pH减小,则溶液中H+浓度增大,图乙溶液中Cl-浓度增大,图丙溶液中O2的体积分数增大,可说明光照时,加快了HClO的分解,即2HClO 2HCl+O2↑,溶液酸性变强,溶液中H+、Cl-浓度均增大,O2的体积分数也增大。
5.C 结合本题信息,可对该实验进行如下梳理:
结合前两份滤液的反应,可知滤液中可能含C;再结合第三份滤液中的反应并联想NaHCO3受热易分解,参考四个选项可知滤液中应该含有Ca(HCO3)2,C项正确。
解题指导 ①C均能与盐酸反应生成CO2气体;均能与澄清石灰水反应生成白色沉淀,其离子方程式分别为C。②结合NaHCO3受热易分解可联想碳酸氢盐受热易分解。
6.答案 (1)先变蓝后褪色 NaOH
(2)2HClO 2HCl+O2↑
(3)ClO-具有氧化性 NaClO+H2O2 H2O+NaCl+O2↑
(4)相同条件下,实验②的淀粉-KI试纸变色比实验①快
(5)吸收Cl2,防止污染空气
解析 (1)84消毒液显碱性且消毒液具有漂白性,故pH试纸先变蓝后褪色,84消毒液是氢氧化钠溶液吸收氯气制成的,溶液显碱性,则其成分中除了NaCl、NaClO,还含有少量氢氧化钠。(2)NaClO与空气中的水蒸气、CO2反应有HClO生成,HClO具有强氧化性,消毒效果增强;HClO不稳定,见光分解导致消毒效果降低,化学方程式为2HClO 2HCl+O2↑。(3)ClO-具有氧化性,84消毒液中含ClO-,故84消毒液具有氧化性;NaClO与H2O2反应产生O2,化学方程式为NaClO+H2O2 H2O+NaCl+O2↑。(4)氯气能和碘离子反应生成碘单质,过量的氯气能进一步氧化碘单质使试纸褪色,故判断实验②中生成了Cl2的依据是相同条件下,实验②的淀粉-KI试纸变色比实验①快。(5)题图中NaOH溶液的作用是吸收Cl2,防止污染空气。
19第二章 海水中的重要元素——钠和氯
第二节 氯及其化合物
第2课时 氯离子的检验 氯气的实验室制法
基础过关练
题组一 氯离子的检验
1.某溶液中含有较大量的Cl-、C、OH-三种阴离子,如果只取一次该溶液就能够分别将三种阴离子依次检验出来。下列实验操作的顺序中,正确的是(检验过程中滴加的试剂均过量) ( )
①滴加Mg(NO3)2溶液 ②过滤 ③滴加AgNO3溶液 ④滴加Ba(NO3)2溶液
A.①②④②③ B.④②①②③
C.①②③②④ D.④②③②①
2.有一包白色固体,它可能含有KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种,现进行如下实验:
①溶于水,得无色溶液;
②向溶液中滴加AgNO3溶液,生成白色沉淀;
③再滴加稀硝酸,沉淀减少但不完全消失,同时有气泡生成。根据上述现象判断:
(1)白色固体一定含有的成分是 ,可能含有的成分是 。
(2)写出上述实验中有关反应的离子方程式: 。
题组二 氯气的实验室制法
3.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将分液漏斗中的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
4.已知KMnO4与浓盐酸在常温下能反应产生Cl2。若用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气,并与金属反应。每个虚线框表示一个单元装置,其中有错误的是 ( )
A.①处和②处 B.只有②处
C.③处和④处 D.②处、③处和④处
5.如图是一套制取并验证氯气部分化学性质的实验装置。
回答下列问题:
(1)装置A中,仪器a的名称是 ,该仪器中盛放的试剂为 。
(2)当有少量Cl2通过后,观察到装置C中现象为 。
(3)当Cl2持续通过时,装置D中现象为 。
(4)若要证明Cl2无漂白性,则必须在装置 (填字母)之前增加装有浓硫酸的洗气装置。
(5)装置E的作用是 ,该反应的离子方程式为 。
能力提升练
题组一 氯气的制备与性质探究
1.将分液漏斗中的浓盐酸滴入具支试管中生成Cl2,将Cl2通入后续的玻璃弯管中,进行如图探究实验。下列说法正确的是 ( )
A.固体X可以是MnO2
B.a处花瓣褪色,Cl2与水反应的离子方程式为Cl2+H2O Cl-+ClO-+2H+
C.加热b处,可见到苍白色火焰
D.d处玻璃管膨大处起防止液体冲出的作用
2.①~③是浸有相应溶液的滤纸条,该实验制备氯气的原理为KClO3+6HCl(浓) KCl+3Cl2↑+3H2O(已知:Fe3+和KSCN溶液反应会生成红色物质)。下列说法正确的是 ( )
A.①处先变红后褪色,证明氯气具有漂白性
B.②处变蓝,证明还原性:Cl->I-
C.③处变红,证明氧化性:Cl2>Fe3+
D.与KClO3的反应中浓盐酸只体现了还原性
题组二 以氯气制备为载体的实验
3.(经典题)Cl2O是棕黄色具有强烈刺激性气味的气体,是一种强氧化剂,易溶于水且会与水反应生成次氯酸,与有机物、还原剂接触或浓度过高时会发生燃烧并爆炸。制取Cl2O的装置如图所示。
已知:Cl2O的熔点为-116 ℃,沸点为3.8 ℃;Cl2的沸点为-34.6 ℃;HgO+2Cl2 HgCl2+Cl2O。NH3的沸点为-33.3 ℃。下列说法不正确的是 ( )
A.装置①的主要目的是制备Cl2
B.通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释减少爆炸危险
C.装置④与⑤之间不能用橡皮管连接
D.从装置⑤中逸出气体的主要成分是Cl2O
4.(经典题)某化学小组在实验室制备84消毒液并探究其相关性质。回答下列问题:
(1)装置甲中盛放浓盐酸的仪器名称是 ,装置甲中反应的离子方程式为 。
(2)装置丙中淀粉-KI试纸变蓝,所发生反应的化学方程式为 。
(3)装置丁制备NaClO的反应中,氧化产物和还原产物的化学计量数之比为 。
(4)装置戊的作用是 。
(5)为了进一步研究消毒液的性质,兴趣小组向盛有2 mL 84消毒液的试管中,逐滴加入10%的双氧水,发现有大量的气泡产生,对此作出以下猜测。
猜测1:双氧水与消毒液发生反应产生氧气。
猜测2:……
①猜测2可能为 。
②为了验证猜测,某探究小组设计用如图装置进行实验。操作如下:在相同条件下,用注射器取等量的双氧水,分别加入盛有足量84消毒液和二氧化锰的锥形瓶中,做对照实验,若观察到 ,则证明猜测1正确。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.B 取该溶液先滴加过量硝酸钡溶液,反应生成碳酸钡白色沉淀,检验并除去C,随后过滤,滤液中加入过量硝酸镁溶液生成白色沉淀,检验并除去OH-,过滤,滤液中加入硝酸银溶液,生成AgCl白色沉淀,检验Cl-,则可依次检验三种阴离子,实验操作顺序为④②①②③,故选B。
2.答案 (1)KCl和K2CO3 KNO3
(2)Ag++Cl- AgCl↓、2Ag++C Ag2CO3↓、Ag2CO3+2H+ 2Ag++H2O+CO2↑
解析 由②产生白色沉淀知,可能含有K2CO3和KCl中的一种或两种。由③沉淀减少且有气泡生成知,一定含有K2CO3;由沉淀不完全消失可知,一定含有KCl。
3.D 确定实验室制取气体的操作顺序要注意:①连接好装置后,要先检查气密性,后装药品;②装药品的顺序是先加固体,后加液体;③对于有毒的气体,一定要有尾气处理装置。
4.D KMnO4与浓盐酸在常温下反应生成Cl2,①正确;浓盐酸易挥发,生成的Cl2中混有HCl和水蒸气,应通过盛有饱和食盐水的洗气瓶除去HCl,而Cl2能和NaOH溶液反应,不能选用NaOH溶液除杂,②错误;浓硫酸干燥Cl2时,导管应长进短出,③错误;Cl2与金属在试管中反应,用单孔塞会造成试管内压强过大,④错误。
5.答案 (1)分液漏斗 浓盐酸 (2)溶液变成蓝色 (3)有色布条褪色 (4)D (5)吸收多余的氯气,防止污染空气 Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O
解析 (2)装置C中发生反应2KI+Cl2 2KCl+I2,淀粉遇I2变蓝。(3)当Cl2持续通过时,装置D中干燥有色布条遇潮湿的氯气会被漂白。(4)干燥的Cl2无漂白性,若要证明此结论,需在Cl2通入装置D前对其进行干燥,即在装置D前增加装有浓硫酸的洗气装置。(5)装置E中NaOH溶液可进行尾气处理,防止污染空气,反应的离子方程式为Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O。
能力提升练
1.D 该制取Cl2的装置没有加热仪器,固体X可以是KMnO4,不能是MnO2,A错误;HClO是弱酸,书写离子方程式时保留化学式,即Cl2+H2O H++Cl-+HClO,B错误;加热b处有白烟生成,是Na与Cl2反应生成了NaCl小颗粒,看不到苍白色火焰,C错误;d处玻璃管膨大处起防止液体冲出的作用,D正确。
2.C Cl2没有漂白性,A错误;②处变蓝,Cl2将I-氧化为I2,自身被还原为Cl-,可证明还原性:I->Cl-,B错误;③处变红,即Cl2将Fe2+氧化为Fe3+,证明氧化性:Cl2>Fe3+,C正确;浓盐酸和KClO3的反应中,浓盐酸生成Cl2时表现出还原性,生成KCl时表现出酸性,即反应中浓盐酸体现了酸性和还原性,D错误。
3.D ①为Cl2的制备装置,②③分别用于Cl2的除杂和干燥,④中Cl2和HgO反应生成Cl2O,由沸点可知⑤中收集Cl2O,最后出来的气体为空气及过量的Cl2。装置①中KMnO4和浓盐酸反应用于制备Cl2,A正确;根据题意,高浓度的Cl2O可能发生爆炸,故通干燥空气能将生成的Cl2O稀释,减少爆炸危险,B正确;因Cl2O与有机物或还原剂接触会发生燃烧并爆炸,故④与⑤之间不用橡皮管连接,C正确;由Cl2O的沸点可知,Cl2O在⑤中转化为液态,从装置⑤中出来的气体为空气及过量的Cl2,D错误。
4.答案 (1)分液漏斗 2Mn+16H++10Cl- 2Mn2++5Cl2↑+8H2O
(2)Cl2+2KI I2+2KCl
(3)1∶1
(4)尾气处理,防止污染空气
(5)①84消毒液催化H2O2分解,生成了氧气 ②双氧水与84消毒液反应产生的气体的体积是二氧化锰与双氧水生成的气体体积的2倍
解析 装置甲制备Cl2:2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
装置乙除去HCl:用饱和食盐水除杂。
装置丙验证Cl2的性质:Cl2+2KI 2KCl+I2。
装置丁制备84消毒液:Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O。
装置戊尾气处理:碱石灰能吸收Cl2,防止污染空气。
(1)装置甲中盛放浓盐酸的仪器是分液漏斗,甲中反应的离子方程式为2Mn+16H++10Cl- 2Mn2++5Cl2↑+8H2O。(3)根据装置丁中反应可知,氧化产物为NaClO,还原产物为NaCl,即氧化产物和还原产物的化学计量数之比为1∶1。(5)①猜测2可能是84消毒液催化H2O2分解,生成了O2。②NaClO与H2O2发生反应的化学方程式为NaClO+H2O2 O2↑+NaCl+H2O;为了验证猜测,做对照实验,若观察到双氧水与84消毒液反应产生的气体的体积是MnO2与双氧水生成的气体体积的2倍,则证明猜测1正确。
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