拉分题2　从海水中获得的化学物质 （含解析）高一化学苏教版（2019）必修1 复习教案

eq \o(\s\up7(拉分点1　氯气的制备),\s\do5())
得分策略
1. 氯气的实验室制法
(1) 制备氯气的方法
反应原理：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
仪器装置
收集方法：选用气体收集装置的主要依据是气体的密度和水溶性。因为氯气能溶于水，密度比空气的大，所以收集氯气时，不能用排水法，应该用向上排空气法。Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小，也可用排饱和食盐水法收集Cl2。
干燥剂的选择：氯气能与碱反应，所以不能用碱石灰进行干燥，常用浓硫酸、五氧化二磷等进行干燥。
吸收装置：氯气有毒，实验室制取氯气时应在密闭系统或通风橱中进行，通常在收集装置的后面连接盛有NaOH溶液的吸收装置。化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。
验满：常用湿润的淀粉碘化钾试纸(或湿润的蓝色石蕊试纸)检验Cl2。
方法是将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近集气瓶瓶口，试纸变蓝(或将湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶瓶口，试纸先变红后褪色)，则可证明Cl2已收集满。
(2) 实验室制取氯气的其他方法
可用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等氧化剂代替MnO2与浓盐酸反应。反应的化学方程式如下：2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O、K2Cr2O7＋14HCl(浓)===2KCl＋2CrCl3＋3Cl2↑＋7H2O、KClO3＋6HCl(浓)KCl＋3Cl2↑＋3H2O。
(3) 实验室用MnO2和浓盐酸制Cl2时的注意点
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，所以必须用浓盐酸加热才可反应，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，用NaOH溶液吸收Cl2，不能用澄清石灰水吸收，因为澄清石灰水中Ca(OH)2的含量少，吸收不完全。
2. 氯气工业制备
工业上制取氯气大多采用电解饱和食盐水(一般为净化后的饱和食盐水)的方法，人们把以电解饱和食盐水为基础制取氯气、烧碱等产品的工业称为氯碱工业。
(1) 电解饱和食盐水的原理
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(2) 电解饱和食盐水的装置及产物的验证
①电解饱和食盐水的装置
②电解产物的验证
实验操作
实验现象 试管靠近火焰，有爆鸣声 湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 溶液变红
实验结论 与负极相连的铁棒上有氢气生成 与正极相连的石墨棒上有氯气生成 U形管左端溶液中有氢氧化钠生成
eq \o(\s\up7(拉分点2　氯气的性质),\s\do5())
得分策略　作为典型的非金属单质，氯气的强氧化性，主要表现在与多数金属反应生成高价金属氯化物；与水反应生成HClO、HCl两种酸，故可以与碱反应生成对应的NaClO、NaCl两种盐，反应温度升高，NaClO会分解产生NaClO3。
1. 氯水，氯气溶于水中形成氯水
(1) 氯水的成分
氯水中存在反应：Cl2＋H2O HCl＋HClO，HClO和HCl均发生电离。
氯水中含有的微粒：
(2) 新制氯水的多重性质
(3) 新制氯水与久置氯水的区别
新制氯水 久置氯水
颜色 浅黄绿色 无色
主要微粒 Cl2、HClO、H2O、H＋、Cl－、ClO－ H＋、Cl－、H2O
性质 酸性、氧化性、漂白性 酸性
区别变化的原因：Cl2＋H2O HClO＋HCl，2HClO2HCl＋O2↑。
eq \o(\s\up7(拉分点3　Na2CO3、NaHCO3的转化与鉴别),\s\do5())
得分策略
1. Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法
(1) 利用热稳定性不同
①鉴别方法
②常用装置
[特别提醒]套管加热时大试管直接加热温度高，内部的小试管温度低，故两种固体不能换放。
(2) 利用和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下)
发生该现象的原因是碳酸钠与酸反应是分步进行。
第1步：Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3；
第2步：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。
(3) 利用溶液的碱性强弱不同
或
2. Na2CO3、NaHCO3的相互转化
Na2CO3NaHCO3。
(1) NaHCO3→Na2CO3
①NaHCO3溶液可以与NaOH反应生成碳酸钠：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O。
②碳酸氢钠固体受热分解可以得到碳酸钠：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
3. 侯氏制碱法
(1) 制碱流程
[特别提醒]①向NaCl饱和溶液中先通入氨气，再通过量CO2，即有溶解度小的NaHCO3从溶液中析出；②向滤液中加入氨气，使溶液中NaHCO3转化为溶解度大的Na2CO3，再加NaCl析出NH4Cl，同时增大了Na＋浓度，循环使用。
(2) 原理：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl；2NaHCO3
Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
1 实验室制取氯气可以有多种途径，用化学方程式表示如下。若制取等量的氯气，反应消耗盐酸最多的是(　　)
A. 4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋2H2O＋Cl2↑
B. 16HCl(浓)＋2KMnO4===2MnCl2＋8H2O＋2KCl＋5Cl2↑
C. 6HCl(浓)＋KClO3===KCl＋3H2O＋3Cl2↑
D. 4HCl＋O22H2O＋2Cl2↑
2 某实验小组利用如图装置制取少量氯化铝(AlCl3 )，其中装置Ⅱ用于收集氯化铝。已知氯化铝熔、沸点都很低，在178 ℃时易升华直接转变为气态，且AlCl3遇水易发生反应。下列说法中正确的是(　　)
A. 氯气中含的水蒸气和氯化氢可通过盛有碱石灰的干燥管除去
B. 预先加热盛有铝粉的硬质玻璃管再通入氯气，可以让氯气充分反应
C. 装置Ⅲ可盛放碱石灰也可盛放无水氯化钙，二者的作用相同
D. a处使用较粗的导气管实验时更安全
3 侯德榜先生是我国近代著名的化学家，他提出的联合制碱法得到世界各国的认可，主要化学反应为NaCl＋NH3＋H2O＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl。工业流程如图所示，下列说法正确的是(　　)
A. 滤渣主要成分是NaHCO3，在相同温度下碳酸氢钠的溶解度比Na2CO3大
B. 用澄清石灰水可以鉴别Na2CO3和NaHCO3
C. 应该向“饱和食盐水”中先通入足量NH3，再通入过量CO2
D. 最终所得“母液”不可循环利用
4 有关NaHCO3和Na2CO3的性质，以下叙述错误的是(　　)
A. 等质量的NaHCO3和Na2CO3与足量的盐酸反应，产生CO2的质量：Na2CO3多
B. 等质量的NaHCO3和Na2CO3与盐酸反应，产生CO2的速率：NaHCO3快
C. CaCl2溶液加入Na2CO3溶液中产生白色沉淀
D. 除去Na2CO3固体中混有的少量NaHCO3的最好方法是加热
5 工业上制备相关物质涉及的反应原理及部分流程较为合理的是(　　)
A. 制取镁：海水Mg(OH)2MgOMg
B. 制碘：干海带I－(稀溶液)I2(aq)
I2
C. 制溴：浓缩海水Br2(稀溶液)HBr(aq)Br2
D. 制漂白粉：浓盐酸Cl2漂白粉
6 [2024盐城期中]下列氯化物中，既能由金属和氯气直接反应制得，又能由金属和盐酸反应制得的是(　　)
A. CuCl2　　　　　　　　B. FeCl3
C. FeCl2　　　　　　　　 D. AlCl3
7 [2024盐城期中]某兴趣小组利用数字化实验测定光照过程中氯水的pH、氯水中氯离子的浓度、广口瓶中氧气的体积分数三者的变化，实验结果如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A. pH减小的主要原因是光照引起Cl2逸出，溶液中H＋浓度减小
B. 新制氯水中没有Cl－，光照过程中生成Cl－使其浓度不断增大
C. 随着对氯水光照时间的延长，氯水的漂白性将增强
D. 光照过程中，氧气的体积分数不断增大的原因是HClO分解生成氧气
8 [2024盐城期中]实验室常用下图装置制备并收集干燥、纯净的Cl2。
(1) 装置A中发生反应的化学方程式是__________________________________，反应中盐酸体现的性质有____________。
(2) 装置B的作用是____________________。
(3) 装置C中盛放的物质是____________。
(4) 装置D用于收集Cl2，请将装置D中的导气管在下图补充完整(→表示气流方向)。
(5) 若用 8.7 g MnO2与足量浓盐酸反应，则反应中转移电子数为________mol，反应所得氯气标准状况下的体积为__________L。
9 [2024淮安期中]氯气是一种重要的化工原料，在生产和生活中的应用十分广泛，可用于制漂白剂等。
Ⅰ. 制新型灭菌消毒剂ClO2。在通常状况下，ClO2能溶于水，在水中的杀菌、消毒能力比Cl2强，且ClO2、Cl2在杀菌、消毒时均被还原为Cl－；浓的ClO2受热时易爆炸。
(1) 制备ClO2反应为Cl2＋2NaClO2===2NaCl＋2ClO2，实验装置如下图所示：
　　
①装置A中发生反应的化学方程式为____________________________，装置B中盛放的试剂为______________。
②装置D中将三颈烧瓶置于冰水浴中并向其中通入干燥空气的目的是______________________________。
(2) 等物质的量的ClO2和Cl2相比，ClO2的杀菌、消毒能力强于Cl2的原因是____________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
Ⅱ. 制优良的饮用水消毒剂Na2FeO4。Na2FeO4具有很强的氧化性，能有效地杀灭水中的病菌和病毒，同时自身被还原成新生态的Fe(OH)3。
(3) 制备方法如下：Fe(NO3)3＋NaOH＋Cl2——Na2FeO4＋NaNO3＋NaCl＋H2O(未配平)。
①Na2FeO4中铁元素的化合价是________，Na2FeO4属于________(填字母)。
A. 酸　　B. 碱　　C. 盐　　D. 氧化物
②Na2FeO4作饮用水消毒剂同时也能够起到净水作用的原因是____________
______________________________________________________________________。
10 某同学利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4的装置如图所示(夹持装置已略)：
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：
3MnO＋2H2O===2MnO＋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________________________________。
11 下图表示在没有通风橱时制取纯净的氯气时设计的装置图，图中A、B是可控制的弹簧铁夹。
(1) 烧杯中盛放的液体是__________，其作用是______________，水槽中盛放的液体是______________________________。
(2) 简述操作过程：(从氯气已经产生开始)在收集氯气之前，应____________
____________________; 当氯气纯度合乎要求时，应_________________________， 当氯气收集完毕时，应______________________________。
(3) 将8.7 g MnO2与含HCl 14.6 g的浓盐酸共热制Cl2，甲同学认为可制得Cl2 7.1 g，乙同学认为制得Cl2的质量小于7.1 g，你认为________(填“甲”或“乙”)同学正确，原因是______________________________________________。
12 [2024扬州期末]海水中有丰富的化学资源，可利用海水制盐和提溴。
Ⅰ. 海水晒盐获得的粗盐中含有其他盐(CaCl2、MgCl2、Na2SO4)和难溶性杂质，某兴趣小组在实验室中进行粗盐精制的模拟实验。实验过程如下：称取一定质量的粗盐，加水充分溶解，过滤；向滤液中依次加入稍过量的甲溶液、BaCl2溶液、乙溶液，过滤；向滤液中加入足量盐酸，蒸发结晶，制得精盐。
(1) 加水溶解粗盐时，需控制所加入的水的质量。加入水的适宜用量是______
___________________________。
(2) 乙溶液为________(填化学式)溶液。实验中不取样出来进行分析，判断BaCl2溶液加入量己“稍过量”的实验方法及现象是_________________________。
(3) 某同学认为，若粗盐中含NaCl的质量为m g，正确进行上述实验操作制得精盐的质量将大于m g。判断其观点是否合理，并说明理由__________________
___________。
Ⅱ. 从浓海水中提取溴的工艺如下图所示：
(4) 吸收塔中SO2、Br2与H2O反应的离子方程式为______________________
__________________________________________________。
(5) 在反应池中，海水中的Br－己转化为Br2。设计后续步骤将Br2先转化为Br－又转化为Br2，目的是_________________________________________________。
(6) 通入吸收塔的SO2流量与Br2产率关系如题图所示。当SO2流量高于45 kg/h后，Br2产率下降，原因是_____________________________________________。
【巩固强化】
1 A　设制得1 mol Cl2，根据反应方程式的化学计量关系，A项消耗 4 mol HCl，B项消耗 mol HCl，C项消耗2 mol HCl，D项消耗2 mol HCl。
2 D　碱石灰能与氯气反应，不能用来除去氯气中的水蒸气和氯化氢，A错误；预先加热盛有铝粉的硬质玻璃管再通入氯气，使得铝粉与装置内的空气先反应，制得产品不纯，B错误；因氯气有毒不能直接排放，且AlCl3遇水易发生反应，装置Ⅲ的作用是吸收多余的氯气，同时防止空气中的水分进入装置Ⅱ，无水氯化钙不能吸收氯气，应盛放碱石灰，C错误；a处导气管连接硬质玻璃管和装置Ⅱ，实验过程有气态氯化铝通过，使用较粗的导气管可以防止导管堵塞，实验时更安全，D正确。
3 C　滤渣主要成分是NaHCO3，在相同温度下碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠小，A错误；澄清石灰水与Na2CO3和NaHCO3反应均有CaCO3白色沉淀生成，现象相同，无法鉴别，B错误；据分析，应该向“饱和食盐水”中先通入足量NH3，再通入过量CO2，C正确；最终所得“母液”中含有NH、Na＋和Cl－，可循环利用，D错误。
4 A　碳酸氢钠中碳的质量分数高于碳酸钠中碳的质量分数，等质量的碳酸钠和碳酸氢钠分别与足量盐酸反应，碳元素全部转化成CO2，所以碳酸氢钠放出的CO2较多，A错误；Na2CO3与盐酸反应需经过：Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl、NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，而NaHCO3可直接与HCl反应生成气体，故等质量的NaHCO3和Na2CO3与盐酸反应，产生CO2的速率：NaHCO3快，B正确；CaCl2溶液加入Na2CO3溶液中反应产生CaCO3白色沉淀，C正确；加热时Na2CO3不分解，而NaHCO3受热分解：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，不会引入杂质，D正确。
5 C　工业上采用电解熔融的氯化镁制备金属镁，A错误；应将干海带灼烧成灰，而不是直接用水浸取，且乙醇与水互溶，不能用乙醇萃取碘，B错误；工业制氯气用电解饱和食盐水法，二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气是实验室制法，D错误。
6 D　Cl2的化学性质非常活泼，与变价金属反应时生成高价氯化物，Cu＋Cl2CuCl2，但是铜单质不能与稀盐酸反应，A错误；2Fe＋3Cl22FeCl3，铁单质与稀盐酸反应生成的是FeCl2，B、C错误；2Al＋3Cl22AlCl3，铝单质与稀盐酸反应生成AlCl3，D正确。
7 D　pH减小的主要原因是次氯酸分解为盐酸和氧气，弱酸变为强酸，溶液中H＋浓度增大，A错误；氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，新制氯水中有Cl－，B错误；次氯酸在光照条件下分解为盐酸和氧气，随着对氯水光照时间的延长，次氯酸浓度降低，氯水的漂白性将减弱，C错误；光照过程中，次氯酸在光照条件下分解为盐酸和氧气，所以氧气的体积分数不断增大，D正确。
8 (1) MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　还原性、酸性　(2) 除氯气中的氯化氢　(3) 浓硫酸 (4) 　(5) 0.2　2.24
【解析】(1) 装置A中二氧化锰和浓盐酸加热生成氯化锰、氯气、水，盐酸中部分Cl－被氧化为Cl2，部分Cl－生成氯化锰，盐酸体现的性质有还原性、酸性。(2) 装置B中饱和食盐水的作用是除氯气中的氯化氢。(3) 装置C的作用是干燥氯气，C中盛放的物质是浓硫酸。(4) 装置D用于收集Cl2，氯气的密度比空气的大，用向上排空气法收集氯气。(5) 根据MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，锰元素化合价由＋4降低为＋2，若用8.7 g MnO2与足量浓盐酸反应，则反应中转移电子数为0.2 mol，反应生成0.1 mol Cl2，所得氯气标准状况下的体积＝0.1 mol×22.4 L/mol＝2.24 L。
9 (1) ①MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　饱和NaCl溶液(饱和食盐水)　②防止ClO2因为受热或浓度太高而爆炸　(2) 等物质的量的ClO2比等物质的量的Cl2得到的电子多
(3) ①＋6　C　②Na2FeO4和水反应生成的Fe(OH)3是胶体，具有吸附性，能够吸附悬浮性杂质
【解析】(2) ClO2中Cl为＋4价，Cl2中Cl为0价，对比起来作氧化剂时ClO2得电子更多。(3) ①通过计算可知，高铁酸钠中铁为＋6价，根据组成可知其为盐。
10 (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
【解析】(1) 该实验过程中有毒性较大的Cl2参与反应，故装置C中盛放NaOH溶液，用于吸收有毒气体氯气，防止其逸出污染空气。酸性条件下，ClO－与Cl－发生氧化还原反应(归中反应)。(2) 盐酸具有挥发性，则用浓盐酸制备的Cl2中含有HCl杂质，该杂质进入装置B中会使溶液碱性减弱，而溶液碱性减弱时MnO易发生歧化反应生成MnO和MnO2，HCl还可还原装置B中生成的KMnO4，导致产物损失，改进的方法是在装置A和装置B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶，以除去Cl2中的HCl杂质。
11 (1) NaOH溶液　吸收多余的Cl2　饱和食盐水
(2) 打开弹簧铁夹B，关闭弹簧铁夹A　打开弹簧铁夹A，关闭弹簧铁夹B　打开弹簧铁夹B，关闭弹簧铁夹A　(3) 乙　浓盐酸易挥发且随着反应进行，浓盐酸浓度会降低，变为稀盐酸时反应停止发生
【解析】(1) 用饱和食盐水可除去Cl2中混有的HCl，同时Cl2损失较少，故可用排饱和食盐水法收集Cl2。处理制Cl2时的尾气最好的试剂是强碱溶液。(3) 由于浓盐酸会挥发，稀盐酸不能与MnO2反应，故产生Cl2的质量小于7.1 g。
12 (1) 使固体基本溶解(或根据粗盐质量和NaCl溶解度计算配制为饱和溶液所需水的质量)
(2) Na2CO3　静置，在上层清液中继续滴加该试剂，若无沉淀出现则已“稍过量”
(3) 合理，精制过程中加入了Na＋和Cl－　
(4) Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Br－　
(5) 富集溴元素
(6) 过量的SO2循环进入吹出塔与溴反应，使溴转化为Br－进入废液
【解析】(1) 加水溶解粗盐时应该选择尽可能少的水，以便于后期处理。(2) 利用沉淀法除去粗盐中可溶性杂质：Mg2+、Ca2+、SO，先加入过量的NaOH溶液，生成Mg(OH)2沉淀，以除去Mg2+，此时引入了OH－杂质，再加入过量BaCl2溶液，生成BaSO4沉淀，以除去SO，此时引入了Ba2+杂质，再加入过量Na2CO3溶液，生成BaCO3沉淀和CaCO3沉淀，以除去Ba2+、Ca2+，则乙溶液为Na2CO3。(3) 在除杂过程中加入的试剂中含有Na＋和Cl－，则最终会转化为氯化钠。(5) Cl2将Br－氧化为Br2，再利用空气将Br2吹入吸收塔。吸收塔中SO2将Br2还原为HBr。蒸馏塔中Cl2将Br－氧化为Br2，经历反复的氧化再还原后又氧化实则将溴进行富集。