2023屆高考化學魯科版一輪復習熱點強化練5　氯及其化合物的綜合實驗

熱點強化練5氯及其化合物的綜合實驗1.實驗小組為探究次氯酸消毒劑的分解規(guī)律,進行了下列實驗。Ⅰ:制備和凈化氯氣。使用MnO2等幾種原料制備并凈化氯氣。Ⅱ:制備氯水。將氯氣通入水中,形成氯水。Ⅲ:除去尾氣。用燒堿溶液吸收多余的氯氣。Ⅳ:探究次氯酸的分解規(guī)律。用數(shù)字傳感器測量光照條件下裝有氯水的容器中氧氣濃度的變化、氯水的pH變化以及氯離子濃度的變化,裝置如圖1所示。測量的數(shù)據(jù)如圖2所示。(1)制備氯氣時發(fā)生反應的化學方程式為;

上述實驗所制備的氯氣中含有的雜質(zhì)氣體成分為水蒸氣和;為除去該雜質(zhì)氣體,常使用的洗滌試劑是。

(2)制備氯水的方法是將氯氣通入水中,此時發(fā)生反應的化學方程式為。多余氯氣常用過量的燒堿溶液吸收處理,吸收時發(fā)生反應的離子方程式為

。

(3)依據(jù)數(shù)字傳感器所測量的圖①和圖②數(shù)據(jù),次氯酸光照分解所得到的產(chǎn)物中含有(填化學式)。次氯酸光照分解的離子方程式為

。

解析:(1)利用二氧化錳和濃鹽酸加熱制備氯氣,發(fā)生反應的化學方程式為MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O;濃鹽酸易揮發(fā),所以所制備的氯氣中含有的雜質(zhì)氣體成分為水蒸氣和氯化氫;除去氯化氫氣體,常使用的洗滌試劑是飽和食鹽水。(2)氯氣通入水中,氯氣與水反應生成鹽酸和次氯酸,化學方程式為Cl2+H2OHCl+HClO;多余氯氣常用過量的燒堿溶液吸收處理,吸收時發(fā)生反應的離子方程式為Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O。(3)圖①中pH減小,則生成了H+,圖②中Cl-濃度增大,則生成了Cl-,所以依據(jù)數(shù)字傳感器所測量的圖①和圖②數(shù)據(jù),次氯酸光照分解所得到的產(chǎn)物中含有HCl;次氯酸光照分解生成氯化氫和氧氣,離子方程式為2HClO2H++2Cl-+O2↑。答案:(1)MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O氯化氫飽和食鹽水(2)Cl2+H2OHCl+HClOCl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O(3)HCl2HClO2H++2Cl-+O2↑2.合格的自來水在到達終端居民用戶時都應該保持余氯≥0.3mg·L-1(國家標準),從而保證自來水在運送過程中一直保持殺菌濃度。自來水中的余氯包括Cl2、HClO和NH2Cl(氯胺)。余氯的測量過程如圖:“酸化”時,調(diào)節(jié)溶液的pH<8,此時,1molHClO轉化為1mol氯氣,1molNH2Cl也轉化為1mol氯氣。因此,計算余氯總量時,將HClO和NH2Cl均視為相同物質(zhì)的量的Cl2進行計算?！稗D化”步驟中將Cl2與KI反應,生成I2隨后用Na2S2O3反應測定。測定時發(fā)生反應的化學方程式為2Na2S2O3+I22NaI+Na2S4O6。(1)在NH2Cl(氯胺)分子中,N元素的化合價為-3價,則其中的Cl元素的化合價是。用鹽酸“酸化”時,氯胺轉化為氯化銨和氯氣,寫出該反應的化學方程式:

。

(2)“轉化”步驟中發(fā)生反應的化學方程式為,溶液的顏色變化是。

(3)“測定”步驟中,將“轉化”生成的碘恰好反應完,消耗的Na2S2O3為2×10-6mol。通過計算確定該自來水樣品中的余氯含量為,并判斷該自來水余氯含量(填“沒有”或“已經(jīng)”)達到國家標準。

解析:(1)在NH2Cl(氯胺)分子中,氮元素的化合價為-3價,根據(jù)化合物中正、負化合價代數(shù)和等于0,其中氯元素的化合價是+1價。用鹽酸“酸化”時,氯胺轉化為氯化銨和氯氣,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒,反應的化學方程式是NH2Cl+2HClNH4Cl+Cl2↑。(2)“轉化”步驟中氯氣和碘化鉀反應生成氯化鉀和碘單質(zhì),化學方程式為2KI+Cl22KCl+I2,碘單質(zhì)能使淀粉變藍色,溶液的顏色變化是由無色變?yōu)樗{色。(3)根據(jù)2KI+Cl22KCl+I2、2Na2S2O3+I22NaI+Na2S4O6得關系式Cl2～I2～2Na2S2O3,設氯氣的質(zhì)量是xg,Cx=7.1×10-5,余氯總量為7.1×10-5×103mg答案:(1)+1價NH2Cl+2HClNH4Cl+Cl2↑(2)2KI+Cl22KCl+I2無色變?yōu)樗{色(3)0.71mg·L-1已經(jīng) 3.某學習小組在實驗室用如圖所示裝置制取氯酸鉀、次氯酸鈉,并探究氯水的性質(zhì)。圖中:①為氯氣發(fā)生裝置;②的試管里盛有15mL30%KOH溶液,并置于熱水浴中;③的試管里盛有15mL8%NaOH溶液,并置于冰水浴中;④的試管里盛有滴有紫色石蕊試液的蒸餾水;⑤中盛有NaOH溶液。請回答下列問題。(1)寫出①中發(fā)生反應的離子方程式:

。

(2)實驗時為了提高氯酸鉀、次氯酸鈉的產(chǎn)率,可在①與②之間安裝盛有(填試劑名稱)的凈化裝置;裝置⑤的作用是。

(3)比較制取氯酸鉀和次氯酸鈉的條件,分析兩者的差異是。

(4)本實驗中制取氯酸鉀的化學方程式是

。

(5)實驗過程中通入過量的氯氣到④的試管里,寫出實驗現(xiàn)象并解釋原因:

。

解析:(1)在①中MnO2與濃鹽酸混合加熱制取Cl2,該反應的離子方程式為MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。(2)濃鹽酸具有揮發(fā)性,使制得的Cl2中含有雜質(zhì)HCl。可在①與②之間安裝一個盛有飽和食鹽水的洗氣瓶,可用于吸收氯氣中的雜質(zhì)HCl,防止HCl與堿反應,影響氯酸鉀、次氯酸鈉的產(chǎn)率;裝置⑤的作用是吸收多余的Cl2,防止大氣污染。(3)比較制取氯酸鉀和次氯酸鈉的條件,分析可知兩者的差異為反應的溫度和反應物的濃度不同。(4)Cl2與熱的濃KOH溶液混合加熱發(fā)生氧化還原反應,產(chǎn)生KCl、KClO3、H2O,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒可得該反應的化學方程式為3Cl2+6KOH5KCl+KClO3+3H2O。(5)實驗過程中通入過量的氯氣到④的試管里,Cl2與石蕊試液中的水發(fā)生反應Cl2+H2OHCl+HClO,酸電離產(chǎn)生H+使溶液顯酸性,導致紫色石蕊試液變?yōu)榧t色,后由于HClO濃度增大,該物質(zhì)具有強氧化性,又會將紅色物質(zhì)氧化為無色,因此后來看到溶液又由紅色變?yōu)闊o色,當氯氣過量很多時,得到的是氯水,溶液變?yōu)闇\黃綠色。答案:(1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O(2)飽和食鹽水吸收尾氣中的氯氣,防止大氣污染(3)反應的溫度和反應物的濃度不同(4)3Cl2+6KOH5KCl+KClO3+3H2O(5)溶液先由紫色變紅色,因為氯氣與水反應生成氯化氫和次氯酸;然后溶液褪為無色,因為次氯酸有漂白性;最后溶液變?yōu)闇\黃綠色,因為過量的氯氣溶于水生成氯水4.二氧化氯(ClO2)是一種黃綠色氣體,易溶于水,在混合氣體中的體積分數(shù)大于10%就可能發(fā)生爆炸,在工業(yè)上常用作水處理劑、漂白劑?；卮鹣铝袉栴}。(1)在處理廢水時,ClO2可將廢水中的CN-氧化成CO2和N2,寫出該反應的離子方程式:

。

(2)某小組按照文獻中制備ClO2的方法,設計了如圖所示的實驗裝置用于制備ClO2。①裝硫酸溶液的玻璃儀器名稱是。

②通入氮氣的主要作用有2個,一是可以起到攪拌作用,二是

。

③裝置B的作用是。

④裝置A用于制備ClO2氣體,該反應的化學方程式為

。

(3)實驗室需要配制1mol·L-1的氫氧化鈉溶液450mL,需要用托盤天平稱量氫氧化鈉固體g,若稱量時間過長,會使配制的氫氧化鈉溶液濃度(填“偏大”“偏小”或“不變”)。

解析:(1)ClO2可將廢水中的CN-氧化成CO2和N2,本身氯元素化合價降低到穩(wěn)定的-1價,其離子方程式為2ClO2+2CN-2CO2+N2+2Cl-。(2)①根據(jù)儀器的構造可知,裝硫酸溶液的玻璃儀器名稱是分液漏斗。②氮氣可稀釋二氧化氯,防止因二氧化氯的濃度過高而發(fā)生爆炸。③ClO2易溶于水,則裝置B作為安全瓶,可防倒吸。④裝置A內(nèi)發(fā)生氧化還原反應,NaClO3作氧化劑,H2O2作還原劑,反應有氧氣生成,結合原子守恒規(guī)律可知,產(chǎn)物中還有水,其化學方程式為2NaClO3+H2O2+H2SO42ClO2↑+Na2SO4+O2↑+2H2O。(3)實驗室沒有450mL規(guī)格的容量瓶,必須配制500mL的溶液。500mL1mol·L-1氫氧化鈉溶液中含有的氫氧化鈉的物質(zhì)的量為1mol·L-1×0.5L=0.5mol,需要氫氧化鈉的質(zhì)量為40g·mol-1×0.5mol=20.0g;若稱量時間過長,氫氧化鈉會潮解且吸收空氣中的二氧化碳生成碳酸鈉,會使配制的氫氧化鈉溶液濃度偏小。答案:(1)2ClO2+2CN-2CO2+N2+2Cl-(2)①分液漏斗②可稀釋二氧化氯,防止因二氧化氯的濃度過高而發(fā)生爆炸③防止倒吸(或作安全瓶)④2NaClO3+H2O2+H2SO42ClO2↑+Na2SO4+O2↑+2H2O(3)20.0偏小5.(2021·湖北武漢二模)碘化鈉在醫(yī)療及食品方面有重要的作用,實驗室以NaOH、單質(zhì)碘和水合肼(N2H4·H2O,有還原性)為原料制備碘化鈉?；卮鹣铝杏嘘P問題。(1)利用下列實驗裝置制取次氯酸鈉和氫氧化鈉混合液。①儀器X的名稱是,導管口連接順序為(按氣流方向,用小寫字母表示)。

②若該實驗溫度控制不當,反應后測得裝置A內(nèi)ClO-與ClO3-的物質(zhì)的量之比為5∶1,則A中反應的化學方程式是

(2)制備水合肼:反應原理為CO(NH2)2(尿素)+NaClO+2NaOHN2H4·H2O+NaCl+Na2CO3。①將次氯酸鈉和氫氧化鈉混合液緩慢滴到尿素溶液中,邊加邊攪拌。該操作需嚴格控制試劑的滴加順序和滴加速度,原因是

。

②N2H4·H2O一級電離方程式為N2H4·H2ON2H5++OH-,其二級電離方程式為

(3)碘化鈉的制備:采用水合肼還原法制取碘化鈉固體,其制備流程如圖所示。①“還原”過程主要消耗“合成”中生成的副產(chǎn)物IO3-,反應的離子方程式是②工業(yè)上也可用硫化鈉或鐵屑還原碘酸鈉制備碘化鈉,“水合肼還原法”的優(yōu)點是

。

解析:(1)①根據(jù)儀器構造分析,A中盛裝氫氧化鈉溶液的儀器名稱為三頸燒瓶;裝置C由二氧化錳和濃鹽酸制備氯氣,用裝置B中的飽和食鹽水除去HCl氣體,為保證除雜充分,導氣管應長進短出,氯氣與NaOH在A中反應制備次氯酸鈉,為了可以充分反應,應從a口進氣,由裝置D吸收未反應的氯氣,防止污染空氣,故導管口連接順序為ecdabf。②三頸燒瓶內(nèi)ClO-與ClO3-的物質(zhì)的量之比為5∶1,根據(jù)得失電子守恒、元素守恒可知,反應的化學方程式為8Cl2+16NaOH10NaCl+5NaClO+NaClO3+8H2O。(2)①水合肼有還原性,容易被NaClO氧化,所以將尿素滴到NaClO溶液中或滴加過快,會使過量的NaClO溶液氧化水合肼,降低產(chǎn)率。②結合一水合氨的電離方程式及給定的N2H4·H2O的一級電離方程式可知,N2H4·H2O的二級電離方程式為N2H5++H2ON2H62++OH-。(3)①根據(jù)流程可知,碘和NaOH反應生成NaI、NaIO,副產(chǎn)物為IO3-,加入水合肼還原副產(chǎn)物IO3-,得到碘離子和氮氣,結晶得到碘化鈉,所以“還原”過程反應的離子方程式為2IO3-+3N2H4·H2O3N2↑+2I-+9H2O。②水合肼還原法制得的產(chǎn)品純度更高,其優(yōu)點是N2H答案:(1)①三頸燒瓶ecdabf②8Cl2+16NaOH10NaCl+5NaClO+NaClO3+8H2O(2)①水合肼有還原性,容易被NaClO氧化②N2H5++H2ON2H6(3)①2IO3-+3(N2H4·H2O)3N2↑+2I-+9H2②N2H4·H2O被氧化后的產(chǎn)物為N2和H2O,不引入雜質(zhì)6.實驗室制備檢測無機抗菌劑堿式次氯酸鎂[Mg2ClO(OH)3·H2O]的實驗步驟如下。(1)制備NaClO溶液。用如圖所示裝置制備NaClO溶液。已知:Cl2與NaOH在較高溫度下反應生成NaClO3,上述反應須控制溫度在0～5℃進行。①裝置A中反應的離子方程式為

。

②上述裝置存在一處缺陷,改進的方法是

。

(2)制備堿式次氯酸鎂?；旌螻aOH、NaClO及MgCl2三種溶液,充分反應,過濾、洗滌、干燥即得產(chǎn)品。則制備堿式次氯酸鎂的化學方程式為

。

(3)檢測堿式次氯酸鎂。通過測定堿式次氯酸鎂產(chǎn)品有效氯的含量來衡量產(chǎn)品質(zhì)量。次氯酸鹽的有效氯含量可用次氯酸鹽與鹽酸反應所生成的氯氣的含量來表示:ClO-+Cl-+2H+Cl2↑+H2O,有效氯含量=m(Cl2①理論值:根據(jù)化學式Mg2ClO(OH)3·H2O,計算有效氯含量為。

②實測值:稱取1.7750g所制得的堿式次氯酸鎂,置于帶塞的磨口瓶中,加入稍過量KI溶液和適量稀H2SO4(ClO-+2I-+2H+I2+Cl-+H2O)。滴入20.00mL1mol·L-1Na2S2O3溶液(2S2O32-+I22I-+S4O62解析:(1)①裝置A中發(fā)生MnO2與濃鹽酸的反應,離子方程式為MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。②Cl2中的HCl氣體會與裝置B中的NaOH發(fā)生中和反應,影響NaClO的生成,需將HCl除去,可用裝有飽和NaCl溶液的洗氣瓶。(2)NaOH、NaClO、MgCl2反應生成堿式次氯酸鎂,化學方程式為2MgCl2+3NaOH+NaClO+H2O4NaCl+Mg2ClO(OH)3·H2O↓。(3)①每個Mg2ClO(OH)3·H2O中有一個ClO-,結合ClO-+Cl-+2H+Cl2↑+H2O可得關系式Mg2ClO(OH)3·H2O～ClO-～Cl2,所以有效氯含量=m(Cl2)m(次氯酸鹽)×100%=71g168.5g×100%≈42.14%。②n(S2O32-)=0.02L×1mol·L-1=0.02mol,由2S2O32-+I22I-+S4O62-可知,n(I2)=12×n(S2O32-)=0.01mol,根據(jù)ClO-+2I-+2H+I2+Cl-+H2O可知,n(ClO-)=n(I2答案:(1)①MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O②在裝置A與裝置B之間加一個盛有飽和NaCl溶液的洗氣瓶(2)2MgCl2+3NaOH+NaClO+H2O4NaCl+Mg2ClO(OH)3·H2O↓(3)①42.14%②40%7.(2021·河南濟源檢測)碘是人類生命必需的微量元素,主要來源于海產(chǎn)品。某學習小組稱取100g海帶(假設碘都以I-的形式存在),經(jīng)過實驗最后得到了碘的CCl4溶液?，F(xiàn)將碘的CCl4溶液分成5等份,進行分離碘和CCl4及測定碘含量的實驗,四位同學查閱資料提出不同設計方案。資料顯示:①碘44℃開始升華②溶劑的沸點物質(zhì)四氯化碳碘甲醇乙醚丙酮沸點/℃78184.3564.734.556.2③2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI方案實施如下:甲同學取其中1份混合溶液用普通蒸餾裝置進行蒸餾,使四氯化碳和碘分離,結果所得溶液顯紫色。乙同學認為甲同學的萃取劑選的不合適,于是重新取海帶做實驗,在萃取碘單質(zhì)時,用其他試劑代替四氯化碳進行萃取分液,然后再蒸餾,結果得到無色溶液。丙同學取其中1份混合溶液按如圖過程進行實驗。丁同學取1份碘的四氯化碳溶液于錐形瓶中,用cmol·L-1Na2S2O3溶液進行滴定,重復操作2次,平均消耗Na2S2O3溶液VmL。根據(jù)上述四位同學實驗回答下列問題。(1)甲同學蒸餾時用到的玻璃儀器有酒精燈、接引管、直形冷凝管、溫度計、燒杯、、。

(2)結合資料信息,乙同學應該用作溶劑代替CCl4進行萃取,并用水浴加熱控制溫度(填溫度范圍),進行了實驗。

(3)丙同學實驗中:①過程A中混合液發(fā)生反應的離子方程式為

。

②過程A操作是在盛有樣品的分液漏斗中加入NaOH溶液,充分振蕩,放氣,靜置分層,如圖所示振蕩和放氣操作方法正確的是(填字母)。

③過程B邊加硫酸邊振蕩時,觀察到有明顯紫色蒸氣出現(xiàn),原因是。繼續(xù)加入硫酸,然后靜置沉降,發(fā)現(xiàn)試管底部有較多紫黑色固體,說明碘離子已經(jīng)全部轉化的操作是

。

(4)丁同學實驗中:①滴定終點的現(xiàn)象是

。

②海帶中碘含量為。

解析:(1)蒸餾時一般需要酒精