1、专题八 氯及其化合物高考帮备考方向导航考点1氯气1. 2020全国卷,26,14分氯可形成多种含氧酸盐,广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用如图装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO,探究其氧化还原性质。回答下列问题:(1)盛放MnO2粉末的仪器名称是,a中的试剂为。(2)b中采用的加热方式是。c中化学反应的离子方程式是,采用冰水浴冷却的目的是。(3)d的作用是,可选用试剂(填标号)。 A.Na2SB.NaClC.Ca(OH)2D.H2SO4(4)反应结束后,取出b中试管,经冷却结晶,干燥,得到KClO3晶体。(5)取少量KClO3和NaClO溶液分别置于1号和2号试管中,滴加
2、中性KI溶液。1号试管溶液颜色不变。2号试管溶液变为棕色,加入CCl4振荡,静置后CCl4层显色。可知该条件下KClO3的氧化能力NaClO(填“大于”或“小于”)。考点2氯水、次氯酸、氯的含氧酸盐2. 2020全国卷,26节选,8分化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工原料,又是高效、广谱的灭菌消毒剂。回答下列问题:(1)氯气是制备系列含氯化合物的主要原料,可采用如图(a)所示的装置来制取。装置中的离子膜只允许离子通过,氯气的逸出口是(填标号)。(2)次氯酸为一元弱酸,具有漂白和杀菌作用,其电离平衡体系中各成分的组成分数(X)=c(X)c(HClO)+c(ClO
3、-),X为HClO或ClO-与pH的关系如图(b)所示。HClO的电离常数Ka值为。(3)“84消毒液”的有效成分为NaClO,不可与酸性清洁剂混用的原因是(用离子方程式表示)。工业上是将氯气通入到30%的NaOH溶液中来制备NaClO溶液,若NaClO溶液中NaOH的质量分数为1%,则生产1 000 kg该溶液需消耗氯气的质量为kg(保留整数)。考点3卤素单质及其化合物的相似性和递变性3.2018全国卷,27,14分KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题:(1)KIO3的化学名称是。(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如图1所示:图1“酸化反应”所得
4、产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是。“滤液”中的溶质主要是。“调pH”中发生反应的化学方程式为。图2(3)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图2所示。写出电解时阴极的电极反应式。电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为,其迁移方向是。与“电解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之处有(写出一点)。拓展变式1.双选某化学实验创新小组设计了如图所示的检验Cl2某些性质的一体化装置。下列有关描述错误的是()A.浓盐酸滴到氯酸钾固体上反应的离子方程式为3Cl-+ClO3-+6H+2Cl2+3H2OB.无水氯化钙的作用是干燥Cl2,且干燥的有色布条不褪色,湿润的有色布
5、条褪色C.2处溶液出现白色沉淀,3处溶液变蓝,4处溶液变为橙色,三处现象均能说明Cl2具有氧化性D.5处溶液变为红色,底座中溶液红色消失,氢氧化钠溶液的作用为吸收剩余的Cl2,防止污染空气2.2020山东烟台质检实验室用如图所示装置制备无水AlCl3(180 升华),无水AlCl3遇潮湿空气即产生大量白雾。下列说法错误的是()A.b、c、f中依次盛装饱和食盐水、浓硫酸、浓硫酸B.g中发生的反应为Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2OC.e中的收集器必须保持干燥D.实验时,a和d处酒精灯应同时点燃3.江苏高考实验室从含碘废液(除H2O 外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程
6、如下:(1)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3 溶液,将废液中的I2 还原为I-,其离子方程式为;该操作将I2 还原为I-的目的是。 (2)操作X 的名称为。(3)氧化时,在三颈烧瓶中将含I-的水溶液用盐酸调至pH 约为2,缓慢通入Cl2,在40 左右反应(实验装置如图所示)。实验控制在较低温度下进行的原因是;锥形瓶里盛放的溶液为。(4)已知:5SO32-+2IO3-+2H+I2+5SO42-+H2O某含碘废水(pH 约为8)中一定存在I2,可能存在I-、IO3- 中的一种或两种。请补充完整检验含碘废水中是否含有I-、IO3- 的实验方案:取适量含碘废水用CCl4 多次萃取、分液,直到水层用
7、淀粉溶液检验不出有碘单质存在;。实验中可供选择的试剂:稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3 溶液、Na2SO3 溶液。4.2020北京延庆区模拟海洋是一个资源宝库,海水资源的开发和利用是现代和未来永恒的主题。下面是海水利用的流程图:下列有关说法错误的是()A.制取NaHCO3时先往精盐溶液中通入CO2,再通入NH3B.氯碱工业在阳极产生了能使湿润淀粉碘化钾试纸变蓝的气体C.反应应在HCl气流保护下加热MgCl26H2O制备无水MgCl2D.用Na2CO3溶液吸收Br2后加入70%80%浓硫酸,可达到富集Br2的目的5.2020江西南昌四校二联ClO2(黄色且易溶于水的气体)是一种高效、低毒的消毒剂。某
8、兴趣小组通过如图1所示装置(夹持装置略)对其制备、吸收和释放进行了研究。(1)A的名称是。(2)安装F中导管时,应选用图2中的(填“a”或“b”)。(3)A中发生反应可生成ClO2和Cl2,则氧化产物和还原产物的物质的量之比为。(4)关闭B、E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C的作用是。(5)关闭B的活塞,打开E的活塞,NaClO2可与HCl发生反应生成NaCl并释放出ClO2,该反应的离子方程式为。(6)ClO2的水溶液不稳定,需现用现配。为测定ClO2溶液中ClO2的质量浓度,进行了下列实验。步骤1:准确量取ClO2溶液10.00 mL,加
9、水稀释成100.00 mL试样,量取V0 mL试样加入锥形瓶中。步骤2:用稀硫酸调节试样pH,使pH2.0,加入足量的KI晶体,静置。步骤3:加入指示剂,用c mol/L 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V1 mL。则原ClO2溶液中ClO2的质量浓度为g/L(用含字母的代数式表示)。(已知2ClO2+10I-+8H+2Cl-+5I2+4H2O,2S2O32-+I2S4O62-+2I-)6.亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。某化学兴趣小组同学展开对漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)的
10、研究。已知:NaClO2饱和溶液在温度低于38 时析出的晶体是NaClO23H2O,高于38 时析出的晶体是NaClO2,高于60 时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。Ba(ClO)2可溶于水。利用如图所示装置进行实验。(1)仪器a的名称为,装置的作用是,装置的作用是。(2)装置中产生ClO2,涉及反应的化学方程式为;装置中反应生成NaClO2的化学方程式为 。(3)从装置反应后的溶液中获得晶体NaClO2的操作步骤:减压,55 蒸发结晶;趁热过滤;低于60 干燥,得到成品。如果撤去装置中的冷水浴,可能导致产品中混有的杂质是。(4)设计实验检验所得NaClO2晶体中是否含有杂质Na2S
11、O4,操作与现象是取少量晶体溶于蒸馏水,。(5)为了测定NaClO2粗品的纯度,取上述粗产品10.0 g溶于水配成1 L溶液,取出10 mL溶液于锥形瓶中,再加入足量酸化的KI溶液,充分反应后(NaClO2被还原为Cl-,杂质不参加反应),加入23滴淀粉溶液,用0.20 molL-1Na2S2O3标准液滴定,达到滴定终点时用去标准液20.00 mL,则NaClO2粗品的纯度为。(提示:2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI)7. 某实验小组欲探究Cl2与KI溶液的反应,设计的实验装置如图所示。已知:I2在水中溶解度很小,在KI溶液中溶解度显著增大,其原因为I2+I-I3-。回答下列问题
12、:(1)仪器A使用前必须进行的操作是,仪器B的名称是。(2)该实验装置存在的明显缺陷是,改进之后,进行后续实验。(3)仪器C中的试剂是,当仪器E中出现时,停止加热。(4)当氯气开始进入仪器D中时,观察到仪器D中的现象是;不断向仪器D中通入氯气,看到溶液颜色逐渐加深,后来出现深褐色沉淀,试运用平衡移动原理分析产生这些现象的原因: 。(5)持续不断地向仪器D中通入氯气,观察到仪器D中液体逐渐澄清,最终呈无色。实验小组同学猜想,仪器D中无色溶液里的含碘物质可能是HIO3。按照实验小组同学的猜想,用化学方程式解释“仪器D中液体逐渐澄清,最终呈无色”的原因:。为了验证猜想是否正确,实验小组又进行了如下实
13、验:i.取反应后仪器D中溶液5.00 mL于锥形瓶中,加入过量KI和足量稀硫酸。ii.向上述锥形瓶中滴加淀粉,溶液变蓝,用0.625 mol/L的Na2S2O3溶液滴定至蓝色刚好褪去,消耗Na2S2O3溶液V mL。已知:2HIO3+10KI+5H2SO46I2+5K2SO4+6H2O、I2+2S2O32-2I-+S4O62-。若V=时,说明实验小组同学的猜想正确。(6)欲检验某溶液中是否含有I-,可使用的试剂为溴水和四氯化碳。合理的实验操作为 。答案专题八氯及其化合物1.(1)圆底烧瓶(1分)饱和食盐水(1分)(2)水浴加热(1分)Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O(2分)避免生成Na
14、ClO3(1分)(3)吸收尾气(Cl2)(1分)AC(2分)(4)过滤(1分)少量(冷)水洗涤(1分)(5)紫(1分)小于(2分) 【解析】(1)由题图可知,盛放MnO2粉末的仪器为圆底烧瓶;浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应制取氯气,制备的氯气中会混有HCl气体和水蒸气,a中盛放饱和食盐水除去氯气中混有的HCl气体。(2)根据题图可知,b中采用的加热方式为水浴加热;c中氯气与冷的NaOH溶液发生反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,离子方程式为Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O;氯气和热的NaOH溶液反应可生成氯酸钠,所以采用冰水浴冷却的目的是避免生成NaClO3。(3)氯气有毒,能污染空气,d
15、的作用是吸收尾气(Cl2)。Na2S可将氯气还原成氯离子,可用Na2S溶液吸收氯气;氯气不与氯化钠反应,且氯气在NaCl溶液中溶解度很小,不能用NaCl溶液吸收氯气;氯气可与Ca(OH)2浊液反应生成氯化钙、次氯酸钙和水,可用Ca(OH)2浊液吸收氯气;氯气与硫酸不反应,且硫酸溶液中存在大量氢离子会降低氯气的溶解度,不能用H2SO4溶液吸收氯气。故选A、C项。(4)冷却结晶后要进行过滤,使晶体和液体分离,过滤得到的晶体要用少量(冷)水洗涤(减少KClO3的溶解损失),洗涤后干燥得到KClO3晶体。(5)1号试管溶液颜色不变,2号试管溶液变为棕色,说明1号试管中氯酸钾没有氧化碘离子,2号试管中次
16、氯酸钠将碘离子氧化成碘单质,即该条件下KClO3的氧化能力小于NaClO;碘单质更易溶于CCl4,所以加入CCl4振荡,静置后CCl4层显紫色。2.(1)Na+(1分)a(1分)(2)10-7.5(2分)(3)ClO-+Cl-+2H+Cl2+H2O(2分)203(2分)【解析】(1)电解精制盐水,反应的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2,阳极氯离子失电子发生氧化反应生成氯气,氯气从a口逸出,阴极水电离出的氢离子得到电子发生还原反应生成氢气,Na+通过离子膜向阴极室移动,在阴极室得到浓NaOH溶液,即装置中的离子膜只允许Na+通过。(2)HClO的电离常数Ka=c(H+)c
17、(ClO-)c(HClO),由题图(b)可知pH=7.5时,c(HClO)=c(ClO-),则Ka=c(H+)=10-7.5。 (3)酸性清洁剂中的H+,能与“84消毒液”中的NaClO、NaCl发生归中反应生成有毒气体Cl2,ClO-+Cl-+2H+Cl2+H2O。Cl2通入NaOH溶液中发生反应Cl2+2NaOHNaClO+NaCl+H2O,设消耗氯气的质量为x kg,则消耗的NaOH的质量为80x71 kg,原NaOH的质量为80x71 kg+1 000 kg1%,由NaOH质量守恒得80x71 kg+1 000 kg1%=(1 000 kg-x kg)30%,解得x203。3.(除标明
18、外,每空2分)(1)碘酸钾(1分)(2)加热(1分)KClKH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O(或HIO3+KOHKIO3+H2O)(3)2H2O+2e-2OH-+H2K+由a到b产生Cl2易污染环境等【解析】(1)根据氯酸钾(KClO3)可以推测KIO3为碘酸钾。(2)气体的溶解度随着温度的升高或压强的减小而减小,所以可通过加热法“逐Cl2”。由题意可知,最终产物为KIO3,所以结晶的晶体为KH(IO3)2,滤液中的溶质主要为KCl。加KOH溶液“调pH”使KH(IO3)2转化为KIO3,反应的化学方程式为KH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O。(3)电解法制备KIO3时,H2O电
19、离出的H+在阴极得电子生成H2,电极反应为2H2O+2e-2OH- +H2。电解池中阳离子向阴极移动,即由惰性电极a向惰性电极b迁移,阳离子交换膜只允许阳离子通过,所以主要是K+通过阳离子交换膜。根据工艺流程分析,“KClO3氧化法”中生成的Cl2有毒,且在调节pH时加入KOH的量不易控制,另外,生成的KIO3中杂质较多。1.AC浓盐酸滴到氯酸钾固体上是为了制备Cl2,反应的离子方程式为5Cl-+ClO3-+6H+3Cl2+3H2O,A项错误;检验Cl2有无漂白性时应先将Cl2干燥,所以无水氯化钙的作用是干燥Cl2,然后会出现干燥的有色布条不褪色而湿润的有色布条褪色的现象,B项正确;Cl2与3
20、处碘化钾反应置换出单质碘,使溶液变蓝,与4处溴化钠反应置换出单质溴,使溶液变为橙色,均说明了Cl2具有氧化性,Cl2与AgNO3溶液反应时,Cl2先与水反应生成HCl和HClO,HCl与硝酸银反应产生白色沉淀,故2处溶液出现白色沉淀无法说明Cl2具有氧化性,C项错误;Cl2与5处硫酸亚铁反应生成Fe3+,Fe3+与SCN-反应生成红色配合物,氢氧化钠溶液可以吸收剩余的Cl2,防止污染空气,底座中溶液红色消失,D项正确。2.Db、c、f中依次盛装饱和食盐水、浓硫酸、浓硫酸,作用为除去氯气中的氯化氢气体和防止水蒸气进入e,A正确;未反应的氯气被氢氧化钠溶液吸收,发生的反应为Cl2+2NaOHNaC
21、l+NaClO+H2O,B正确;e中的收集器必须保持干燥,否则无水AlCl3遇潮湿空气即产生大量白雾,C正确;实验时,必须先点燃a处酒精灯,通入一段时间氯气后点燃d处酒精灯,D错误。3.(1)SO32-+I2+H2O2I-+SO42-+2H+(3分)使CCl4中的碘进入水层(2分)(2)分液(2分)(3)使氯气在溶液中有较大的溶解度(或防止I2升华或防止I2进一步被氧化)(2分)NaOH溶液(2分)(4)从水层取少量溶液,加入12 mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有I-;若溶液不变蓝,说明废水中不含有I-;(2分)另从水层取少量溶液,加入12 mL淀粉溶液
22、,加盐酸酸化,滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有IO3-;若溶液不变蓝,说明废水中不含有IO3-(2分)【解析】(1)该反应为Na2SO3、I2的氧化还原反应,离子方程式为SO32-+I2+H2OSO42-+2I-+2H+。含碘废液中碘以I-、I2的形式存在,将废液中的I2还原为I-的目的是使CCl4中的碘进入水层。(2)操作X为分液。(3)实验控制在较低温度下进行,是为了使氯气在溶液中有较大的溶解度或防止I2升华或防止I2进一步被氧化。锥形瓶中溶液的作用是吸收过量的Cl2,故锥形瓶中盛放的溶液为NaOH溶液。(4)检验I-,可以利用I-的还原性,先加入淀粉溶液,再加盐酸酸化,最
23、后滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,则说明废水中含有I-,若溶液不变蓝,则说明废水中不含有I-;检验IO3-,可以利用IO3-的氧化性,先加入淀粉溶液,再加盐酸酸化,最后滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,则说明废水中含有IO3-,若溶液不变蓝,则说明废水中不含有IO3-。4.ACO2在精盐溶液中的溶解度较小,先通入NH3使溶液呈碱性,能吸收更多CO2,析出更多NaHCO3,A项错误;氯碱工业在阳极上氯离子放电生成氯气,氯气能使湿润淀粉碘化钾试纸变蓝,B项正确;加热促进MgCl2水解,生成的HCl易挥发,直接加热MgCl26H2O得不到无水MgCl2 ,应在HCl气流中加热制备,C项正确;用纯碱溶
24、液吸收溴,主要反应是3Br2+3Na2CO35NaBr+NaBrO3+3CO2,生成的NaBr、NaBrO3与硫酸反应可得到Br2,达到富集Br2的目的,D项正确。5.(1)圆底烧瓶(2)b(3)12(4)吸收Cl2(5)4H+5ClO2-Cl-+4ClO2+2H2O(6)135cV1V0【解析】A、B用于制备氯气和二氧化氯C用于吸收氯气D用于吸收二氧化氯E用于重新释放二氧化氯F用于验证尾气中是否含有氯气。(2)F中可能发生气体和KI的反应,且F还需要连接尾气处理装置,所以气体应“长管进短管出”。(3)NaClO3和HCl反应可生成Cl2和ClO2,NaClO3ClO2过程中Cl从+5价降低到
25、+4价,ClO2为还原产物;HClCl2过程中Cl从-1价升高到0价,Cl2为氧化产物,所以ClO2和Cl2的化学计量数之比为21,则氧化产物和还原产物的物质的量之比为12。(4)F中溶液的颜色不变,则说明Cl2和KI没有发生反应,则C的作用是吸收Cl2。(5) ClO2- ClO2过程中Cl由+3价升高到+4价,ClO2-Cl-过程中Cl由+3价降低到-1价,所以ClO2、Cl-的化学计量数之比为41,再结合原子守恒和电荷守恒写出离子方程式:4H+5ClO2-Cl-+4ClO2+2H2O。(6)由题给离子方程式得2ClO25I210S2O32-,设原溶液中ClO2的浓度为x mol/L,则有
26、xmol/L10.0010-3L100.0010-3LV010-3 L5=c mol/LV110-3 L,解得x=2cV1V0 ,故原ClO2溶液中ClO2的质量浓度为135cV1V0 g/L。6.(1)三颈烧瓶吸收多余的ClO2气体,防止污染环境防止倒吸(或作安全瓶等其他合理答案)(2)2NaClO3+Na2SO3+H2SO4(浓) 2ClO2+2Na2SO4+H2O2NaOH+2ClO2+H2O2 2NaClO2+2H2O+O2(3)用3860 的温水洗涤NaClO3和NaCl(4)滴加几滴BaCl2溶液,若有白色沉淀出现,则含有Na2SO4,若无白色沉淀出现,则不含Na2SO4(5)90
27、.5%【解析】(1)仪器a的名称为三颈烧瓶;分析题给实验装置图知装置的作用是吸收多余的ClO2气体,防止污染环境;装置的作用是防止倒吸。(2)装置中氯酸钠、亚硫酸钠和浓硫酸反应生成硫酸钠、ClO2和水,化学方程式为2NaClO3+Na2SO3+H2SO4(浓)2ClO2+2Na2SO4+H2O。在装置中ClO2得到电子被还原变为NaClO2,H2O2失去电子,表现还原性,反应的化学方程式为2NaOH+2ClO2+H2O22NaClO2+2H2O+O2。(3)从溶液中制取晶体,一般采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥的方法。根据题给信息NaClO2饱和溶液在温度低于38 时析出的晶体是NaC
28、lO23H2O,高于 38 时析出的晶体是NaClO2,高于60 时NaClO2分解成NaClO3和NaCl知,从装置反应后的溶液中获得晶体NaClO2的操作步骤为减压,55 蒸发结晶;趁热过滤;用3860 的温水洗涤;低于60 干燥,得到成品。如果撤去装置中的冷水浴,由于温度高,可能导致NaClO2分解成NaClO3和NaCl,所以产品中混有的杂质是NaClO3和NaCl。(4)检验所得NaClO2晶体中是否含有杂质Na2SO4的操作及现象是取少量晶体溶于蒸馏水,滴加几滴BaCl2溶液,若有白色沉淀出现,则含有Na2SO4,若无白色沉淀出现,则不含Na2SO4。(5)ClO2-+4I-+4H
29、+Cl-+2I2+2H2O,用Na2S2O3标准液滴定,发生反应2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI,可得反应的关系式为ClO2-2I24Na2S2O3,又n(Na2S2O3)=0.20 molL-10.02 L=0.004 mol,得n(ClO2-)=0.001 mol,所以1 L溶液中n(NaClO2)=0.001 mol100=0.1 mol,则10.0 g NaClO2粗品中m(NaClO2)=0.1 mol90.5 gmol-1=9.05 g,则w(NaClO2)=9.05g10.0g100%=90.5%。7.(1)检漏蒸馏烧瓶(2)无Cl2处理装置(3)饱和食盐水白色沉淀
30、(4)无色溶液变为棕黄色被置换出来的I2在KI溶液中溶解度较大,所以溶液颜色逐渐加深,但随着KI被消耗,平衡I2+I-I3-向左移动,碘在水中溶解度较小,所以部分碘以沉淀的形式析出(5)5Cl2+I2+6H2O2HIO3+10HCl24.00(6)取适量样品,滴加少量溴水,充分振荡后加入适量的四氯化碳,振荡、静置、分层,若下层溶液呈紫红色,说明样品中含有I-【解析】(1)仪器A是分液漏斗,仪器B是蒸馏烧瓶;用分液漏斗前应先检漏。(2)未反应的氯气有毒,应进行尾气处理,可选用氢氧化钠溶液进行吸收。(3)仪器C用来除去氯气中的氯化氢气体,所以应盛装饱和食盐水;氯气与KI溶液反应之后,剩余的氯气进入
31、硝酸银溶液中,会生成氯化银白色沉淀,可用于指示仪器D中反应完全。(4)氯气开始进入仪器D中时,将碘离子氧化成单质碘,所以溶液开始变为棕黄色;不断向仪器D中通入氯气,被置换出来的I2在KI溶液中溶解度较大,所以溶液颜色逐渐加深,但随着KI被消耗,平衡I2+I-I3-向左移动,碘在水中溶解度较小,所以部分碘以沉淀的形式析出。(5)仪器D中液体逐渐澄清,可能是I2与Cl2发生了氧化还原反应。仪器D中5.00 mL原溶液中n(I-)=0.005 L0.50 mol/L=0.002 5 mol,根据关系式2I-2HIO36I212S2O32-,得0.002 5 mol122=0.625 mol/LV10-3 L,解得 V=24.00。