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第14讲 氯及其重要化合物
第四章
2024
内容索引
01
02
03
考点一 氯及其化合物的性质和应用
考点二 氯气的实验室制法
真题演练 角度拓展
复习目标
1了解氯的单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及应用。
2了解氯的单质及其重要化合物对环境的影响。
考点一 氯及其化合物的
性质和应用
必备知识 自主预诊
1.氯气的性质
(1)物理性质
颜色 气味 密度 特性
黄绿色 刺激性气味 比空气大 易液化
(2)化学性质
实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是用手在瓶口轻轻扇动,仅使极少量气体飘进鼻孔(如图所示)。
①氧化性
②歧化反应
微点归纳1 mol Cl2与水反应时(可逆反应),转移电子数小于NA,而1 mol Cl2与足量冷的NaOH溶液(或石灰乳)反应时,转移电子数为NA。
2.次氯酸(HClO)
3.漂白液(“84”消毒液)
4.漂白粉
易错辨析
(1)Cl2具有强氧化性,在化学反应中只作氧化剂。( × )
(2)实验室常用pH试纸测定氯水、次氯酸盐溶液的pH。( × )
(3)氯气具有漂白性,可用作棉、麻和纸张的漂白剂。( × )
(4)在空气中氯水长时间敞口放置,其酸性增强,氧化性减弱。( √ )
关键能力 考向突破
考向1 氯气的性质及应用
例1.如图是某同学设计的氯气制备及性质验证实验装置。相关说法正确的是( )
A.脱脂棉中的无水氯化钙可以用碱石灰
代替
B.该实验装置可证明干燥的氯气没有漂
白作用
C.湿润的紫色石蕊试纸变红色,说明反应
生成了酸性物质
D.湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色,然后又逐渐褪去,说明氯气具有漂白性
答案 B
解析 氯气能与碱石灰反应,脱脂棉中的无水CaCl2不能用碱石灰代替,A错误;生成的氯气经过干燥后不能使品红试纸褪色,该实验装置可证明干燥的氯气没有漂白作用,B正确;生成的氯气中含有挥发出的HCl,HCl也能使湿润的紫色石蕊试纸变红色,不能说明反应生成了酸性物质,C错误;湿润的淀粉KI试纸变蓝色,然后又逐渐褪去,是因为氯气首先氧化I-生成单质碘,然后氯气继续氧化单质碘,氯气没有漂白性,D错误。
考向2 氯水的成分及性质
例2.探究新制氯水的成分及性质的实验中,依据下列方法和现象,不能得出相应结论的是( )
选项 方法 现象 结论
A 观察氯水的颜色 氯水呈浅黄绿色 氯水中含Cl2
B 向饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水 有无色气体产生 氯水中含HClO
C 向红色纸条上滴加氯水 红色纸条褪色 氯水具有漂白性
D 向FeCl2溶液中滴加氯水 溶液变成棕黄色 氯水具有氧化性
答案 B
解析 氯气为黄绿色气体,氯水呈浅黄绿色,是因为溶解了氯气,A正确;向饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水,有无色气体产生,是因为HC与氯水中的H+发生反应生成水和二氧化碳,B错误;红色纸条褪色,说明氯水具有漂白性,C正确;向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液变成棕黄色,是因为发生反应2FeCl2+Cl2===2FeCl3,说明氯水具有氧化性,D正确。
考向3 氯及其重要化合物的转化
例3.(2023华南师大附中模拟)部分含氯物质的分类与相应氯元素的化合价关系如下图所示。下列说法错误的是( )
A.a与d、a与e均能反应得到b
B.c为一种新型自来水消毒剂,c代替b的原因是c不属于危险化学品
C.向b的水溶液中加入CaCO3,可以增加d的产量
D.e的某种固体可用于实验室制O2
答案 B
归纳总结
1.氯及其重要化合物的性质中的4个易错点
2.氯水成分的复杂性和性质的多重性
(1)氯水是“三分子”“四离子”的混合体系
(2)氯水性质的多重性
对点训练
1.常温下,将Cl2缓慢通入水中至饱和,然后改向其中滴加浓NaOH溶液。整个实验过程中的pH变化曲线如图所示,不考虑次氯酸分解与溶液体积变化,下列叙述正确的是( )
A.实验过程中可以用pH试纸测定溶液的pH
B.a→b过程中,溶液中HClO的浓度增大
C.b点时溶解的Cl2全部与水发生了反应
D.c点以后溶液呈碱性,没有漂白性
答案 B
解析 将Cl2缓慢通入水中至饱和,然后改向其中滴加浓NaOH溶液,整个过程中发生的反应有Cl2+H2O HCl+HClO、HCl+NaOH===NaCl+H2O、HClO+NaOH===NaClO+H2O。HClO具有漂白性,实验过程中不能用pH试纸测定溶液的pH,A错误;a→b过程中,反应为Cl2+H2O HCl+HClO,随着Cl2通入,反应正向进行,溶液中HClO的浓度增大,B正确;Cl2与水的反应为可逆反应,则b点时溶液中还存在Cl2,C错误;c点以后溶液含有NaClO,NaClO水解生成HClO,仍然具有漂白性,D错误。
2.(2023广东湛江模拟)部分常见含氯物质的分类与相应化合价关系如图所示,设相应的盐中的阳离子均为Na+。下列推断不合理的是( )
A.a既可被氧化,也可被还原
B.d的浓溶液可与c的固体反应生成b与e
C.实验室可通过加热MnO2与d的浓溶液制得a
D.可存在a→c→e→d→b→a的循环转化关系
答案 B
解析 由题干信息可知,物质a、b、c、d、e分别为Cl2、NaCl、NaClO、HCl、HClO。a为Cl2,其中Cl元素的化合价为0价,既可以升高也可以降低,故既可被氧化,也可被还原,A正确;由于存在反应ClO-+Cl-+2H+===
Cl2↑+H2O,故d的浓溶液即浓盐酸不可与c的固体即NaClO反应生成NaCl与HClO,B错误;实验室可通过加热MnO2与d的浓溶液即浓盐酸制得a即Cl2:
考点二 氯气的实验室制法
必备知识 自主预诊
1.制取原理
(1)实验室利用强氧化剂(如MnO2、KMnO4、KClO3、K2Cr2O7等)与浓盐酸反应制取氯气。MnO2与浓盐酸反应的离子方程式为 MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O。
(2)分别写出KMnO4、KClO3、K2Cr2O7与浓盐酸反应的化学方程式:
①2KMnO4+16HCl(浓) ===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O;
②KClO3+6HCl(浓) ===KCl+3Cl2↑+3H2O;
③K2Cr2O7+14HCl(浓) ===2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O。
2.实验装置
3.制取过程(以MnO2与浓盐酸反应为例)
易错辨析
(1)含1 mol HCl的浓盐酸与足量MnO2共热,生成Cl2分子数为0.25NA。( × )
(2)MnO2与浓盐酸共热制取Cl2,加热温度不宜过高,以减少HCl的挥发。( √ )
(3)实验过程中,可用饱和NaHCO3溶液除去Cl2中混有的HCl。( × )
(4)尾气吸收时,可选用澄清石灰水吸收多余的Cl2,防止污染环境。( × )
关键能力 考向突破
考向 氯气的制取及性质综合实验
例题.(2023河北衡水中学调研)金属锡是一种具有银白色金属光泽且质地较软的低熔点金属,常温下SnCl4为无色液体,沸点为114 ℃,在空气中易水解为锡酸与HCl。可用Cl2与熔融金属锡反应制备SnCl4,装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是( )
A.用注射器代替长颈漏斗能更好地控制产生氯气的速率
B.装置戊的作用是冷凝、收集SnCl4
C.实验过程中应该先点燃酒精灯熔化金属锡,再向甲中注入浓盐酸
D.用装有碱石灰的干燥管代替装置己中NaOH溶液更合理
答案 C
解析 KMnO4与浓盐酸反应剧烈,故用注射器代替长颈漏斗能控制滴加盐酸的速率,进而控制反应的速率,A正确;常温下SnCl4为无色液体,沸点为114 ℃,故需要进行冷凝液化收集,B正确;先点燃酒精灯熔化金属锡时会与空气中的氧气反应,应该先制备氯气,将装置中空气排尽后再加热金属锡,C错误;装置己中水蒸气会进入戊装置中,导致SnCl4水解,换用碱石灰既能吸收多余的氯气,又能防止水蒸气扩散至戊装置中,D正确。
归纳总结
1.改进实验室制取Cl2的发生装置
(1)用KMnO4代替MnO2,常温下即可反应;
(2)橡皮管的作用是保持分液漏斗和圆底烧瓶内气体压强平衡,便于液体顺利流下。
2.改进实验室制取Cl2的除杂装置
(1)该装置的作用之一是观察生成气体的速率;
(2)长颈漏斗用于检查整套装置是否发生堵塞。
对点训练
Cl2O是黄棕色具有强烈刺激性气味的气体,也是一种强氧化剂,易溶于水且会与水反应生成次氯酸,与有机化合物、还原剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。一种制取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。下列说法不正确的是( )
A.装置②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸
B.通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释,减小爆炸危险
C.从装置⑤中逸出气体的主要成分是Cl2O
D.装置④与⑤之间不用橡胶管连接,是为了防止橡胶管燃烧和爆炸
答案 C
解析 制取Cl2O需要干燥纯净的氯气,则②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸,A正确;高浓度的Cl2O易爆炸,所以通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释,减小爆炸危险,B正确;装置⑤用于收集Cl2O,温度低于3.8 ℃,此时氯气是气体,逸出的气体主要是空气和剩余的Cl2,C错误;Cl2O与有机化合物接触会发生燃烧并爆炸,装置④与⑤之间不用橡胶管连接,是为了防止橡胶管燃烧和爆炸,D正确。
真题演练 角度拓展
角度一氯气的制取及性质验证
1.(2022广东卷,8)实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是( )
答案 D
解析 浓盐酸易挥发,制备的氯气中含有HCl和H2O(g),可用饱和食盐水除去HCl,Cl2可用浓硫酸干燥,A正确;氯气的密度大于空气,用向上排空气法收集,B项中装置能收集氯气,B正确;湿润的红布条褪色,干燥的红布条不褪色,可验证干燥的氯气不具有漂白性,C正确;氯气在水中的溶解度较小,应用NaOH溶液吸收尾气,D中装置不能达到实验目的,D错误。
角度拓展
(1)(2022海南卷,13B)NaClO溶液长期露置在空气中,释放Cl2,漂白能力减弱。( )
(2)(2022全国甲卷,7A)漂白粉与盐酸可混合使用以提高消毒效果。( )
(3)(2021湖南卷,3B)净化实验室制备的Cl2,气体依次通过盛有饱和NaCl溶液、浓硫酸的洗气瓶。( )
×
×
√
(4)[2021广东卷,17(2)]如图,实验室制取干燥的Cl2时,净化与收集Cl2所需装置的接口连接顺序为 。
答案 c→d→b→a→e
角度二基于氯气的含氯化合物的制备实验
2.(2020全国Ⅲ卷,26)氯可形成多种含氧酸盐,广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用下图装置(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 (填字母)。
A.Na2S B.NaCl
C.Ca(OH)2 D.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 (填“大于”或“小于”)NaClO。
答案 (1)圆底烧瓶 饱和食盐水
(2)水浴加热 Cl2+2OH-===ClO-+Cl-+H2O 避免生成NaClO3 (3)吸收尾气(Cl2) AC
(4)过滤 少量(冷)水洗涤 (5)紫 小于
解析 (1)盛放二氧化锰粉末的仪器为圆底烧瓶。除去氯气中的HCl杂质可用饱和食盐水。
(2)b为氯气与KOH溶液在加热(热水浴)条件下制取KClO3的装置,发生的反应为3Cl2+6KOH KClO3+5KCl+3H2O,b中采用的是水浴加热。c装置中反应的离子方程式为Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O,c中采用冰水浴冷却的目的是防止氯气和NaOH溶液在较高温度下反应生成NaClO3。
(3)d装置中应盛放还原性物质或碱性物质,故符合条件的试剂为AC。
(4)从溶液中获得晶体可采用的方法步骤为冷却结晶→过滤→洗涤→干燥等。
(5)1号试管中的KClO3溶液不能将I-氧化为I2,而2号试管中的NaClO溶液可将I-氧化为I2,故氧化性:KClO3
(2020山东卷,20节选)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
(1)装置A中a的作用是 ;装置C中的试剂为 。
(2)装置A中制备Cl2的化学方程式为 。
(3)上述装置存在一处缺陷,会导致KMnO4产率降低,改进的方法是 。
答案 (1)平衡气压,使浓盐酸顺利滴下 NaOH溶液 (2)Ca(ClO)2+4HCl===CaCl2+2Cl2↑+2H2O (3)在装置A、B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶课时规范练14
一、选择题:每小题只有1个选项符合题意。
1.(2023辽宁铁岭六校联考)将有色鲜花放入盛有干燥氯气的集气瓶,盖上玻璃片,一段时间后发现鲜花褪色。下列说法正确的是( )
A.该实验说明干燥的氯气具有漂白性
B.将氯气通入任何有色溶液中,溶液都将变为无色
C.氯气具有强氧化性,与其他物质反应时只能作为氧化剂
D.等物质的量的Cl2和ClO2,ClO2漂白时转移电子数更多
答案:D
解析:将有色鲜花放入盛有干燥氯气的集气瓶,Cl2与鲜花中水分反应生成HClO,使鲜花漂白而褪色,干燥的Cl2不具有漂白性,A错误;将Cl2通入FeCl2溶液中,可将FeCl2氧化生成FeCl3,溶液变成棕黄色,并不褪色,B错误;Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO、NaCl和H2O,Cl2既是氧化剂又是还原剂,C错误;Cl2和ClO2的还原产物都是Cl-,等物质的量Cl2、ClO2被还原时,二者得电子数目之比为2∶5,ClO2得电子数更多,D正确。
2.实验室制取Cl2时,下列装置能达到相应目的的是( )
答案:D
解析:实验室可利用浓盐酸与KMnO4粉末反应制取Cl2,A错误;Cl2和HCl都与NaOH溶液反应,应将混合气体通过盛有饱和食盐水的洗气瓶除去HCl,B错误;干燥Cl2时,要将气体从长导管通入盛有浓硫酸的洗气瓶,C错误;Cl2不易溶于饱和NaCl溶液,故可采用排饱和NaCl溶液的方法收集Cl2,D正确。
3.二氧化氯(ClO2)是一种极易爆炸的强氧化性气体,实验室制备ClO2的反应为2NaClO3+SO2+H2SO42ClO2+2NaHSO4。在指定条件下,下列选项所示的物质间转化能实现的是( )
A.Cl2(g)FeCl2(s)
B.浓盐酸(aq)Cl2(g)
C.HClO(aq)Cl2(g)
D.NaClO(aq)ClO2(g)
答案:B
解析:氯气具有强氧化性,无论氯气是否过量,氯气与铁反应都生成FeCl3,A错误;MnO2与浓盐酸在加热条件下反应生成MnCl2和氯气,B正确;HClO光照条件下生成HCl和氧气,C错误;根据题干信息可知,SO2的还原性强于ClO2,故SO2不能将NaClO氧化成ClO2,D错误。
4.(2023安徽蚌埠期末)数字化实验将传感器、数据采集器和计算机相连,可利用信息技术对化学实验进行数据的采集和分析。如图是数字化实验得到的光照过程中氯水的pH变化情况。对此,下列有关说法正确的是( )
A.随着对氯水光照时间的延长,氯水的漂白性将增强
B.光照使氯水中的次氯酸分解生成盐酸,溶液的酸性增强
C.光照过程中,氯水pH减小的同时,溶液中Cl-的浓度也不断减小
D.pH减小的主要原因是光照引起Cl2溶解度减小,氯气逸出,溶液中H+浓度减小
答案:B
解析:氯水在光照过程中,HClO分解生成HCl和O2,c(HClO)减小,故氯水的漂白性减弱,酸性增强,A错误,B正确;光照过程中,HClO分解生成HCl,溶液中c(Cl-)将增大,C错误;pH减小的原因是HClO分解生成HCl,溶液的酸性增强,D错误。
5.(2023广东六校第四次联考)部分含氯物质的分类与相应化合价的关系如图所示。
下列推断不合理的是( )
A.一定条件下a与g可生成b
B.f的水溶液呈酸性
C.c溶于水能生成e,c是酸性氧化物
D.可存在a→b→d→f的转化关系
答案:B
解析:由图可知,a是HCl,b是Cl2,c是Cl2O7,d是HClO,e是HClO4,f是含ClO-的盐,g是含Cl的盐。a是HCl,HCl具有还原性,g中Cl具有氧化性,Cl元素发生价态归中反应可生成Cl2,A正确;f中ClO-发生水解生成弱酸HClO和OH-,溶液呈碱性,B错误;c和e中都含+7价的氯元素,氧化物溶于水得到对应的酸,Cl2O7能与强碱溶液反应生成正盐和水,是酸性氧化物,C正确;HCl可与二氧化锰在一定条件下反应转化为氯气,氯气和水反应生成HClO,HClO与NaOH反应生成NaClO,可实现转化,D正确。
6.ClO2和NaClO2均具有漂白性,工业上由ClO2气体制取NaClO2固体的工艺流程如图所示,下列说法错误的是( )
A.通入的空气可将发生器中产生的ClO2全部驱赶到吸收器中
B.吸收器中生成NaClO2的离子方程式为2ClO2+H2O22Cl+2H++O2↑
C.步骤a的操作包括过滤、洗涤和干燥
D.工业上将ClO2气体制成NaClO2固体,其主要目的是便于贮存和运输
答案:B
解析:吸收器中ClO2、H2O2和NaOH溶液反应,混合溶液呈碱性,离子方程式为2ClO2+H2O2+2OH-2Cl+2H2O+O2↑,B错误;冷却结晶后,要经过滤、洗涤、干燥得到NaClO2固体,C正确;ClO2和NaClO2均具有漂白性,将ClO2气体制成NaClO2固体,便于贮存和运输,D正确。
7.(2023湖北黄石期末改编)某同学向SO2和Cl2的混合气体中加入品红溶液,振荡,溶液褪色,将此无色溶液分成三份,依次进行实验,实验操作和实验现象记录如下:
序号 ① ② ③
实验 操作
实验 现象 溶液不变红, 试纸不变蓝 溶液不变红, 试纸褪色 生成白 色沉淀
下列实验分析不正确的是( )
A.①说明Cl2被完全消耗,③中白色沉淀为BaSO4
B.②中试纸褪色的原因是SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI
C.③中若将BaCl2溶液换成Ba(NO3)2溶液,也能说明SO2被Cl2氧化为S
D.该实验说明,品红溶液和SO2均被氧化
答案:C
解析:①中湿润的淀粉KI试纸不变蓝,说明溶液中不含Cl2,则Cl2被完全消耗,③中白色沉淀为BaSO4,A正确;②中实验现象说明二氧化硫过量,加热后二氧化硫与碘发生氧化还原反应:SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI,试纸褪色,B正确;酸性条件下硝酸根离子能将亚硫酸根离子氧化,故③中若将BaCl2溶液换成Ba(NO3)2溶液,不能说明SO2被Cl2氧化为S,C错误;加热后溶液均未恢复至红色,再结合上述分析可知,品红溶液和SO2均被氧化,D正确。
8.利用反应2NaClO+C3H3N3O3C3N3O3Cl2Na+NaOH+H2O可制备广谱消毒剂C3N3O3Cl2Na,反应装置如图所示(夹持装置已略去)。下列说法错误的是( )
A.按气流从左至右,装置中导管连接顺序为f→c→d→a→b→e
B.升高温度,不利于装置A中产品的生成
C.当加入4 mol NaOH时,最多消耗1 mol氰尿酸(C3H3N3O3)
D.装置D中橡皮管可平衡气压,便于浓盐酸顺利流下
答案:C
解析:A为制取C3N3O3Cl2Na的装置,B为除去氯气中的HCl的装置,C为处理尾气的装置,D为制取氯气的装置,完成题给实验,按气流从左至右,导管连接顺序为f→c→d→a→b→e,A正确;升高温度,氯气和NaOH溶液反应生成NaClO3,生成NaClO的浓度减少,不利于装置A中产品的生成,B正确;由反应方程式Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O、2NaClO+C3H3N3O3C3N3O3Cl2Na+NaOH+H2O,可得关系式:4NaOH~2NaClO~C3H3N3O3,加入4 mol NaOH时,可消耗1 mol C3H3N3O3,由于产物也生成NaOH,则消耗氰尿酸大于1 mol,C错误;装置D中浓盐酸与Ca(ClO)2反应生成Cl2,由于产生气体使装置D内的压强较大,使用橡皮管可平衡气压,便于浓盐酸顺利流下,D正确。
9.(2023湖北鄂东南名校联考改编)利用如图所示的“价—类”二维图,可以从不同角度认识含氯元素的物质的性质及其转化关系,图中甲~辛均为含氯元素的物质。下列说法不正确的是( )
A.若要将甲→乙,需要加入氧化剂
B.根据氯元素的化合价判断,乙只有氧化性
C.丙的化学式为ClO2,戊的化学式为HClO
D.辛的钾盐在MnO2催化下受热分解可制备O2
答案:B
解析:甲是HCl,乙是Cl2,HCl→Cl2发生氧化反应,需要加入氧化剂,A正确;Cl2中Cl元素显0价,处于中间价态,故Cl2既有氧化性又有还原性,B错误;丙是ClO2,戊是HClO,C正确;辛是含+5价氯的盐,其钾盐为KClO3,KClO3在MnO2催化下受热时分解生成KCl和O2,常用于制备O2,D正确。
10.某同学设计如图装置制备少量的AlCl3(易水解)。下列说法不正确的是( )
A.装置B中所装试剂为饱和NaCl溶液,其作用是除去Cl2中的HCl
B.装置C和F中的试剂均为浓硫酸,其作用是防止水蒸气进入E中
C.用50 mL 12 mol·L-1的盐酸与足量的MnO2反应,所得氯气可以制取26.7 g AlCl3
D.实验过程中应先点燃A处的酒精灯,待装置中充满黄绿色气体时再点燃D处的酒精灯
答案:C
解析:实验室利用二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成Cl2,制得的Cl2中混有HCl和水蒸气,HCl极易溶于水,而Cl2在饱和NaCl溶液中溶解度很小,故装置B中所装试剂为饱和NaCl溶液,用于除去Cl2中的HCl,A正确;AlCl3易水解,铝和氯气反应必须在干燥的环境下进行,装置C和F中的试剂均为浓硫酸,其作用是防止水蒸气进入E中,B正确;50 mL 12 mol·L-1的盐酸与足量的MnO2反应,由于浓盐酸不断消耗变为稀盐酸,不再与二氧化锰反应,故50 mL 12 mol·L-1的盐酸产生氯气的量小于0.15 mol,氯气与铝反应生成AlCl3的量少于0.1 mol,质量小于13.35 g,C错误;实验过程中应先点燃A处的酒精灯,反应产生氯气,利用氯气排净装置内的空气,再点燃D处的酒精灯,D正确。
二、非选择题
11.(2023安徽宿州重点学校联考)亚硝酰氯(ClNO)常用于合成洗涤剂、触媒及用作中间体,某学习小组在实验室用Cl2与NO制备ClNO并测定其纯度,进行如下实验(夹持装置略去)。
查阅资料:亚硝酰氯(ClNO)的熔点为-64.5 ℃、沸点为-5.5 ℃,气态呈黄色,液态时呈红褐色,遇水易反应生成一种氢化物和两种氮的常见氧化物,其中一种呈红棕色。
请回答下列问题:
Ⅰ.Cl2的制备:舍勒发现氯气的方法至今还是实验室制取氯气的主要方法之一。
(1)该方法可以选择上图中的 (填字母)为Cl2发生装置,该反应中被氧化与被还原物质的物质的量之比为 。
(2)欲收集一瓶干燥的氯气,选择上图中的装置,其连接顺序为a→ →i→h(按气流方向填小写字母)。
Ⅱ.亚硝酰氯(ClNO)的制备:实验室可用下图装置制备亚硝酰氯(ClNO)。
(3)实验室也可用B装置制备NO,与之相比X装置的优点为 。
(4)组装好实验装置后应先 ,然后依次装入试剂、打开k2、再打开 (填“k1”或“k3”),通入一段时间气体,其目的是排尽三颈烧瓶中的空气,防止NO、ClNO变质。接下来,两种气体在Z中反应的现象为 。
Ⅲ.亚硝酰氯(ClNO)纯度的测定:将所得亚硝酰氯(ClNO)产品13.10 g溶于水,配制成250 mL溶液;取出25.00 mL,以K2CrO4溶液为指示剂,用0.8 mol·L-1 AgNO3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液的体积为22.50 mL。(已知:Ag2CrO4为砖红色固体)
(5)亚硝酰氯(ClNO)与水反应的离子方程式为 。
(6)亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为 。
答案:(1)C 2∶1 (2)f→g→e→d→c→b
(3)排除装置内空气的干扰;可以随开随用,随关随停
(4)检查装置的气密性 k3 出现红褐色液体
(5)2ClNO+H2O2H++2Cl-+NO↑+NO2↑
(6)90.0%
解析:(1)实验室制备氯气是加热二氧化锰和浓盐酸的混合物,应该选择C装置为Cl2发生装置,反应的化学方程式为MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O,反应中二氧化锰是氧化剂,氯化氢是还原剂,参与反应的氯化氢只有一半被氧化,被氧化的氯化氢与被还原的二氧化锰的物质的量之比为2∶1。
(2)制得的氯气中往往含有氯化氢和水蒸气,需要用饱和食盐水除去氯化氢,再用浓硫酸干燥,欲收集一瓶干燥的氯气,装置连接顺序为a→f→g→e→d→c→b→i→h。
(3)实验室也可用B装置制备NO,与之相比X装置无需排除发生装置内空气的干扰,可以随开随用,随关随停。
(4)涉及气体的反应,组装好实验装置后应先检查装置的气密性,然后依次装入试剂、打开k2、再打开k3,通入一段时间气体,其目的是排尽三颈烧瓶中的空气,防止NO、ClNO变质。两种气体在Z中发生反应生成ClNO,冷却后变成红褐色液体。
(5)亚硝酰氯(ClNO)遇水易反应生成一种氢化物和两种氮的常见氧化物,其中一种呈红棕色为NO2,氢化物为HCl,根据化合价的变化,另一种氮的氧化物为NO,亚硝酰氯与水反应的离子方程式为2ClNO+H2O2H++2Cl-+NO↑+NO2↑。
(6)滴定反应是氯化氢与硝酸银生成氯化银白色沉淀的反应,当出现砖红色固体,且半分钟没有明显变化,表示达到滴定终点,则有n(Cl-)=n(Ag+)=0.022 50 L×0.8 mol·L-1=0.018 mol,则亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为
×100%=90.0%。
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