2025苏教版高中化学必修第一册
专题3 从海水中获得的化学物质
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.“84”消毒液(有效成分是NaClO)是大规模环境消毒剂。下列说法不正确的是( )
A.用pH试纸检验该溶液,试纸变蓝
B.“洁厕灵”与“84”消毒液混用容易造成氯气中毒
C.用“84”消毒液喷洒衣物可能会造成脱色
D.该溶液具有强氧化性,故可用于杀菌消毒
2.碳酸钠粉末遇水生成含有结晶水的碳酸钠晶体——Na2CO3·10H2O,则下列有关说法错误的是( )
A.属于纯净物
B.Na2CO3·10H2O的化学名称为十水碳酸钠
C.在干燥空气中逐渐失去结晶水变成碳酸钠粉末
D.其中氧元素的质量分数约为45%
3.下列物质的性质与用途具有对应关系的是( )
A.Na具有还原性,可用于制作高压钠灯
B.NaClO具有强氧化性,可用于消毒杀菌
C.Cl2有毒,可用于消毒杀菌
D.Na2CO3能沉淀Ca2+,可用于去除物品表面油污
4.对陈述Ⅰ、Ⅱ及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是( )
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ 判断
A 碳酸钠可用于治疗胃酸过多 Na2CO3可与盐酸反应 Ⅰ对,Ⅱ对,有
B 向氯水中滴入石蕊溶液,变红 氯水显酸性 Ⅰ对,Ⅱ错,无
C 金属钠具有强还原性 高压钠灯发出透雾能力强的黄光 Ⅰ对,Ⅱ对,有
D 过氧化钠可为航天员供氧 Na2O2能与CO2、H2O反应生成O2 Ⅰ对,Ⅱ对,有
5.某同学设计了一种制备精盐的实验方案,流程如图,下列说法正确的是( )
粗盐滤液精盐
A.操作A是溶解,操作C是过滤
B.第①⑤⑦步操作都用到了一种相同的玻璃仪器
C.第④步只发生反应Ca2++C CaCO3↓
D.第⑥步可以调至第④步和第⑤步之间
6.下列离子组在指定溶液中能大量共存的是( )
A.无色透明的溶液中:K+、Fe3+、S、N
B.碱性溶液中:Na+、K+、S、C
C.含有大量CuCl2的溶液中:Na+、N、S、OH-
D.使紫色石蕊试液呈红色的溶液中:Ca2+、K+、C、N
7.下列反应的离子方程式书写正确的是( )
A.Fe2(SO4)3溶液中加入足量Ba(OH)2溶液:Fe3++3OH- Fe(OH)3↓
B.漂白粉露置于空气中变质:Ca2++H2O+CO2 CaCO3+2H+
C.钠与水反应:Na+H2O Na++OH-+H2↑
D.氯气与水反应:Cl2+H2O H++Cl-+HClO
8.“价—类”二维图是元素化合物知识系统化学习的良好工具,氯及其化合物的“价—类”二维图如下,下列说法错误的是( )
A.乙能使鲜花褪色,说明它具有漂白性
B.若将乙转化为甲,可以不加还原剂
C.丙为ClO2,可用作自来水消毒剂
D.推测庚既有氧化性又有还原性
9.实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持仪器已略去)如图所示。下列说法错误的是( )
A.装置A中烧瓶内的试剂可以是KMnO4
B.装置B具有除杂和贮存气体的作用
C.实验结束后,打开C中活塞,振荡D,静置后可能会观察到液体分层且下层呈紫红色
D.装置E可以吸收多余的氯气
10.下列实验装置不能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取Cl2
B.用装置乙比较碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性
C.用装置丙检验钠和水反应是否放热
D.用装置丁获得NaCl晶体
11.碘在自然界中有多种存在形式,几种含碘粒子的转化关系如图所示。
I- 单质X I
以下说法不正确的是( )
A.①反应是2I-+Cl2 I2+2Cl-
B.I-与过量Cl2发生的反应是I-+3Cl2+3H2O I+6Cl-+6H+
C.①②反应中,氯气都体现还原性,具体表现为氯元素由0价降低为-1价
D.通过以上信息可预测:若在加入淀粉的KI溶液中逐滴滴加新制氯水,能观察到溶液变蓝的现象
12.Cl2和H2O2是高中阶段最常见的两种氧化剂,经查阅资料:Cl2氧化能力略强于H2O2。为了检验Cl2能否将H2O2氧化,某学生设计了如图所示的实验装置(加热和夹持装置略去)。将浓盐酸注入圆底烧瓶中,反应一段时间后关闭止水夹,试管D中液面下降,长颈漏斗中液面上升,试管D中的气体无色,经检验该气体能使带火星的木条复燃。除反应
H2O2+Cl2 2HCl+O2可能发生外,对试管D中气体来源的判断最不可能的是( )
A.C中HClO分解产生的氧气
B.C中H2O2分解产生的氧气
C.D中NaClO分解产生的氧气
D.C中生成的氧气和少量没有排净的空气
13.ClO2是一种广谱消毒剂,根据世界环保联盟的要求,ClO2将逐渐取代Cl2成为自来水的消毒剂。工业制备ClO2的方法有多种,用NaClO3和H2C2O4(草酸)的混合溶液加硫酸酸化可制取ClO2,该反应中还原剂和氧化剂的物质的量之比是( )
A.1∶1 B.2∶1 C.1∶2 D.2∶3
14.以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的步骤如下:
步骤1:将电石渣与水混合,形成浆料。
步骤2:控制电石渣过量,75 ℃时向浆料中通入Cl2,该过程会生成Ca(ClO)2,Ca(ClO)2会进一步转化为Ca(ClO3)2,少量Ca(ClO)2分解为CaCl2和O2,一段时间后过滤。
步骤3:向滤液中加入稍过量KCl固体,蒸发浓缩、冷却至25 ℃结晶,得KClO3。
下列说法正确的是( )
A.控制通入Cl2的速率,可以提高Cl2的利用率
B.25 ℃时,Ca(ClO3)2的溶解能力比KClO3小
C.步骤2中,过滤所得滤液中
D.生成Ca(ClO)2的化学方程式为Cl2+Ca(OH)2 Ca(ClO)2+H2
15.向NaOH和Na2CO3的混合溶液中滴加0.1 mol/L的盐酸,生成CO2的物质的量与加入盐酸的体积的关系如图所示。下列叙述不正确的是( )
A.0
D.原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为1∶2
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(8分)下列图示中,A为一种单质,B、C、D、E为化合物,A、B、C、D、E均含有同一种元素,B为淡黄色固体。
回答下列问题:
(1)写出化学式:A ,E 。
(2)反应③的离子方程式为 。
(3)向D的饱和溶液中通入CO2,反应的离子方程式为 。
17.(14分)某学习小组用含有少量杂质(主要为CaCl2、MgCl2、Na2SO4)的粗盐制取较纯净的NaCl,实验前他们设计了如下所示的实验方案。
请回答:
(1)步骤②中除去的杂质离子是 。
(2)试剂X是 ;用离子方程式表示其作用: 、 。
(3)写出步骤⑤中发生反应的离子方程式: 、 。
(4)步骤⑥的操作是 。
(5)检验所得到的NaCl晶体中是否含有Na2SO4,实验方案是 。
18.(10分)钠的“价—类”二维图如下所示:
(1)写出图中①代表的某种淡黄色固体能做供氧剂的原因: (用化学方程式表示,写一个即可)。
(2)写出NaHCO3的电离方程式: ;若NaHCO3溶液中含有少量Na2CO3杂质,除去Na2CO3的方法为 (用离子方程式表示)。
(3)向300 mL某物质的量浓度的NaOH溶液中缓慢通入一定量的CO2(忽略溶液体积的变化),充分反应后,得到Na2CO3和NaHCO3的混合溶液。向上述所得溶液中,逐滴滴加1 mol·L-1的盐酸,所得CO2的体积与所加盐酸的体积关系如图所示:
①AB段发生反应的离子方程式为 。
②B点时,反应所得溶液中溶质的物质的量浓度是 。
19.(10分)Ⅰ.“索尔维制碱法”以NaCl、NH3、CaCO3等为原料获得Na2CO3。已知:饱和食盐水中通入NH3和足量CO2发生反应NaCl+NH3+CO2+H2O NaHCO3↓+NH4Cl。某化学小组用如图所示装置进行模拟实验。
(1)装置乙中盛放的是饱和NaHCO3溶液,其作用是 。(用离子方程式表示)
(2)装置丙需控制温度在30~35 ℃,温度不宜过高的原因是 。
(3)装置丙中产生NaHCO3沉淀,经过滤、洗涤、灼烧,可以得到Na2CO3。检验NaHCO3是否洗涤干净的操作是 。
Ⅱ.我国近代化学工业的奠基人侯德榜先生,设计出“联合制碱法”,提高了食盐的转化率,缩短了生产流程,减小了对环境的污染,工艺流程如图所示:
已知:①在101 kPa时,NH3、CO2的溶解度(气体的压力为101 kPa时溶解在1体积水中并换算成标准状况下的气体体积数)如表所示。部分盐在水中的溶解度曲线如图所示。
温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60
气体在水中的溶解度 NH3 1 130 870 680 530 400 290 200
CO2 1.713 1.194 0.878 0.665 0.530 0.436 0.359
②温度高于60 ℃时,NaHCO3开始分解。
试回答下列问题:
(4)流程中先“氨化”再“碳酸化”的原因是 。
(5)“侯氏制碱法”所得NH4Cl样品中含有少量的NaCl和NaHCO3,请设计实验方案提纯NH4Cl样品:将NH4Cl样品溶于水, ,冰水洗涤,低温干燥(实验中必须用到的试剂:盐酸)。
20.(13分)Ⅰ.氯气的制备
氯气在实验室中可通过MnO2和浓盐酸混合加热制备,实验装置如下图所示;在工业上可通过电解饱和NaCl溶液获得。
(1)装置A中发生反应的离子方程式是 。
(2)装置B的作用是 。
(3)装置D用于收集Cl2,请将装置D中的导气管补充完整。
(4)装置E用于吸收多余的Cl2,E中发生反应的化学方程式是 。
(5)电解饱和NaCl溶液的化学方程式为2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑,该反应中转移的电子数为1.204×1023时,溶液质量减少 g(假设生成的气体全部逸出)。
Ⅱ.氯气的应用
(6)可用Cl2和冷的石灰乳反应制备漂白粉,漂白粉的有效成分是 (填化学式)。
(7)向KI溶液中滴加过量氯水会生成I,发生反应的离子方程式如下,请补全产物,并将离子方程式配平。
Cl2+ I-+ H2O I+ Cl-+
(8)Cl2O是次氯酸的酸酐,其制备方法之一是将Cl2通入HgO中,同时生成HgO·HgCl2。请写出对应的化学方程式并用双线桥法标出电子转移的方向和数目。
答案全解全析
1.A “84”消毒液中的NaClO具有强氧化性,能漂白pH试纸,A错误;洁厕灵中的HCl能与“84”消毒液中的NaClO反应生成氯气,两者混用容易造成氯气中毒,B正确;“84”消毒液中的NaClO具有强氧化性,能漂白衣物,C正确;该溶液中含有次氯酸钠,具有强氧化性,故可用于杀菌消毒,D正确。
2.D Na2CO3·10H2O属于纯净物,A正确;Na2CO3·10H2O的化学名称为十水碳酸钠,B正确;在干燥空气中,Na2CO3·10H2O会逐渐失去结晶水,最后变成碳酸钠粉末,C正确;Na2CO3·10H2O中,氧元素的质量分数为×100%≈72.7%,D错误。
3.B 高压钠灯的工作原理与Na具有还原性无关,A错误;NaClO具有强氧化性,可用于消毒杀菌,B正确;Cl2可用于消毒杀菌,与氯气有毒无关,C错误;碳酸钠溶液呈碱性,可用于去除物品表面的油污,与Na2CO3能沉淀Ca2+无关,D错误。
4.D Na2CO3能够与盐酸反应,陈述Ⅱ对,但是Na2CO3溶液碱性较强,不能用于治疗胃酸过多,陈述Ⅰ错误,A不符合题意;氯水显酸性,陈述Ⅱ对,氯水具有漂白性,滴入石蕊溶液后,先变红后褪色,陈述Ⅰ错误,B不符合题意;金属钠具有强还原性,陈述Ⅰ对,钠的焰色为黄色,透雾性强,高压钠灯发出透雾能力强的黄光,陈述Ⅱ对,但二者无因果关系,C不符合题意;Na2O2与水、CO2反应生成O2,所以可为航天员供氧,陈述Ⅰ、Ⅱ均正确,且有因果关系,D符合题意。
5.B 操作A是溶解,操作C是蒸发结晶,A错误;第①步为溶解,用玻璃棒搅拌,第⑤步为过滤,用玻璃棒引流,第⑦步为蒸发结晶,用玻璃棒搅拌,都用到了玻璃棒,B正确;第④步加入Na2CO3溶液,除去Ca2+和过量的Ba2+,发生反应Ca2++C CaCO3↓、Ba2++C BaCO3↓,C错误;若将第⑥步调至第④步和第⑤步之间,则生成的BaCO3、CaCO3等沉淀溶解,D错误。
6.B A项,无色透明溶液中不能含大量Fe3+;B项,OH-与四种离子均能大量共存,且Na+、K+、S、C之间不反应;C项,Cu2+和N都能与OH-反应而不能大量共存;D项,溶液呈酸性,含有大量H+,H+与C不能大量共存,且Ca2+和C反应生成沉淀而不能大量共存。
7.D 两溶液反应生成Fe(OH)3和BaSO4两种沉淀,A项错误;漂白粉与CO2、H2O反应生成CaCO3和HClO,B项错误;不符合得失电子守恒、原子守恒,C项错误;HClO为弱酸,应写成化学式,D项正确。
8.A 分析题述“价—类”二维图可知,甲为HCl、乙为Cl2、丙为ClO2。氯气无漂白性,A错误;乙为Cl2、甲为HCl,Cl2+H2O HCl+HClO可实现将乙转化为甲,该反应中Cl2既是氧化剂也是还原剂,B正确;丙为ClO2,具有强氧化性,可用作自来水消毒剂,C正确;庚中Cl元素的化合价为中间价态,故可推测庚既有氧化性又有还原性,D正确。
9.C 没有加热装置,烧瓶内的试剂可以是KMnO4,高锰酸钾与浓盐酸反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O,A正确;制备的氯气中含有少量挥发出来的氯化氢气体,可用饱和食盐水除去,实验结束时,关闭B和C之间的止水夹,装置B具有贮存气体的作用,B正确;苯的密度比水小,碘的苯溶液呈紫红色,故下层不可能呈紫红色,C错误;氯气能和氢氧化钠溶液反应,生成氯化钠、次氯酸钠和水,装置E可以吸收多余的氯气,防止空气污染,D正确。
10.A 要用浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应制氯气,稀盐酸不能与二氧化锰反应生成Cl2,A错误;在该装置中碳酸钠受热不分解,碳酸氢钠受热易分解生成二氧化碳,乙中右侧的澄清石灰水变浑浊,可用装置乙比较碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性,B正确;水与钠反应生成的气体从小试管的导管排出,若丙中红墨水液面a侧低于b侧,说明钠与水反应放热,C正确;可通过蒸发结晶的方法从食盐水中得到NaCl晶体,D正确。
11.C Cl2具有氧化性,向含有I-的溶液中通入适量的Cl2,生成I2和Cl-,则①反应是2I-+Cl2 I2+2Cl-,A正确;通过量的Cl2,Cl2继续氧化I2生成I,则②反应为6H2O+5Cl2+I2 2I可得I-与过量Cl2反应的离子方程式:I-+3Cl2+3H2O I+6Cl-+6H+,B正确;①②反应中氯气均作氧化剂,氯元素的化合价由0价降低为-1价,C错误;若向加入淀粉的KI溶液中逐滴滴加新制氯水,当新制氯水少量时,生成I2,则能观察到溶液变蓝的现象,D正确。
12.C C中氯气与水反应生成HClO,HClO分解生成氧气,H2O2分解也产生氧气,A、B不符合题意;D中氯气与氢氧化钠反应生成NaClO,NaClO在水中不分解,C符合题意;D中的气体可能是C中生成的氧气和少量没有排净的空气,D不符合题意。
13.C NaClO3和H2C2O4在H2SO4酸化条件下反应生成二氧化氯、CO2等,反应中氯元素化合价降低1价,NaClO3作氧化剂,碳元素化合价升高1价,H2C2O4作还原剂,根据得失电子守恒,知还原剂和氧化剂的物质的量之比为1∶2。
14.A 适当控制通入Cl2的速率,氯气可以与浆料充分接触,从而提高氯气的利用率,A正确;滤液中加入KCl固体,结晶时析出的是KClO3,说明25 ℃时KClO3的溶解能力比Ca(ClO3)2小,B错误;步骤2中生成Ca(ClO3)2的总反应的化学方程式为6Ca(OH)2+6Cl2 Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O,但实际上是先生成Ca(ClO)2,Ca(ClO)2会进一步转化为Ca(ClO3)2,而少量Ca(ClO)2分解为CaCl2和O2,所以,C错误;氯气与Ca(OH)2反应的化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,D错误。
15.D 结合氢离子的能力:OH->C,向NaOH和Na2CO3的混合溶液中滴加0.1 mol/L的盐酸,依次发生反应的离子方程式:①OH-+H+ H2O、②C+H+ HC、③HC+H+ H2O+CO2↑。根据图像可知,发生反应③生成0.01 mol二氧化碳,则反应③消耗盐酸的体积是0.1 L,所以发生反应②消耗盐酸的体积也是0.1 L,发生反应①消耗0.2 L盐酸,则a=0.3。0
解析 根据题图及题给信息可知,A为Na、B为Na2O2、C为NaOH、D为Na2CO3、E为NaHCO3。(1)A的化学式为Na,E的化学式为NaHCO3。(2)反应③为Na2O2与H2O反应生成NaOH和O2,其离子方程式为2Na2O2+2H2O 4Na++4OH-+O2↑。(3)向Na2CO3的饱和溶液中通入CO2,析出NaHCO3晶体,相应的离子方程式为2Na++C+CO2+H2O 2NaHCO3↓。
17.答案 (除标注外,每空2分)(1)S(1分) (2)Na2CO3溶液(1分) Ba2++C BaCO3↓ Ca2++C CaCO3↓ (3)OH-+H+ H2O C+2H+ CO2↑+H2O (4)蒸发结晶 (5)取少量所得氯化钠晶体于试管中,加水溶解,先滴加适量稀盐酸,无明显现象,再滴加BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则不含Na2SO4
解析 通过流程图可以看出,粗盐先用蒸馏水溶解,再用足量的BaCl2溶液除掉S,然后过滤,得到沉淀A和溶液A1,往溶液A1中加入足量NaOH溶液,过滤后得到沉淀B和溶液B1,向溶液B1中加入足量试剂X是为了除掉Ca2+和Ba2+,试剂X为Na2CO3溶液,过滤得到沉淀C(CaCO3和BaCO3)以及溶液C1,向溶液C1中加入足量稀盐酸,HCl和氢氧化钠、碳酸钠反应后溶液中溶质为NaCl和HCl,最后蒸发结晶得到NaCl晶体。(1)步骤②中加足量氯化钡溶液可除去S。(2)步骤④中加足量碳酸钠溶液可除去Ca2+和Ba2+,用离子方程式表示为Ba2++C BaCO3↓、Ca2++C CaCO3↓。(3)步骤⑤中加足量盐酸发生反应的离子方程式为OH-+H+ H2O、C+2H+ CO2↑+H2O。(4)步骤⑥的操作为蒸发结晶。(5)检验所得到的NaCl晶体中是否含有Na2SO4,实验方案是取少量所得氯化钠晶体于试管中,加水溶解,先滴加适量稀盐酸,无明显现象,再滴加BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则不含Na2SO4。
18.答案 (每空2分)(1)2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2(或2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑) (2)NaHCO3 Na++HC+CO2+H2O 2HC+H+ CO2↑+H2O ②0.5 mol·L-1
解析 (1)①为钠的氧化物,过氧化钠为淡黄色固体、氧化钠为白色固体,过氧化钠能与水、CO2反应产生氧气,故能做供氧剂,化学方程式为2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑、2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2。(2)NaHCO3的电离方程式为NaHCO3 Na++HC;通入二氧化碳能除去NaHCO3溶液中所含的少量Na2CO3,离子方程式为C+CO2+H2O 2HC。(3)①碳酸钠与盐酸反应是分步进行的,即首先转化为碳酸氢钠,然后碳酸氢钠与盐酸反应放出二氧化碳,则0
解析 (1)碳酸钙与盐酸反应生成的二氧化碳中会含有少量HCl杂质,装置乙中盛放的是饱和NaHCO3溶液,可以除去HCl,反应的离子方程式为HC+H+ H2O+CO2↑。(2)气体在水中的溶解度随温度升高而减小,装置丙需控制温度在30~35 ℃,温度不宜过高,因为温度过高,氨气、二氧化碳气体会从溶液中逸出。(3)装置丙中产生NaHCO3沉淀,检验NaHCO3是否洗涤干净,可以检验最后一次洗涤液中是否有Cl-。(4)二氧化碳在水中溶解度小,氨气在水中溶解度大,且氨气溶于水使溶液显碱性,有利于二氧化碳的吸收,析出更多NaHCO3,因此流程中先“氨化”再“碳酸化”。(5)氯化铵的溶解度随温度变化较大,氯化钠的溶解度随温度变化不大,可以采取降温结晶法析出氯化铵晶体,所含少量碳酸氢钠,可以通过滴加盐酸转化为NaCl,所以提纯NH4Cl样品的操作为将NH4Cl样品溶于水,加入盐酸至无气泡产生,蒸发浓缩至有少量晶体析出,降温结晶,过滤,冰水洗涤,低温干燥。
20.答案 (除标注外,每空2分)
(1)MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O
(2)除去Cl2中混有的HCl(1分)
(3)(1分)
(4)Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O
(5)7.3
(6)Ca(ClO)2(1分)
(7)3 1 3 1 6 6 H+(共2分)
(8)
解析 (1)装置A中浓盐酸和MnO2共热制取Cl2,其离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O。(2)装置B中饱和食盐水可除去Cl2中混有的HCl杂质。(3)Cl2的密度比空气大,可利用向上排空气法收集,故导管应长进短出。(4)装置E中NaOH溶液可吸收过量的Cl2,该反应的化学方程式为Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O。(5)反应中转移电子数为1.204×1023,即转移0.2 mol电子,生成0.1 mol Cl2和0.1 mol H2,即溶液减少的质量为0.1 mol×71 g/mol+0.1 mol×2 g/mol=7.3 g。(6)Cl2和冷的石灰乳反应生成CaCl2、Ca(ClO)2和H2O,其中Ca(ClO)2为漂白粉的有效成分。(7)根据得失电子守恒可知Cl2和I-的化学计量数之比为3∶1,再结合电荷守恒、原子守恒可得离子方程式为3Cl2+I-+3H2O I+6Cl-+6H+。(8)根据题中信息可知Cl2在HgO中发生歧化反应生成Cl2O和HgO·HgCl2,其化学方程式为2Cl2+2HgO Cl2O+HgO·HgCl2;由Cl元素化合价变化可标出电子转移的方向和数目为。
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