2024年高考化学一轮复习 第四章 非金属及其化合物 学案(教师版)

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2024年高考化学一轮复习 第四章 非金属及其化合物 学案(教师版)

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第一节 氯及其重要化合物
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解卤素及其重要化合物的主要性质,认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。
2.结合实例认识卤素及其化合物性质的多样性,了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化,认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
考点一 氯及其化合物的性质和应用
1.氯气的物理性质
氯气是一种黄绿色、有刺激性气味的气体,密度比空气的大,沸点-34.6 ℃,易液化。
|注意|
  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,使极少量的气体飘进鼻孔。
2.从氯的原子结构认识氯气的化学性质——氧化性
3.从化合价的角度认识Cl2——歧化反应
氯气与水或碱反应,氯元素的化合价既有升高又有降低,因而氯气既表现氧化性又表现还原性。
4.从平衡的角度理解氯水的成分和性质
(1)氯水中存在三个平衡关系
①Cl2+H2OH++Cl-+HClO;
②HClOH++ClO-;
③H2OH++OH-。
(2)根据可逆反应的特点,即可得出氯水中存在的各种微粒。
①三种分子:H2O、Cl2、HClO;
②四种离子:H+、Cl-、ClO-和OH-。
(3)氯水性质的多重性
新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质,在不同的化学反应中,氯水中参与反应的微粒不同。
5.次氯酸和次氯酸盐的性质
(1)次氯酸
(2)漂白液
(3)漂白粉
  
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂。(  )
(2)氯水显酸性,可用pH试纸测定氯水的pH。(  )
(3)新制氯水必须用棕色瓶密封保存,光照氯水有气泡逸出,该气体是氯气。(  )
(4)氯气可以使湿润的有色布条褪色,所以氯气具有漂白性。(  )
(5)标准状况下,11.2 L Cl2与水充分反应转移电子数为0.5NA。(  )
(6)漂白粉溶液在空气中失效的离子方程式:ClO-+CO2+H2OHClO+HC。(  )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
2.根据下列装置图回答问题:
(1)装置A、B通入干燥的Cl2后,观察到的现象是                  ,根据现象可得出的结论是                           。
(2)装置B中发生反应的离子方程式是                                                                      。
(3)实验开始后,观察装置C中的现象是                                  
         。
(4)装置D中发生反应的离子方程式是                                                                      。
(5)装置E中发生反应的离子方程式是                                                                      。
(6)装置F的作用是                                   。
答案:(1)干燥的红色(或装置A中)布条不褪色,湿润的红色(或装置B中)布条褪色 Cl2无漂白性,Cl2与水反应生成的HClO有漂白性 
(2)Cl2+H2OH++Cl-+HClO
(3)溶液先变为红色,后褪色
(4)H2O+S+Cl22H++S+2Cl-
(5)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
(6)吸收氯气,防止污染环境
3.氯水中含有多种成分,因而具有多种性质,根据氯水分别与如图中四种物质发生的反应填空(a、b、c、d重合部分代表物质间的反应,且氯水足量)。
(1)能证明氯水具有漂白性的是    (填“a”“b”“c”或“d”)。
(2)c过程的现象是       ,b过程中反应的离子方程式为                                   。
(3)a过程中反应的化学方程式为                                               。
答案:(1)d
(2)溶液中产生白色沉淀 2H++CH2O+CO2↑
(3)2FeCl2+Cl22FeCl3
4.NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下:
回答下列问题:
(1)NaClO2中Cl的化合价为    。
(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式                                                                      。
(3)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为    。(计算结果保留两位小数)
解析:(1)根据化合物中各元素化合价的代数和为0,可知NaClO2中Cl的化合价为+3价。(2)由工艺流程图可知,“反应”步骤中的反应物为NaClO3、
H2SO4和SO2,生成物为NaHSO4和ClO2,则反应的化学方程式为2NaClO3+H2SO4+SO22NaHSO4+2ClO2。(3)NaClO2在杀菌消毒的过程中被还原为Cl-,则1 mol NaClO2得到电子的物质的量为4 mol,1 mol Cl2被还原为Cl-时得到电子的物质的量为2 mol,故1 g NaClO2得到电子的物质的量为 mol,1 g Cl2得到电子的物质的量为 mol,根据“有效氯含量”的定义可知,NaClO2的有效氯含量约为1.57。
答案:(1)+3 (2)2NaClO3+H2SO4+SO22NaHSO4+2ClO2 (3)1.57
含氯消毒剂的计算与比较
第一步 确定含氯消毒剂中氯元素的化合价
第二步 计算含氯消毒剂中氯元素到稳定的-1价时化合价的变化
第三步 确定消毒效率的表示方法: ①以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率; ②以单位物质的量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率
第四步 计算或比较含氯消毒剂的消毒效率
考点二 氯气的实验室制法
1.制取原理
实验室通常用强氧化剂(如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、MnO2等)氧化浓盐酸制取氯气。用MnO2制取Cl2的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。
写出用Ca(ClO)2、KClO3、KMnO4与浓盐酸反应的离子方程式:
(1)                                                                      。
(2)                                                                      。
(3)                                                                      。
答案:(1)ClO-+Cl-+2H+Cl2↑+H2O
(2)Cl+5Cl-+6H+3Cl2↑+3H2O
(3)2Mn+10Cl-+16H+2Mn2++5Cl2↑+8H2O
2.制取过程
3.实验装置
4.注意事项
(1)反应物的选择:必须用浓盐酸,稀盐酸与MnO2不反应,且随着反应的进行,浓盐酸变为稀盐酸时,反应停止,故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。
(2)加热温度:不宜过高,以减少HCl挥发。
(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,因为澄清石灰水中含Ca(OH)2的量少,吸收不完全。
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)用MnO2制备氯气时,若无浓盐酸,可用稀盐酸代替。(  )
(2)除去Cl2中少量HCl气体,可用饱和食盐水,也可用饱和碳酸氢钠溶液。(  )
(3)MnO2与浓盐酸反应的离子方程式:MnO2+4HClMn2++2Cl-+Cl2↑+2H2O。(  )
(4)用含HCl 146 g的浓盐酸与足量的MnO2反应,可生成1 mol Cl2。(  )
(5)Cl2能和碱液发生反应,故实验室中尾气处理时可用澄清石灰水。(  )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
2.下列有关实验室制取Cl2的装置正确的是(  )
解析:D A项,浓盐酸和二氧化锰制取氯气要加热,该装置没有加热,错误;B项,净化氯气应先用饱和食盐水除去氯化氢,再用浓硫酸除去水,该装置顺序颠倒,错误;C项,该装置只有通气管,没有排气管,会导致瓶内压强过大,发生安全事故,错误。
3.某研究性学习小组查阅资料得知,漂白粉与硫酸溶液反应可制取氯气,化学方程式为Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO42CaSO4+2Cl2↑+2H2O,他们设计如图实验装置制取氯气并验证其性质。请回答下列问题:
(1)该实验中A部分的装置是    (填字母)。
(2)装置B中的现象是                                   。
(3)请写出装置D中发生反应的离子方程式:                                                                      ,
装置E的作用是                                   。
(4)请帮助他们设计一个实验,证明洗气瓶C中的亚硫酸钠已被氧化(简述实验步骤):                                                                                                                                                                               。
(5)制取Cl2的方法有多种,若A部分的装置是a,请再写出一种制备方法:                                                                      (用化学方程式表示)。
解析:(1)从化学方程式可知反应物是固体和液体,反应条件是加热,所以应选固液混合加热型装置。(2)氯气具有强氧化性,与碘化钾发生反应:2KI+Cl22KCl+I2,淀粉溶液遇碘变蓝色。(3)装置D中发生反应的离子方程式:Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+,装置E的作用是吸收多余的Cl2,防止污染空气。(4)亚硫酸钠被氧化生成硫酸钠,只要验证S的存在就可证明亚硫酸钠已经被氧化,检验S的存在应选用稀盐酸和氯化钡溶液。
答案:(1)b (2)溶液变蓝色 (3)Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+ 吸收多余的Cl2,防止污染空气 (4)取少量洗气瓶C中溶液于小试管中,加入足量稀盐酸,充分振荡后滴加BaCl2溶液,若有白色沉淀生成且沉淀不消失,则证明洗气瓶C中亚硫酸钠已被氧化 (5)2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
考点三 卤素的性质 卤素离子的检验
1.溴、碘单质物理性质比较
  物质 性质   Br2 I2
颜色 深红棕色 紫黑色
状态 液体 固体
溶解性 水中 溶解度不大 溶解度不大
有机溶剂中 易溶 易溶
特性 易挥发、有毒 ①易升华 ②使淀粉变蓝
2.氯、溴、碘单质化学性质比较
与水反应 X2+H2OHX+HXO 氯、溴、碘与水反应由易到难
与碱(如 NaOH)反应 2NaOH+X2NaX+NaXO+H2O
氧化性 ①Cl2>Br2>I2,还原性:Cl-<Br-<I-; ②氯、溴、碘与氢气化合由易到难; ③I2与Fe只生成FeI2,其他卤素单质可将Fe氧化为+3价
3.卤素单质及其化合物的特性
氟 ①无正价,非金属性最强,F-的还原性最弱; ②2F2+2H2O4HF+O2,与H2反应在暗处即爆炸; ③氢氟酸是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在塑料瓶中
溴 ①Br2是深红棕色液体,易挥发; ②盛溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴不能用橡胶塞
碘 ①淀粉遇I2变蓝色; ②I2加热时易升华
4.卤素离子的检验方法
(1)AgNO3溶液——沉淀法
未知液生成
(2)置换——萃取法
未知液加入
有机层呈
(3)氧化——淀粉法检验I-
未知液
蓝色溶液,表明有I-
  
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)卤素气态氢化物的水溶液都是强酸溶液。(  )
(2)浓H2SO4能干燥HCl,所以浓硫酸也能干燥HBr。(  )
(3)清洗碘升华实验所用试管的操作是先用酒精清洗,再用水清洗。(  )
(4)碘易溶于酒精,所以可用酒精将碘水中的碘萃取出来。(  )
(5)用加热的方法可将NaHCO3中混有的少量碘除去。(  )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2.下列叙述中正确的是(  )
A.液溴易挥发,在存放液溴的试剂瓶中应加少量水进行水封
B.能使湿润的淀粉-KI试纸变成蓝色的物质一定是Cl2
C.某溶液中加入CCl4,CCl4层显紫色,证明原溶液中存在I-
D.某溶液加入BaCl2溶液,产生不溶于稀硝酸的白色沉淀,该溶液中一定含有Ag+
解析:A 因为液溴易挥发,在试剂瓶中存放时应加少量水进行水封,A项正确;只要能把碘化钾氧化成碘单质的物质都能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝,B项不正确;某溶液中加入四氯化碳,四氯化碳层显紫色证明存在碘单质而不是I-,C项不正确;加入氯化钡溶液产生的不溶于稀硝酸的白色沉淀可能是氯化银或硫酸钡,原溶液中可能存在Ag+、S、S,D项不正确。
3.元素周期表中第ⅦA族元素的单质及其化合物的用途广泛。
(1)能作为氯、溴、碘元素非金属性(原子得电子能力)递变规律的判断依据是    (填字母)。
a.Cl2、Br2、I2的熔点
b.Cl2、Br2、I2的氧化性
c.HCl、HBr、HI的热稳定性
d.HCl、HBr、HI的酸性
(2)碘元素可预防甲状腺肿大,因此我国市场上的食盐均加了碘(KIO3)。甲同学鉴别食盐是否加碘的流程如下:
样品溶液现象
①若样品为加碘食盐,则现象应为    ,此方法中KI的作用是               。
②乙同学取纯NaCl作样品做对照实验,也出现了明显的现象,原因是                                                                      。
③丙同学提出新的鉴别加碘食盐的方案,流程如下:
样品溶液 现象
此方案第一步涉及反应的离子方程式为                                                                      。
解析:(1)Cl2、Br2、I2的熔点升高是由于相对分子质量增大引起分子间作用力增大,与非金属性强弱无关,a错误;同一主族元素,元素的非金属性越强,其单质的氧化性越强,b正确;同一主族元素,元素的非金属性越强,其氢化物的稳定性越强,c正确;同一主族元素,元素的非金属性越强,其最高价氧化物的水化物酸性越强,与氢化物水溶液的酸性无关,d错误。(2)①若样品为加碘食盐,加碘盐中加了KIO3,KIO3与KI在酸性条件下发生反应生成单质碘,化学方程式为KIO3+5KI+3H2SO43K2SO4+3I2+3H2O,生成的单质碘遇到淀粉溶液变为蓝色,该反应中KI中碘的化合价升高,作还原剂,将I还原为I2。②取纯NaCl作样品做对照实验,溶液变为蓝色,原因是空气中的O2将I-氧化为I2,单质碘遇淀粉,溶液变为蓝色。③第一步中Na2SO3与KIO3在酸性条件下发生反应,Na2SO3中S元素由+4价升高到+6价,KIO3中I元素由+5价降低到-1价,由化合价升降总数守恒(电子守恒)配平方程式:3Na2SO3+KIO3KI+3Na2SO4,离子方程式为3S+I3S+I-。
答案:(1)bc 
(2)①溶液变蓝 作还原剂,将I还原为I2 
②空气中的O2将I-氧化为I2 
③3S+I3S+I-
海水资源的综合利用
 海洋是一座巨大的化学资源宝库,如图是从海水中提取若干种化学物质的流程图,则下列说法正确的是(  )
A.除去粗盐中的S、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质,①中加入试剂的顺序为Na2CO3溶液NaOH溶液BaCl2溶液过滤后加盐酸
B.②中包含制取MgCl2溶液、无水MgCl2及电解熔融状态的MgCl2几个阶段
C.③④⑤中溴元素均被氧化
D.蒸馏法是技术最成熟也是最具发展前景的海水淡化方法
解析:B A项中加入试剂的顺序会导致Ba2+无法除去,A错误;单质镁是通过电解熔融MgCl2的方法制取的,B正确;流程图中的第④步中溴元素被还原,C错误;蒸馏法会消耗大量的能源,不是最具有发展前景的方法,D错误。
1.氯的提取——氯碱工业
海水粗盐 饱和食盐水
(1)电解NaCl溶液
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑;
(2)产物制盐酸:H2+Cl22HCl;
(3)制漂白液:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O。
2.海水提溴
(1)工艺流程
(2)基本步骤及主要反应
①浓缩:海水晒盐和海水淡化的过程中Br-得到浓缩。
②氧化:向浓缩的海水中通入Cl2,将Br-氧化为Br2,反应的离子方程式为Cl2+2Br-Br2+2Cl-。
③富集:利用溴的挥发性,通入热空气或水蒸气,吹出的溴蒸气用SO2吸收。反应的化学方程式为Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4。
④提取:再用Cl2将HBr氧化得到产品溴。
3.碘的提取
(1)海带中碘元素的检验
①实验步骤及证明方法
②反应原理:2H++2I-+H2O2I2+2H2O。
(2)海带提碘
①工艺流程
②两种原理
化学原理: Cl2+2KI2KCl+I2。
物理原理:单质碘用苯或四氯化碳萃取,分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。
1.从淡化海水中提取溴的流程如图:
下列有关说法不正确的是(  )
A.X试剂可用Na2SO3饱和溶液
B.步骤Ⅲ的离子反应:2Br-+Cl22Cl-+Br2
C.工业上每获得1 mol Br2,需要消耗Cl2 44.8 L
D.步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
解析:C Na2SO3+Br2+H2ONa2SO4+2HBr,A正确;步骤Ⅲ利用氯的非金属性比溴的强,利用置换反应制取Br2,B正确;反应Ⅰ和反应Ⅲ均使用到Cl2,故制取1 mol Br2消耗2 mol氯气,但题目中未标明氯气所处的温度和压强,C错误;从浓溴水中提取溴,可利用有机溶剂(如苯)萃取溴,然后分液得到溴的有机溶液,再经蒸馏可得纯净的溴,D正确。
2.用于测量放射性的NaI晶体需要高纯度,某仪器厂研发了用I2和Na2CO3合成高纯度碘化钠的方法,部分工艺流程如图,已知I2+I-,下列说法不正确的是(  )
原料碘混合物
粗品……高纯碘化钠
A.步骤Ⅰ碘化钠不可多加,否则会降低I2的转化率,且会引入杂质NaI3
B.步骤Ⅰ可能发生的反应是3I2+3C5I-+I+3CO2↑
C.步骤Ⅱ使用N2H4·H2O进行还原的原因之一是其产物无毒无害,且不会引入新的杂质
D.步骤Ⅰ需严格控制温度的原因是:若低于40 ℃,反应过慢,若高于70 ℃,反应过于激烈难以控制,且碘大量挥发造成损失
解析:A 因存在I2+I-,为可逆反应,则加入过量碘化钠,不会降低I2的转化率,A错误;碳酸钠溶液呈碱性,在碳酸钠溶液中,可发生3I2+3C5I-+I+3CO2↑,B正确;N2H4·H2O具有还原性,可与I发生氧化还原反应,生成碘离子和氮气,且不引入新杂质,C正确;在40~70 ℃条件下反应,从反应速率和碘的挥发性的角度考虑,若低于40 ℃,反应过慢,若高于70 ℃,反应过于激烈难以控制,且碘大量挥发造成损失,D正确。
3.漂白粉和漂粉精是常用的消毒清洁用品,有效成分均为Ca(ClO)2,相应的生产流程如下。
下列说法不正确的是(  )
A.①中阳极的电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑
B.②中反应的化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
C.上述过程涉及氧化还原反应、化合反应、复分解反应
D.制备漂粉精过程中,Cl2转化为Ca(ClO)2时,Cl的原子利用率为100%
解析:D 饱和食盐水进行电解可以制得Cl2,将得到的Cl2分别与Ca(OH)2和Na2CO3反应经一系列流程可以分别制得漂白粉和漂粉精;电解过程中,溶液中的Cl-失电子生成氯气,发生氧化反应,水中的H+得电子生成氢气,发生还原反应,溶液中剩余氢氧化钠;氯气与氢氧化钙浆料反应生成次氯酸钙,同时还生成氯化钙和水;氯气与湿润的碳酸钠反应生成Cl2O,Cl2O与水发生化合反应生成HClO,HClO与氢氧化钙浆料反应生成次氯酸钙,据此分析。电解过程中阳极失电子,溶液中Cl-在阳极发生氧化反应生成Cl2,阳极的电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,A正确;反应②为氯气和氢氧化钙的反应,化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O,B正确;上述过程中反应①②③为氧化还原反应,反应④为化合反应,反应⑤为复分解反应,C正确;制备漂粉精过程中,Cl2转化为Ca(ClO)2时有CaCl2生成,Cl原子没有完全转化为Ca(ClO)2,因此Cl的原子利用率小于100%,D错误。
用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子
1.在粗盐提纯的实验过程中,不需要用到的仪器是(  )
选项 A B C D
仪器
解析:B 粗盐的提纯包括溶解、加除杂试剂、过滤和蒸发操作,过滤需要用到漏斗,加除杂试剂需要用到胶头滴管,蒸发需要用到酒精灯,不需要用到的仪器是坩埚,坩埚是用来灼烧固体的,故选B。
2.严谨的实验设计能有效规避实验风险,能重复实验并得到相同的结果。由粗盐制备试剂级的NaCl的相关实验步骤和装置如下:
【粗盐的提纯】
第Ⅰ步:称取20.0 g粗盐(含MgCl2、CaCl2、Na2SO4杂质),用80 mL水溶解,加入1.0 mol·L-1 BaCl2至观察不到明显沉淀为止,用倾析法分离,保留滤液。
第Ⅱ步:向滤液中先后加入过量2.0 mol·L-1 NaOH、1.0 mol·L-1 Na2CO3,过滤,再用 3.0 mol·L-1 HCl调节pH至1~2。
第Ⅲ步,加热浓缩至溶液刚刚出现微晶膜。
(1)第Ⅰ步加入BaCl2时,证明S已经除净的实验方法是                                   。
(2)第Ⅱ步加入Na2CO3可以除去的离子为                                                                      。
(3)第Ⅲ步加热浓缩时所用到的硅酸盐材质的仪器有酒精灯、    ;已知:Ksp(BaCO3)=5.0×10-9、Ksp(BaSO4)=1.1×10-10;如果省略第Ⅰ步“倾析法分离”,所得氯化钠溶液的纯度将    (填“升高”“降低”或“不受影响”)。
【试剂级的NaCl的制备】
第Ⅳ步,将第Ⅲ步浓缩溶液转移至下图装置C中继续实验。
(4)装置A中发生的化学方程式为                                                                      ,
控制该反应速率可采取的措施                                                                      (任答一点即可)。
(5)装置B中的广口瓶和装置C、D中的漏斗,其共同作用是    ,装置C的溶液中能观察到的实验现象是    。装置D中盛放的试剂为    (填“NaOH溶液”“NaHSO3溶液”或“浓H2SO4”)。
解析:(1)Ba2+能与S结合反应生成BaSO4白色沉淀,所以向上层清液中滴加3滴BaCl2溶液,如果仍为澄清,表明S已沉淀完全。(2)Ba2+和Ca2+能与C反应生成BaCO3和CaCO3沉淀,所以第Ⅱ步加入Na2CO3可以除去Ba2+和Ca2+。(3)加热浓缩时所需的仪器有蒸发皿、玻璃棒、泥三角等;如果省略第Ⅰ步“倾析法分离”,则溶液中加入Na2CO3溶液时,会有少量的BaSO4转化为BaCO3,同时生成少量的硫酸根离子,使得NaCl的纯度降低。(4)NaCl固体和浓硫酸受热时会生成挥发性的HCl和NaHSO4(或Na2SO4),则其方程式为NaCl+H2SO4NaHSO4+HCl↑(或2NaCl+H2SO4Na2SO4+2HCl↑),可通过酒精喷灯升高温度或逐滴滴加浓H2SO4来控制反应速率。(5)装置B中的广口瓶和装置C、D中的漏斗,均可防止倒吸,装置C中是饱和的NaCl溶液,且表面有晶膜,因此吸收HCl后会有固体析出,则可观察到的实验现象为白色浑浊(无色透明固体析出);HCl要进行尾气处理,则D中所盛放的试剂应为NaOH溶液。
答案:(1)向上清液(或另取上清液于试管中),滴加3滴BaCl2溶液,如果仍为澄清,表明S已沉淀完全
(2)Ba2+和Ca2+
(3)蒸发皿、玻璃棒(烧杯、玻璃棒也可,兼答泥三角) 降低
(4)NaCl+H2SO4NaHSO4+HCl↑(或2NaCl+H2SO4Na2SO4+2HCl↑) 通过酒精喷灯控制反应温度(逐滴滴加浓H2SO4)
(5)防止倒吸 白色浑浊(无色透明固体析出) NaOH溶液
3.试剂级NaCl可用海盐(含泥沙、海藻、K+、 Ca2+、 Mg2+、Fe3+、S等杂质)为原料制备。制备流程简图如下:
海盐→焙炒→溶解→除杂→滤液→操作X→饱和溶液结晶→NaCl
(1)焙炒海盐的目的是                                   。
(2)根据除杂原理,在表中填写除杂时依次添加的试剂及其预期沉淀的离子。
实验步骤 试剂 预期沉淀的离子
步骤1 BaCl2溶液 S
步骤2      
步骤3      
(3)操作X为   。
(4)用如图所示装置,以焙炒后的海盐为原料制备HCl气体,并通入NaCl饱和溶液中使NaCl结晶析出。
①试剂a为    。 相比分液漏斗,选用仪器1的优点是                。
②对比实验发现,将烧瓶中的海盐磨细可加快NaCl晶体的析出,其原因是                                                                      。
解析:海盐经过焙炒,除去海藻等有机杂质,并使其颗粒变小,之后溶解,加入氯化钡除去硫酸根离子,加入NaOH除去Mg2+和Fe3+,再加入碳酸钠除去过量的钡离子和钙离子,之后过滤取滤液,蒸发浓缩得到饱和溶液,HCl的溶解度比NaCl的大,所以通入HCl气体结晶得到NaCl。(1)焙炒海盐可以除去海藻等有机杂质,并使其颗粒变小,加速溶解。(2)根据分析可知步骤2可以加入NaOH溶液除去Mg2+和Fe3+,步骤3加入Na2CO3除去Ba2+和Ca2+(或步骤2加入Na2CO3除去Ba2+和Ca2+,步骤3可以加入NaOH溶液除去Mg2+和Fe3+)。(3)根据分析可知操作X为蒸发浓缩。(4)①实验室可以利用浓硫酸与氯化钠固体共热制取HCl气体,所以试剂a为浓硫酸;仪器1侧面导管可以平衡压强,使液体顺利滴下。②将烧瓶中的海盐磨细可以增大与浓硫酸的接触面积,使产生HCl气体的速率加快,从而加快NaCl晶体的析出。
答案:(1)除去海藻等有机杂质,并使其颗粒变小,加速溶解
(2)NaOH Mg2+和Fe3+ Na2CO3 Ba2+和Ca2+
(3)蒸发浓缩
(4)①浓硫酸 可平衡压强,使液体顺利滴下
②增大与浓硫酸的接触面积,使产生HCl气体的速率加快
  
1.(2021·浙江6月选考)关于化合物ClONO2的性质,下列推测不合理的是(  )
A.具有强氧化性
B.与NaOH溶液反应可生成两种钠盐
C.与盐酸作用能产生氯气
D.水解生成盐酸和硝酸
解析:D ClONO2里面含有正一价的氯元素和正五价的氮元素,具有强氧化性,A正确;ClONO2可与NaOH溶液反应可生成次氯酸钠和硝酸钠,B正确;ClONO2可与盐酸发生归中反应生成氯气,C正确;ClONO2发生水解反应生成次氯酸和硝酸,D错误。
2.(2022·湖北高考)镀锌铁钉放入棕色的碘水中,溶液褪色;取出铁钉后加入少量漂白粉,溶液恢复棕色;加入CCl4,振荡,静置,液体分层。下列说法正确的是(  )
A.褪色原因为I2被Fe还原
B.液体分层后,上层呈紫红色
C.镀锌铁钉比镀锡铁钉更易生锈
D.溶液恢复棕色的原因为I-被氧化
解析:D Zn比Fe活泼,更容易失电子,还原性更强,先与I2发生氧化还原反应,故溶液褪色的原因为I2被Zn还原,A错误;液体分层后,I2在CCl4层,CCl4的密度比水的大,则下层呈紫红色,B错误;若镀层金属的活动性大于Fe,则Fe不易生锈,反之,若Fe的活动性大于镀层金属,则Fe更易生锈,由于活动性:Zn>Fe>Sn,则镀锡铁钉更易生锈,C错误;漂白粉的有效成分为Ca(ClO)2,其具有强氧化性,可将I-氧化,D正确。
3.(经典高考)劳动成就梦想。下列劳动项目与所述的化学知识没有关联的是(  )
选项 劳动项目 化学知识
A 社区服务:用84消毒液对图书馆桌椅消毒 含氯消毒剂具有氧化性
B 学农活动:用厨余垃圾制肥料 厨余垃圾含N、P、K等元素
C 家务劳动:用白醋清洗水壶中的水垢 乙酸可由乙醇氧化制备
D 自主探究:以油脂为原料制肥皂 油脂可发生皂化反应
解析:C 84消毒液中含有具有强氧化性的次氯酸钠,能起到杀菌消毒的作用,则用84消毒液对图书馆桌椅消毒与含氯消毒剂具有氧化性有关,故A不符合题意;含有氮、磷、钾的物质常用作化肥,则厨余垃圾制肥料与厨余垃圾含有氮、磷、钾等元素有关,故B不符合题意;用白醋清洗水壶中的水垢与乙酸的酸性有关,与乙酸可由乙醇氧化制备无关,故C符合题意;油脂在碱性条件下可发生水解反应生成甘油和可制作肥皂的高级脂肪酸盐,则以油脂为原料制备肥皂与油脂可发生皂化反应有关,故D不符合题意。
4.(2022·广东高考)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(  )
解析:D A项,除杂装置,先除去HCl,后除去水蒸气,正确;B项,集气装置,氯气密度比空气大,进气管长,出气管短,正确;C项,探究干燥的红布条和湿润的红布条与氯气的反应,正确;D项,尾气吸收应用碱液,错误。
5.(2021·广东高考)含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。
(1)实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为                                   。
(2)实验室制取干燥Cl2时,净化与收集Cl2所需装置的接口连接顺序为    。
(3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色,可推测氯水中    已分解。检验此久置氯水中Cl-存在的操作及现象是                                   
                                   。
解析:(1)实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。(2)实验室制得的Cl2中含有HCl、H2O,可依次通过饱和食盐水、浓硫酸分别除去HCl、H2O,再收集Cl2并进行尾气处理,因此装置的接口连接顺序为cdbae。(3)氯水中能使品红溶液褪色的物质是HClO,氯水久置后不能使品红溶液褪色,可推测氯水中HClO已分解。检验Cl-存在的方法是取少量样品于试管中,加入几滴AgNO3 溶液,若有AgCl白色沉淀生成,则该久置氯水中存在Cl-。
答案:(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)cdbae
(3)HClO 取少量样品于试管中,加入几滴AgNO3溶液,若有AgCl白色沉淀生成,则该久置氯水中存在Cl-
  
一、选择题:本题包括12个小题,每小题仅有1个选项符合题意。
1.下列说法不正确的是(  )
A.液氯可以储存在钢瓶中
B.用同一针筒先后抽取80 mL氯气、20 mL水,振荡,气体完全溶解,溶液变为黄绿色
C.电解饱和食盐水可制取氯气
D.碘酒可用于皮肤外用消毒
解析:B 氯气可溶于水,在常温时,1体积水大约能溶解2体积氯气,因而20 mL水大约能溶解40 mL氯气,气体大约剩余40 mL未溶解,B项错误。
2.下列说法不正确的是(  )
A.漂白粉可用于生活用水的消毒
B.石蕊溶液滴入氯水中,溶液变红,随后褪色,不涉及氧化还原反应
C.氯水具有较强的氧化性,可用于漂白纸张、织物等
D.清洗碘升华实验所用试管,先用酒精清洗,再用水清洗
解析:B 溶液红色褪去,HClO表现强氧化性。
3.Cl2是一种重要的工业原料,液氯储存区贴有的说明卡如下:
包装 钢瓶
储运要求 远离金属粉末、氨、烃类、醇类物质;设置氯气检测仪
泄漏处理 NaOH、NaHSO3溶液吸收
下列解释事实的方程式不正确的是(  )
A.电解饱和食盐水制取Cl2:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
B.氯气用于自来水消毒:Cl2+H2O2H++Cl-+ClO-
C.浓氨水检验泄漏的氯气,产生白烟:8NH3+3Cl2 6NH4Cl+N2
D.氯气“泄漏处理”中NaHSO3溶液的作用:HS+Cl2+H2O S+3H++2Cl-
解析:B 电解饱和食盐水制取Cl2,反应的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑,A正确;氯气用于自来水消毒,反应的离子方程式为Cl2+H2OH++Cl-+HClO,B不正确;浓氨水检验泄漏的氯气,产生白烟,反应的化学方程式为8NH3+3Cl2 6NH4Cl+N2,C正确;氯气“泄漏处理”中NaHSO3溶液的作用是吸收Cl2,反应的离子方程式为HS+Cl2+H2O S+3H++2Cl-,D正确。
4.下列关于卤素(用X表示)的叙述,错误的是(  )
A.卤素单质与水反应均可用X2+H2OHXO+HX表示
B.HX都极易溶于水,它们的热稳定性随X的核电荷数的增加而减小
C.卤素单质的颜色由F2→I2随相对分子质量增大而变深
D.X-的还原性依次为F-<Cl-<Br-<I-
解析:A 卤素单质中,氟气和水发生反应生成HF和O2,不符合X2+H2OHXO+HX,A错误;卤素原子得电子的能力越强,HX的热稳定性越强,卤素原子的得电子能力随X的核电荷数的增加而减小,所以HX的热稳定性随X的核电荷数的增加而减小,B正确;卤素单质的颜色由F2→I2逐渐加深,依次是浅黄绿色、黄绿色、深红棕色、紫黑色,C正确;卤素单质的氧化性从上到下逐渐减弱,对应离子的还原性从上到下逐渐增强,则X-的还原性依次为F-<Cl-<Br-<I-,D正确。
5.在探究新制氯水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
解析:B 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+Cl22FeCl3,说明氯水具有氧化性,D正确。
6.某小组比较Cl-、Br-、I- 的还原性,实验如下:
实验1 实验2 实验3
装 置
现 象 溶液颜色无明显变化;把蘸有浓氨水的玻璃棒靠近试管口,产生白烟 溶液变黄;把湿淀粉-KI试纸靠近试管口,变蓝 溶液变深紫色;经检验溶液含单质碘
下列对实验的分析不合理的是(  )
A.实验1中,白烟是NH4Cl
B.根据实验1和实验2判断还原性:Br->Cl-
C.根据实验3判断还原性:I->Br-
D.上述实验利用了浓H2SO4的氧化性、难挥发性等性质
解析:C 实验1,试管口挥发出的氯化氢气体与浓氨水挥发出的氨气反应生成白烟氯化铵,A合理;实验1溶液颜色无明显变化说明浓硫酸不能氧化氯离子,实验2溶液变黄说明浓硫酸能氧化溴离子,所以判断还原性:Br->Cl-,B合理;②中溶液含有浓硫酸和溴单质,加入碘化钠生成碘单质,可能是浓硫酸把碘离子氧化为碘单质,不能得出还原性:I->Br-,C不合理;实验1体现浓硫酸的难挥发性,实验2体现浓硫酸的氧化性,D合理。
7.部分含氯物质的分类与相应氯元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是(  )
A.a 与d,a与e在酸性条件下反应,均可以得到b
B.c 为一种新型自来水消毒剂,代替 b的原因是c的毒性更小
C.b 的水溶液里加入 CaCO3,可以增加d的产量
D.消毒液可用于环境消毒,主要是因为含有d,e的固体可用于实验室制O2
解析:B 具体分析可知a:HCl;b:Cl2;c:ClO2;d:HClO;e:Cl。盐酸和次氯酸反应可生成水和氯气,盐酸和次氯酸钠反应可生成氯化钠、水和氯气,A正确;ClO2为一种新型自来水消毒剂,代替Cl2的原因是ClO2消毒效率更高,不产生新的有毒有害的物质,B错误;氯气的水溶液中含有HCl、HClO,HCl会与加入的CaCO3反应,HCl的消耗可促进Cl2与水的反应,生成更多的HClO,C正确;消毒液可用于环境消毒,主要是因为含有HClO,氯酸钾可用于实验室制O2,D正确。
8.NaClO是家用消毒液的有效成分,可通过Cl2与NaOH反应制得。NaClO能与CO2反应生成HClO。常温下,ClO2为黄绿色有毒气体,易溶于水。ClO2体积分数大于10%或其水溶液在温度过高时可能发生爆炸,与碱反应生成Cl和Cl等。实验室制备ClO2的反应原理为2KClO3+H2C2O4+H2SO42ClO2↑+2CO2↑+K2SO4+2H2O。下列说法正确的是(  )
A.新制氯水需存放在带玻璃塞的棕色试剂瓶中
B.可用广泛pH试纸测定新制氯水的pH值
C.NaClO与CO2反应的离子方程式为NaClO+CO2+H2OHClO+Na++HC
D.使用NaClO消毒时,可用盐酸酸化
解析:A 氯水中的次氯酸见光易分解,应保存在棕色试剂瓶中,并置于阴凉处,A正确;新制氯水具有漂白性,能漂白pH试纸,所以不能用广泛pH试纸测新制氯水的pH,B错误;酸性:H2CO3>HClO>HC,NaClO与CO2、H2O反应生成次氯酸和碳酸氢钠,正确的离子方程式为ClO-+CO2+H2OHClO+HC,C错误;NaClO与盐酸反应生成有毒的氯气,故不能用盐酸酸化,D错误。
9.下列实验操作、现象和结论均正确的是(  )
选项 实验操作 现象 结论
A 用双氧水滴定淀粉-KI溶液 溶液变蓝 达到滴定终点
B 向食用加碘盐中加入食醋和KI溶液,再加入CCl4振荡,静置 下层呈紫红色 该食用加碘盐中含有KIO3
C 用湿润的淀粉-KI试纸鉴别NO2、溴蒸气 试纸变蓝 该气体为溴蒸气
D 最后试管有浅黄色沉淀 有机化合物中含有溴原子
解析:B A项,淀粉-KI溶液一般作为指示剂,设计用双氧水滴定淀粉-KI溶液无法判定滴定终点,实验不合理,错误;B项,在酸性环境中,KIO3与KI反应生成I2,正确;C项,NO2溶于水变为硝酸,硝酸具有强氧化性,也可使淀粉-KI试纸变蓝,错误;D项,加入AgNO3溶液之前要用硝酸中和溶液中的碱,错误。
10.亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效的漂白剂和氧化剂,可用于各种纤维和某些食品的漂白。马蒂逊(Mathieson)法制备亚氯酸钠的流程如下:
下列说法错误的是(  )
A.反应①阶段,参加反应的NaClO3和SO2的物质的量之比为2∶1
B.若反应①通过原电池来实现,则ClO2是正极产物
C.反应②中的H2O2可用NaClO4代替
D.反应②条件下,ClO2的氧化性大于H2O2
解析:C 根据流程图可知,反应①中氧化剂是NaClO3,还原剂是SO2,还原产物是ClO2,氧化产物是NaHSO4。根据得失电子守恒可得NaClO3和SO2的物质的量之比为2∶1,A项正确;由反应①中各元素的化合价变化情况,再根据原电池正极发生还原反应可知,ClO2是正极产物,B项正确;根据流程图可知,在ClO2与H2O2的反应中,ClO2转化为NaClO2时氯元素的化合价降低,作氧化剂,H2O2只能作还原剂,氧元素的化合价升高,故不能用NaClO4代替H2O2,C项错误;根据流程图反应②中ClO2与H2O2反应时元素的化合价变化情况可知,ClO2作氧化剂,H2O2作还原剂,可以推出ClO2的氧化性大于H2O2,D项正确。
11.已知:MnO2+2NaBr+2H2SO4MnSO4+Na2SO4+Br2↑+2H2O,实验室利用如图所示的装置制备溴苯(部分夹持及加热装置已略去)。下列说法正确的是(  )
A.各装置的连接处均应使用橡胶材质
B.装置丙中的铁丝主要用于搅拌,使反应物充分混合
C.装置乙中进行水浴加热的目的是防止溴蒸气冷凝
D.装置丁中有淡黄色沉淀产生,证明苯与溴发生了取代反应
解析:C 溴蒸气会腐蚀橡胶,所以连接处均不能使用橡胶材质,A错误;装置丙为制取溴苯的发生装置,其中铁丝为该反应的催化剂,B错误;溴蒸气容易液化,所以需要通过水浴加热来防止冷凝,C正确;未反应的溴也可以与硝酸银溶液反应生成淡黄色沉淀,装置丁中有淡黄色沉淀产生,并不能说明有HBr生成,则不能证明苯与溴发生了取代反应,D错误。
12.某同学设计用如图所示装置制备少量的AlCl3(易水解)。下列说法错误的是(  )
A.装置B中所装试剂为饱和NaCl溶液,其作用是除去氯气中的HCl气体
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装置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
解析:C 装置A制得的氯气中含有HCl气体和水蒸气,先通过饱和食盐水除去HCl气体,再通过浓硫酸除去水蒸气,A项正确;装置D为AlCl3的制备装置,装置E为AlCl3的收集装置,由于AlCl3易水解,故装置C、F中浓硫酸的作用是防止水蒸气进入装置E,B项正确;MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,随着反应的进行,浓盐酸变为稀盐酸,反应停止,故50 mL 12 mol·L-1的盐酸与足量MnO2反应,制得的氯气的物质的量小于0.15 mol,根据2Al+3Cl22AlCl3,生成的AlCl3的物质的量小于0.10 mol,质量小于133.5 g·mol-1×0.10 mol=13.35 g,C项错误;实验过程中应先点燃A处的酒精灯,使产生的氯气排尽装置中的氧气,再点燃D处的酒精灯,防止D处加热时铝和氧气发生反应,D项正确。
二、非选择题:本题包括4个小题。
13.(1)实验室制取纯净的氯气,除了二氧化锰、浓盐酸和浓硫酸,还需要      、       。(填写试剂或溶液名称)
(2)实验室用2.00 mol·L-1的盐酸和漂粉精[成分为Ca(ClO)2、CaCl2]反应生成氯气、氯化钙和水,若产生 2.24 L(标准状况)氯气,发生反应的盐酸为    mL。
(3)实验室通常用向上排空气法收集氯气。设计一个简单实验,验证所收集的氯气中是否含有空气:                                                                      。
(4)ClO2常用于水的净化,工业上可用Cl2氧化 NaClO2溶液制取ClO2。写出该反应的离子方程式,并用单线桥法标出电子转移的方向和数目:
                                   。
解析:(1)氯化氢易挥发,生成的氯气中含有氯化氢,应该用饱和氯化钠溶液除去;氯气有毒,需要处理尾气,用氢氧化钠溶液吸收。
(2)根据反应物和生成物可知,反应的化学方程式为4HCl+Ca(ClO)2CaCl2+2H2O+2Cl2↑,若反应中生成氯气的物质的量是0.1 mol,则消耗氯化氢的物质的量是0.2 mol,盐酸的浓度是2.00 mol·L-1,因此需要盐酸的体积是100 mL。
(3)氯气能与氢氧化钠溶液完全反应,而空气与氢氧化钠不反应,据此检验,即用试管收集氯气,收集满后将试管倒立在氢氧化钠溶液中,观察试管内有无残留气体。
(4)Cl2氧化NaClO2溶液制取ClO2,Cl被氧化为ClO2,而Cl2被还原为Cl-,根据氧化还原反应中元素化合价升降总数相等可得离子方程式为Cl2+2Cl2ClO2+2Cl-。
答案:(1)饱和氯化钠溶液 氢氧化钠溶液
(2)100
(3)用试管收集氯气,收集满后将试管倒立在氢氧化钠溶液中,观察试管内有无残留气体
(4)2ClO2+2Cl-
14.ICl(氯化碘)是红棕色液体,熔点为13.9 ℃,沸点为97.4 ℃,易水解,接触空气时能形成五氧化二碘,能与许多单质发生作用,溶于乙醇、乙醚等。某校研究性学习小组的同学拟用下列仪器制备氯化碘。回答下列问题:
(1)检查A装置气密性的方法为                                                                                                         。
(2)上述装置,按气流方向连接的顺序为      (装置可重复使用),A装置中发生反应的离子方程式为                                   。
(3)C装置的作用是                                   。
(4)E装置中的物质反应时需放在水中,控制温度大约40 ℃,其目的是                                   。
(5)按上述连接好的装置进行实验,实验步骤如下:
①检查装置气密性后,装入药品
②打开分液漏斗活塞
③关闭分液漏斗活塞
④停止加热E,充分冷却
⑤水浴加热E
请按正确的顺序填入上述步骤的序号     。
(6)在A装置后可连接如图所示装置,当反应结束关闭分液漏斗活塞后,关闭K,该装置的作用是          。
(7)ICl和水反应的化学方程式为                                                                      。
解析:(2)利用二氧化锰与浓盐酸加热制备氯气,氯气中含有氯化氢、水蒸气,因此混合气体先通过饱和食盐水,除去氯化氢,再通过浓硫酸除去水蒸气,得到干燥纯净的氯气,氯气进入装置E中,与碘进行反应,由于ICl(氯化碘)是红棕色液体,易水解,所以还必须连接装置B,最后多余的尾气被碱液吸收,按气流方向装置的连接顺序为ACBEBD;A装置中发生反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。(5)装置连接好后,首先检查装置的气密性,确定不漏气后,加入药品,打开分液漏斗活塞,反应开始进行,用水浴法给装置E加热,反应结束后,停止加热E,充分冷却,待温度降到室温后,关闭分液漏斗活塞,正确的实验步骤为①②⑤④③。(6)在A装置后可连接如题图所示的装置,当反应结束关闭分液漏斗活塞后,关闭K,该装置可以用来储存多余的Cl2,避免释放到空气中污染空气。(7)ICl易发生水解,与水反应生成HCl和HIO,反应的化学方程式为ICl+H2OHIO+HCl。
答案:(1)从A装置的导管口连接一个导管伸入水中,关闭分液漏斗活塞,手握圆底烧瓶,若导管口有气泡冒出,且手放开烧瓶后,有一段水柱倒吸入导管,说明A装置气密性良好
(2)ACBEBD MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(3)除去Cl2中混有的HCl
(4)减少I2的升华和ICl的挥发
(5)①②⑤④③
(6)储存多余的Cl2
(7)ICl+H2OHIO+HCl
15.某化学小组同学发现84消毒液(主要成分为NaClO)与洁厕剂(主要成分为盐酸)室温下混合有Cl2生成,于是尝试在实验室利用该反应原理制取Cl2。
(1)若以次氯酸钙、浓盐酸为原料,利用如图装置制取Cl2。装置中仪器a的名称为   。甲同学为证明Cl2溶于水有酸性物质生成,将发生装置产生的气体直接通入适量水中,并加入NaHCO3粉末,观察有无色气泡产生,乙同学认为不合理,理由是                                   
                                   。
(2)经查阅资料得知:无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。设计如图所示装置制备无水FeCl3。
①下列操作步骤的正确顺序为    (填字母)。
a.体系冷却后,停止通入Cl2
b.通入干燥的Cl2赶尽装置中的空气
c.在铁屑下方加热至反应完成
d.用干燥的H2赶尽Cl2
e.检查装置的气密性
②该实验装置存在的明显缺陷是                                   。
(3)世界环保联盟要求ClO2逐渐取代Cl2作为自来水消毒剂。
已知:NaCl+3H2ONaClO3+3H2↑,
2NaClO3+4HCl2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。
有关物质的熔、沸点如下表:
物质 熔点/℃ 沸点/℃
ClO2 -59 11
Cl2 -107 -34.6
ClO2的生产流程示意图如下:
该工艺中,需要补充的物质X为    (填化学式,下同),能参与循环的物质是    。从ClO2发生器中分离出ClO2,可采用的方法是                                                                       。
解析:(2)①根据题给信息,无水氯化铁制备时应排除装置中的空气,所以先检查装置的气密性,再通入干燥的氯气以排尽装置内的空气,然后加热使氯气与铁反应生成氯化铁,因为氯化铁加热易升华,所以加热使反应完全后继续通入氯气至装置冷却,最后通入干燥的氢气以排尽氯气。②氯气是有毒气体,所以不能直接排放,因此该装置的明显缺陷是缺少尾气处理装置。(3)根据工艺流程可知,电解食盐水得到的是氯酸钠和氢气,而合成氯化氢需要氯气、氢气,所以需要补充的物质X是氯气;氯酸钠与氯化氢反应生成氯化钠、氯气及二氧化氯,且氯化钠、氯气又可参与反应,所以参与循环的物质是氯化钠、氯气;从ClO2发生器中分离出ClO2,可采用将生成的气体冷凝,使二氧化氯转化为液体分离出来。
答案:(1)分液漏斗 制取的氯气中含HCl气体,HCl溶于水后能与NaHCO3反应产生气泡
(2)①ebcad ②缺少尾气处理装置
(3)Cl2 Cl2、NaCl 将生成的气体冷水浴降温,使ClO2液化分离出来
16.查阅资料知:Br2的沸点为58.8 ℃,密度为3.119 g·cm-3,微溶于水,有毒。
Ⅰ.(1)常温下,单质溴通常呈    态,保存时通常在盛溴的试剂瓶中加入少量    。
Ⅱ.工业生产中,海水提取溴常用热空气吹出法。其生产流程如下:
淡化海水低浓度溴水含Br-的溶液Br2的浓溶液液溴
某化学实验小组模拟该法设计了如下实验装置(夹持装置略去)从浓缩的海水中提取液溴。实验步骤如下:
①关闭活塞b、d,打开活塞a、c,向A中缓慢通入Cl2至反应结束;
②关闭a、c,打开b、d,向A中鼓入足量热空气;
③关闭b,打开a,再通过A向B中通入足量的Cl2;
④将B中所得液体进行蒸馏,收集液溴。
(2)当观察到A中液面上方出现       (实验现象)时即可判断步骤①中反应已经结束。
(3)X试剂可以是    (填字母,下同),尾气处理选用    。
a.H2O b.饱和食盐水
c.氢氧化钠溶液 d.饱和Na2SO3溶液
B中X试剂发生反应的离子方程式为                                                                      。
(4)蒸馏时应该选择    (填序号),操作中应控制的关键实验条件为                                   。
Ⅲ.该实验小组利用制得的单质溴研究H2与Br2生成HBr的反应,实验装置如下:
(5)E装置可用来检验反应产物HBr,则D装置的作用是                                   。
若要检验E中收集的HBr,图示装置检验HBr还不够完善,请结合原有实验装置予以改进:                                                                                                         。
解析:Ⅰ.(1)溴在常温下为液态,液溴易挥发,密度大于水,微溶于水,所以保存时通常在盛溴的试剂瓶中加入少量水进行水封。Ⅱ.(2)氯气与溴离子反应生成溴单质,当反应完成时,A中液面上方出现黄绿色。(3)溴能够与亚硫酸钠反应,可以用饱和亚硫酸钠溶液吸收溴;溴、氯气都有毒,可用碱液吸收;溴与亚硫酸钠溶液反应的离子方程式为Br2+S+H2OS+2Br-+2H+。(4)蒸馏操作的主要仪器是带铁圈的铁架台、酒精灯、陶土网、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管、锥形瓶,所以选择的仪器有①③⑤⑥⑦;蒸馏实验依据的液体的沸点不同分离物质,所以实验中应控制的关键实验条件为温度,Br2的沸点为58.8 ℃,则应该控制温度在59 ℃。Ⅲ.(5)生成的溴化氢中混有溴蒸气,由于溴的沸点较低,通过装置D可以除去溴化氢中的溴蒸气;由于装置D无法完全除去溴化氢中的溴单质,所以该方案不完善,应该在D与E之间增加一盛有CCl4的洗气装置,确保将溴化氢中的溴完全除去。
答案:Ⅰ.(1)液 水
Ⅱ.(2)黄绿色 
(3)d c Br2+S+H2OS+2Br-+2H+ 
(4)①③⑤⑥⑦ 控制温度在59 ℃(或58.8 ℃)
Ⅲ.(5)除去未反应完的溴蒸气 在D与E之间增加一盛有CCl4的洗气装置
第二节 硫及其重要化合物
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解硫及其重要化合物的主要性质,认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。
2.结合实例认识硫及其化合物性质的多样性,了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化,认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
考点一 硫单质的性质和应用
1.硫(S)
(1)硫元素存在形态
①游离态:硫单质俗称硫黄,主要存在于火山口附近或地壳的岩层里。
②化合态:主要以硫化物和硫酸盐的形式存在,有关化学式如下:
黄铁矿 黄铜矿 石膏 芒硝
FeS2 CuFeS2 CaSO4·2H2O Na2SO4·10H2O
(2)硫的物理性质
颜色状态 溶解性
黄色晶体 难溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2
(3)硫的化学性质
  
1.正误判断(正确打“√”,错误打“×”)。
(1)硫在自然界中仅以化合态存在。(  )
(2)硫在空气中燃烧的产物是SO2,在纯氧中燃烧的产物是SO3。(  )
(3)硫与铁粉和铜粉分别反应,都可生成二价金属硫化物。(  )
(4)等质量的S6和S8分子分别与足量的KOH反应,消耗KOH的物质的量相同。(  )
(5)常温下硫单质主要以S8形式存在,加热时S8转化为S6、S4、S2属于物理变化。(  )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×
2.在下列反应中硫元素只表现氧化性的是(  )
A.2Al+3SAl2S3
B.S+2H2SO4(浓)2H2O+3SO2↑
C.H2SH2+S
D.3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O
解析:A A项,该反应中S的化合价由0价变为-2价,硫元素只体现氧化性,正确;B项,该反应中S的化合价由0价、+6价变为+4价,硫元素体现还原性和氧化性,错误;C项,该反应中S的化合价由-2价变为0价,硫元素只体现还原性,错误;D项,该反应中S的化合价由0价变为-2价、+4价,硫元素体现氧化性和还原性,错误。
3.下列说法错误的是(  )
A.残留在试管内壁上的硫可用CS2溶解除去,也可用热的NaOH溶液除去
B.硫单质与变价金属反应时一般生成低价态的金属硫化物
C.汞蒸气有毒,实验室里不慎洒落一些汞,可撒上硫粉进行处理
D.单质硫或含硫物质燃烧时,氧气少量时生成SO2,氧气足量时生成SO3
解析:D 硫易溶于CS2,且能与热NaOH溶液反应生成可溶性的Na2S和Na2SO3,A项正确;硫在氧气中燃烧只生成SO2,D项错误。
考点二 硫的氧化物
1.二氧化硫
(1)物理性质
SO2是无色、有刺激性气味的有毒气体,密度比空气的大,易溶于水。在通常情况下,1体积的水可以溶解约40体积的SO2。
(2)化学性质(按要求完成下列化学方程式)
①酸性氧化
②氧化性(如与H2S反应):
SO2+2H2S3S+2H2O
④漂白性:可使品红溶液等褪色,能与某些有色物质生成不稳定的无色物质。
2.SO3的重要性质
SO3在标准状况下为无色、针状晶体,能与水反应:SO3+H2OH2SO4,放出大量的热,SO3是酸性氧化物,它跟碱性氧化物或碱都能反应生成硫酸盐。
3.硫的氧化物的污染与治理
(1)硫的氧化物来源、危害及治理
(2)硫酸型酸雨的形成途径
途径1:空气中飘尘的催化作用,使2SO2+O22SO3、SO3+H2OH2SO4。
途径2:SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O22H2SO4。
  
1.将SO2气体分别通入下列五种溶液中:
回答下列问题:
(1)试管①中的实验现象:酸性KMnO4溶液   ,证明SO2具有   性。
(2)试管②中的实验现象:品红溶液    ,证明SO2具有    性。
(3)试管③中能否观察到沉淀  (填“能”或“否”)。
(4)试管④中能产生白色沉淀,该沉淀是    (填化学式,下同)。
(5)试管⑤中能产生白色沉淀,该沉淀是    ,用离子方程式表示产生沉淀的过程:                                   
                                   。
答案:(1)褪色 还原 (2)褪色 漂白 (3)否 
(4)BaSO4 (5)BaSO3 SO2+2OH-S+H2O,Ba2++SBaSO3↓
2.如图是检验某无色气体A是否含SO2和CO2的装置图,按要求回答下列问题。
(1)B中加入的试剂是      ,作用是                 。
(2)C中加入的试剂是      ,作用是                 。
(3)D中加入的试剂是      ,作用是                 。
(4)实验时,C中应观察到的现象是                   。
解析:一定要理解题意是检验气体成分,检验二氧化硫用品红溶液,吸收二氧化硫用酸性KMnO4溶液,检验二氧化碳用澄清石灰水;在检验二氧化碳之前,必须除尽二氧化硫,因为二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊。C装置的作用是除去SO2并检验SO2是否除尽,所以酸性高锰酸钾溶液颜色变浅,但不能褪成无色,若褪成无色不能证明二氧化硫已除尽。
答案:(1)品红溶液 检验SO2
(2)酸性KMnO4溶液 除去SO2并检验SO2是否除尽
(3)澄清石灰水 检验CO2
(4)酸性KMnO4溶液的颜色变浅
检验SO2和CO2同时存在的一般流程
SO2和CO2都可使澄清石灰水变浑浊,检验二者同时存在的一般流程为:
流程设计 检验SO2 除去SO2 检验SO2是否除尽 检验CO2
选用试剂 品红溶液 酸性KMnO4溶液 品红溶液 澄清的 石灰水
预期现象 褪色 褪色 不褪色 变浑浊
|注意|
  有时为简化装置,可将除去SO2和检验SO2是否除尽合并为一个装置,用较浓的酸性KMnO4溶液,现象是酸性KMnO4溶液颜色变浅。
3.已知有机色质的发色官能团可以被氧化或发生化合反应生成无色物质。
(1)为了探究比较SO2和Cl2的漂白原理,甲同学做了如下对比实验:
a.将干燥的SO2和干燥的Cl2分别通到干燥的品红试纸上,发现品红试纸均不褪色;
b.将SO2和Cl2分别通入品红溶液中,发现品红溶液均褪色;
c.加热b中漂白后的溶液,发现前者恢复红色,并产生刺激性气味的气体,后者无明显现象;
d.将SO2和Cl2分别持续通入紫色石蕊溶液中,发现前者只变红,不褪色,后者先变红,后褪色。
请根据甲同学的实验事实,简要说明SO2与Cl2漂白原理的相同之处与不同之处。
①相同之处:SO2和Cl2本身都没有漂白性,起漂白作用的分别是其与水反应后的产物     和    。
②不同之处:H2SO3只能与某些有机色质发生    反应,生成不稳定的无色物质,产物受热分解再放出SO2,是非氧化还原反应;HClO能与很多有机色质发生    反应,生成物较稳定。
(2)乙同学为了探究对比O3、H2O2和Cl2的漂白能力大小,将等体积等浓度的品红溶液与三种漂白剂呈喷雾状分别反应,至完全褪色时,发现消耗三种漂白剂的物质的量相同,但褪色时间O3最短,H2O2次之,Cl2最长。
①消耗三种漂白剂的物质的量相同的原因是每摩尔物质    相等。
②O3漂白速度较H2O2快的主要原因是                                                                      ;
Cl2漂白速度最慢的主要原因可能是                                                                      。
答案:(1)①H2SO3 HClO ②化合 氧化还原
(2)①得电子数 ②氧化性:O3>H2O2 Cl2和水反应生成的HClO浓度较小
  SO2与HClO、H2O2、Na2O2、O3、活性炭漂白原理的比较
物质 SO2 HClO、H2O2、Na2O2、O3  活性炭
漂白 原理 与有色物质结合生成无色物质 将有色物质氧化为无色物质 吸附有 色物质
变化 类型 化学变化 化学变化 物理 变化
是否 可逆 可逆,加热或久置后恢复原来颜色 不可逆,加热或久置后不恢复原来颜色 —
漂白 对象 有色的有机化合物,不能漂白指示剂 有色的有机化合物和指示剂 有机 色质
考点三 硫酸及硫酸根离子的检验
1.硫酸的物理性质
硫酸是一种无色、黏稠的油状液体,密度比水大。浓H2SO4与水以任意比互溶,溶解时可放出大量的热,浓H2SO4稀释的方法是将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并用玻璃棒不断搅拌。
2.稀H2SO4具有酸的通性
硫酸是强电解质,在水溶液中的电离方程式为H2SO42H++S ,能与指示剂、金属、碱性氧化物、碱、盐等物质发生反应。
3.浓H2SO4的特性
4.S的检验
检验S的正确操作方法:被检液取清液观察有无白色沉淀产生。
先加稀盐酸的目的是防止C、S、Ag+干扰,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生,说明有S,可能发生反应的离子方程式:C+2H+CO2↑+H2O、S+2H+SO2↑+H2O、Ag++Cl-AgCl↓、Ba2++SBaSO4↓。注意盐酸和BaCl2溶液的加入顺序不可颠倒。
  
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)用硫酸清洗锅炉中的水垢。(  )
(2)稀硫酸没有氧化性,一般不能发生氧化还原反应。(  )
(3)50 mL 18.4 mol·L-1的浓硫酸与足量的铜反应,可产生SO2物质的量为0.46 mol。(  )
(4)用BaCl2溶液鉴别S与S。(  )
(5)浓硫酸有强氧化性,所以浓硫酸不可用于干燥H2、CO和SO2。(  )
(6)向某溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀,说明该溶液中一定有S。(  )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
2.某同学设想用如图装置来验证浓硫酸的某些性质,其中不能达到实验目的的是(  )
A B C D
实验 目的 吸水性 脱水性 溶解放热 强氧化性
实验 装置
解析:D A项中由于分子是在不断运动着的,故玻璃罩内空气中的水蒸气不断地被浓硫酸吸收,导致左侧烧杯中的水不断挥发,最后左侧烧杯内的液体量明显少于右侧烧杯内的液体量,能达到实验目的;B项中滤纸片沾上浓硫酸后,很快会因脱水而变黑,能达到实验目的;C项中浓硫酸滴到小试管内的水中,放出的热量会使锥形瓶内压强增大,U型管内液面出现左低右高的现象,能达到实验目的;D项中因常温下铜片与浓硫酸不反应,无法判断浓硫酸是否表现出强氧化性,不能达到实验目的。
3.下列对事实的解释错误的是(  )
A.加热盛有浓硫酸和木炭的试管,有CO2和SO2气体生成,说明浓硫酸具有强氧化性
B.向50 mL 18 mol·L-1 H2SO4溶液中加入足量的铜片加热充分反应后,被还原的H2SO4的物质的量小于0.45 mol,说明铜与稀硫酸不反应
C.常温下,浓硫酸可以用铝制容器贮存,说明铝与浓硫酸不反应
D.反应CuSO4+H2SCuS↓+H2SO4能进行,说明CuS既不溶于水也不溶于稀硫酸
解析:C 浓硫酸能将木炭氧化成CO2,而本身被还原为SO2,故浓硫酸具有强氧化性,A项正确;随着反应进行,浓硫酸逐渐变稀,而稀硫酸与铜不反应,故硫酸会有剩余,B项正确;常温下,铝在浓硫酸中,其表面会被氧化生成一层致密的氧化铝薄膜而钝化,C项错误;根据复分解反应发生的条件可知,D项正确。
4.下列过程中最终的白色沉淀不一定是BaSO4的是(  )
A.Fe(NO3)2溶液 白色沉淀
B.Ba(NO3)2溶液 白色沉淀
C.无色溶液 白色沉淀
D.无色溶液无色溶液白色沉淀
解析:C A项中N、H+能将SO2氧化成S,故能产生BaSO4白色沉淀;B项中H+、N能将S氧化成S,能产生BaSO4白色沉淀;D项中加盐酸无现象,可排除Ag+的存在,再加入BaCl2溶液,产生不溶于盐酸的白色沉淀,故D项中产生的是BaSO4白色沉淀;C项中不能排除AgCl沉淀的可能。
含硫化合物的制备及性质的实验探究
1.Na2S2O4(保险粉)是一种强还原剂,锌粉法制备Na2S2O4,涉及原理部分如下:2SO2+ZnZnS2O4。制备Na2S2O4的装置(夹持及加热装置已省略)如图所示,回答下列问题:
(1)仪器a中盛放的药品是      (填名称)。
(2)实验开始前,需要向三颈烧瓶中充满N2,目的是             。
(3)制备ZnS2O4时,三颈烧瓶的加热方式是      。
(4)Zn粉消耗完全后,在搅拌下向三颈烧瓶中加入NaOH溶液,充分反应后,过滤,向滤液中加入NaCl固体,冷却结晶、过滤、蒸馏水洗涤,酒精洗涤及干燥得产品。该步生成产品的化学方程式是                                                                      。
(5)加入NaCl固体的作用是                                   , 酒精洗涤的目的是                                   。
解析:(1)分析装置可知,为防止二氧化硫溢出而污染环境,故需要进行尾气处理,a为固体干燥装置,盛放碱石灰。(2)依据提示该物质为强还原剂,故应该排出空气,防止其被氧化。(3)该反应维持在一定温度持续加热,故应选择水浴加热。(4)ZnS2O4和氢氧化钠反应生成产品同时产生氢氧化锌沉淀,化学方程式为ZnS2O4+2NaOHNa2S2O4+Zn(OH)2↓。(5)生成的Na2S2O4溶于水,加入氯化钠固体,增大钠离子浓度,利用同离子效应,降低Na2S2O4的溶解度,经过酒精洗涤,可以减少产品的损失,并可以快速干燥。
答案:(1)碱石灰 (2)排除空气,防止产物被氧化 (3)水浴加热 (4)ZnS2O4+2NaOHNa2S2O4+Zn(OH)2↓ (5)利用同离子效应,降低Na2S2O4的溶解度 减少产品损失,快速干燥
2.硫代硫酸钠在纺织业等领域有广泛应用。某兴趣小组用如图装置制备Na2S2O3·5H2O。
合成反应:SO2+Na2CO3Na2SO3+CO2 2Na2S+3SO22Na2SO3+3S
Na2SO3+SNa2S2O3
滴定反应:I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6
已知:Na2S2O3·5H2O易溶于水,难溶于乙醇,50 ℃开始失结晶水。
实验步骤:
Ⅰ Na2S2O3制备:装置A制备的SO2经过单向阀通入装置C中的混合溶液,加热、搅拌,至溶液pH约为7时,停止通入SO2气体,得产品混合溶液。
Ⅱ 产品分离提纯:产品混合溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到Na2S2O3·5H2O产品。
Ⅲ 产品纯度测定:以淀粉作指示剂,用Na2S2O3·5H2O产品配制的溶液滴定碘标准溶液至滴定终点,计算Na2S2O3·5H2O含量。
请回答:
(1)步骤Ⅰ 单向阀的作用是    ;装置C中的反应混合溶液pH过高或过低将导致产率降低,原因是                                   
                                   。
(2)步骤Ⅱ 下列说法正确的是    。
A.快速蒸发溶液中水分,可得较大晶体颗粒
B.蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜时,停止加热
C.冷却结晶后的固液混合物中加入乙醇可提高产率
D.可选用冷的Na2CO3溶液作洗涤剂
解析:(1)单向阀的结构特点是只能允许流体从一端流向另外一端,不能倒流,故可起到防止倒吸的作用。Na2CO3、Na2S水解显碱性,若pH过高,Na2CO3、Na2S水解过多,会导致反应混合液中的Na2CO3、Na2S与SO2反应不充分;若pH过低,则生成的Na2S2O3会转化为S和SO2,致使产物损失。(2)蒸发太快,则结晶速率快,不能得到大晶体颗粒,A项错误;蒸发浓缩溶液时,表面出现晶膜时即可停止加热,B项正确;由题给已知信息知Na2S2O3·5H2O难溶于乙醇,50 ℃时开始失去结晶水,故往冷却结晶后的固液混合物中加入乙醇可以提高产率,C项正确;若选用冷的Na2CO3溶液作洗涤剂会引入新的杂质,故不能采用冷的Na2CO3溶液进行洗涤,D项错误。
答案:(1)防止倒吸 pH过高,Na2CO3、Na2S反应不充分;pH过低,导致Na2S2O3转化为S和SO2
(2)BC
1.硫代硫酸钠(Na2S2O3):Na2S2O3·5H2O俗名海波或大苏打,易溶于水,溶于水后呈碱性。S元素的化合价为+2价,具有还原性。
(1)制备:2Na2S+Na2CO3+4SO23Na2S2O3+CO2;Na2SO3+SNa2S2O3。
(2)化学性质
①遇酸不稳定:Na2S2O3+2HCl2NaCl+S↓+SO2↑+H2O。
②还原性:a.2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI,“碘量法”定量测定碘的重要反应。
b.Na2S2O3+4Cl2+5H2ONa2SO4+H2SO4+8HCl,在纺织和造纸工业上作脱氯剂。
2.连二亚硫酸钠(Na2S2O4):俗称保险粉,能溶于冷水,在热水中分解,不溶于乙醇。S元素的化合价为+3价,具有还原性。
(1)制备:在无氧条件下,用锌粉还原亚硫酸氢钠可制得连二亚硫酸钠。
(2)还原性:2Na2S2O4+O2+2H2O4NaHSO3或Na2S2O4+O2+H2ONaHSO3+NaHSO4,在空气分析中常用来吸收氧气。
3.焦亚硫酸钠(Na2S2O5):S元素的化合价为+4价,与亚硫酸盐一样具有还原性。
(1)制备:2NaHSO3Na2S2O5+H2O。
(2)还原性:S2+2I2+3H2O2S+4I-+6H+。
4.过二硫酸钠(Na2S2O8)
(1)不稳定性:2Na2S2O82Na2SO4+2SO3↑+O2↑。
(2)氧化性:Na2S2O8中S元素的化合价是+6价,其阴离子S2结构中含有1个过氧键(—O—O—),性质与过氧化氢相似,具有氧化性,所以Na2S2O8是一种强氧化剂。
①2Mn2++5S2+8H2O2Mn+10S+16H+;
②S2+2I-2S+I2。
1.Na2S2O5是常用的防腐剂和漂白剂。可利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5,其流程如下:
下列说法正确的是(  )
A.上述制备过程所涉及的物质中只有一种酸性氧化物
B.Na2S2O5作防腐剂和SO2作漂白剂时,均表现还原性
C.上述流程中的Na2CO3饱和溶液和Na2CO3固体不可互换
D.实验室模拟“结晶脱水”时用到的仪器只有蒸发皿、玻璃棒、烧杯、漏斗
解析:C 上述制备过程所涉及的物质中有2种酸性氧化物——二氧化硫和二氧化碳,A错误;SO2作漂白剂时,未发生氧化还原反应,没有表现还原性,B错误;根据流程图分析,上述流程中的Na2CO3饱和溶液和Na2CO3固体不可互换,否则得不到过饱和的NaHSO3溶液,C正确;“结晶脱水”是加热固体分解,应该在坩埚中进行,D错误。
2.连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,可以用作染色工艺的还原剂,纸浆、肥皂等的漂白剂。Na2S2O4易溶于水,难溶于乙醇,在碱性介质中较稳定,在空气中易被氧化。回答下列问题:
(1)Na2S2O4在潮湿空气中氧化,生成的两种常见酸式盐是          (填化学式)。
(2)锌粉法制备Na2S2O4的工艺流程如图所示:
①工业上常将锌块进行预处理得到锌粉-水悬浊液,其目的是        。
②步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式为             。
③在步骤Ⅲ中得到的Na2S2O4固体要用乙醇洗涤,其优点是             ,“后续处理”最终要加入少量的Na2CO3固体,其原因是             。
(3)目前,我国普遍采用甲酸钠法生产连二亚硫酸钠,其原理是先将HCOONa和烧碱加入乙醇水溶液中,然后通入SO2发生反应,有CO2气体放出,总反应的离子方程式是                                                                      。
解析:(1)Na2S2O4中S显+3价,在潮湿空气中被氧化,则生成的两种常见酸式盐为NaHSO3和NaHSO4。(2)①锌粉-水悬浊液与SO2的接触面积比锌块与SO2的接触面积大,反应速率快。②步骤Ⅰ中,锌与SO2在水溶液中发生反应,生成ZnS2O4,反应的化学方程式为Zn+2SO2ZnS2O4。③Na2S2O4固体易溶于水,难溶于乙醇,用乙醇洗涤,既可减少溶解损失,又易于干燥;Na2S2O4在碱性介质中较稳定,Na2CO3固体可提供碱性环境,增强“保险粉”的稳定性。(3)HCOONa、烧碱、SO2发生反应,生成Na2S2O4、CO2等,反应的离子方程式为HCOO-+OH-+2SO2S2+CO2+H2O。
答案:(1)NaHSO3和NaHSO4
(2)①增大锌与SO2的接触面积,加快化学反应速率
②Zn+2SO2ZnS2O4
③减少Na2S2O4的溶解损失,易于干燥  Na2CO3为碱性物质,“保险粉”在碱性介质中较稳定
(3)HCOO-+OH-+2SO2S2+CO2+H2O
不同价态含硫物质的转化
1.探究Na2SO3固体的热分解产物。
查阅资料:
①4Na2SO3Na2S+3Na2SO4。
②Na2S能与S反应生成Na2Sx,Na2Sx与酸反应生成S和H2S。
③BaS易溶于水。
隔绝空气条件下,加热无水Na2SO3固体得到黄色固体A,过程中未检测到气体生成。黄色固体A加水得到浊液,放置得无色溶液B。
(1)检验分解产物Na2S:取少量溶液B,向其中滴加CuSO4溶液,产生黑色沉淀,证实有S2-。反应的离子方程式是                                   。
(2)检验分解产物Na2SO4:取少量溶液B,滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,加入盐酸,沉淀增多(经检验该沉淀含S),同时产生有臭鸡蛋气味的气体(H2S),由于沉淀增多对检验造成干扰,另取少量溶液B,加入足量盐酸,离心沉降(固液分离)后,          (填操作和现象),可证实分解产物中含有S。
(3)探究(2)中S的来源。
来源1:固体A中有未分解的Na2SO3,在酸性条件下与Na2S反应生成S。
来源2:溶液B中有Na2Sx,加酸反应生成S。
针对来源1进行如图实验:
①实验可证实来源1不成立。实验证据是                                                                      。
②不能用盐酸代替硫酸的原因是                                                                                              。
③写出来源2产生S的反应的离子方程式:                                                                      。
(4)实验证明Na2SO3固体热分解有Na2S、Na2SO4和S产生。运用氧化还原反应规律分析产物中S产生的合理性                                  
                                                                      。
解析:(1)Na2S和CuSO4溶液反应生成硫化铜沉淀和硫酸钠,反应的离子方程式是S2-+Cu2+CuS↓。(2)根据题干资料:Na2S能与S反应生成Na2Sx,Na2Sx与酸反应生成S和H2S,取少量溶液B,滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,加入盐酸,沉淀增多(经检验该沉淀含S),同时产生有臭鸡蛋气味的气体(H2S),说明B溶液中含有Na2Sx,Na2Sx与酸反应生成S和H2S,由于沉淀增多对检验造成干扰,另取少量溶液B,加入足量盐酸,离心沉降(固液分离)后,滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,可证实分解产物中含有S。(3)①实验可证实来源1不成立。根据来源1分析,溶液2为H2SO3,向溶液2中加入少量KMnO4溶液,H2SO3具有还原性,酸性条件下KMnO4具有强氧化性,二者混合后发生氧化还原反应,KMnO4溶液应该褪色,但得到的溶液仍为紫色,说明溶液B中不含Na2SO3,即来源1不成立。②不能用盐酸代替硫酸的原因是盐酸中Cl元素为-1价,是Cl元素的最低价,具有还原性,会与KMnO4溶液发生氧化还原反应,使KMnO4溶液褪色,干扰实验现象和实验结论。③来源2认为溶液B中有Na2Sx,加酸反应生成S,反应的离子方程式:+2H+H2S↑+(x-1)S↓。(4)根据已知资料:4Na2SO3Na2S+3Na2SO4,亚硫酸钠中硫元素化合价为+4价,硫酸钠中硫元素化合价为+6价,硫化钠中硫元素化合价为-2价,根据反应可知Na2SO3发生歧化反应,其中的S元素化合价既可升高也可降低,能从+4价降为-2价,也应该可以从+4价降到0价生成硫单质。
答案:(1)S2-+Cu2+CuS↓
(2)滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀
(3)①向溶液2中加入KMnO4溶液,溶液没有褪色
②盐酸中Cl元素化合价为-1价,是Cl元素的最低价,具有还原性,会与KMnO4溶液发生氧化还原反应,使KMnO4溶液褪色,干扰实验现象和实验结论
③+2H+H2S↑+(x-1)S↓
(4)根据反应4Na2SO3Na2S+3Na2SO4可知,Na2SO3发生歧化反应,其中的S元素化合价既可升高也可降低,能从+4价降为-2价,也应该可以从+4价降到0价生成硫单质
2.亚硫酸钠(Na2SO3)是一种重要的化工产品,常用作防腐剂、漂白剂、脱氯剂等。为探究Na2SO3的性质,进行了如下实验。
实验 序号 实验试剂X 实验现象
ⅰ KMnO4溶液、稀硫酸 紫色褪去,变为无色
ⅱ Na2S溶液、稀硫酸 加入Na2S溶液,无明显现象;再加入稀硫酸,产生淡黄色浑浊
(1)Na2SO3中硫元素的化合价是    ,属于S元素的中间价态,既具有氧化性,又具有还原性。
资料:酸性条件下,KMnO4为紫色,Mn2+为无色。
(2)实验ⅰ中,能说明Na2SO3具有    (填“氧化性”或“还原性”)。
(3)实验ⅱ中,能说明Na2S在酸性条件下被氧化的实验现象是                                   。
(4)甲同学认为实验ⅱ的现象不能直接得出“Na2SO3具有氧化性”。
①对淡黄色浑浊产生的原因作出如下假设:
假设a:酸性溶液中的S具有氧化性,可产生S;
假设b:空气中存在O2,在酸性条件下,由于          (用离子方程式表示),可产生S;
假设c:酸性溶液中的S具有氧化性,可产生S。
②设计实验ⅲ证实了假设a和b不是产生S的主要原因。
实验ⅲ:向Na2S溶液中加入    (填试剂),产生有臭鸡蛋气味的气体,溶液未变浑浊。
解析:(1)Na2SO3中氧元素为-2价,钠元素为+1价,故硫元素的化合价是+4价。(2)由资料可知,酸性条件下,KMnO4被还原为无色的Mn2+,Na2SO3具有还原性。(3)Na2SO3溶液中加入Na2S溶液,无明显现象;再加入稀硫酸,产生淡黄色浑浊,生成S,说明Na2S在酸性条件下被氧化。(4)①空气中存在O2,在酸性条件下,可能发生反应的离子方程式为4H++2S2-+O22S↓+2H2O。②实验ⅲ:向Na2S溶液中加入稀硫酸,产生有臭鸡蛋气味的气体(H2S),溶液未变浑浊,说明没有S生成,稀硫酸可以提供假设a中的S和H+,提供假设b中的H+。
答案:(1)+4价 (2)还原性 (3)加入Na2S溶液,无明显现象;再加入稀硫酸,产生淡黄色浑浊
(4)①4H++2S2-+O22S↓+2H2O ②稀硫酸
  
1.(2022·湖北高考)硫代碳酸钠能用于处理废水中的重金属离子,可通过如下反应制备:2NaHS(s)+CS2(l)Na2CS3(s)+H2S(g),下列说法正确的是(  )
A.Na2CS3不能被氧化
B.Na2CS3溶液显碱性
C.该制备反应是熵减过程
D.CS2的热稳定性比CO2的高
解析:B Na2CS3中硫元素为-2价,还原性比较强,能被氧化,A错误;类比Na2CO3溶液,O元素与S元素同主族,可知Na2CS3溶液显碱性,B正确;由反应的化学方程式可知,固体与液体反应制备了Na2CS3固体和硫化氢气体,故该制备反应是熵增过程,C错误; S元素的原子半径比O元素的大,故 CS 的键长比CO的键长长,键能小,故CS2的热稳定性比CO2的低,D错误。
2.(2022·广东高考)若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a~d 均为浸有相应试液的棉花)所示的探究实验,下列分析正确的是(  )
A.Cu与浓硫酸反应,只体现H2SO4的酸性
B.a处变红,说明SO2是酸性氧化物
C.b或c处褪色,均说明SO2具有漂白性
D.试管底部出现白色固体,说明反应中无H2O生成
解析:B Cu与浓硫酸反应生成Cu2+,体现了硫酸的氧化性,A项错误;能使紫色石蕊试液变红说明有酸性物质生成,可以说明SO2是酸性氧化物,B项正确;c处褪色,体现了SO2的还原性,C项错误;反应后混合液中硫酸浓度很高,浓硫酸吸水,导致生成无水CuSO4白色固体,D项错误。
3.(2022·江苏高考)实验室制取少量SO2水溶液并探究其酸性,下列实验装置和操作不能达到实验目的的是(  )
A.用装置甲制取SO2气体
B.用装置乙制取SO2水溶液
C.用装置丙吸收尾气中的SO2
D.用干燥pH试纸检验SO2水溶液的酸性
解析:C SO2不会与饱和NaHSO3溶液发生反应,因此装置丙不能用来吸收尾气中的SO2,C符合题意。
4.下列说法不正确的是(  )
A.(2021·湖南高考)SO2可漂白纸浆,还可用于杀菌、消毒
B.(2021·浙江高考)熟石膏与水混合成糊状后能很快凝固,常用于制作模型和医疗石膏绷带
C.(2021·浙江高考)工业上可用氨水消除燃煤烟气中的二氧化硫
D.(2021·广东高考)铜丝插入热的浓硫酸中:Cu+H2SO4CuSO4+H2↑
解析:D 二氧化硫除了具有漂白作用,可漂白纸浆、毛和丝等,还可用于杀菌消毒,例如,在葡萄酒酿制过程中可适当添加二氧化硫,起到杀菌、抗氧化作用,A正确;粉末状的熟石膏与水混合成糊状后能很快凝固转化为坚固的块状生石膏,因此,其常用于制作模型和医疗石膏绷带,B正确;二氧化硫属于酸性氧化物,其可以与碱反应生成盐和水,而氨水属于碱性溶液,因此,工业上可用氨水吸收燃煤烟气中的二氧化硫从而消除污染,C正确;铜丝插入热的浓硫酸中生成的气体不是氢气,应是二氧化硫,D错误。
5.(2021·山东高考)工业上以SO2和纯碱为原料制备无水NaHSO3的主要流程如图,下列说法错误的是(  )
A.吸收过程中有气体生成
B.结晶后母液中含有NaHCO3
C.气流干燥湿料时温度不宜过高
D.中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3
解析:B 根据工艺流程逆向分析可知,以SO2和纯碱为原料,得到结晶成分为NaHSO3,则母液为饱和NaHSO3和亚硫酸,溶液呈酸性,加入纯碱进行中和,涉及的反应为H2SO3+2Na2CO3Na2SO3+2NaHCO3,NaHSO3+Na2CO3Na2SO3+NaHCO3,所以调节pH为8进行中和后得到Na2SO3和NaHCO3,通入SO2气体进行混合吸收,此时吸收过程中发生反应为Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3↓,SO2+NaHCO3CO2+NaHSO3↓,此时会析出大量NaHSO3晶体,将得到的湿料再进行气流干燥,最终得到NaHSO3产品。母液中含饱和NaHSO3和亚硫酸,产物中肯定没有NaHCO3,因为NaHCO3会与NaHSO3、H2SO3发生反应,且NaHCO3溶解度较低,若其残留于母液中,会使晶体不纯,B错误。
  
一、选择题:本题包括12个小题,每小题仅有1个选项符合题意。
1.以下关于硫及其化合物的说法错误的是(  )
A.硫元素在自然界中既有游离态,又有化合态
B.检查病人胃病所用的“钡餐”,既可以用BaSO4,也可以用BaCO3
C.浓硫酸不可用来干燥H2S气体,因其具有强氧化性
D.SO2、SO3都为酸性氧化物,都可与水反应生成相应的酸
解析:B 检查病人胃病所用的“钡餐”只能用硫酸钡,硫酸钡难溶于水和胃酸,碳酸钡能溶于胃酸生成Ba2+,Ba2+是重金属离子,会使人中毒,故不可以用BaCO3,B项错误;浓硫酸具有强氧化性,硫化氢具有强还原性,易被浓硫酸氧化,C项正确;SO2与水反应生成亚硫酸,SO3与水反应生成硫酸,D项正确。
2.下列说法正确的是(  )
A.二氧化硫作纸浆漂白剂的过程中没有发生化学变化
B.如图装置可以除去SO2中的少量HCl
C.SO2具有氧化性,可用于漂白纸浆
D.亚硫酸钠、硫酸反应产生的气体使品红溶液褪色的原因是SO2具有还原性
解析:B A项,二氧化硫和有色物质化合使之生成无色物质,错误;B项,氯化氢能与饱和亚硫酸氢钠溶液反应,被吸收,二氧化硫不反应,正确;C项,SO2用于漂白纸浆是利用SO2与某些有色物质化合生成不稳定的无色物质,不是利用其氧化性,错误;D项,SO2使品红溶液褪色体现的是SO2的漂白性,错误。
3.如图是硫的价—类二维图。下列分析正确的是(  )
A.可实现a→b→c→d→e→b→a的转化
B.b→e→d是形成硫酸型酸雨的唯一途径
C.f能与e反应,不能与d反应
D.f在足量空气中燃烧生成a
解析:A 由图可知,f、a、b、c、d、e分别为H2S、S、SO2、SO3、H2SO4、H2SO3。提供一定条件,可发生如下转化:SSO2SO3H2SO4H2SO3SO2S,从而可实现a→b→c→d→e→b→a的转化,A正确;SO2→H2SO3→H2SO4能形成硫酸型酸雨,SO2SO3H2SO4也能形成硫酸型酸雨,B不正确;f(H2S)能与e(

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