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第1节　物质的量　气体摩尔体积
第5章
课标要求
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氯及其重要化合物的主要性质,认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。
2.能依据物质类别和元素价态列举氯元素的典型代表物。
3.能从物质类别、元素价态的角度,依据复分解反应和氧化还原反应原理,预测氯气、次氯酸及其盐的化学性质和变化,设计实验进行初步验证,并能分析、解释有关实验现象。
4.能说明氯元素及其化合物的应用对社会发展的价值、对环境的影响。能有意识运用所学的知识或寻求相关证据参与社会性议题的讨论。
备考指导
1.本节主要考查(1)氯气的性质及综合应用;(2)以实验设计为中心考查氯及其化合物的实验及综合应用。题型以选择题、实验题出现,难度较大。
2.复习备考中注意以实验为载体考查氯气的氧化性、氯气的检验、氯气的实验室制法以及氯的化合物的漂白性等。特别关注与氧化还原反应结合的知识点。
内容索引
01
02
03
第一环节　必备知识落实
第二环节　关键能力形成
第三环节　核心素养提升
第一环节　必备知识落实
知识点1
氯及其化合物的性质和应用
知识筛查
1.氯气物理性质
2.氯气化学性质
注意:Cl2是一种有毒气体。
3.氯的重要化合物
(1)次氯酸。
(2)次氯酸盐。
①次氯酸钠。
②次氯酸钙。
特别提醒(1)氯气具有强氧化性,与变价金属反应时均生成高价态的金属氯化物,如FeCl2不能由两种单质化合生成。
(2)氯气没有漂白性,不能使干燥的有色布条褪色,但可使湿润的有色布条褪色,起漂白作用的物质是HClO。
(3)HClO不稳定,不能单独存在,只存在于氯水、次氯酸盐溶液或次氯酸盐与酸反应后的混合物中。
知识巩固
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)过量的铁粉在少量氯气中加热,充分反应后产物为FeCl2。(　　)
(2)氯气溶于水得氯水,溶液呈酸性且可以导电,所以氯气是电解质。(　　)
(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)新制取的漂白粉是混合物。(　　)
×
×
×
√
(5)氯气可以使湿润的有色布条褪色,但是实际起漂白作用的物质是次氯酸,而不是氯气。(　　)
(6)Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂。(　　)
(7)用pH试纸测得氯水的pH为4。(　　)
(8)根据反应NaClO+CO2+H2O══NaHCO3+HClO可得出酸性: H2CO3>HClO。(　　)
√
×
×
√
2.根据下列装置图回答问题。
(1)装置A、B中通入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)通入Cl2时装置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A中)布条不褪色,湿润的红色(或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+H2O H++Cl-+HClO　
(3)溶液先变为红色,然后褪色　
(5)2Fe2++Cl2══2Fe3++2Cl-　
(6)吸收氯气,防止污染环境
知识点2
氯气的实验室制法
知识筛查
1.实验装置
2.制取过程
知识巩固
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)将Cl2与HCl的混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的Cl2。(　　)
(2)浓盐酸与MnO2反应制备纯净Cl2:气体产物先通过浓硫酸,后通过饱和食盐水。(　　)
(3)实验室利用H2O2制备O2与利用MnO2、浓盐酸制备Cl2的发生装置相同。(　　)
(4)MnO2与浓盐酸反应制备Cl2的离子方程式:MnO2+4HCl(浓) Mn2++2Cl-+Cl2↑+2H2O。(　　)
(5)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。(　　)
×
×
×
×
×
(6)检验氯气可用湿润的碘化钾淀粉试纸。(　　)
(7)氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度。(　　)
(8)实验室快速制取氯气可以采用高锰酸钾与浓盐酸的反应。(　　)
(9)用NaOH溶液吸收多余的Cl2时,为防止倒吸,导气管不能伸到液面以下。(　　)
√
√
√
×
2.某研究性学习小组为了制取、收集纯净干燥的氯气,并探究氯气的性质,他们设计了如图所示的实验装置:
请回答下列问题。
(1)整套实验装置的连接顺序是f接　　接　　接　　(填各接口处的字母代号)。
(2)E装置中制取氯气的离子方程式是　　　　　　　　　　　　。
(3)A装置中试剂X是　　　　　　　　。
(4)C装置中的现象是　　　　　　　　　　　　,产生此现象的原因是
　　　　　　　　　　　　　　　　(用离子方程式和必要的文字解释)。
答案:(1)a、b　e、d　c　(2)MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O　(3)饱和食盐水　(4)溶液变成蓝色　发生反应2I-+Cl2══I2+2Cl-,淀粉溶液遇碘变蓝
解析:(1)为制取、收集纯净干燥的氯气,并探究氯气的性质,则装置的连接顺序应为发生装置→净化装置→收集装置→性质检验装置→尾气吸收装置,A、B为净化装置,C为性质检验装置,D为尾气吸收装置,E为发生装置,F为收集装置,所以正确的连接顺序为fabedc。
(2)二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水,离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O。
(3)浓盐酸具有挥发性,加热能够促进浓盐酸的挥发,要制取纯净干燥的氯气应依次除去氯化氢和水蒸气,氯化氢易溶于水,氯气在饱和食盐水中溶解度不大,所以选择饱和食盐水除去氯化氢,然后通过浓硫酸吸收氯气中的水蒸气。
(4)氯气具有较强的氧化性,能够将碘离子氧化成单质碘,反应的离子方程式为2I-+Cl2══I2+2Cl-,淀粉溶液遇到碘变蓝。
3.某研究性学习小组查阅资料得知,漂白粉与H2SO4溶液反应可制取氯气,反应的化学方程式为Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO4 2CaSO4+2Cl2↑+2H2O,他们设计如图实验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)。
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C中溶液加入小试管中,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C中亚硫酸钠已被氧化　(5)2KMnO4+16HCl(浓)══2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O (答案合理即可)
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+Cl2══2KCl+I2,淀粉溶液遇碘变蓝色。(3)装置D中反应的离子方程式为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 的存在就可证明亚硫酸钠已经被氧化,检验 的存在选用稀盐酸和氯化钡溶液。(5)实验室通过不加热装置制备氯气,可以用高锰酸钾与浓盐酸反应,反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)══2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
知识点3
卤素性质的递变规律与特性
知识筛查
1.卤族元素
(1)卤素单质的相似性。
①都能与大多数金属反应:
2Fe+3Br2 2FeBr3
Fe+I2 FeI2
(2)卤族元素性质的递变规律。
氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)元素的原子半径依次增大,非金属性依次减弱。
(3)卤素单质物理性质的递变规律。
①单质颜色逐渐加深(F2为浅黄绿色气体;Cl2为黄绿色气体;Br2为深红棕色液体;I2为紫黑色固体)。
②密度逐渐增大;熔、沸点逐渐升高。
(4)卤素单质(Cl2、Br2、I2)的氧化性比较。
①氯、溴、碘单质的氧化性强弱顺序是Cl2 > Br2 > I2,阴离子的还原性强弱顺序是Cl- < Br- < I-。Cl2能从含Br-的溶液中置换出Br2,离子方程式为2Br-+Cl2══2Cl-+Br2;同理,Br2能从含I-的溶液中置换出I2,离子方程式为2I-+Br2══I2+2Br-。
(5)卤素离子的检验方法。
①AgNO3溶液——沉淀法:
②置换——萃取法:
③氧化——淀粉法检验I-:
2.卤素单质性质的特殊性
(1)Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质;液溴易挥发且有毒,通常用水液封来保存。
(2)I2易升华,淀粉溶液遇I2变蓝。
(3)氟元素无正价,F2与H2O发生置换反应生成O2:2F2+2H2O══4HF+O2。F2不能从NaX溶液中置换出X2(X代表Cl、Br、I)。
3.海水资源的开发利用
(1)水资源的利用。
(2)氯的提取——氯碱工业。
(3)从海水中提取溴。
①流程:
(4)从海带中提取碘。
①流程:
②氧化环节发生反应的离子方程式:2I-+Cl2══2Cl-+I2。
(5)海水提镁。
①工艺流程。
②步骤及主要反应。
a.制熟石灰:CaCO3 CaO+CO2↑,
CaO+H2O══Ca(OH)2。
b.沉淀:Mg2++2OH-══Mg(OH)2↓。
c.酸化:Mg(OH)2+2HCl══MgCl2+2H2O。
d.蒸发结晶:析出MgCl2·6H2O。
e.脱水:在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁。
f.电解:MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑。
知识巩固
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)在未知液中滴加BaCl2溶液出现白色沉淀,加稀硝酸,沉淀不溶解,说明该未知液中存在 。(　　)
(2)为验证Br2的氧化性强于I2,将少量溴水加入KI溶液中,再加入CCl4,振荡、静置,可观察到下层液体呈紫色。(　　)
(3)用AgNO3溶液可以鉴别KCl和KI。(　　)
(4)碘酒是指单质碘的乙醇溶液。(　　)
(5)碘是人体必需微量元素,所以要多吃富含高碘酸的食物。(　　)
(6)用溴水、淀粉KI溶液比较Br2与I2的氧化性强弱,所需仪器是试管、胶头滴管。(　　)
×
√
√
√
×
√
2.下列关于卤素的叙述中正确的是(　　)。
①卤素的钾盐中,最易被氧化的是氟化钾
②溴中溶有少量氯气,可以用加入溴化钠溶液再用四氯化碳萃取的方法提纯
③溴化银具有感光性,碘化银不具有感光性
④某溶液与淀粉碘化钾溶液反应出现蓝色,则证明该溶液是氯水或溴水
⑤氟气与氯化钠水溶液反应,一定有HF和O2生成
⑥氯气与水反应时,水既不是氧化剂也不是还原剂
A.①③⑤ B.②④⑥
C.②⑤⑥ D.①③④
C
解析:①卤素的钾盐中最易被氧化的是碘化钾;③AgI具有感光性;④该溶液还可能是碘水。
3.某学习小组按如下实验流程探究海带中碘含量的测定和碘的制取。
实验(一)　碘含量的测定
取0.010 0 mol·L-1的AgNO3标准溶液装入滴定管,取100.00 mL海带浸取原液至滴定池,用电势滴定法测定碘含量。测得的电动势(E)反映溶液中c(I-)的变化,部分数据如下表:
实验(二)　碘的制取
另制海带浸取原液,甲、乙两种实验方案如下:
已知:3I2+6NaOH══5NaI+NaIO3+3H2O
请回答下列问题。
(1)实验(一)中的仪器名称:仪器A　　　　　,仪器B　　　　　　。
(2)①根据表中数据绘制滴定曲线:
②该次滴定终点时用去AgNO3溶液的体积为　　　 mL,计算得海带中碘的质量分数为　　　%。
(3)①分液漏斗使用前须检漏,检漏方法为 　 。
②步骤X中,萃取后分液漏斗内观察到的现象是　　　　　　　　　。
③下列有关步骤Y的说法,正确的是　　　。
A.应控制NaOH溶液的浓度和体积
B.将碘转化成离子进入水层
C.主要是除去海带浸取原液中的有机杂质
D.NaOH溶液可以由乙醇代替
④实验(二)中操作Z的名称是　　 　。
(4)方案甲中采用蒸馏不合理,理由是　　　　　　　　　　　　。
答案:(1)坩埚　500 mL容量瓶
(2)①
②20.00　0.635　(3)①关闭分液漏斗的旋塞,向分液漏斗中加入少量水,检查旋塞处是否漏水;将分液漏斗倒转过来,检查玻璃塞处是否漏水　②液体分上下两层,下层呈紫红色　③AB　④过滤　(4)主要由于碘易升华,会导致碘的损失
解析:(1)灼烧固体应该用坩埚;配制一定体积的溶液应该用容量瓶,根据定容后体积为500 mL可知要选择500 mL容量瓶。
(2)①开始时的E=-225 mV,当加入20 mL AgNO3溶液时,E为50.0 mV,依次类推,把表格中的几组数据代入即可画出图像。②根据图像可知,在滴入20 mL AgNO3溶液时,曲线发生了突变,因此到了滴定终点。根据反应:Ag+ +I-══AgI↓,可知m(I)=0.02 L×0.010 0 mol·L-1×127 g·mol-1×5=0.127 g,因此海带中碘的质量分数为0.127 g÷20.00 g×100%=0.635%。
(3)②CCl4的密度大于水的密度,且碘单质在CCl4中的颜色为紫红色。③加入NaOH溶液的作用是为了使CCl4中的碘单质与其反应,使碘单质与CCl4分离;如果NaOH溶液的浓度和体积过大,则下一步操作消耗的H2SO4溶液较多;如果用乙醇代替水,则乙醇与CCl4互溶,因此只有A、B项正确。④操作Z后获得了固体I2,故该操作为过滤。
(4)碘单质受热易升华,直接蒸馏会导致碘随四氯化碳被蒸出。
第二环节　关键能力形成
能力点1
分析解决有关制备氯气与氯气性质探究问题的能力
整合建构
1.制备氯气与氯气性质探究实验的典型装置
2.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)尾气处理时,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。
问题引领
(1)实验室还可以用哪些方法制备氯气
(2)实验室制取氯气的装置可以有哪些改进
点拨(1)实验室通常用强氧化剂(如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等)氧化浓盐酸制取氯气。
(2)实验室制取氯气装置的改进:
训练突破
某校化学实验兴趣小组为了探究在实验室制备Cl2的过程中有水蒸气和HCl挥发出来,同时证明Cl2的某些性质,甲同学设计了如图所示的实验装置(部分支撑用的铁架台省略),按要求回答问题。
(1)下列方法中,可制得Cl2的正确组合是　　　。
①MnO2与浓盐酸混合共热;②MnO2、NaCl与浓硫酸混合共热;③NaClO与浓盐酸混合;④K2Cr2O7与浓盐酸混合;⑤KClO3与浓盐酸混合共热。
A.①②③
B.②④⑤
C.①④⑤
D.①②③④⑤
(2)①装置B的作用是 　 。
②装置C和D出现的不同现象说明的问题是 　。
③装置E的作用是　 。
(3)乙同学认为甲同学的实验有缺陷,不能确定最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种。为了确保实验结论的可靠性,证明最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种,乙同学提出应该在装置　　　与　　　(填装置字母序号)之间增加一个装置,增加的装置里面的物质可为　　　　。
A.湿润的碘化钾淀粉试纸 B.氢氧化钠溶液
C.湿润的有色布条 D.饱和食盐水
答案:(1)D　(2)①证明有水蒸气产生,并吸收水蒸气,避免对后面探究氯气的性质实验产生干扰　②氯气无漂白性,次氯酸有漂白性　③吸收氯气　(3)E　F　AC
解析:(2)①装置B中足量无水硫酸铜可吸水生成蓝色的五水合硫酸铜晶体,证明有水蒸气产生;吸收水蒸气,避免对后面探究氯气的性质实验产生干扰。②干燥的有色布条不褪色,说明氯气不具有漂白性;湿润的有色布条褪色,氯气与水反应生成盐酸与次氯酸,盐酸不具有漂白性,所以使有色布条褪色的物质是次氯酸,则装置C和D出现的不同现象说明氯气无漂白性,次氯酸有漂白性。③用四氯化碳吸收氯气,防止干扰F中氯化氢的检验。(3)氯气与水反应会生成HCl,干扰F中氯化氢的检验,故在E、F之间增加一个装置,用湿润的碘化钾淀粉试纸或湿润的有色布条检验氯气是否被完全吸收。
能力点2
运用平衡的思想解释或解决有关氯水问题的能力
整合建构
1.从平衡的角度理解氯水的成分和性质
氯气能溶于水(25 ℃时1体积水约溶解2体积氯气),氯气的水溶液称为氯水,溶于水的氯气只有少量与水反应。氯水中存在三种平衡关系:
2.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,氯水中参与反应的粒子不同。
3.氯水的组成及性质在应用中的常见误区
(1)氯水中HClO见光分解,随着HClO的消耗,最后成为盐酸,故久置氯水酸性增强,无漂白性。因此,氯水要现用现配。
(2)Cl2与H2O发生反应:Cl2+H2O HCl+HClO,反应中Cl2既是氧化剂,又是还原剂。
(3)Cl2有较强的氧化性,但没有漂白性,氯水具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了具有强氧化性的HClO。
(4)ClO-与Fe2+、I-、S2-、HS-、 等在水中因发生氧化还原反应而不能大量共存。
问题引领
氯水中的平衡有哪些重要的应用
点拨 Cl2+H2O H++Cl-+HClO平衡移动的应用:
向氯水中加入的物质 浓度变化 平衡移动的方向 应用
可溶性氯化物 c(Cl-)增大、 c(HClO)减小 左移 ①用饱和食盐水除Cl2中的HCl;
②用排饱和食盐水法收集Cl2
盐酸 c(H+)和c(Cl-)增大 左移 洁厕剂和“84”消毒液不宜混用
NaOH c(H+)减小 右移 用NaOH溶液吸收多余的Cl2
光照 c(HClO)减小 右移 氯水应避光保存或现用现配
碳酸钙 c(HClO)增大 右移 制取次氯酸浓度较大的氯水
训练突破
1.下列关于氯水的叙述中不正确的是(　　)。
A.一定浓度的氯水中加小苏打有气泡生成
B.新制氯水中只存在两个平衡状态
C.氯水应保存在棕色瓶中,久置后pH减小
D.饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓HClO溶液的重要方法
B
2.在新制饱和氯水中,若只改变某一条件,下列叙述正确的是(　　)。
B.通入少量SO2,溶液漂白性增强
C.加入少量的碳酸钠粉末,pH增大,溶液漂白性增强
D.光照过程中,有气泡冒出,溶液的导电性减弱
C
解析:新制饱和氯水不能再溶解氯气,各成分的浓度不变,A项错误;通入少量SO2后,发生反应SO2+Cl2+2H2O══2HCl+H2SO4,使Cl2+H2O H++Cl-+HClO的平衡左移,HClO的浓度减小,漂白性减弱,B项错误;加入少量的碳酸钠粉末,消耗H+,使Cl2+H2O H++Cl-+HClO的平衡正向移动, HClO的浓度增大,溶液漂白性增强,C项正确;光照过程中,HClO分解,生成O2和HCl,溶液中的离子浓度增大,导电性增强,D项错误。
第三环节　核心素养提升
【高考真题剖析】
【例题】 (2024河北卷)市售的溴(纯度99%)中含有少量的Cl2和I2,某化学兴趣小组利用氧化还原反应原理,设计实验制备高纯度的溴。
回答下列问题。
(1)装置如图(夹持装置等略),将市售
的溴滴入盛有浓CaBr2溶液的B中,水浴
加热至不再有红棕色液体馏出。仪器C
的名称为　　　　　　;CaBr2溶液的作
用为　　　　　　　　　;D中发生的
主要反应的化学方程式为　 　。
(2)将D中溶液转移至　　　(填仪器名称)中,边加热边向其中滴加酸化的KMnO4溶液至出现红棕色气体,继续加热将溶液蒸干得固体R。该过程中生成I2的离子方程式为　 　。
(3)利用图示相同装置,将R和K2Cr2O7固体混合均匀放入B中,D中加入冷的蒸馏水。由A向B中滴加适量浓硫酸,水浴加热蒸馏。然后将D中的液体分液、干燥、蒸馏,得到高纯度的溴。D中蒸馏水的作用为
　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)为保证溴的纯度,步骤(3)中K2Cr2O7固体的用量按理论所需量的计算,若固体R质量为m克(以KBr计),则需称取　　　　　　　　 g K2Cr2O7(M=294 g·mol-1)(用含m的代数式表示)。
(5)本实验所用钾盐试剂均经重结晶的方法纯化。其中趁热过滤的具体操作为漏斗下端管口紧靠烧杯内壁,转移溶液时用　　　　　　　　　,滤液沿烧杯壁流下。
答案:及评分细则(1)直形冷凝管　除去市售的溴中少量的Cl2　Br2+K2C2O4 2KBr+2CO2↑(化学方程式没有配平不得分,化学式写错不得分)
(2)蒸发皿　2Mn+10I-+16H+ 2Mn2++5I2+8H2O(离子方程式没有配平不得分,离子符号、化学式写错不得分,写成化学方程式不得分)
(3)液封　降低温度
(4)0.31m
(5)玻璃棒引流,玻璃棒下端靠在三层滤纸处
解析:(1)仪器C为直形冷凝管,用于冷凝蒸气;市售的溴中含有少量的Cl2,Cl2可与CaBr2发生氧化还原反应而被除去,水浴加热时,Br2、I2蒸发进入装置D中,分别与K2C2O4发生氧化还原反应:Br2+K2C2O4 2KBr+2CO2↑、I2+K2C2O4 2KI+2CO2↑。
(2)将D中溶液转移至蒸发皿中,边加热边向其中滴加酸化的KMnO4溶液至出现红棕色气体(Br2),即说明KMnO4已将KI全部氧化,发生反应的离子方程式为2Mn+10I-+16H+ 2Mn2++5I2+8H2O;KBr刚开始被KMnO4氧化,继续加热将溶液蒸干所得固体R的主要成分为KBr。
(3)Br2的密度大于水的密度,D中冷的蒸馏水起到液封的作用,同时冷的蒸馏水温度较低,可减少溴的挥发。
(4)根据转移电子数相等可得关系式6KBr~6e-~K2Cr2O7,则理论上需要K2Cr2O7的物质的量为 mol,实际所需称取K2Cr2O7的质量为 mol××294 g·mol-1≈0.31m g。
(5)趁热过滤的具体操作:漏斗下端管口紧靠烧杯内壁,转移溶液时用玻璃棒引流,玻璃棒下端靠在三层滤纸处,滤液沿烧杯壁流下。
【核心素养考查点剖析】本题以制备高纯溴的实验为载体,考查实验仪器、基本实验操作、氧化还原的计算、陌生方程式的书写、以物质的量为中心的计算等。较好地考查了考生利用所学知识解决生产、生活中的实际问题的能力,是对考生“ 科学精神与社会责任”素养的综合考查。
【典题训练】
次氯酸钠溶液和二氯异氰尿酸钠(C3N3O3Cl2Na)都是常用的杀菌消毒剂。NaClO可用于制备二氯异氰尿酸钠。
(1)NaClO溶液可由低温下将Cl2缓慢通入NaOH溶液中而制得。制备NaClO的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　;用于环境杀菌消毒的NaClO溶液必须稀释并及时使用,若在空气中曝露时间过长且见光,将会导致消毒作用减弱,其原因是　 　　　 　　　。
(2)二氯异氰尿酸钠优质品要求有效氯大于60%。通过下列实验检测二氯异氰尿酸钠样品是否达到优质品标准。实验检测原理为
准确称取1.120 0 g样品,用容量瓶配成250.0 mL溶液;取25.00 mL上述溶液放入碘量瓶中,加入适量稀硫酸和过量KI溶液,密封在暗处静置5 min;用0.100 0 mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至溶液呈微黄色,加入淀粉指示剂继续滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。
①通过计算判断该样品是否为优质品。
②若在检测中加入稀硫酸的量过少,将导致样品的有效氯测定值
　　　(填“偏高”或“偏低”)。
答案:(1)Cl2+2OH-══ClO-+Cl-+H2O　NaClO溶液吸收空气中的CO2后产生HClO,HClO见光分解
该样品的有效氯大于60%,故该样品为优质品
②偏低
解析:(1)低温下Cl2与NaOH溶液反应得到NaClO,反应的离子方程式为Cl2+2OH-══Cl-+ClO-+H2O。曝露于空气中会吸收CO2气体产生HClO, HClO见光分解为HCl和O2,反应的化学方程式为NaClO+H2O+CO2══ NaHCO3+HClO,2HClO 2HCl+O2↑。
②若在检测中稀硫酸的加入量偏少,会使反应中HClO+2I-+H+══I2+Cl-+H2O被氧化生成的I2偏少,导致后续测定消耗Na2S2O3的量减少,使样品的有效氯测定值结果偏低。
【新情境模拟训练】
碘化钠在医疗及食品方面有重要的作用。实验室用NaOH、单质碘和水合肼(N2H4·H2O)为原料制备碘化钠。已知:水合肼具有还原性。回答下列问题。
(1)水合肼的制备。
有关反应原理为CO(NH2)2(尿素)+NaClO+2NaOH══ N2H4·H2O+NaCl +Na2CO3。
①制取次氯酸钠和氢氧化钠混合液的连接顺序为　　　　　　(按气流方向,用小写字母表示)。
若该实验温度控制不当,反应后测得三颈烧瓶内ClO-与 的物质的量之比为6∶1,则氯气与氢氧化钠反应时,被还原的氯元素与被氧化的氯元素的质量之比为　　　　。
②取适量A中的混合液逐滴加入定量的尿素溶液中制备水合肼,实验中滴加顺序不能颠倒,且滴加速度不能过快,理由是　 。
(2)碘化钠的制备。
采用水合肼还原法制取碘化钠固体,其制备流程如图所示:
①“合成”过程中,反应温度不宜超过70 ℃,目的是　　　　　　　　。
②在“还原”过程中,主要消耗反应过程中生成的副产物 ,该过程的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　。工业上也可以用硫化钠或铁屑还原碘酸钠制备碘化钠,但水合肼还原法制得的产品纯度更高,其原因是　 。
(3)测定产品中NaI含量的实验步骤如下:
a.称取10.00 g样品并溶解,在500 mL容量瓶中定容;
b.量取25.00 mL待测液加入锥形瓶中,然后加入足量的FeCl3溶液,充分反应后,再加入M溶液作指示剂:
c.用0.210 0 mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点(反应的化学方程式为2Na2S2O3+I2══Na2S4O6+2NaI),重复实验多次,测得消耗标准溶液的体积为15.00 mL。
①M为　　　　　(写名称)。
②该样品中NaI的质量分数为　　　　　　。
答案:(1)①ecdabf　11∶7　②将尿素溶液滴到NaClO溶液中或过快滴加,都会使过量的NaClO溶液氧化水合肼,降低产率
(2)①防止碘升华　② +3N2H4·H2O══3N2↑+2I-+9H2O　N2H4·H2O被氧化后的产物为N2和H2O,不引入杂质
(3)①淀粉　②94.5%
解析:(1)①制取次氯酸钠和氢氧化钠混合液时先利用装置C制取氯气,通过装置B除去氯气中的氯化氢气体,再通过装置A反应得到混合液,最后利用装置D进行尾气处理,故连接顺序为ecdabf。
6 mol×(1-0)+1 mol×(5-0)=11 mol。氧化还原反应中氧化剂和还原剂得失电子数目相等,由Cl2生成Cl-是被还原的过程,氯元素的化合价由0价降低为-1价,则得到电子的物质的量也应为11 mol,则被还原的Cl的物质的量为11 mol,所以被还原的氯元素和被氧化的氯元素的质量之比为11∶7。
②取适量A中的混合液逐滴加入定量的尿素溶液中制备水合肼,实验中滴加顺序不能颠倒,且滴加速度不能过快,将尿素溶液滴到NaClO溶液中或过快滴加,都会使过量的NaClO溶液氧化水合肼,降低产率。
(2)①“合成”过程中,为防止碘升华,反应温度不宜超过70 ℃。
(3)①滴定过程中碘单质被还原为碘离子,故加入M溶液作指示剂,M为淀粉。
②根据反应2Na2S2O3+I2══Na2S4O6+2NaI可知,

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