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第19讲　陌生含氯、硫化合物的制备与性质探究(能力课)
第二部分　元素及其化合物
第四章　非金属及其化合物
　　　　 1.了解陌生含氯化合物的制备与性质探究。　2.了解陌生含硫化合物的制备与性质探究。
核心知能突破
关键能力训练
01
考点一　陌生含氯化合物的制备与性质探究
1．氯的常见氧化物简介
　　　　Cl2O3、Cl2O5、Cl2O7分别为HClO2、HClO3、HClO4的酸酐或酸性氧化物。
2．氯的含氧酸及其盐
含氧酸 HClO(次氯酸)、HClO2(亚氯酸)、HClO3(氯酸)、HClO4(高氯酸)，其酸性依次增强
亚氯酸钠 (NaClO2) 黄绿色液体，呈碱性，是一种强氧化剂，遇酸放出ClO2气体
氯酸钾 (KClO3) 是一种白色晶体，有毒，在冷水中溶解度较小，易溶于热水，是强氧化剂。在MnO2催化作用下，受热分解生成O2
高氯酸钠 (NaClO4) 易溶于水和乙醇，有强氧化性，低毒，与有机物撞击易引起爆炸
1．Cl2O是黄棕色、具有强烈刺激性气味的气体，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。
下列说法中不正确的是(　　)
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
C　[制取Cl2O需要干燥纯净的氯气，所以②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸，A项正确；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项正确；装置⑤是收集Cl2O，所以温度低于3.8 ℃，逸出的气体主要是空气和剩余的Cl2，C项错误；Cl2O与有机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项正确。]
2．亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效的漂白剂和消毒剂，它在酸性条件下生成NaCl并放出ClO2，ClO2有类似Cl2的性质。某兴趣小组探究亚氯酸钠的制备与性质。
Ⅰ.制备亚氯酸钠
关闭止水夹②，打开止水夹①，从进气口通入足量ClO2，充分反应。
(1)仪器a的名称为________________，仪器b的作用是______。
(2)装置A中生成NaClO2的离子方程式为_______，H2O2的作用是_______。
Ⅱ.探究亚氯酸钠的性质
停止通ClO2气体，再通入空气一段时间后，关闭止水夹①，打开止水夹②，向A中滴入稀硫酸。
(3)开始时A中反应缓慢，稍后产生气体的速率急剧加快，请解释可能的原因：_____。
(4)B中的现象为______。
[解析]　(3)NaClO2在酸性条件下能生成NaCl和ClO2，发生的反应是5NaClO2＋2H2SO4===NaCl＋4ClO2↑＋2H2O＋2Na2SO4，开始时A中反应缓慢，稍后产生气体的速率急剧加快的原因可能是NaClO2与H2SO4反应生成的Cl－对反应起催化作用。(4)ClO2的性质与氯气相似，即ClO2的氧化性强于I2，ClO2把I－氧化成I2，淀粉遇碘单质变蓝，即B中现象是溶液变蓝色。
[答案]　(1)圆底烧瓶　防止倒吸　(2)2ClO2＋2OH－＋H2O2===2ClO＋2H2O＋O2　作还原剂　(3)NaClO2与H2SO4反应生成的Cl－对反应起催化作用　(4)溶液变蓝色
考点二　陌生含硫化合物的制备与性质探究
02
核心知能突破
关键能力训练
1．硫代硫酸钠(Na2S2O3)
(1)制备
①硫化碱法，即将Na2S和Na2CO3以物质的量之比为2∶1 配成溶液，然后通入SO2，发生的反应为2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2。
1．连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉，易被氧气氧化。利用如图装置，在锥形瓶中加入HCOONa、NaOH、CH3OH(溶剂)和水形成的混合液，通入SO2时发生反应生成保险粉和一种常见气体，下列说法错误的是(　　)
B　[A项，SO2气体通入甲酸钠的碱性溶液可以生成Na2S2O4，根据原子守恒和得失电子守恒写离子方程式；B项，SO2有毒，为防止污染环境用NaOH溶液吸收；C项，增大气体与溶液的接触面积能够加快反应速率；D项，Na2S2O4具有还原性，容易被氧气氧化。]
2．焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。某研究小组进行如下实验：
实验一　焦亚硫酸钠的制取
采用如图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5。装置Ⅱ中有Na2S2O5晶体析出，发生的反应为Na2SO3＋SO2===Na2S2O5↓。
(1)装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为______。
(2)要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体，可采取的分离方法是_______。
(3)装置Ⅲ用于处理尾气，可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为________(填字母)。
实验二　焦亚硫酸钠的性质
(4)已知：Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3，其化学方程式为______。
(5)检测Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案是______。
[答案]　(1)Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O　(2)过滤　(3)d　(4)Na2S2O5＋H2O===2NaHSO3　(5)取少量Na2S2O5晶体于试管中，加适量水溶解，滴加足量的盐酸，振荡，有气体生成，再滴入氯化钡溶液，有白色沉淀生成
真题感悟·明确考向
03
1．(2022·浙江6月选考，T10)关于反应Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O，下列说法正确的是(　　)
A．H2SO4发生还原反应
B．Na2S2O3既是氧化剂又是还原剂
C．氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1　
D．1 mol Na2S2O3发生反应，转移4 mol 电子
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B　[由化学方程式可知H2SO4中的硫元素反应前后化合价不变，没有发生还原反应，A项错误；Na2S2O3中S元素由＋2价变成0价和＋4价，化合价既有降低又有升高，Na2S2O3既是氧化剂又是还原剂，B项正确；SO2为氧化产物，S为还原产物，氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶1，C项错误；由化学方程式可知1 mol Na2S2O3发生反应转移2 mol电子，D项错误。]
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2．(2022·山东等级考，改编)实验室利用FeCl2·4H2O和亚硫酰氯(SOCl2)制备无水FeCl2的装置如图所示(加热及夹持装置略)。已知SOCl2沸点为76 ℃，遇水极易反应生成两种酸性气体。回答下列问题：
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(1)实验开始先通N2。一段时间后，先加热装置________(填“a”或“b”)。装置b内发生反应的化学方程式为______。装置c、d共同起到的作用是________。
(2)SOCl2遇水反应的化学方程式为______。
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[解析]　SOCl2与H2O反应生成两种酸性气体，FeCl2·4H2O与SOCl2制备无水FeCl2的反应原理为SOCl2吸收FeCl2·4H2O受热失去的结晶水生成SO2和HCl，HCl可抑制FeCl2的水解，从而制得无水FeCl2。
[答案]　(1)a　FeCl2·4H2O＋4SOCl2 FeCl2＋4SO2↑＋8HCl↑　冷凝回流SOCl2　(2)SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑
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请回答：
(1)①装置A的作用是去除原料气中的少量水分，可用的试剂是_____。
②将上图中装置组装完整，虚框D中应选用________。
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(2)有关反应柱B，须进行的操作是________。
A．将HgO粉末热处理除水分、增加表面积后填入反应柱
B．调控进入反应柱的混合气中Cl2和N2的比例
C．调控混合气从下口进入反应柱的流速
D．将加热带缠绕于反应柱并加热
(3)装置C，冷却液的温度通常控制在－80～－60 ℃。反应停止后，温度保持不变，为减少产品中的Cl2含量，可采用的方法是______。
(4)将纯化后的Cl2O产品气化，通入水中得到高纯度Cl2O的浓溶液，于阴凉暗处贮存。当需要Cl2O时，可将Cl2O浓溶液用CCl4萃取分液，经气化重新得到。
针对萃取分液，从下列选项选择合适操作(操作不能重复使用)并排序：c→________→______→e→d→f→________。
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a．检查旋塞、玻璃塞处是否漏水
b．将溶液和CCl4转入分液漏斗
c．涂凡士林
d．旋开旋塞放气
e．倒转分液漏斗，小心振摇
f．经几次振摇并放气后，将分液漏斗置于铁架台上静置
g．打开旋塞，向锥形瓶放出下层液体
h．打开旋塞，待下层液体完全流出后，关闭旋塞，将上层液体倒入锥形瓶
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[解析]　(1)①装置A的作用是去除原料气(Cl2、N2)中的少量水分，可用的试剂是浓硫酸。②Cl2和Cl2O都不能直接排放于空气中，因此需要进行尾气处理，Cl2、Cl2O能与NaOH溶液反应，同时需要防止NaOH溶液中水蒸气进入C装置中，因此需要在C和尾气处理装置之间连接吸收水蒸气的装置，所以虚框D中应选用a装置。
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(2)装置B为HgO与Cl2反应制备Cl2O的装置，因Cl2O能与H2O发生反应，因此需要将HgO粉末热处理除水分，该反应为固体与气体接触类反应，因此增加表面积能够加快反应速率，故A选；N2的作用是稀释Cl2，在气流速率一定的条件下，氯气所占的比例越小，其转化率越高，同时Cl2不足时会发生副反应，因此需要调控进入反应柱的混合气中Cl2和N2的比例，故B选；为了让气体与固体充分接触，混合气体应从下口进入反应柱，同时需要控制气体的流速，防止副反应发生，故C选；HgO与Cl2反应制备Cl2O的适宜反应温度为18～25 ℃，因此该反应在常温下进行，若对反应柱加热会发生副反应，故D不选。(3)由题可知，Cl2沸点小于Cl2O，在Cl2未发生冷凝时抽气或通入干燥氮气可以有效地去除产物中的Cl2。
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(4)萃取分液的操作顺序为检漏→加入萃取剂和溶液→振荡摇匀→放气→静置分层→放液，下层液体从下口流出，上层液体从上口倒出，因CCl4密度大于水，因此萃取后溶有Cl2O的CCl4位于下层，因此操作顺序为涂凡士林→检查旋塞、玻璃塞处是否漏水→将溶液和CCl4转入分液漏斗→倒转分液漏斗，小心振摇→旋开旋塞放气→经几次振摇并放气后，将分液漏斗置于铁架台上静置→打开旋塞，向锥形瓶放出下层液体。
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[答案]　(1)①浓硫酸　②a　(2)ABC　(3)抽气(或通干燥氮气)　
(4)a　b　g
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4．(经典高考题节选)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：
(1)生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式：_______。
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(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为



①pH＝4.1时，Ⅰ中为_______溶液(写化学式)。
②工艺中加入Na2CO3固体，并再次通入SO2的目的是______。
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[解析]　(1)NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水生成Na2S2O5。
(2)①向Na2CO3饱和溶液中通入SO2，可能生成Na2SO3、NaHSO3，因Na2SO3溶液呈碱性，Ⅰ中溶液呈弱酸性，所以生成的是NaHSO3。②审题时抓住“生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得”，则工艺中加入Na2CO3固体，并再次通入SO2的目的是得到NaHSO3的过饱和溶液。
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