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通用版高考化学一轮复习
课时突破练12　氯及其化合物 氯气的实验室制法
必备知识基础练
1.(2024·湖北省T8联盟联考)氯水、漂粉精、漂白粉、漂白液均是以氯气为主要原料制成的消毒剂与漂白剂。下列有关说法错误的是(　　)
A.氯水保存在棕色细口瓶中并放置在阴暗避光处
B.漂粉精、漂白粉的有效成分均为Ca(ClO)2
C.使用氯气制备上述四种消毒剂时,均发生了氧化还原反应
D.制备漂白液时氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
2.(2024·北京石景山区模拟)某消毒液的主要成分为NaClO,还含有一定量的NaOH。下列用来解释事实的方程式中,不合理的是(已知:饱和NaClO溶液的pH约为11)(　　)
A.该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备:Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O
B.该消毒液的pH约为12:ClO-+H2OHClO+OH-
C.该消毒液与洁厕灵(主要成分为HCl)混用,产生有毒的Cl2:2H++Cl-+ClO-Cl2↑+H2O
D.该消毒液加白醋生成HClO,可增强漂白作用:CH3COOH+ClO-HClO+CH3COO-
3.(2024·广东广州一模)部分含氯物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(　　)
A.a与强碱溶液反应可生成c和d
B.电解c的水溶液可生成a
C.e在光照条件下可生成a
D.可存在b→a→e→d的转化关系
4.(2024·河北邯郸名校联考)按下图制取氯气,并检验氯气是否具有漂白性。下列说法正确的是(　　)
A.在烧瓶内的反应中,HCl只表现出还原性
B.紫色的石蕊溶液先变红,后褪色
C.湿润的红布条褪色证明Cl2具有漂白性
D.将NaOH溶液改为澄清石灰水,可制备漂白粉
5.(2024·吉林四平调研)“价—类”二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型。氯元素的“价—类”二维图如图所示,下列叙述正确的是(　　)
A.上述7种物质中,只有5种属于电解质
B.管道工人通常用浓氨水(过量)检查输送d的管道是否漏气,在此过程中发生反应的化学方程式为8NH3·H2O+3Cl26NH4Cl+N2+8H2O
C.可用pH试纸分别测定等浓度的b和c的溶液的pH来比较其酸性强弱
D.若d在加热条件下与强碱溶液反应生成的含氯化合物只有e和f,则n(e)∶n(f)=3∶2
6.(2024·安徽省十校联盟联考)KClO2是一种极强的氧化剂,在酸性或碱性介质下均能将MnO2溶解,得到紫色溶液,其中一种制备流程如图。下列说法正确的是(　　)
A.“还原”过程反应的环境为强碱性介质
B.“还原”过程中消耗葡萄糖和NaClO3物质的量之比为1∶12
C.“制备”过程中发生的离子方程式为2ClO2+H2O22Cl+O2+2H+
D.在碱性介质下,Cl的氧化性强于Mn
关键能力提升练
7.(2024·天津市五校联盟联考)用图1所示装置向装有一瓶氯气的集气瓶中添加适量的蒸馏水,振荡,先利用注射器滴加NaOH溶液,再利用注射器滴加稀盐酸,用压强传感器测得集气瓶内的压强随时间变化的曲线如图2所示。下列说法错误的是(　　)
图1
图2
A.阶段①说明氯气溶于水,溶于水的氯气全部与水反应
B.阶段②的压强变小,该过程发生了氧化还原反应
C.阶段③发生反应的离子方程式为Cl-+ClO-+2H+Cl2↑+H2O
D.若将Cl2换成CO2,所得的压强变化趋势与图2相似
8.(2024·天津东丽区模拟)实验室可用干燥的氯气与亚氯酸钠(NaClO2)固体反应来制备ClO2,装置如图所示,已知ClO2常温下为黄绿色气体,熔点-56 ℃,沸点11 ℃,极易溶于水,高浓度的ClO2受热时易爆炸,下列说法不正确的是(　　)
A.导气管K的作用是平衡气压,保证液体顺利流下
B.C和F中可选用同一种物质
C.D中通入一定量的干燥空气,目的主要是防止生成的ClO2浓度过高,发生爆炸
D.D中发生的化学反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
9.(2024·河南郑州十校联考)三氯化磷(PCl3)是一种重要的化工原料。实验室利用红磷与Cl2反应可制取少量PCl3或PCl5,反应原理为2P+3Cl2(少量)2PCl3,2P+5Cl2(过量)2PCl5,PCl3、PCl5、POCl3的部分性质如下:
物质 熔点/℃ 沸点/℃ 物质性质
PCl3 -112 75.5 遇水生成H3PO3和HCl,与O2反应生成POCl3
PCl5 — 约在 100 ℃ 升华 遇水生成H3PO4和HCl,与红磷加热生成PCl3
POCl3 2 105.3 遇水生成H3PO4和HCl,可溶于PCl3
某兴趣小组利用下图所示实验装置制取少量PCl3。(部分夹持装置已略去,装置气密性良好)
回答下列问题:
(1)仪器a的名称为　　　　　　　　。
(2)B中所装试剂名称为　　　　　　　　。
(3)实验开始时,通入一段时间氮气的目的是 　。
(4)A中发生反应的离子方程式为 　。
(5)A、B装置中的空气可以通过控制K2、K3来去除,具体方法为 　。
(6)实验制得的粗产品中常含有少量POCl3和PCl5。加入红磷加热去除PCl5,试运用氧化还原反应规律分析红磷与PCl5反应的合理性: 　,
然后通过　　　　　　　　(填实验操作名称),即可得到较纯净的PCl3。
(7)测定产品中PCl3的质量分数。
①迅速称取m g产品,加水反应后配成100 mL溶液。
②取以上溶液10.00 mL,向其中加入V1 mL c1 mol·L-1碘水(足量),充分反应。
③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液,逐滴滴加c2 mol·L-1的Na2S2O3溶液并振荡,当溶液恰好由蓝色变为无色时,记录所消耗Na2S2O3溶液的体积。
④重复②、③操作,平均消耗Na2S2O3溶液V2 mL。
根据上述数据测得该产品中PCl3的质量分数为　　　　　　　　。(已知:H3PO3+I2+H2OH3PO4+2HI,I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6)
　　　 　　　　　　 　　 　　　　　
参考答案
1.D　解析 次氯酸见光易分解,氯水保存在棕色细口瓶中并放置在阴暗避光处,A正确;漂粉精、漂白粉的有效成分均为Ca(ClO)2,B正确;使用氯气制备上述四种消毒剂时,氯元素化合价改变,均发生氧化还原反应,C正确;制备漂白液时,氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠,Cl2既是氧化剂又是还原剂,据得失电子守恒可知,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1,D错误。
2.B　解析 饱和NaClO溶液的pH约为11,这是由于ClO-的水解,而该消毒液的pH约为12,主要是因为其中含有一定量的NaOH,B错误。
3.C　解析 由图可知,a是Cl2,b是HCl,c是-1价盐酸盐,d是+1价次氯酸盐,e是HClO。Cl2与NaOH溶液反应,可生成NaCl和NaClO,A正确;电解NaCl溶液生成Cl2、H2、NaOH,B正确;HClO在光照条件下分解,可生成HCl和O2,C错误;HCl可被氧化为Cl2,Cl2与水反应生成HClO,HClO与氢氧化钠反应生成NaClO,D正确。
4.B　解析 在烧瓶内发生反应:2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,Cl元素部分化合价上升,部分化合价没有变,故HCl既表现还原性,又表现酸性,A错误;生成的氯气通入石蕊溶液中,反应过程中生成酸,紫色石蕊变红,又生成了具有漂白性的次氯酸,溶液褪色,B正确;湿润的红布条褪色证明具有漂白性的是次氯酸,不是氯气,C错误;氢氧化钙溶解度很小,不适合制备漂白粉,D错误。
5.B　解析 根据物质类别和化合价可知,a为HCl,b为HClO,c为HClO4,d为Cl2,e为氯化钠,f为氯酸钠,g为高氯酸钠。HCl、HClO、HClO4属于物质分类中的酸,氯化钠、氯酸钠、高氯酸钠属于物质分类中的盐,酸和盐都是电解质,有6种属于电解质,A错误;d为Cl2,具有强氧化性,可与氨水挥发出的NH3反应,生成NH4Cl产生白烟,可以检查输送管道是否漏气,B正确;HClO具有漂白性,不能用pH试纸测定HClO溶液的pH,C错误;氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、氯酸钠和水:3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O,则NaCl和NaClO3的物质的量之比为5∶1,D错误。
6.D　解析 “还原”过程转化为CO2,说明反应介质为酸性环境,A错误;葡萄糖(C6H12O6)转化为CO2,C元素由0价升高为+4价,NaClO3中Cl元素由+5价降低为+4价,降低1价,根据化合价升降相等推知,两者物质的量之比为1∶24,B错误;“制备”过程为碱性环境,不会生成H+,C错误;在碱性介质下,可将MnO2氧化为,说明氧化剂()的氧化性强于氧化产物()的氧化性,D正确。
7.A　解析 阶段①说明氯气溶于水,但溶于水的氯气只是部分与水反应生成盐酸和次氯酸,A错误;阶段②的压强变小,是因为氯气与氢氧化钠溶液反应生成次氯酸钠、氯化钠和水,该过程发生氧化还原反应,B正确;阶段③压强又逐渐增大,说明有气体生成,该气体是氯气,离子方程式为Cl-+ClO-+2H+Cl2↑+H2O,C正确;若将Cl2换成CO2,二氧化碳能溶于水,但溶解度不大,加入NaOH溶液与CO2反应生成碳酸钠和水,最后加入盐酸又产生二氧化碳,故所得的压强变化趋势与图2相似,D正确。
8.B　解析 导气管K的作用是平衡气压,保证液体顺利流下,A正确。C中生成的氯气中混有水分,需进行干燥,球形干燥管内需装固体干燥剂,碱石灰为碱性物质,与氯气反应,所以需选用无水氯化钙;F中是吸收尾气,多余的氯气等,要用碱石灰,B错误。ClO2极易溶于水,且高浓度的ClO2受热时易爆炸,实验时需要向D中通入一定量的干燥空气,C正确。干燥的氯气与亚氯酸钠固体反应来制备ClO2,氯气作氧化剂,NaClO2作还原剂,根据得失电子守恒,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,D正确。
9.答案 (1)分液漏斗　(2)浓硫酸
(3)排出装置D中的空气,防止P、PCl3与氧气反应,同时避免PCl3与水蒸气反应
(4)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(5)关闭K2、打开K3,打开分液漏斗塞子和活塞,当看到B装置中液面上方充满黄绿色气体时,打开K2、关闭K3
(6)PCl5中磷元素为+5价,具有一定的氧化性,红磷中磷元素为0价,具有一定的还原性,磷元素化合价向中间靠拢生成PCl3　蒸馏
(7)%
解析 (6)PCl5中磷元素为+5价,具有一定的氧化性,红磷中磷元素为0价,具有一定的还原性,磷元素化合价向中间靠拢生成PCl3,故可通过加入红磷加热去除PCl5,根据题干信息可知,PCl3和POCl3的沸点相差较大,故可通过蒸馏的方法来分离出PCl3。
(7)依据PCl3+3H2OH3PO3+3HCl,H3PO3+I2+H2OH3PO4+2HI,I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6,可建立如下关系式:PCl3~H3PO3~I2~2Na2S2O3,则与H3PO3反应的I2的物质的量为(c1V1-0.5c2V2)×10-3 mol,该产品中PCl3的质量分数为
×100%=%。
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