(新高考)高考化学一轮复习讲义第4章第18讲氯及其化合物(含解析)

第18讲　氯及其化合物 复习目标　1.了解氯的单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。2.了解氯的单质及其重要化合物对环境的影响。 考点一　氯及其化合物的性质和应用 (一)氯气的性质 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，仅使极少量气体飘进鼻孔(如图所示)。 2．氯的原子结构示意图：。 3．氯气的化学性质 (1)氧化性 (2)从化合价的角度认识Cl2的化学性质——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 氯气能以1∶2的比例溶于水中，氯气的水溶液称为氯水，溶于水的氯气只有少量与水反应。 (1)氯水中存在三种平衡关系： ①Cl2＋H2OHCl＋HClO ②HClOH＋＋ClO－ ③H2OH＋＋OH－ (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，氯水中参与反应的微粒不同。 完成下列表格： 向氯水中加入的物质或改变的条件 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”消毒液不宜混合使用 NaOH c(H＋)减小 右移 用NaOH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(H＋)减小，c(HClO)增大 右移 制取次氯酸浓度较大的氯水 注　氯水常代替氯气进行溶液中的实验。 (二)次氯酸和次氯酸盐的性质 1．次氯酸 2．漂白液 3．漂白粉 特别提醒　如果Cl2与Ca(OH)2充分反应，并使Ca(ClO)2成为主要成分，则得到漂粉精。 1．Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能作氧化剂(　　) 2．标准状况下，11.2 L Cl2与水充分反应转移的电子数为0.5NA(　　) 3．可以用pH试纸测定氯水的pH(　　) 4．向新制氯水中加入碳酸钙粉末或亚硫酸钙粉末，能增大氯水的漂白效果(　　) 5．若贮氯罐意外发生泄露，人们应用浸有一定浓度NaHCO3的毛巾捂住鼻子，在低洼处等待救援(　　) 6．漂白粉在空气中长时间放置，最终得到的固体产物为CaCO3(　　) 7．NaClO是“84”消毒液的主要成分，在使用“84”消毒液时，在空气中放置一段时间后，漂白效果更好(　　) 答案　1.×　2.×　3.×　4.×　5.×　6.×　7.√ 一、氯气的性质及应用 1．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)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＋H2OH＋＋Cl－＋HClO　(3)溶液先变为红色，后褪色　(4)H2O＋SO＋Cl2===2H＋＋SO＋2Cl－　(5)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　 (6)吸收氯气，防止污染环境 二、氯水性质的多重性 2．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＋＋CO===H2O＋CO2↑ (3)2FeCl2＋Cl2===2FeCl3 3．在新制饱和氯水中，若只改变某一条件，下列叙述正确的是(　　) A．再通入少量氯气，减小 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 答案　C 解析　饱和氯水不能再溶解氯气，各成分的浓度不变，A项错误；SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4，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＋，使平衡正向移动，HClO的浓度增大，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。 三、含氯消毒剂及消毒效率比较 4．二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色易溶于水的气体，常用于饮用水消毒。 按要求回答下列问题： (1)NaClO2在酸性条件下反应生成ClO2和NaCl，写出反应的离子方程式：_________________。 答案　5ClO＋4H＋===Cl－＋4ClO2↑＋2H2O (2)ClO2在强碱性环境中失效，可能的原因是会发生歧化反应生成ClO和ClO，写出反应的离子方程式：___________________________________________________________________。 答案　2ClO2＋2OH－===ClO＋ClO＋H2O 5．ClO2是一种极易溶于水且几乎不与冷水反应的黄绿色气体(沸点：11 ℃)，实验室制备纯净ClO2溶液的装置如图所示： 已知下列反应：NaClO3＋HCl―→NaCl＋ClO2＋Cl2＋H2O；NaClO2＋HCl―→NaCl＋ClO2＋H2O；NaClO2＋Cl2―→NaCl＋ClO2(均未配平)。下列说法正确的是(　　 ) A．a中通入的N2可用CO2或SO2代替 B．b中NaClO2可用饱和食盐水代替 C．c中广口瓶最好放在冰水浴中冷却 D．d中吸收尾气后只生成一种溶质 答案　C 解析　A项，a中通入N2的目的是氮气性质稳定且不影响实验，可将a中产生的ClO2和Cl2吹出并进入后续装置继续实验，二氧化硫具有还原性，可将ClO2、NaClO3等物质还原，错误；B项，b中NaClO2的作用是吸收ClO2中混有的氯气和氯化氢杂质气体，用饱和食盐水可吸收氯化氢，但不能吸收氯气，错误；C项，ClO2是一种极易溶于水且几乎不与冷水反应的黄绿色气体，故c中广口瓶最好放在冰水浴中冷却，有利于吸收ClO2，正确；D项，d中氢氧化钠和ClO2发生歧化反应生成NaClO2和NaClO3，产物至少两种，错误。 6．ClO2和Na2FeO4在水处理过程中分别被还原为Cl－和Fe3＋。 如果以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率，那么ClO2、Na2FeO4、Cl2三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是______＞______＞______(填化学式)。 答案　ClO2　Cl2　Na2FeO4 7．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) 答案　(1)＋3　(2)2NaClO3＋H2SO4＋SO2===2NaHSO4＋2ClO2 (3)1.57 解析　(1)根据化合物中各元素化合价的代数和为零，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＋SO2===2NaHSO4＋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，根据“有效氯含量”的定义可知，NaClO2的有效氯含量为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：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　①ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O ②ClO＋5Cl－＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O ③2MnO＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O 2．制取过程(以 MnO2和浓盐酸的反应为例，下同) 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