- 氯气的应用
- 共578题
氯化铜是一种广泛用于生产颜料、木材防腐剂等的化工产品。某研究小组用粗铜（含杂质Fe）按下述流程制备氯化铜晶体（CuCl2·xH2O）。
（1）实验室采用如图所示装置，可使粗铜与Cl2反应转化为固体1（部分加热仪器和夹持装置已略去）。该装置中仪器a的名称是 。装置b中发生反应的离子方程式是 。该装置存在一定的安全隐患，消除该安全隐患的措施是 。
（2）操作Ⅱ中应控制的pH范围为 ，其目的是 。
已知：
（3）操作Ⅲ的程序依次为 、 、过滤、自然干燥．得到CuCl2·xH2O晶体。
（4）若制备的氯化铜晶体经检验含有FcCl2，其原因可能是 ，试提出两种不同的改进方案：① ；② 。
正确答案
（15分）（1）分液漏斗（2分）；MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O（2分）；在C和D之间连接一个防倒吸装置（2分）；
（2）3.2≤pH＜4.7（2分）；使FeCl3转化为Fe(OH)3沉淀而与CuCl2溶液分离(或除去CuCl2溶液中FeCl3) （2分） （3）蒸发浓缩、冷却结晶（2分）
（4）与粗铜反应的氯气不足量（1分）；①通足量的氯气（1分） ②在操作Ⅱ中加入CuO前先加入足量的H2O2或通入Cl2（1分）
试题分析：（1）根据仪器的结构特点可知，仪器A是分液漏斗；装置A是制取氯气的，二氧化锰与浓盐酸发生反应生成氯化锰、氯气、水，则b中反应离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；浓盐酸易挥发，生成的氯气中含有氯化氢，氯气和氯化氢都极易被氢氧化钠溶液吸收，所以需要在C和D之间连接一个防倒吸装置。
（2）根据铁离子和铜离子的沉淀pH值可知，要使铜离子留在溶液中，而使铁离子完全沉淀，需要控制溶液的pH值是3.2≤pH＜4.7。
（3）操作Ⅲ的目的是得到氯化铜晶体，所以正确的操作顺序是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、自然干燥．得到CuCl2·xH2O晶体。
（4）若制备的氯化铜晶体经检验含有FcCl2，这说明在反应中氯气是不足的，过量的铁与铁离子反应生成了亚铁离子，所以改进的方法是通足量的氯气或在操作Ⅱ中加入CuO前先加入足量的H2O2或通入Cl2。
许多含氯物质与生活密切相关,如HC10、C102、NaClO2等都是重要的杀菌消毒剂和漂白剂。下列是重要的含氯漂白剂NaClO2的工业合成流程图。
已知：纯ClO2易发生爆炸。请回答下列问题：
(1) 在碱性溶液中NaClO2比较稳定,所以吸收塔中应维持NaOH稍过量,判断NaOH是否过量的简单实验方法是____________。
(2)吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl,所用还原剂的还原性应适中,除用H2O2外，还可以选择的还原剂是______(填代号）。
a．Na2O2 b．Na2S c．FeCl2 d．铁粉
(3)NaClO2溶液与FeCl2溶液相遇，有大量红褐色沉淀产生,该反应的离子方程式为______
(4)为了测定NaClO2 • 3H2O的纯度,取上述合成产品10 g溶于水配成500 mL溶液,取出10 mL溶液于锥形瓶中,再加人足量酸化的KI溶液，充分反应后加人2 ~3滴淀粉溶液，用0．264 mol/L Na2S2O3标准液滴定,锥形瓶中溶液______(填颜色变化），且半分钟内不发生变化,说明滴定达终点，用去标准液20．OOmL,试样纯度是否合格______(填“合格”或“不合格”,合格纯度在90%以上）。提示：
正确答案
（1）用pH试纸检验 （2）a （3）否 SO2能与ClO2、NaOH、H2O2发生化学反应
（4）3ClO- + 12Fe2+ +6H2O=4Fe(OH)3+3Cl- +8Fe2+ （5）蓝色变为无色 合格
试题分析：
（1）检验溶液的酸碱性最简单的方法可用PH试纸检验，故答案为：用pH试纸检验溶液的pH；
（2）吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl，所用还原剂的还原性应适中，除用H2O2外，还可用Na2O2 ， 而其它还原剂都能引入新的杂质，只有a符合，
（3）红褐色沉淀应为Fe（OH）3沉淀，反应物为ClO2-和Fe2+，生成物有Fe（OH）3，根据氧化还原反应得失电子守恒和质量守恒可写出反应的化学方程式为3ClO2-+12Fe2++6H2O=4Fe（OH）3↓+3Cl-+8Fe3+，
（5）取上述合成产品10g溶于水配成500mL溶液，取出10mL溶液于锥形瓶中，再加入足量酸化的KI溶液，发生ClO2-+4I-+4H+=Cl-+2I2+2H2O，充分反应后加入2～3滴淀粉溶液，溶液变蓝，用0．264mol/L Na2S2O3标准液滴定，发生：2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI，蓝色变为无色，
可得反应的关系式为：ClO2-～2I2～4Na2S2O3，又n（Na2S2O3）=0．264mol/L×0．02L=0．00528mol，
则
ClO2-～2I2～4Na2S2O3
1 4
n（ClO2-） 0．00528mol
n（ClO2-）=0．00528mol/4=0．00132mol，
所以500ml溶液中含有：n（NaClO2）=0．00132mol×50=0．066mol，
则10g合成产品中含有：m（NaClO2•3H2O）=0．066mol×144．5g/mol=9．537g，
则ω（NaClO2•3H2O）=9．527/10g×100%=95．27%＞90%，所以产品合格，
氯是重要的非金属元素。
30.NaCl和浓硫酸微热制取氯化氢的化学方程式为 ；
可用 试纸放在瓶口以检验氯化氢气体是否集满。
31.新制氯水中含有的分子有：Cl2、H2O和 ；光照新制氯水的化学方程式为 ；工业是用电解食盐水制取氯气，阴极的电极反应式为：
2H++2e→H2↑,则阳极的电极反应式为 。
32.已知还原性SO32-＞I-＞Br-.向NaBr、NaI、Na2SO3混合溶液中，通入—定量氯气后，将溶液蒸干并充分灼烧，得到固体剩余物质的组成可能是______（选填编号）。
a. NaCl Na2SO4 b. NaCl NaBr Na2SO4
c. NaCl Na2SO4 I2 d. NaCl NaI Na2SO4
正确答案
30.NaCl+ H2SO4 (浓)
31.HClO（1分）; 2 HClO
32.ab（2分）
试题分析：30.NaCl和浓硫酸微热制取氯化氢时生成NaHSO4；氯化氢气体为酸性气体，可用湿润的紫色石蕊试纸等放在瓶口以检验氯化氢气体是否集满。
31.新制氯水中含有的分子有：Cl2、H2O和HClO；光照新制氯水，氯水中的HClO分解为HCl和O2；工业是用电解食盐水制取氯气，阴极是阳离子H+放电生成H2，2H++2e→H2↑，阳极是阴离子Cl-放电生成Cl2。
32.已知还原性SO32-＞I-＞Br-.向NaBr、NaI、Na2SO3混合溶液中，通入—定量氯气后，将溶液蒸干并充分灼烧，得到固体剩余物质的组成可能是
极少Cl2：只有Na2SO3部分反应，产物NaCl、NaBr、NaI、Na2SO4(由Na2SO3在空气中氧化)，b正确。；
适量Cl2：有NaI、Na2SO3反应，产物NaCl、NaBr、Na2SO4；
过量Cl2：NaBr、NaI、Na2SO3全分反应，产物NaCl、Na2SO4，a正确 。
(12分)某化学活动小组设计如下图所示(部分夹持装置已略去)实验装置,以探究潮湿的Cl2与Na2CO3反应得到的固体物质。
(1)写出装置A中发生反应的化学方程式: 。
(2)写出试剂Y的名称: 。
(3)已知:通入一定量的氯气后,测得D中只有一种常温下为黄红色的气体,其为含氯氧化物。可以确定的是C中含有的氯盐只有一种,且含有NaHCO3，现对C成分进行猜想和探究。
①提出合理假设。
假设一:存在两种成分: NaHCO3和 ;
假设二:存在三种成分: NaHCO3和 、 。
②设计方案,进行实验。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。
限选实验试剂和仪器:蒸馏水、稀硝酸、BaCl2溶液、澄清石灰水、AgNO3溶液、试管、小烧杯。
(4)已知C中有0.1 mol Cl2参加反应。若假设一成立,可推知C中反应的化学方程式为 。
正确答案
（12分）(1)4HCl(浓)+MnO2
(2)饱和食盐水(或饱和氯化钠溶液) （1分）
(3)①假设一:NaCl （1分）
②假设二:NaCl Na2CO3（2分）
(3)2Cl2+2 Na2CO3+H2O ="=" 2NaHCO3+2NaCl+Cl2O （2分）
（1）装置A是制取氯气的，所以反应的方程式是
4HCl(浓)+MnO2
（2）由于生成的氯气中含有挥发出的氯化氢，而氯化氢也能与碳酸钠反应。所以装置B中的试剂是除去氯气中的氯化氢气体的，因此试剂是饱和食盐水(或饱和氯化钠溶液) 。
（3）①在反应中氯气既是氧化剂，也是还原剂，所以一定有氯化钠生成，即假设一就是碳酸氢钠和氯化钠；又因为碳酸钠在反应中可能是过量的，所以假设二就是含有氯化钠、碳酸钠和碳酸氢钠。
②碳酸钠的检验可以利用氯化钡。而氯化钠的检验可以利用硝酸酸化的硝酸银溶液。
（4）0.1mol氯气生成0.1mol氯化钠，转移0.1mol电子。根据电子得失守恒可知，氧化产物中氯元素的化合价应该是＋1价，即化合物是Cl2O ，所以反应的方程式是2Cl2+2 Na2CO3+H2O ="=" 2NaHCO3+2NaCl+Cl2O。
( 10分)“84消毒液”与硫酸溶液反应可以制取氯气（NaClO+ NaCl+H2SO4
（1）从①、②、③装置中选择合适的制气装置（A处）___________ (填写序号)。
（2）装置B、C中依次放的是干燥的红色布条和湿润的红色布条，实验过程中该同学发现装置B中的布条也褪色，其原因可能是__________说明该装置存在明显的缺陷，请提出合理的改进的方法_______________________________
（3）为了验证氯气的氧化性，将氯气通Na2SO3溶液中，写出氯气与Na2SO3溶液反应的离子方程式 ______________________________________
（4）氯气通入饱和NaHCO3溶液能产生无色气体，已知酸性:盐酸>碳酸>次氯酸，该实验证明氯气与水反应的生成物中含有 __________________________
正确答案
（1）② （2分）（2）产生的氯气中含有水蒸气会反应生成次氯酸（2分）
在装置A、B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶（或干燥装置）（2分）
（3）Cl2 + SO32—+ H2O = SO42— + 2Cl—+ 2H+（2分） （4）HCl（或盐酸）（2分）
试题分析：（1）根据制取氯气的方程式可知，该反应是固体和液体反应制取气体的，因此选择的装置应该是②。
（2）由于产生的氯气中含有水蒸气，会和氯气反应生成次氯酸，次氯酸具有漂白性，使布条褪色。因此要防止该现象的发生，在需要干燥氯气，所以合理的改进方法是在装置A、B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶（或干燥装置）。
（3）氯气能把亚硫酸钠氧化生成硫酸钠，反应的离子方程式是Cl2 + SO32—+ H2O = SO42— + 2Cl—+ 2H+。
（4）由于酸性强弱顺序是盐酸＞碳酸＞次氯酸，所以根据较强的酸制取较弱的酸以及生成的CO2可知，反应中一定有盐酸生成，但不能确定是否有次氯酸生成。
点评：该题主要是围绕着氯气的制备、性质检验，重点考查学生的实验基本操作的规范性和准确性，及灵活运用知识解决实际问题的能力。
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