- 氯气的应用
- 共578题
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中发生反应的离子方程式: 。
(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 。
(5)常温下Na2CO3和NaHCO3均为0.1mol/L的混合溶液中,c(OH﹣)-c(H+)=____ (用含碳元素的粒子浓度表示),在该溶液中滴加稀盐酸至中性时,溶液中溶质的成分有___________。
正确答案
(1)MnO2+4H++2Cl-=Mn2++Cl2↑+2H2O
(2)饱和食盐水
(3)NaCl,NaCl、Na2CO3;BaCl2溶液;AgNO3溶液;
(4)2Cl2+2Na2CO3+H2O=2NaHCO3+2NaCl+Cl2O
(5)[c(HCO3-)+3c(H2CO3)+(CO32-)]/2
(1)本题探究的是氯气和碳酸钠反应,A装置为氯气的制备装置,则发生的离子方程式为:MnO2+4H+ +2Cl- =Mn2+ +Cl2↑+2H2O。
(2)浓盐酸易挥发,所以氯气中混有HCl气体,B装置为除杂装置,试剂选用饱和食盐水溶液。
(3)①若反应所得的产物中只有一种氯盐,还含有NaHCO3,则该盐是NaCl。故,假设一为NaHCO3和NaCl;假设二的三种成分分别是NaHCO3
②设计实验进行验证,应该设法证明NaCl和Na2CO3的存在,则通常检验Cl-、CO32-的存在。根据题意中所给的步骤,步骤2是CO32-的检验,因此可选用BaCl2溶液,如果产生白色沉淀,说明有Na2CO3的存在,如果无明显现象,则说明没有Na2CO3的存在;步骤3为检验氯离子的存在,因此选用硝酸银溶液,如果有白色沉淀,则说明NaCl的存在,否则没有,再结合步骤2讨论假设成立。
二氧化锰与浓盐酸混合加热得到氯气,如图是制取并探究Cl2化学性质的装置图。
(1)圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为 。
(2)若要得到干燥纯净的气体,B、C中应分别盛放的试剂为 、 。
(3)E中若装有FeCl2溶液,反应的离子方程式为 ,E中若装有淀粉碘化钾溶液,能观察到的实验现象是 。
(4)实验中发现:浓盐酸与MnO2混合加热生成氯气,稀盐酸与MnO2混合加热不生成氯气。针对上述现象某化学兴趣小组对“影响氯气生成的原因”进行了讨论,并设计了以下实验方案:
a.稀盐酸滴入MnO2中,然后通入HCl气体加热
b.稀盐酸滴入MnO2中,然后加入NaCl固体加热
c.稀盐酸滴入MnO2中,然后加入浓硫酸加热
d.MnO2与NaCl的浓溶液混合加热
e.浓硫酸与NaCl固体、MnO2固体共热
①实验b的目的是 ,实验c的目的是 。
②实验现象:a、c、e有黄绿色气体生成,b、d没有黄绿色气体生成。由此得出影响氯气生成的原因是 。
正确答案
(1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)饱和食盐水 浓硫酸
(3)2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
溶液变蓝
(4)①探究c(Cl-)对反应的影响 探究c(H+)对反应的影响 ②c(H+)的大小
(1)MnO2与浓盐酸反应的化学方程式为:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)用该方法制得的氯气中含有HCl和水蒸气,分别用饱和食盐水和浓硫酸除去。
(3)氯气与FeCl2溶液反应的离子方程式是:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-。氯气将KI氧化为单质碘,单质碘使淀粉变蓝色。
(4)对比a、b、c、d、e五个实验方案可以看出,五个实验中都有MnO2和Cl-,只有a、c、e中有较高浓度的H+,这三个实验产生了Cl2,b、d中有较高浓度的Cl-,但无H+,没有产生Cl2,说明影响氯气生成的原因是H+浓度的大小。实验b的目的是探究c(Cl-)对反应的影响,实验c的目的是探究c(H+)对反应的影响。
(9分)在某浓度的NaOH溶液中滴加几滴酚酞试液,溶液立即呈红色,再向其中逐滴加入新制的饱和氯水,当滴到最后一滴时,红色突然褪去.回答下列问题:
(1)产生该现象的原因可能有:
①_________________________________________________________;
②_________________________________________________________.
(2)简述怎样用实验证明红色褪去的原因是①或者是②:_________________________
______________________________________________________.
正确答案
(1)①氯水与NaOH反应,OH-浓度降低而褪色.
②氯水中产生HClO漂白酚酞
(2)继续加入NaOH溶液红色再现则证明①正确,反之②正确
(1)碱能使酚酞试液显红色,所以红色褪去可能是由于①氯气和氢氧化钠反应,使OH-浓度引起的;又因为氯水具有漂白性,所以也可能是②次氯酸氧化而褪色。
(2)如果是氧化而褪色,由于次氯酸的漂白是不可逆的,所以要证明褪色的原因,可以继续加入氢氧化钠溶液,如果红色再现则证明①正确,反之②正确。
无水FeCl3呈棕红色,极易潮解,100℃左右时升华,工业上常用作有机合成催化剂。实验室可用下列装置(夹持仪器略去)制备并收集无水FeCl3。
(1)装置A中反应的离子方程式为______________________。
(2)装置F中所加的试剂为________。
(3)导管b的作用为________;装置B的作用为___________。
(4)实验时应先点燃A处的酒精灯,反应一会儿后,再点燃D处的酒精灯,原因为____________________________________。
(5)反应结束后,拆卸装置前,必须进行的操作是__________。
(6)为检验所得产品中是否含有FeCl2,可进行如下实验:取E中收集的产物少许,加水溶解,向所得溶液中加入一种试剂,该试剂为________(填序号)。
①Fe粉 ②KSCN溶液 ③酸性KMnO4溶液 ④NaOH溶液
正确答案
(1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(2)浓硫酸(或浓H2SO4)
(3)平衡压强(或使浓盐酸顺利流下)
除去Cl2中的HCl气体,判断实验过程中导管是否被产品堵塞
(4)排尽实验装置中的空气
(5)打开活塞a,通入空气把装置内残留的Cl2排出,保证吸收更彻底(其他合理答案均可)
(6)③
(2)FeCl3极易潮解,所以F中盛放的是浓硫酸。(3)当烧瓶中产生大量气体时压强增大,分液漏斗中的液体可能无法滴下,而导管b将烧瓶和分液漏斗上端连接,使压强相同液体便能顺利滴下;装置B盛放饱和食盐水除去Cl2中的HCl气体,若装置中有堵塞,体系的压强增大,长颈漏斗中的液面就会上升。(4)若先点燃D处酒精灯,铁丝会与装置中的空气反应,所以先点燃A处酒精灯的作用是利用生成的氯气排装置中的空气。(5)因氯气有毒拆装置前必须进行尾气吸收。(6) FeCl2具有还原性,若含有可使强氧化性的酸性KMnO4溶液褪色。
点拨:本题考查化学实验,考查考生分析化学实验现象的能力。难度中等。
实验室制备气体时,可根据反应物的状态、反应条件和生成气体的性质来选择气体的发生装置。
(1)实验室用氯酸钾和二氧化锰制氧气时,可选用的发生装置是 (写编号);
(2)实验室用食盐固体和浓硫酸制氯化氢气体时,可选用的发生装置是 (写编号),写出微热时的反应方程式 ;
(3)高锰酸钾和二氧化锰都是强氧化剂,均可将浓盐酸氧化为氯气。
(a) 用浓盐酸和高锰酸钾制氯气的反应方程式如下:
2KMnO4 + 16HCl2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 ↑ + 8H2O
①用“单线桥”在上述方程式上标出电子转移的方向和数目。
②反应中 元素被氧化, 是氧化剂。当有1mol电子转移时,可生成气体 升(标准状态下)。
(b) 用浓盐酸和二氧化锰制氯气的实验装置如图所示:
写出圆底烧瓶中发生反应的化学方程式_
②实验结束清洗仪器时,为了减少烧瓶中残留氯气对环境的污染,可以向烧瓶中加入的溶液是________,有关的化学方程式_________________________.
正确答案
(1) A (2) C ; NaCl + H2SO4NaHSO4 + HCl↑;(3)(a)
Cl元素;KMnO4;11.2
(b) ① MnO2 + 4HCl(浓)2MnCl2 + Cl2↑ + 2 H2O
②NaOH; Cl2 + 2 OH- Cl- + ClO- + H2O
试题分析:根据装置图可知,A适用于固体和固体加热制备气体的。B装置适用于液体和固体或液体和液体之间不需要加热制备气体的。C装置适用于液体和固体或液体和液体之间需要加热制备气体的。
(1)实验室用氯酸钾和二氧化锰制氧气时,属于固体和固体之间加热制备气体的,所以可选用的发生装置是A。
(2)实验室用食盐固体和浓硫酸制氯化氢气体时,属于液体和固体之间加热制备气体的,所以可选用的发生装置是C,反应的化学方程式是NaCl + H2SO4NaHSO4 + HCl↑。
(3)(a)根据方程式可知,Mn元素的化合价从+7价降低到+2价,得到5个电子,则高锰酸钾是氧化剂。氯化氢中氯元素的化合价从-1价升高到0价,失去1个电子,则氯化氢是还原剂,氯元素被氧化。所以根据电子得失守恒可知,其表示方法是
当有1mol电子转移时,可生成0.5mol氯气,在标准状况下的体积是22.4L/mol×0.5mol=11.2L。
(b)① 在加热的条件下,二氧化锰能把浓盐酸氧化生成氯气,则反应的化学方程式是 MnO2 + 4HCl(浓)2MnCl2 + Cl2↑ + 2 H2O。
②氯气有毒,需要尾气处理,试剂选用氢氧化钠溶液,反应的离子方程式是 Cl2 + 2 OH- Cl- + ClO- + H2O。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度实验题的考查,该题紧扣教材基础知识,有利于调动学生的学习兴趣,激发学生的学习积极性,有利于培养学生规范严谨的实验设计能力,提升学生的学科素养。该类试题主要是以常见仪器的选用、实验基本操作为中心,通过是什么、为什么和怎样做重点考查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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