【升级版】微专题18氯及其化合物的制备与性质探究(解析版).docx
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- 升级版 【升级版】微专题18 氯及其化合物的制备与性质探究解析版 升级 专题 18 及其 化合物 制备 性质 探究 解析
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1、微专题18 氯及其化合物的制备与性质探究1(2023山东统考高考真题)三氯甲硅烷是制取高纯硅的重要原料,常温下为无色液体,沸点为,熔点为,易水解。实验室根据反应,利用如下装置制备粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题:(1)制备时进行操作:();()将盛有砫粉的瓷舟置于管式炉中;()通入,一段时间后接通冷凝装置,加热开始反应。操作()为 ;判断制备反应结束的实验现象是 。图示装置存在的两处缺陷是 。(2)已知电负性在浓溶液中发生反应的化学方程式为 。(3)采用如下方法测定溶有少量的纯度。样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后,进行如下实验操作: , (填操作名称),称量等操作,测得所得固体
2、氧化物质量为,从下列仪器中选出、中需使用的仪器,依次为 (填标号)。测得样品纯度为 (用含、的代数式表示)。【答案】(1) 检查装置气密性 当管式炉中没有固体剩余时 C、D之间没有干燥装置,没有处理氢气的装置(2)SiHCl3+5NaOH =Na2SiO3+3NaCl+H2+2H2O(3) 高温灼烧 冷却 AC 【解析】氯化氢气体通入浓硫酸干燥后,在管式炉中和硅在高温下反应,生成三氯甲硅烷和氢气,由于三氯甲硅烷沸点为31.8,熔点为,在球形冷凝管中可冷却成液态,在装置C中收集起来,氢气则通过D装置排出同时D可处理多余吸收的氯化氢气体。(1)制备SiHCl3时,由于氯化氢、SiHCl3和氢气都是
3、气体,所以组装好装置后,要先检查装置气密性,然后将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中,通入氯化氢气体,排出装置中的空气,一段时候后,接通冷凝装置,加热开始反应,当管式炉中没有固体剩余时,即硅粉完全反应,SiHCl3易水解,所以需要在C、D之间加一个干燥装置,防止D中的水蒸气进入装置C中,另外氢氧化钠溶液不能吸收氢气,需要在D后面加处理氢气的装置,故答案为:检查装置气密性;当管式炉中没有固体剩余时;C、D之间没有干燥装置,没有处理氢气的装置;(2)已知电负性ClHSi,则SiHCl3中氯元素的化合价为-1,H元素的化合价为-1,硅元素化合价为+4,所以氢氧化钠溶液和SiHCl3反应时,要发生氧化还原反应
4、,得到氯化钠、硅酸钠和氢气,化学方程式为:SiHCl3+5NaOH =Na2SiO3+3NaCl+H2+2H2O,故答案为:SiHCl3+5NaOH =Na2SiO3+3NaCl+H2+2H2O;(3)m1g样品经水解,干燥等预处理过程得到硅酸水合物后,高温灼烧,在干燥器中冷却后,称量,所用仪器包括坩埚和干燥器,所得固体氧化物为二氧化硅,质量为m2g,则二氧化硅的物质的量为n(SiO2)=,样品纯度为=,故答案为:高温灼烧;冷却;AC;。实验室制取氯气装置的改进装置装置图说明制取装置用KMnO4代替MnO2,常温下即可反应,故不需要酒精灯加热,反应原理为2KMnO416HCl=2KCl2MnC
5、l25Cl28H2O图中橡皮管a的作用是使分液漏斗和圆底烧瓶中的气压相等,便于分液漏斗的液体流下除杂装置装置中长颈漏斗的作用除用于检查装置气密性外还可以检查整套装置是否发生堵塞(若装置某一位置堵塞,则长颈漏斗中的液面会迅速上升)该装置的作用之一是观察气体的生成速率干燥装置用固体干燥剂CaCl2或P2O5同样能吸收Cl2中的水蒸气,但不能使用碱石灰作干燥剂,原因是Cl2能与之反应若用干燥管代替U形管(见下图)则要求气体的流向为a管进气,b管出气尾气处理对于极易溶于水的气体(如NH3、HCl、HBr、HI等),要设置防倒吸装置该防倒吸装置中的倒扣漏斗边缘要刚好浸入到液面下,不能将整个漏斗都浸入到液
6、面内防倒吸装置还有:一、氯气的实验室制法实验室制取气体装置由发生装置、净化装置、收集装置以及尾气吸收装置组成。以Cl2的实验室制法为例(见下图):(1)反应原理:用MnO2(或其他强氧化剂,如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等)氧化浓盐酸。其他制取Cl2的原理:MnO24HCl(浓) MnCl2Cl22H2O14HClK2Cr2O7=2KCl2CrCl37H2O3Cl216HCl2KMnO4=2KCl2MnCl28H2O5Cl26HCl(浓)KClO3=KCl3H2O3Cl24HClCa(ClO)2=CaCl22H2O2Cl22NaCl+3HSO(浓)+MnO=2NaHSO+MnSO+2
7、HO+Cl其中,使用稀盐酸就可发生反应产生氯气。(2)制备装置类型:固体液体气体(3)净化方法:用_饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸除去水蒸气。(4)收集气体:向上排空气法或排饱和食盐水法。(5)尾气吸收:用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收,不用Ca(OH)2 溶液吸收的原因是Ca(OH)2溶解度小,溶液浓度低,吸收不完全。(6)验满方法:将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸立即变蓝,则证明已集满。将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸先变红后褪色,则证明已集满。实验室制取Cl2时,常常根据集气瓶中气体的颜色判断是否集满。二、工业制取氯气:氯碱工业饱和食盐水化
8、学方程式为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。1(2023北京统考高考真题)完成下述实验,装置或试剂不正确的是A实验室制B实验室收集C验证易溶于水且溶液呈碱性D除去中混有的少量【答案】D【解析】AMnO2固体加热条件下将HCl氧化为Cl2,固液加热的反应该装置可用于制备Cl2,A项正确;BC2H4不溶于水,可选择排水收集,B项正确;C挤压胶头滴管,水进入烧瓶将NH3溶解,烧瓶中气体大量减少压强急剧降低打开活塞水迅速被压入烧瓶中形成红色喷泉,红色喷泉证明NH3与水形成碱性物质,C项正确;DNa2CO3与HCl、CO2发生反应,不能达到除杂的目的,应该选用饱和NaHCO3溶液,D项错误;故选D
9、。2(2023浙江统考高考真题)氯碱工业能耗大,通过如图改进的设计可大幅度降低能耗,下列说法不正确的是A电极A接电源正极,发生氧化反应B电极B的电极反应式为:C应选用阳离子交换膜,在右室获得浓度较高的溶液D改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压,减少能耗【答案】B【解析】A电极A是氯离子变为氯气,化合价升高,失去电子,是电解池阳极,因此电极A接电源正极,发生氧化反应,故A正确;B电极B为阴极,通入氧气,氧气得到电子,其电极反应式为:,故B错误;C右室生成氢氧根,应选用阳离子交换膜,左边的钠离子进入到右边,在右室获得浓度较高的溶液,故C正确;D改进设计中增大了氧气的量,提高了电极
10、B处的氧化性,通过反应物的氧化性来降低电解电压,减少能耗,故D正确。综上所述,答案为B。3(2023广东统考高考真题)利用活性石墨电极电解饱和食盐水,进行如图所示实验。闭合,一段时间后AU型管两侧均有气泡冒出,分别是和Ba处布条褪色,说明具有漂白性Cb处出现蓝色,说明还原性:D断开,立刻闭合,电流表发生偏转【答案】D【解析】闭合,形成电解池,电解饱和食盐水,左侧为阳极,阳极氯离子失去电子生成氯气,电极反应为2Cl-2e-=Cl2,右侧为阴极,阴极电极反应为2H+2e-=H2,总反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2。A根据分析,U型管两侧均有气泡冒出,分别是和,A错误;B左侧生成氯
11、气,氯气遇到水生成HClO,具有漂白性,则a处布条褪色,说明HClO具有漂白性,B错误;Cb处出现蓝色,发生Cl2+2KI=I2+2KCl,说明还原性:,C错误;D断开,立刻闭合,此时构成氢氯燃料电池,形成电流,电流表发生偏转,D正确;故选D。4(2023湖北统考高考真题)我国科学家设计如图所示的电解池,实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无生成且KOH溶液的浓度不变,电解生成氢气的速率为。下列说法错误的是Ab电极反应式为B离子交换膜为阴离子交换膜C电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜D海水为电解池补水的速率为【答案】D【解析】由图可知,该装置为电解水制取氢气的装置,a电
12、极与电源正极相连,为电解池的阳极,b电极与电源负极相连,为电解池的阴极,阴极反应为2H2O+2e-=H2+2OH-,阳极反应为4OH-4e-=O2+2H2O,电池总反应为2H2O2H2+O2。Ab电极反应式为b电极为阴极,发生还原反应,电极反应为2H2O+2e-=H2+2OH-,故A正确;B该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变,阳极发生的电极反应为4OH-4e-=O2+2H2O,为保持OH-离子浓度不变,则阴极产生的OH-离子要通过离子交换膜进入阳极室,即离子交换膜应为阴离子交换摸,故B正确;C电解时电解槽中不断有水被消耗,海水中的动能高的水可穿过PTFE膜,为电解池补水,故C正确;D
13、由电解总反应可知,每生成1molH2要消耗1molH2O,生成H2的速率为,则补水的速率也应是,故D错误;答案选D。1(2023江苏统考二模)实验小组利用如图所示装置制备氯酸钠。下列实验装置和操作不能达到实验目的的是A用装置甲制备氯气B用装置乙处理余氯C用装置丙除去氯化氢D用装置戊检验氯气【答案】A【解析】A装置甲中浓盐酸和二氧化锰反应生成氯气,但该反应需要在加热的条件下进行,故A错误;B氯气能够和NaOH溶液反应,可以用装置乙处理多余的氯气,故B正确;C生成的氯气中混有HCl气体,可以用饱和食盐水除去氯气中的HCl气体,故C正确;D氯气具有氧化性,能够和KI溶液反应生成I2,淀粉遇I2变蓝,
14、可以用装置戊检验氯气,故D正确;故选A。2(2023春河北沧州高三校考阶段练习)下列装置能达到实验目的的是A装置甲:制备少量“84”消毒液B装置乙:除去胶体中的C装置丙:电解饱和食盐水并检验气体产物D装置丁:测定草酸溶液的浓度【答案】D【解析】A和浓盐酸反应需要加热,A项错误;B胶体粒子和、都能透过滤纸,B项错误;C电解饱和食盐水时,阳极生成,用淀粉溶液检验,阴极生成,用向下排空气法收集,C项错误;D酸性溶液有强氧化性,用酸式滴定管盛装,且酸性溶液呈紫色,可指示滴定终点,D项正确;答案选D。3(2023江苏盐城统考三模)在指定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是ABCD【答案】D【解析
15、】A电解NaCl溶液生成NaOH、氢气、Cl2,Cl2和石灰乳反应得到漂白粉,故A不符合题意,BCuO不和水反应,故B不符合题意;CFe2O3和Al高温下反应生成Fe,Fe和Cl2反应生成FeCl3,故C不符合题意;DCu和浓硝酸反应生成NO2,NO2和Ca(OH)2溶液反应生成Ca(NO3)2和NO,故D符合题意;故选D。4(2023春湖南长沙高三长沙一中校考阶段练习)已知:。下列说法不正确的是A中的键电子云轮廓图:B燃烧生成的HCl气体与空气中的水蒸气结合呈雾状C久置工业盐酸常显黄色,是因盐酸中溶解了氯气的缘故D可通过原电池将与反应的化学能转化为电能【答案】C【解析】Ap电子云呈哑铃形,氯
16、气是利用两个p轨道上的电子形成共用电子对的,所以pp 键电子云轮廓图为: ,故A正确;BHCl极易溶于水,氢气在氯气中燃烧生成的氯化氢与空气中的水蒸气结合呈雾状,故B正确;C久置工业盐酸常显黄色,是因盐酸中有三价铁离子的缘故,故C错误;D氢气和氯气发生的反应是自发的氧化还原反应,可通过原电池将 H2与 Cl2反应的化学能转化为电能,故D正确;故选C。5(2023全国高三专题练习)海水综合利用的工艺流程如图所示(粗盐中的可溶性杂质有MgCl2、CaCl2、Na2SO4),下列说法不正确的是A过程加入的药品顺序为Na2CO3溶液BaCl2溶液NaOH溶液过滤后加盐酸B过程中所加的试剂是盐酸C过程的
17、离子方程式:SO2+Br2+2H2O=SO+2Br-+4H+D在过程或反应中每氧化0.2molBr-需消耗标况下2.24LCl2【答案】A【解析】ACa2用碳酸钠除去,Mg2用氢氧化钠除去,用氯化钡除去,最后加入盐酸酸化。但用于过量的氯化钡要用碳酸钠来除,所以碳酸钠必需放在氯化钡的后面,而氢氧化钠可以随意调整,A错误;B氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁和水,所以过程中所加的试剂是盐酸,B正确;C过程中二氧化硫和溴反应生成硫酸和氢溴酸,离子方程式:,C正确;D在过程或反应中均是溴离子被氧化为溴单质,根据电子转移守恒每氧化0.2molBr-需0.1mol氯气,标况下2.24LCl2,D正确; 故选A。
18、6(2023全国模拟预测)实验室以和浓盐酸为原料,制备并获得漂白粉。下列图示装置和原理能达到实验目的的是A制备B收集氯气C制备漂白粉D尾气处理AABBCCDD【答案】B【解析】A实验室利用浓盐酸和制备时需要加热,A不符合题意;B的密度比空气的大,应选用向上排空气法收集,B符合题意;C石灰水中的浓度较小,应利用石灰乳与反应制备漂白粉,C不符合题意;D在饱和NaCl溶液中的溶解度很小,应用NaOH溶液吸收尾气,D不符合题意。故选B。7(2023广东高三专题练习)将分液漏斗中的浓盐酸滴入具支试管中生成Cl2,将Cl2通入后续的玻璃弯管中,进行如下图探究实验。下列说法正确的是A固体X为MnO2Ba处花
19、瓣褪色,说明Cl2具有漂白性C加热b处,可见白烟,Na与Cl2反应是吸热反应Dd处玻璃管膨大处起防止液体冲出的作用【答案】D【解析】A浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气需要加热,A错误;Ba处花瓣褪色,鲜花花瓣中有水分,不能说明Cl2具有漂白性,B错误;C加热b处,可见白烟,Na与Cl2反应是放热反应,C错误;Dd处玻璃管膨大处起缓冲,防止液体冲出的作用,D正确; 故选D。8(2023北京西城高三北京师大附中校考阶段练习)以下关于的制备、干燥、收集、吸收(如下图所示)的说法正确的是A生成氯气的同时,可能转化为Ba中加入饱和食盐水,b中加入浓硫酸C用溶液吸收时,体现氧化性,体现还原性D每消耗8.7克,
20、生成氯气【答案】B【解析】A生成氯气的同时,是将盐酸中的氯元素由-1价氧化为0价,为氧化剂,本身被还原,化合价降低,不可能转化为,选项A错误;B浓盐酸易挥发,制得的氯气中含有氯化氢及水蒸气,通过a中加入饱和食盐水除去氯化氢,再通过b中加入浓硫酸干燥得到纯净干燥的氯气,选项B正确;C用溶液吸收时,发生反应2+=NaCl+NaClO+H2O,反应中只有氯元素化合价由0价变为-1价和+1价,既体现氧化性也体现还原性,而既没有体现氧化性也没有体现还原性,选项C错误;D根据反应+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O可知,每消耗8.7克,生成氯气0.1mol,且没有说明标准状况,不能确定气体的体积,
21、选项D错误;故选B。1(2023江苏扬州扬州中学校考模拟预测)氯及其化合物应用广泛。氯的单质Cl2可由MnO2与浓盐酸共热得到,Cl2能氧化Br-,可从海水中提取Br2;氯的氧化物ClO2可用于自来水消毒,ClO2是一种黄绿色气体,易溶于水,与碱反应会生成ClO与ClO;亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效漂白剂和氧化剂。实验室欲由下列装置制取高浓度的HClO溶液,有关实验装置和原理能达到各自实验目的的是A制取氯气B制取氯水C提高HClO浓度D分离HClO【答案】C【解析】A浓盐酸与MnO2加热条件制取Cl2,该装置中少了酒精灯,A项不能达到实验目的;B制取的Cl2含有HCl,需要用饱和氯化钠洗
22、气装置长进短处,该装置达到无法除杂的目的,B项不能达到实验目的;C氯气溶于水存在平衡Cl2+H2OHCl+HClO,加入CaCO3消耗HCl使平衡正向HClO浓度增大,C项能达到实验目的;D最终得到浓的HClO中含有CaCO3固体,需要进行过滤除去,该装置错误,D项不能达到实验目的;故选C。2(2023山东青岛统考二模)用如图装置制备次氯酸并验证其氧化性。可以与含水碳酸钠反应得到气体和。下列说法错误的是A装置甲中每生成16.8g碳酸氢钠同时生成标准状况下B装置乙中盛装的是浓硫酸C将装置丙中次氯酸溶液转移到装置丁中的具体操作是打开关闭D装置丁中溶液酸性显著增强可证明次氯酸的氧化性【答案】B【解析
23、】A装置甲中发生氧化还原反应:2Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaHCO3+2NaCl,每生成16.8g(0.2mol)碳酸氢钠则生成0.1molCl2O,标准状况下的体积为2.24L,A项正确;B装置乙的作用是吸收多余的Cl2,防止干扰后续氧化性的验证,浓硫酸不能除去多余Cl2,故装置乙中盛装的不是浓硫酸,B项错误;C打开 K2 关闭 K1,则利用压强能将装置丙中液体压入装置丁,C项正确;D装置丁中溶液酸性显著则说明发生了HClO+HCOOH=HCl+CO2+H2O,可证明次氯酸的氧化性,D项正确。答案选B。3(2023辽宁校联考模拟预测)高铁酸钾可以用于饮用水处理。工业上制备
24、的一种方法是向溶液中通入氯气,然后再加入溶液:;。(方程式均未配平)下列说法正确的是A氯气与热的石灰乳反应制得的漂白粉或漂粉精可以用于游泳池等场所的消毒B若反应中,则该反应还原产物与氧化产物的物质的量之比为C用上述方法得到时最多消耗D处理饮用水时,加入高铁酸钾效果相当于加入氯气和铝盐两种物质【答案】D【解析】A氯气与热的石灰乳反应生成Ca(ClO3)2、CaCl2,制备漂白粉不能用热的石灰乳和氯气反应,故A错误;B若反应中,根据得失电子守恒,反应方程式为,则该反应还原产物与氧化产物的物质的量之比为,故B错误;C若反应中不生成KClO3,得到转移6mol电子,根据得失电子守恒,消耗,由于反应中生
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