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高中 | 氯气题目答案及解析如下,仅供参考!
必修一
第四章 非金属及其化合物
第二节 富集在海水中的元素——氯
氯气
氯气可用于制取漂白剂和自来水消毒。
下图是实验室制备氯气的制备和除杂装置
①$\rm A$为氯气发生装置。$\rm A$中反应方程式是 $\rm ($锰被还原为$\text{M}{{\text{n}}^{2+}}\rm )$。
②将除杂装置$\rm B$补充完整并标明所用试剂 。
$2\\text{MnO}_{\\text{4}}^{-}+1\\text{6}{{\\text{H}}^{+}}+\\text{10C}{{\\text{l}}^{-}}=2\\text{M}{{\\text{n}}^{\\text{2+}}}+5\\text{C}{{\\text{l}}_{\\text{2}}}\\uparrow +8{{\\text{H}}_{\\text{2}}}\\text{O}$ ;
①$\rm A$装置中高锰酸钾将浓盐酸氧化反应生成$\rm Cl_{2}$,锰被还原为$\rm Mn^{2+}$,反应方程式为$2\text{MnO}_{\text{4}}^{-}+1\text{6}{{\text{H}}^{+}}+\text{10C}{{\text{l}}^{-}}=2\text{M}{{\text{n}}^{\text{2+}}}+5\text{C}{{\text{l}}_{\text{2}}}\uparrow +8{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}$;
②装置$\rm B$中盛放饱和食盐水除去氯气中混有的$\rm HCl$气体,装置如图 ;
“$\rm 84$”消毒液也可用于漂白,其工业制法是控制在常温条件下,将氯气通入$\rm NaOH$溶液中,反应的离子方程式为 。
$\\text{2O}{{\\text{H}}^{-}}+\\text{C}{{\\text{l}}_{\\text{2}}}=\\text{Cl}{{\\text{O}}^{-}}+\\text{C}{{\\text{l}}^{-}}+{{\\text{H}}_{\\text{2}}}\\text{O}$
"]]氯气通入$\text{NaOH}$溶液中生成氯化钠、次氯酸钠、水,反应的离子方程式为$\text{2O}{{\text{H}}^{-}}+\text{C}{{\text{l}}_{\text{2}}}=\text{Cl}{{\text{O}}^{-}}+\text{C}{{\text{l}}^{-}}+{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}$;
同学们探究“$\rm 84$”消毒液在不同$\rm pH$下使红纸褪色的情况,做了如下实验:
步骤$\rm 1$:将$\rm 5$ $\rm mL$市售“$\rm 84$”消毒液稀释$\rm 100$倍,测得稀释后溶液的$\text{pH}=12$;
步骤$\rm 2$:将稀释后溶液各$\rm 20$ $\rm mL$分别加入$\rm 3$个洁净的小烧杯中;
步骤$\rm 3$:用${{\text{H}}_{2}}\text{S}{{\text{O}}_{4}}$溶液将$\rm 3$个烧杯内溶液的$\rm pH$分别调至$\rm 10$、$\rm 7$和$\rm 4($溶液体积变化忽略不计$\rm )$。
步骤$\rm 4$:在$\rm 3$个烧杯中分别放入大小相同的红纸,观察现象,记录如下:
烧杯 | 溶液的$\rm pH$ | 现象 |
$\rm a$ | $\rm 10$ | $\rm 10$ $\rm min$后,红纸基本不褪色;$\rm 4$ $\rm h$后红纸褪色 |
$\rm b$ | $\rm 7$ | $\rm 10$ $\rm min$后,红纸颜色变浅;$\rm 4$ $\rm h$后红纸褪色 |
$\rm c$ | $\rm 4$ | $\rm 10$ $\rm min$后,红纸颜色变得更浅;$\rm 4$ $\rm h$后红纸褪色 |
已知,溶液中$\rm \text{C}{{\text{l}}_{2}}$、$\rm HClO$和$\rm \text{Cl}{{\text{O}}^{-}}$物质的量分数$\rm \left( \alpha \right)$随溶液$\rm pH$变化的关系如下图所示:
①由实验现象可得以下结论:溶液$\rm pH$在$\rm 4\sim 10$范围内,$\rm pH$越大,红纸褪色 。
②结合图像进行分析,$\rm b$、$\rm c$两烧杯中实验现象出现差异的原因是 。
越慢 ; 随$\\rm pH$增大$\\rm HClO$含量降低
"]]①由实验现象可知:溶液的$\text{pH}$在$\rm 4\sim 10$范围内,$\text{pH}$越大,红纸褪色越慢;
②结合图像进行分析,可知$\rm b$、$\rm c$两烧杯中实验现象出现差异的原因是随$\rm pH$增大$\rm HClO$含量降低;
由于氯气会与自来水中的有机物发生反应生成对人体有害的物质,人们尝试研究并使用新的自来水消毒剂,如$\text{Cl}{{\text{O}}_{2}}$气体就是一种新型高效含氯消毒剂。
①一种制备$\text{Cl}{{\text{O}}_{2}}$的方法是用$\text{S}{{\text{O}}_{2}}$通入硫酸酸化的$\text{NaCl}{{\text{O}}_{3}}$溶液中,反应的离子方程式为 。
②另一种制备$\text{Cl}{{\text{O}}_{2}}$的方法是用$\text{NaCl}{{\text{O}}_{3}}$与盐酸反应,同时有$\text{C}{{\text{l}}_{2}}$生成,产物中$\text{C}{{\text{l}}_{2}}$体积约占$\dfrac{1}{3}$,每生成$0.5\,\text{mol Cl}{{\text{O}}_{2}}$,转移 $\text{mol }{{\text{e}}^{-}}$。
③$\text{Cl}{{\text{O}}_{2}}$在杀菌消毒过程中会产生副产物亚氯酸盐$\left( \text{ClO}_{2}^{-} \right)$,需将其转化为$\text{C}{{\text{l}}^{-}}$除去。下列试剂中,可将$\text{Cl}{{\text{O}}_{2}}^{-}$转化为$\text{C}{{\text{l}}^{-}}$的是 $\rm ($填字母序号$\rm )$。
$\rm a.\text{FeS}{{\text{O}}_{4}}$ $\rm b.{{\text{O}}_{3}}$ $\rm c.\text{KMn}{{\text{O}}_{4}}$ $\rm d.KI$
$\\text{2ClO}_{3}^{-}+\\text{S}{{\\text{O}}_{\\text{2}}}\\text{=2Cl}{{\\text{O}}_{\\text{2}}}\\text{+SO}_{4}^{2-}$ ; $\\rm 0.5$ ; $\\rm ad$
"]]①$\text{S}{{\text{O}}_{2}}$通入硫酸酸化的$\text{NaCl}{{\text{O}}_{3}}$溶液中,$\text{NaCl}{{\text{O}}_{3}}$被还原为$\text{Cl}{{\text{O}}_{2}}$,$\text{S}{{\text{O}}_{2}}$被氧化为$\text{SO}_{4}^{2-}$,根据得失电子守恒,反应的离子方程式为$\text{2ClO}_{3}^{-}+\text{S}{{\text{O}}_{\text{2}}}\text{=2Cl}{{\text{O}}_{\text{2}}}\text{+SO}_{4}^{2-}$;
②$\text{NaCl}{{\text{O}}_{3}}$与盐酸反应生成$\text{Cl}{{\text{O}}_{2}}$、$\text{C}{{\text{l}}_{2}}$、氯化钠,产物中$\text{C}{{\text{l}}_{2}}$体积约占$\dfrac{1}{3}$,反应方程式为$\text{2NaCl}{{\text{O}}_{3}}\text{+4HCl}=2\text{Cl}{{\text{O}}_{2}}\uparrow +\text{C}{{\text{l}}_{2}}\uparrow +2\text{NaCl}+2{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}$,$\text{NaCl}{{\text{O}}_{3}}$中$\rm Cl$元素化合价由$\rm +5$降低为$\rm +4$被还原为$\text{Cl}{{\text{O}}_{2}}$,则每生成$0.5\;\rm \text{mol}\,\text{Cl}{{\text{O}}_{2}}$,转移$0.5\,\text{mol}\,{{\text{e}}^{-}}$;
③需将$\text{ClO}_{2}^{-}$其转化为$\rm Cl^{-}$除去,氯元素的化合价从$\rm +3$价变为$\rm -1$价,化合价降低得电子,被还原,需要加入还原剂,
$\rm a.$ $\rm FeSO_{4}$中亚铁离子具有还原性,可以做还原剂,故$a$符合;
$\rm b.$ $\rm O_{3}$具有强氧化性,故$b$不符合;
$\rm c.$ $\rm KMnO_{4}$具有强氧化性,故$c$不符合;
$\rm d.$ $\rm KI$具有还原性,可以做还原剂,故$\rm d$符合;
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