考点14 氯元素单质及其重要化合物
一、选择题
1.(2018·全国卷Ⅱ·7)化学与生活密切相关。
下列说法错误的是( )
A.碳酸钠可用于去除餐具的油污
B.漂白粉可用于生活用水的消毒
C.氢氧化铝可用于中和过多胃酸
D.碳酸钡可用于胃肠X射线造影检查
【命题意图】本题考查生活中的化学知识,意在考查学生利用所学化学知识解释生活中化学问题的能力。
【解析】选D。
碳酸钠溶液显碱性,会使油污中的油脂发生水解生成可溶性的物
质而除去,故A项正确;漂白粉的主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2,其中Ca(ClO)2具有强氧化性能够杀菌消毒,可用于生活用水的消毒,故B项正确;胃酸的主要成分为HCl,而氢氧化铝能够中和胃酸,故可用于治疗胃酸过多,C项正确;碳酸钡能够溶于胃酸而形成可溶性的钡盐,重金属盐溶液能使蛋白质变性而造成人体中毒,故D项错误。
【教材回扣】硫酸钡不溶于水,不溶于酸,不能够被X 射线透过,因此在医学上常用作钡餐,用于肠胃X射线造影检查。
二、非选择题
2.(2018·北京高考·28)实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。
资料:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。
(1)制备K2FeO4(夹持装置略)
①Ａ为氯气发生装置。
A中反应方程式是(锰被还原为Mn2+)。
②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
③Ｃ中得到紫色固体和溶液。
C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH 2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外还有。
(2)探究K2FeO4的性质
①取C中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体,得溶液a,经检验气体中含有Cl2。
为证明是否K2FeO4氧化了Cl-而产生Cl2,设计以下方案:
方案Ⅰ取少量a,滴加KSCN溶液至过量,溶液呈红色。
用KOH溶液充分洗涤C中所得固体,再用KOH溶液将K2FeO4溶出,得方案Ⅱ
到紫色溶液b。
取少量b,滴加盐酸,有Cl2产生。
i.由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有离子,但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化,还可能
由
产生(用方程式表示)。
ii.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl-。
用KOH溶液洗涤的目的是。
②根据K2FeO4的制备实验得出:氧化性Cl2Fe-(填“>”或“<”),而方案Ⅱ实验表明,Cl2和Fe-的氧化性强弱关系相反,原因是。
③资料表明,酸性溶液中的氧化性Fe->Mn-,验证实验如下:将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振荡后溶液呈浅紫色,该现象能否证明氧化性Fe->Mn-。
若能,请说明理由;若不能,进一步设计实验方案。
理由或方案: 。
【命题意图】本题考查了实验方案设计与评价、含铁化合物、Cl2、氧化还原反应等的相关知识,意在考查化学实验设计与科学探究能力、分析问题和解决问题
的能力。
【解题关键】解答本题需要注意以下点:
(1)装置C中存在过量KOH,Cl2能与KOH反应。
(2)K2FeO4具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,根据氧化还原反应原理可知,铁元素价态降低,生成Fe3+。
【解析】(1)①Ａ中KMnO4与浓盐酸反应,锰被还原为Mn2+,故反应方程式是2KMnO4+16HCl(浓)2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O。
②Cl2中混有HCl,可用饱和食盐
水除去,故除杂装置B为。
③由图示信息,溶液中有KOH,故还有Cl2与KOH之间的歧化反应:Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O。
(2)①“取少量a,滴加KSCN溶液至过量,溶液呈红色”,说明a中含Fe3+,但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化,因为K2FeO4具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,还可能由4Fe-+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O产生。
K2FeO4在碱性溶液中较稳定。
ClO-与Cl-在酸性条件下反应生成Cl2,用KOH溶液洗涤的目的是排除ClO-的干扰。
②Ｋ2FeO4的制备实验中,溶液呈碱性,发生反应3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH 2K2FeO4+6KCl+8H2O,根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,故氧化性:Cl2>Fe-。
实验Ⅱ中加入了盐酸,溶液的酸碱性发生变化,Cl2和Fe-的氧化性强弱关系发生变化。
③若能证明,根据题意K2FeO4在足量H2SO4溶液中会转化为Fe3+和O2,最后溶液中不存在Fe-,溶液振荡后呈浅紫色一定是Mn-的颜色,说明Fe-将Mn2+氧化成Mn-,所以该实验方案能证明氧化性Fe->Mn-。
(或不能证明,因溶液b呈紫色,溶液b滴入MnSO4和H2SO4的混合溶液中,c(Fe-)变小,溶液的紫色也会变浅;则设计一个空白对比的实验方案,方案为向紫色溶液b中滴加过量稀硫酸,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色)。
答案:(1)①2KMnO4+16HCl(浓)2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O
②
③Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O
(2)①i.Fe3+4Fe-+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O
ii.排除ClO-的干扰
②＞溶液的酸碱性不同
③能证明,理由:Fe-在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2,溶液浅紫色一定是Mn-的颜色
(或不能证明,方案:向紫色溶液b中滴加过量稀硫酸,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色)
3.(2018·江苏高考·19)以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3,其主要实验流程如下:
已知:①Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O是放热反应。
②Ｎ2H4·H2O沸点约118 ℃,具有强还原性,能与NaClO剧烈反应生成N2。
(1)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时,若温度超过40 ℃,Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl,其离子方程式为;实验中控制温度除用冰水浴外,还需采取的措施是。
(2)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如题19图-1所示。
NaClO 碱性溶液与尿素水溶液在40 ℃以下反应一段时间后,再迅速升温至110 ℃继续反应。
实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是;使用冷凝管的目的是。
题19图-1
题19图-2 题19图-3
(3)步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3(水溶液中H2SO3、HS-、
S-随pH的分布如题19图-2所示,Na2SO3的溶解度曲线如题19图-3所示)。
①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。
实验中确定何时停止通SO2的实验操作为。
②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案: ,用少量无水乙醇洗涤,干燥,密封包装。
【命题意图】本题考查实验制备水合肼和无水Na2SO3,涉及方程式书写、实验条件的控制以及实验方案的设计等,难度中等。
【解析】(1)氯由0价升至+5价和降至-1价,发生歧化反应,根据得失电子守恒可配平反应。
缓慢通入Cl2可以减慢反应速率,从而控制反应温度。
(2)若将尿素滴入NaClO碱性溶液中,可以迅速将滴入的尿素氧化成水合肼,而已知②中说明,水合肼具有强还原性,可以被NaClO氧化成N2,所以应将NaClO碱性溶液滴入尿素中。
水合肼的沸点为118 ℃,若不使用冷凝管,则会造成水合肼的挥发而损失。
(3)①由图-2知,pH=4时,溶液中主要存在HS-,所以可以通过测定溶液的pH来确定溶液中的主要成分为NaHSO3。
②由图-2知,pH=10左右时,溶液中主要成分为Na2SO3,故可以向NaHSO3中加入NaOH溶液,控制pH约为10时,得Na2SO3溶液,由图-3知,在温度高于34 ℃时,析出的主要成分为Na2SO3,在低于34 ℃时,析出Na2SO3·7H2O晶体,故加热浓缩Na2SO3溶液时,需要控制温度在34 ℃以上,最后趁热过滤,以得出较纯的Na2SO3晶体。
答案:(1)3Cl2+6OH-5Cl-+Cl-+3H2O 缓慢通入Cl2
(2)NaClO碱性溶液减少水合肼的挥发
(3)①测量溶液的pH,若pH约为4,停止通SO2
②边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液,测量溶液pH,pH约为10时,停止滴加NaOH溶液,加热浓缩溶液至有大量晶体析出,在高于34 ℃条件下趁热过滤
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