氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法(習(xí)題精煉)(解析版)(人教2019必修第一冊(cè))

第2章海水中的重要元素—鈉和氯2.2.2氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法一、選擇題1．如圖是實(shí)驗(yàn)室制備氯氣并進(jìn)行一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn)的裝置(夾持設(shè)備已略)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．裝置A燒瓶?jī)?nèi)的試劑可以是KMnO4B．裝置B具有除雜和貯存氣體的作用C．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，振蕩D會(huì)觀察到液體分層且下層呈紫紅色D．利用該裝置能證明氯的非金屬性強(qiáng)于溴的非金屬性【答案】C【解析】A．根據(jù)裝置圖，裝置A沒(méi)有加熱，故燒瓶?jī)?nèi)的試劑可以是KMnO4，高錳酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為：2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O，故A正確；B．制備的氯氣中含有少量揮發(fā)出來(lái)的氯化氫氣體，可用飽和食鹽水除去，故根據(jù)裝置圖，裝置B具有除雜和貯存氣體的作用，故B正確；C．根據(jù)萃取原理，苯的密度比水小，故振蕩D會(huì)觀察到液體分層且上層呈紫紅色，故C錯(cuò)誤；D．裝置A制備出來(lái)的氯氣，與裝置C中的溴化鈉反應(yīng)生成溴單質(zhì)，根據(jù)裝置C中的顏色變化可證明氯的非金屬性強(qiáng)于溴的非金屬性，故D正確；2．某化學(xué)課外活動(dòng)小組通過(guò)下列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Cl2與NH3的反應(yīng)，下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．用KMnO4和濃鹽酸制備Cl2時(shí)，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:5B．反應(yīng)后，裝置C中黃綠色變淺，并有白煙產(chǎn)生，白煙的成分為NH4ClC．A裝置制備Cl2，E裝置制備N(xiāo)H3D．尾氣中的NH3可被F裝置吸收【答案】C【解析】A．高錳酸鉀中Mn元素的化合價(jià)由+7價(jià)變?yōu)?2價(jià)，氯氣中的Cl元素的化合價(jià)由?1價(jià)變?yōu)?價(jià)，根據(jù)得失電子數(shù)相等，n(KMnO4)：n(Cl2)=2:5，配平方程式為16HCl+2KMnO4=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑，氧化劑為高錳酸鉀，還原劑為氯化氫，16分子中有10分子氯化氫化合價(jià)升高做還原劑，氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為1:5，故A正確；B．氯氣與氨氣反應(yīng)生成白煙的反應(yīng)式為：3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2，氯氣被消耗，生成的氯化銨為固體，有白煙生成，故B正確；C．D中的干燥劑為氯化鈣，氯化鈣會(huì)與氨氣反應(yīng)，所以不能用于干燥氨氣，E裝置不能用來(lái)制取氨氣，故C錯(cuò)誤；D．氨氣極易溶于水，氨氣在四氯化碳中溶解度小，F(xiàn)裝置可以起到防倒吸的作用，氨氣進(jìn)入有機(jī)層會(huì)上升，到有機(jī)和無(wú)機(jī)層交界時(shí)被水吸收，故D正確；3．如圖裝置用來(lái)檢驗(yàn)氯氣的部分性質(zhì)，下列說(shuō)法不正確的是（）A．裝置A的作用是除去氯氣中的水蒸汽B．該實(shí)驗(yàn)必須在通風(fēng)櫥中進(jìn)行C．裝置C中發(fā)生反應(yīng)為Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2OD．裝置B的現(xiàn)象是干燥處布條褪色，濕潤(rùn)處布條不褪色【答案】D【解析】A．濃硫酸具有吸水性，與氯氣不反應(yīng)，則裝置A的作用是除去氯氣中的水蒸汽，故A正確；B．氯氣有毒，則該實(shí)驗(yàn)必須在通風(fēng)櫥中進(jìn)行，故B正確；C．裝置C中NaOH吸收尾氣，發(fā)生反應(yīng)為Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，故C正確；D．B中干燥布條不能褪色，而濕潤(rùn)處布條褪色，故D錯(cuò)誤；4．實(shí)驗(yàn)室中某些氣體的制取、收集及尾氣處理裝置如圖所示（省略?shī)A持和凈化裝置）。僅用此裝置和表中提供的物質(zhì)完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，最合理的選項(xiàng)是選項(xiàng)a中的物質(zhì)b中的物質(zhì)c中收集的氣體d中的物質(zhì)A濃氨水CaONH3H2OB稀硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD濃鹽酸KMnO4Cl2NaOH溶液【答案】D【解析】A．濃氨水與氧化鈣混合生成氨氣，氨氣的密度比空氣小，不能使用向上排空氣法收集，A錯(cuò)誤；B．由于SO2氣體易溶于水，因此通常是用濃硫酸和固體Na2SO3反應(yīng)制取SO2，B錯(cuò)誤；C．稀硝酸與銅生成的是NO，且二氧化氮和水反應(yīng)生成NO，NO與水不反應(yīng)，不能用水吸收尾氣，C錯(cuò)誤；D．濃鹽酸與KMnO4在常溫下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯氣，氯氣的密度大于空氣，可以使用向上排空氣方法收集，氯氣是大氣污染物，可以用NaOH溶液進(jìn)行尾氣處理，D正確；5．利用如圖裝置可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖牵ǎ┻x項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康腦中試劑Y中試劑A用Na2SO3和濃硫酸制取并收集純凈干燥的SO2，并驗(yàn)證其漂白性品紅溶液濃硫酸B用Cu與稀硝酸制取并收集純凈干燥的NO水濃硫酸C驗(yàn)證電石與飽和食鹽水反應(yīng)生成的氣體的性質(zhì)并收集CuSO4溶液KMnO4溶液D用MnO2和濃鹽酸制取并收集純凈干燥的Cl2飽和食鹽水濃硫酸【答案】A【解析】A．Na2SO3和濃硫酸生成二氧化硫，二氧化硫能使品紅溶液褪色，所以用品紅溶液檢驗(yàn)二氧化硫，濃硫酸具有吸水性且和二氧化硫不反應(yīng)，所以能干燥二氧化硫，二氧化硫密度大于空氣，所以采用此法排空氣收集，二氧化硫有毒，不能直接排空，應(yīng)該有尾氣處理裝置，故A能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

B．用Cu與稀硝酸制取一氧化氮中含有揮發(fā)出來(lái)的硝酸，一氧化氮難溶于水，可用水除去硝酸，再用濃硫酸干燥，但是一氧化氮能與氧氣反應(yīng)，不能用排空氣法收集，故B不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；C．電石與飽和食鹽水反應(yīng)生成的乙炔中混有硫化氫，選硫酸銅可除去，Y中高錳酸鉀可氧化乙炔，后續(xù)裝置不能收集乙炔氣體，故C不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模籇．MnO2和濃鹽酸常溫下不反應(yīng)，缺少加熱裝置，故D不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?．氣體是一種低毒高效的消毒劑，濃度較大時(shí)易分解爆炸。制備的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．a(chǎn)用于平衡氣壓B．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后再通空氣C．④裝置中，作還原劑D．⑤的作用是吸收【答案】B【解析】A．長(zhǎng)導(dǎo)管a可使裝置內(nèi)外壓強(qiáng)相等，有平衡氣壓的作用，A正確；B．ClO2濃度較大時(shí)易分解爆炸，因此在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)就要通入空氣，以稀釋ClO2的濃度，防止爆炸，B錯(cuò)誤；C．裝置④為制備ClO2的裝置，NaClO2中的Cl元素的化合價(jià)由+3價(jià)升高至+4價(jià)，作還原劑，C正確；D．根據(jù)上述分析可知，裝置⑤可吸收ClO2，D正確；7．向四支試管中分別加入少量不同的無(wú)色溶液進(jìn)行如下操作，結(jié)論正確的是()選項(xiàng)操作及現(xiàn)象結(jié)論A加入AgNO3溶液，生成白色沉淀，再加稀鹽酸沉淀不溶解原溶液中有Cl-存在B通入Cl2后，溶液變?yōu)樯铧S色，繼續(xù)加入淀粉溶液后溶液變藍(lán)原溶液中有I-存在C加入Ba(NO3)2溶液，生成白色沉淀，加稀鹽酸后沉淀不溶解時(shí)原溶液中有存在D加入稀鹽酸，生成的氣體能使澄清石灰水變渾濁原溶液中有存在【答案】B【解析】A．在加入鹽酸之前生成的可能是AgCl沉淀也可能是碳酸銀沉淀等等，但是后面加入鹽酸后可以轉(zhuǎn)化為AgCl，所以沉淀不溶解，因此，不能確定原溶液里是否有Cl-是存在，A錯(cuò)誤；B．氯氣能將碘離子氧化為碘單質(zhì)，碘水溶液為棕黃色，碘遇淀粉變藍(lán)色，B正確；C．硝酸根在酸性條件下有強(qiáng)氧化性。若溶液中含有亞硫酸根或亞硫酸，加入Ba(NO3)2溶液后，都能生成白色沉淀，加稀鹽酸酸化后，亞硫酸鋇能被硝酸根氧化成硫酸鋇，因此，不能確定原溶液中是否有硫酸根離子存在，C錯(cuò)誤；D．碳酸根、碳酸氫根、亞硫酸根、亞硫酸氫根遇到鹽酸，均會(huì)生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體，因此，不能確定原溶液中有碳酸根離子，D錯(cuò)誤；8．下列有關(guān)離子檢驗(yàn)的操作及結(jié)論均正確的是()A．向某溶液中先加適量鹽酸酸化，再加溶液，產(chǎn)生白色沉淀，則該溶液中一定含有B．向某溶液中加入溶液有白色沉淀出現(xiàn)，再加稀硝酸，沉淀不消失，則該溶液中一定含有C．向某溶液中加入稀鹽酸，產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的無(wú)色氣體，則該溶液中一定含有D．向某溶液中滴加溶液有白色沉淀生成，在白色沉淀上滴加鹽酸有無(wú)色無(wú)味的氣體生成，說(shuō)明該溶液中含有【答案】D【解析】A.鹽酸中的氯離子干擾原溶液中氯離子的檢驗(yàn)，應(yīng)改為硝酸，故A錯(cuò)誤；B.硫酸根離子會(huì)干擾銀離子的檢驗(yàn)，可改為氯化鈉，，故B錯(cuò)誤；C.首先能使澄清石灰水變渾濁的無(wú)色氣體不只是CO2，還有SO2，其次，與鹽酸反應(yīng)生成CO2的不只是CO32-，還有HCO3-，則溶液中可能存在的離子有CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-等，故C錯(cuò)誤；D.向某溶液中滴加溶液有白色沉淀生成，在白色沉淀上滴加鹽酸有無(wú)色無(wú)味的氣體生成，該氣體為CO2，該白色沉淀為BaCO3，則說(shuō)明該溶液中含有，故D正確；9．在新制氯水中存在多種分子和離子，下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論一致且正確的是（）A．溶液呈黃綠色，且有刺激性氣味，說(shuō)明有Cl2存在B．加入有色布條，有色布條褪色，說(shuō)明有Cl2存在C．加入鹽酸酸化的AgNO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明有Cl–存在D．加入NaOH溶液，氯水黃綠色消失，說(shuō)明有HClO存在【答案】A【解析】A.因?yàn)镃l2是黃綠色，且有刺激性氣味的氣體，所以溶液呈黃綠色，且有刺激性氣味，說(shuō)明有Cl2存在，故A正確；B.加入有色布條，有色布條褪色，是因?yàn)镠ClO的強(qiáng)氧化性，故B錯(cuò)誤；C.鹽酸中含Cl–，加入鹽酸酸化的AgNO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀，不能說(shuō)明原溶液中有Cl–存在，故C錯(cuò)誤；D.加入NaOH溶液能和氯水中Cl2反應(yīng)，Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,氯水黃綠色消失，不是HClO的原因。故D錯(cuò)誤；答案：A。10．鑒別Cl-、Br-、I-三種離子，不宜選用的試劑組是（）A．溴水和淀粉溶液 B．AgNO3溶液和稀HNO3C．氯水和CCl4溶液 D．氯水和淀粉溶液【答案】A【解析】A．溴水中的溴單質(zhì)可置換出碘單質(zhì)，遇淀粉顯藍(lán)色，但是不能鑒別Cl-、Br-，故A符合題意；B．加AgNO3溶液和稀HNO3，均會(huì)生成沉淀，且沉淀顏色分別為白色、淡黃色、黃色，能鑒別，B不符合題意；C．加氯水和CCl4溶液，可置換出溴單質(zhì)和碘單質(zhì)，CCl4可萃取溴單質(zhì)和碘單質(zhì)，有機(jī)層分別是橙紅色和紫紅色，含Cl-溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，可以鑒別，C不符合題意；D．加氯水和淀粉溶液，可置換出溴單質(zhì)和碘單質(zhì)，但只有碘單質(zhì)遇淀粉顯藍(lán)色，含Cl-溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，可以鑒別，故D不符合題意；11．下列溶液中離子檢驗(yàn)的結(jié)論不正確的是（）A．滴入AgNO3溶液有白色沉淀產(chǎn)生，說(shuō)明原溶液中一定含有Cl－B．先加入稀鹽酸，無(wú)明顯現(xiàn)象，再滴入BaCl2溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，說(shuō)明原溶液中一定含有SO42—C．加入稀鹽酸，有無(wú)色無(wú)味氣體產(chǎn)生，該氣體能使澄清石灰水變渾濁，說(shuō)明原溶液中可能含有CO32—D．加入濃NaOH溶液微熱，試管口附近濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，說(shuō)明原溶液中一定含有NH4+【答案】A【解析】A項(xiàng)：滴入AgNO3溶液產(chǎn)生的白色沉淀可能是AgCl、Ag2CO3等，故原溶液中可能有Cl－、CO32-等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)：加入稀鹽酸無(wú)現(xiàn)象，排除了CO32-、Ag+等干擾，再加BaCl2溶液產(chǎn)生的白色沉淀只能是BaSO4，原溶液中一定含有SO42—，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)：加入稀鹽酸后，生成的無(wú)色無(wú)味、能使石灰水變渾濁氣體是CO2，則原溶液中可能含有CO32-、HCO3-等，C項(xiàng)正確。D.加入濃NaOH溶液微熱，生成的能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體一定是NH3，則原溶液中一定含有NH4+，D項(xiàng)正確。12．下列關(guān)于某無(wú)色溶液中離子檢驗(yàn)的操作、現(xiàn)象與結(jié)論對(duì)應(yīng)正確的是（）檢驗(yàn)操作現(xiàn)象結(jié)論A加入鹽酸酸化的氯化鋇產(chǎn)生白色沉淀一定有SO42-B加入氯水與四氯化碳有機(jī)層呈紫色一定有I-C加入足量稀鹽酸產(chǎn)生無(wú)色氣體一定有CO32-D加入硝酸銀產(chǎn)生白色沉淀一定有Cl-【答案】B【解析】A、加入鹽酸酸化的氯化鋇、產(chǎn)生白色沉淀，可能是Ag+反應(yīng)生成的氯化銀沉淀，故A錯(cuò)誤；B、加入氯水，氯氣將碘離子氧化為碘單質(zhì)，碘溶于四氯化碳呈紫色，故B正確；C、加入足量稀鹽酸，產(chǎn)生無(wú)色氣體，該氣體可能是二氧化硫，故C錯(cuò)誤；D、加入硝酸銀，產(chǎn)生白色沉淀可能是碳酸銀等，故D錯(cuò)誤；故選B。13．MnO2在電池、玻璃、有機(jī)合成等工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。利用粗MnO2(含有雜質(zhì)MnO和MnCO3)制取純MnO2的流程如圖：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．酸浸過(guò)程中可以用濃鹽酸代替稀硫酸B．操作X的名稱(chēng)是過(guò)濾C．氧化過(guò)程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：5Mn2+＋2ClO＋4H2O＝5MnO2↓＋Cl2↑＋8H+D．Cl2與NaOH溶液加熱反應(yīng)得到的NaClO3可以循環(huán)使用【答案】A【解析】A.由分析可知，MnO2不溶于硫酸，濃鹽酸能與MnO2反應(yīng)，所以在酸浸過(guò)程中不能用濃鹽酸代替稀硫酸，故A錯(cuò)誤；B.粗MnO2樣品加入稀硫酸，MnO2不溶于硫酸，所以加稀硫酸時(shí)樣品中的MnO和MnCO3分別和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO4，同時(shí)產(chǎn)生二氧化碳，過(guò)濾后得到二氧化錳固體及含有硫酸錳的濾液，操作X為過(guò)濾，故B正確；C.過(guò)渡后向?yàn)V液中加入氯酸鈉，將Mn2+氧化生成MnO2沉淀，根據(jù)得失電子守恒和電荷守恒、元素守恒配平該反應(yīng)的離子方程式為5Mn2+＋2ClO＋4H2O＝5MnO2↓＋Cl2↑＋8H+，故C正確；D.由流程可知，Cl2與NaOH溶液加熱反應(yīng)得到的NaClO3可以在“氧化”步驟循環(huán)使用，故D正確；二、非選擇題14．氯氣與堿溶液反應(yīng)，在低溫、稀堿溶液中主要產(chǎn)物是ClO3－和Cl－，在75℃以上、濃堿溶液中主要產(chǎn)物是ClO－和Cl－。研究小組用如下實(shí)驗(yàn)裝置制取氯酸鉀(KClO3)，并測(cè)定其純度。(夾持裝置已省略)a為濃鹽酸，b為MnO2，c為飽和食鹽水，d為30%KOH溶液，e為NaOH溶液回答下列問(wèn)題：(1)檢查裝置氣密性后，添加藥品，待裝置III水溫升至75℃開(kāi)始反應(yīng)。①裝置II的作用為_(kāi)____________________________________。②若取消裝置II，對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響是___________________。③從裝置III的試管中分離得到KClO3粗產(chǎn)品，其中混有的雜質(zhì)是KClO和_____________(填化學(xué)式）。(2)為測(cè)定產(chǎn)品KClO3的純度，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：步驟1：取3.00g樣品溶于水配成250mL溶液。步驟2：取25.00mL溶液于錐形瓶中，滴加足量H2O2溶液充分振蕩以除盡ClO－。然后煮沸溶液1～2分鐘，冷卻。步驟3：加入過(guò)量KI溶液，再逐滴加入足量稀硫酸。(ClO3－+6I－+6H+=Cl－+3I2+3H2O)步驟4：加入指示劑，用0.600mol/LNa2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL。(2S2O32－+I2=S4O62－+2I－)步驟2中除去ClO－的離子方程式是_________________。②樣品中KClO3的貭量分?jǐn)?shù)為_(kāi)____。(保留三位有效數(shù)字，KClO3式量：122.5)【答案】（1）①除去氯氣中混有的氯化氫氣體，避免影響產(chǎn)率②氯化氫氣體進(jìn)入裝置Ⅲ消耗KOH，使KClO3產(chǎn)量降低③KCl（2）①ClO－+H2O2Cl－+O2↑+H2O②81.7%【解析】(1)①根據(jù)分析，裝置Ⅱ的作用是除去氯氣中混有的氯化氫氣體，避免影響產(chǎn)率；②若取消裝置II，氯化氫氣體進(jìn)入裝置Ⅲ消耗KOH，使KClO3產(chǎn)量降低；③在75℃以上、濃堿溶液中主要產(chǎn)物是ClO－和Cl－，故從裝置III的試管中分離得到KClO3粗產(chǎn)品，其中混有的雜質(zhì)是KClO和KCl；(2)①堿性條件，ClO－有強(qiáng)氧化性，ClO3－氧化性較弱，H2O2溶液可以氧化ClO－而不能氧化ClO3－，從而可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定含量。滴加足量H2O2溶液充分振蕩以除盡ClO－，該過(guò)程中ClO－被還原為Cl－，H2O2溶液被氧化為O2，故發(fā)生的離子反應(yīng)式為ClO－+H2O2Cl－+O2↑+H2O；②根據(jù)離子反應(yīng)式定量關(guān)系式ClO3－~3I2~6S2O32－，故消耗20.00mL0.600mol/LNa2S2O3物質(zhì)的量為0.012mol，則25.00mL樣品溶液KClO3物質(zhì)的量為0.002mol，則250mL溶液KClO3物質(zhì)的量為0.02mol，所含質(zhì)量2.45g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為81.7%。15．氯氣是一種重要的化工原料，從氯氣的發(fā)現(xiàn)到氯元素的確認(rèn)，經(jīng)歷了數(shù)位科學(xué)家30多年的不懈探索，根據(jù)相關(guān)信息，回答下列問(wèn)題：(1)化學(xué)家舍勒將軟錳礦(主要成分為MnO2)與濃鹽酸混合并加熱，很快產(chǎn)生有強(qiáng)烈刺激性氣味的黃綠色氣體，完成該反應(yīng)的化學(xué)方程式：MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+___。最合理的氯氣發(fā)生裝置是_______(填字母)。(2)化學(xué)家貝托萊將Cl2的水溶液露置在陽(yáng)光下，反應(yīng)生成一種無(wú)色無(wú)味氣體，該氣體為_(kāi)____。(3)化學(xué)家泰耐特將Cl2通入石灰乳中，得到一種具有漂白作用的混合液。為證明該混合液的漂白作用，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)(試劑、材料等任選)，完成下表中的空白。實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論取_____與試管中，滴