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氯气是一种重要的非金属单质,在历年的高考试卷中都是考查的重点.2014年各地高考试卷中,氯气的考查呈实验化、综合化发展的趋势,主要考点如下:
一、以氯气的实验室制法为载体,考查实验操作
例1 (2014年江苏卷5)下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验,能达到实验目的的是( )
图1
(A) 用装置甲制取氯气
(B) 用装置乙除去氯气中的少量氯化氢
(C) 用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液
(D) 用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O
解析:制取氯气,需要加热,(A)错误;气体除杂应深入浅出,(B)错误;过滤可以分离二氧化锰和氯化锰溶液,(C)正确;氯化锰易发生水解反应,(D)错误.
答案选(C).
二、以氯气的净化为载体,考查物质的分离与除杂
例2 (2014年大纲)下列除杂方案错误的是( )
表1
选项被提纯的物质杂质除杂试剂除杂方法
(A)CO(g)CO2(g)NaOH 溶液、浓 H2SO4洗气
(B)NH4Cl(aq)Fe3+(aq)NaOH溶液过滤
(C)Cl2(g)HCl(g)饱和食盐水、浓H2SO4洗气
(D)Na2CO3(s)NaHCO3(s)—灼烧
解析:除去CO中混有的CO2,当混合气体通过NaOH溶液时,除去了CO2,再通过浓H2SO4,除去了气体中的水分子,(A)正确;除去NH4Cl中的Fe3+,当加入NaOH溶液时,被提纯的物质NH4Cl也能与NaOH发生反应,可加入氨水调节pH至7~8,发生的离子方程式为Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH+4,(B)错误;HCl易溶于水,而氯气难溶于饱和食盐水,所以可用饱和NaCl溶液除去Cl2中的少量HCl,然后再通过浓H2SO4对Cl2进行干燥,(C)正确;NaHCO3不稳定,加热时分解生成Na2CO3,所以可用加热固体的方法除去Na2CO3固体中的NaHCO3杂质,(D)正确.
答案选(B).
三、以氯水为载体,考查离子的检验
例3 (2014年江苏)在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )
(A) 氯水的颜色呈浅绿色,说明氯水中含有Cl2
(B) 向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-
(C) 向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+
(D) 向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明氯水中含有HClO
解析:新制氯水中含有氯气,呈浅绿色,(A)正确;生成氯化银沉淀,说明氯水中含有氯离子,(B)正确;加入碳酸氢钠粉末,有气泡生成,说明有氢离子,(C)正确;氯气也能氧化亚铁离子,生成Fe3+,使溶液呈棕黄色,(D)错误.
答案:(D)
四、以氯水为载体,考查化学平衡和电离平衡
例4 (2014年浙江)氯在饮用水处理中常用作杀菌剂,且HClO的杀菌能力比ClO-强.25℃时氯气—氯水体系中存在以下平衡关系:
Cl2(g) Cl2(aq) K1=10-1.2
Cl2(aq)+ H2O HClO + H+ +Cl- K2=10-3.4
HClO H+ + ClO- Ka=?
其中Cl2(aq)、HClO和ClO-分别在三者中所占分数(α)随pH变化的关系如图所示.下列表述正确的是( )
图2
(A) Cl2(g)+ H2O 2H++ ClO-+ Cl- K=10-10.9
(B) 在氯处理水体系中,c(HClO)+c(ClO-) =c(H+)-c(OH-)
(C) 用氯处理饮用水时,pH=7.5时杀菌效果比pH=6.5时差
(D) 氯处理饮用水时,在夏季的杀菌效果比在冬季好
解析:将两个方程式相加,得到Cl2(g)+H2O
2H+ + ClO-+Cl- K=K1·K2=10-4.6,(A)错误;在氯处理水体系中,根据电荷守恒可得:c(OH-)+c(ClO-)=c(H+),(B)错误;由图可以看出,次氯酸的浓度在pH=7.5时比pH=6.5时少,杀菌效果差,(C)正确;夏季温度高,次氯酸受热易分解,在夏季的杀菌效果比在冬季差,(D)错误.
答案选(C).
五、以氯气的性质为载体,考查化学计算
例5 (2014年大纲)已知:将Cl2通入适量KOH溶液,产物中可能有KCl、KClO、KC1O3,且c(Cl-)c(ClO-)的值与温度高低有关.当n(KOH)=a mol时,下列有关说法错误的是( )
(A) 若某温度下,反应后
c(Cl-)c(ClO-)=11,则溶液中
c(Cl-)c(ClO-)=12
(B) 参加反应的氯气的物质的量等于12a mol
(C) 改变温度,反应中转移电子的物质的量n(e-)的范围:
12a mol≤n(e-)≤
56a mol
(D) 改变温度,产物中KClO3的最大理论产量为 a mol
解析:令n(ClO-)=1 mol,反应后
c(Cl-)c(ClO-)
=11,则n(Cl-)=11 mol,电子转移守恒,5×n(ClO-3)+1×n(ClO-)=1×n(Cl-),即5×n(ClO-3)+1×1 mol=1×11 mol,解得n(ClO-3)=2 mol,故溶液中 c(Cl-)c(ClO-)
=12
,(A)正确;由氯原子守恒可知,2n(Cl2)=n(KCl)+n(KClO)+n(KClO3),由钾离子守恒可知n(KCl)+n(KClO)+n(KClO3)=n(KOH),故参加反应的氯气的物质的量=
12n(NaOH)=12 a mol,
(B)正确;氧化产物只有KClO3时,转移电子最多,根据电子转移守恒5n(KCl)=n(KClO3),由钾离子守恒:n(KCl)+n(KClO3)=n(KOH),故
n(KClO3)=
16n(KOH)=16a mol,转移电子最大物质的量=
16a mol×5=
56a mol,氧化产物只有KClO时,转移电子最少,根据电子转移守恒n(KCl)=n(KClO),由钾离子守恒:n(KCl)+n(KClO)=n(KOH),故n(KClO)=12n(KOH)=12a mol,转移电子最小物质的量=
12a mol×1=
12a mol,故反应中转移电子的物质的量n(e-)的范围:
12a mol≤n(e-)≤56a mol,(C)正确;氧化产物只有KClO3时,其物质的量最大,由(C)s中计算可知:n最大(KClO3)=
16n(KOH)=
16a mol,(D)错误.
答案选(D).
六、以物质的应用为载体,考查氯气的性质
例6 (2014年海南)下列有关物质应用的说法错误的是( )
(A) 玻璃容器可长期盛放各种酸
(B) 纯碱可用于清洗油污
(B) 浓氨水可检验氯气管道泄漏
(D) Na2S可除去污水中的Cu2+
解析:玻璃容器可长期盛放不与玻璃发生反应的酸,但由于HF能与玻璃的成分SiO2发生反应(SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O),所以玻璃容器不能存放氢氟酸(HF),(A)错误;纯碱(Na2CO3)溶液由于CO2-3水解而显碱性,可以促进油脂的水解,因此纯碱可用于清洗油污,(B)正确;氯气与浓氨水挥发出的氨气可发生如下反应:8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl,当将浓氨水靠近氯气时,可以看到白烟(NH4Cl)生成,所以工厂里常用浓氨水来检验氯气管道是否泄漏,(C)正确; S2-能与Cu2+反应生成CuS沉淀,降低了水中的Cu2+浓度,(D)正确.
答案选(A).
一、以氯气的实验室制法为载体,考查实验操作
例1 (2014年江苏卷5)下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验,能达到实验目的的是( )
图1
(A) 用装置甲制取氯气
(B) 用装置乙除去氯气中的少量氯化氢
(C) 用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液
(D) 用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O
解析:制取氯气,需要加热,(A)错误;气体除杂应深入浅出,(B)错误;过滤可以分离二氧化锰和氯化锰溶液,(C)正确;氯化锰易发生水解反应,(D)错误.
答案选(C).
二、以氯气的净化为载体,考查物质的分离与除杂
例2 (2014年大纲)下列除杂方案错误的是( )
表1
选项被提纯的物质杂质除杂试剂除杂方法
(A)CO(g)CO2(g)NaOH 溶液、浓 H2SO4洗气
(B)NH4Cl(aq)Fe3+(aq)NaOH溶液过滤
(C)Cl2(g)HCl(g)饱和食盐水、浓H2SO4洗气
(D)Na2CO3(s)NaHCO3(s)—灼烧
解析:除去CO中混有的CO2,当混合气体通过NaOH溶液时,除去了CO2,再通过浓H2SO4,除去了气体中的水分子,(A)正确;除去NH4Cl中的Fe3+,当加入NaOH溶液时,被提纯的物质NH4Cl也能与NaOH发生反应,可加入氨水调节pH至7~8,发生的离子方程式为Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH+4,(B)错误;HCl易溶于水,而氯气难溶于饱和食盐水,所以可用饱和NaCl溶液除去Cl2中的少量HCl,然后再通过浓H2SO4对Cl2进行干燥,(C)正确;NaHCO3不稳定,加热时分解生成Na2CO3,所以可用加热固体的方法除去Na2CO3固体中的NaHCO3杂质,(D)正确.
答案选(B).
三、以氯水为载体,考查离子的检验
例3 (2014年江苏)在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )
(A) 氯水的颜色呈浅绿色,说明氯水中含有Cl2
(B) 向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-
(C) 向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+
(D) 向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明氯水中含有HClO
解析:新制氯水中含有氯气,呈浅绿色,(A)正确;生成氯化银沉淀,说明氯水中含有氯离子,(B)正确;加入碳酸氢钠粉末,有气泡生成,说明有氢离子,(C)正确;氯气也能氧化亚铁离子,生成Fe3+,使溶液呈棕黄色,(D)错误.
答案:(D)
四、以氯水为载体,考查化学平衡和电离平衡
例4 (2014年浙江)氯在饮用水处理中常用作杀菌剂,且HClO的杀菌能力比ClO-强.25℃时氯气—氯水体系中存在以下平衡关系:
Cl2(g) Cl2(aq) K1=10-1.2
Cl2(aq)+ H2O HClO + H+ +Cl- K2=10-3.4
HClO H+ + ClO- Ka=?
其中Cl2(aq)、HClO和ClO-分别在三者中所占分数(α)随pH变化的关系如图所示.下列表述正确的是( )
图2
(A) Cl2(g)+ H2O 2H++ ClO-+ Cl- K=10-10.9
(B) 在氯处理水体系中,c(HClO)+c(ClO-) =c(H+)-c(OH-)
(C) 用氯处理饮用水时,pH=7.5时杀菌效果比pH=6.5时差
(D) 氯处理饮用水时,在夏季的杀菌效果比在冬季好
解析:将两个方程式相加,得到Cl2(g)+H2O
2H+ + ClO-+Cl- K=K1·K2=10-4.6,(A)错误;在氯处理水体系中,根据电荷守恒可得:c(OH-)+c(ClO-)=c(H+),(B)错误;由图可以看出,次氯酸的浓度在pH=7.5时比pH=6.5时少,杀菌效果差,(C)正确;夏季温度高,次氯酸受热易分解,在夏季的杀菌效果比在冬季差,(D)错误.
答案选(C).
五、以氯气的性质为载体,考查化学计算
例5 (2014年大纲)已知:将Cl2通入适量KOH溶液,产物中可能有KCl、KClO、KC1O3,且c(Cl-)c(ClO-)的值与温度高低有关.当n(KOH)=a mol时,下列有关说法错误的是( )
(A) 若某温度下,反应后
c(Cl-)c(ClO-)=11,则溶液中
c(Cl-)c(ClO-)=12
(B) 参加反应的氯气的物质的量等于12a mol
(C) 改变温度,反应中转移电子的物质的量n(e-)的范围:
12a mol≤n(e-)≤
56a mol
(D) 改变温度,产物中KClO3的最大理论产量为 a mol
解析:令n(ClO-)=1 mol,反应后
c(Cl-)c(ClO-)
=11,则n(Cl-)=11 mol,电子转移守恒,5×n(ClO-3)+1×n(ClO-)=1×n(Cl-),即5×n(ClO-3)+1×1 mol=1×11 mol,解得n(ClO-3)=2 mol,故溶液中 c(Cl-)c(ClO-)
=12
,(A)正确;由氯原子守恒可知,2n(Cl2)=n(KCl)+n(KClO)+n(KClO3),由钾离子守恒可知n(KCl)+n(KClO)+n(KClO3)=n(KOH),故参加反应的氯气的物质的量=
12n(NaOH)=12 a mol,
(B)正确;氧化产物只有KClO3时,转移电子最多,根据电子转移守恒5n(KCl)=n(KClO3),由钾离子守恒:n(KCl)+n(KClO3)=n(KOH),故
n(KClO3)=
16n(KOH)=16a mol,转移电子最大物质的量=
16a mol×5=
56a mol,氧化产物只有KClO时,转移电子最少,根据电子转移守恒n(KCl)=n(KClO),由钾离子守恒:n(KCl)+n(KClO)=n(KOH),故n(KClO)=12n(KOH)=12a mol,转移电子最小物质的量=
12a mol×1=
12a mol,故反应中转移电子的物质的量n(e-)的范围:
12a mol≤n(e-)≤56a mol,(C)正确;氧化产物只有KClO3时,其物质的量最大,由(C)s中计算可知:n最大(KClO3)=
16n(KOH)=
16a mol,(D)错误.
答案选(D).
六、以物质的应用为载体,考查氯气的性质
例6 (2014年海南)下列有关物质应用的说法错误的是( )
(A) 玻璃容器可长期盛放各种酸
(B) 纯碱可用于清洗油污
(B) 浓氨水可检验氯气管道泄漏
(D) Na2S可除去污水中的Cu2+
解析:玻璃容器可长期盛放不与玻璃发生反应的酸,但由于HF能与玻璃的成分SiO2发生反应(SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O),所以玻璃容器不能存放氢氟酸(HF),(A)错误;纯碱(Na2CO3)溶液由于CO2-3水解而显碱性,可以促进油脂的水解,因此纯碱可用于清洗油污,(B)正确;氯气与浓氨水挥发出的氨气可发生如下反应:8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl,当将浓氨水靠近氯气时,可以看到白烟(NH4Cl)生成,所以工厂里常用浓氨水来检验氯气管道是否泄漏,(C)正确; S2-能与Cu2+反应生成CuS沉淀,降低了水中的Cu2+浓度,(D)正确.
答案选(A).