2020-2021高考化学 氯及其化合物 综合题附详细答案
- 格式：doc
- 大小：665.00 KB
- 文档页数：15
2020-2021高考化学 氯及其化合物 综合题附详细答案
一、 高中化学氯及其化合物
1．已知Cl2在70℃的NaOH水溶液中，能发生氧化还原反应后可生成NaClO与NaClO3现有63.9g Cl2，将其通入到足量70℃的NaOH水溶液中，反应完全后测得溶液中NaClO与NaClO3的物质的量比为4：1，并得到500mL溶液。
（1）写出Cl2在70℃的NaOH水溶液中发生上述反应的化学方程式______。
（2）计算完全反应后溶液中NaClO、NaClO3物质的量浓度____、______。
【答案】9Cl2+14NaOH=4NaClO+NaClO3+9NaCl+7H2O 0.8mol/L 0.2mol/L
【解析】
【分析】
先通过氯元素化合价的对比判断NaClO与NaClO3是氧化产物，氯气得电子化合价降低的产物是还原产物，所以还原产物是氯化钠，根据氧化还原反应中得失电子数相等配平方程式，从而得出反应中被氧化的Cl2与被还原的Cl2的物质的量之比。
【详解】
（1）该反应中NaClO与NaClO3是氧化产物，氯化钠是还原产物，反应完全后测得溶液中NaClO与NaClO3的物质的量比为4：1，根据氧化还原反应中得失电子数相等配平方程式，所以该方程式为：9Cl2+14NaOH=4NaClO+NaClO3+9NaCl+7H2O；
（2）49.7g Cl2的物质的量为63.9g71g/mol=0.9mol，根据反应9Cl2+14NaOH=4NaClO+NaClO3+9NaCl+7H2O可知，生成NaClO与NaClO3的物质的量分别为0.9mol40.4mol9、0.9mol10.1mol9，完全反应后溶液中NaClO、NaClO3物质的量浓度分别为0.4mol0.8/0.5molLL、0.1mol0.2/0.5molLL。
2．肼(N2H4)作为火箭发动机的燃料，可通过反应NaClO + 2NH3 = N2H4 + NaCl + H2O制取。某化学兴趣小组尝试在实验室制取N2H4，设计了如下实验：
(1)制备NaClO溶液，装置如图所示。(已知：3Cl2 + 6NaOHΔ5NaCl + NaClO3 + 3H2O)
①仪器A的名称是________________。
②连接好装置，装药品之前，必须进行的一项操作是_________。
③圆底烧瓶内发生反应的化学方程式为_______________；当生成71g氯气时，被氧化的HCl为_________mol。试管内发生反应的离子方程式为_________。
④饱和食盐水的作用是_____________，冰水的作用是____________。
(2)将NaClO溶液倒入烧杯中，持续通入NH3制取N2H4。制取氨气的化学方程式为_______。
(3)火箭发射时用N2H4作燃料，用N2O4助燃，燃烧生成两种可参与大气循环的物质。写出该反应的化学方程式______________。
【答案】分液漏斗 检查装置的气密性 MnO2 + 4HCl(浓)ΔMnCl2 + Cl2↑ + 2H2O 2 Cl2 +
2OH－ = Cl－ + ClO－ + H2O 除去Cl2中的HCl气体 防止溶液温度过高发生副反应 2NH4Cl +
Ca(OH)2ΔCaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O 2N2H4 + N2O4点燃3N2 + 4H2O
【解析】
【分析】
(1) ①根据仪器的构造判断；
②检查装置的气密性，以防止漏气；
③该装置是用来制备氯气的，MnO2 与浓盐酸反应生成MnCl2 、 Cl2和H2O；试管内氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水；
④饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl气体，冰水的作用是防止溶液温度过高发生副反应；
(2) 实验室利用加热氯化铵和氢氧化钙混合固体制取氨气；
(3)火箭发射时用N2H4作燃料，用N2O4助燃，燃烧生成两种可参与大气循环的物质氮气和水蒸气。
【详解】
(1) ①根据仪器的构造可知，仪器A的名称是分液漏斗；
②化学实验装置连接以后，在装药品之前，必须进行的一项操作是检查装置的气密性，以防止漏气；
③该装置是用来制备氯气的，所以圆底烧瓶内发生反应的化学方程式为MnO2 +
4HCl(浓)ΔMnCl2 + Cl2↑ + 2H2O；根据反应可知，当生成71g氯气时，被氧化的HCl为2mol；试管内氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，发生反应的离子方程式为Cl2 + 2OH－ = Cl－ + ClO－ + H2O；
④饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl气体，冰水的作用是防止溶液温度过高发生副反应；
(2) 实验室利用加热氯化铵和氢氧化钙混合固体制取氨气，反应的化学方程式为2NH4Cl + Ca(OH)2ΔCaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O；
(3)火箭发射时用N2H4作燃料，用N2O4助燃，燃烧生成两种可参与大气循环的物质氮气和水蒸气，反应的化学方程式为2N2H4 + N2O4点燃3N2 + 4H2O。
3．氯及其化合物在工农业生产和人类生活中有着重要的作用。回答下列问题：
(1)25℃时将氯气溶于水形成“氯气-氯水”体系，该体系存在多个含氯元素的平衡关系，其中之一为：Cl2(溶液)＋H2OHClO＋H＋＋Cl-，体系中Cl2(溶液)、HClO和ClO-三者的物质的量分数（α）随pH（酸碱度）变化的关系如图所示。已知HClO的杀菌能力比ClO-强，用氯气处理饮用水时，杀菌效果最强的pH范围为__（填字母）。
A．0~2 B．2~4.7 C．4.7~7.5 D．7.5~10
(2)写出次氯酸光照分解的化学方程式___，如果在家中直接使用自来水养金鱼，除去其中残留的次氯酸可采取的简易措施为__。
(3)NaClO、NaClO2、ClO2等含氯化合物都是常见的消毒剂，这是因为它们都具有强氧化性。
①写出工业上用氯气和NaOH溶液生产消毒剂NaClO的化学方程式___；
②84消毒液（主要成分是NaClO）与洁厕灵（主要成分是盐酸）混在一起使用会产生有毒气体Cl2，其反应的离子方程式为__；
③NaClO2中Cl元素化合价为__；
④ClO2的杀菌效果比Cl2好，等物质的量的ClO2杀菌效果是Cl2的__倍（杀菌效果与单位物质的量的氧化剂得电子的物质的量有关，ClO2与Cl2消毒杀菌后均被还原为Cl-）。
【答案】B 2HClO2HCl+O2↑ 用容器盛放，在太阳光下曝晒一段时间
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O 2H++Cl-+ClO-=Cl2↑+H2O +3 2.5
【解析】
【分析】
图中信息告诉我们，在氯水中，具有杀菌能力的微粒主要是Cl2和HClO，随着溶液pH的不断增大，α(Cl2)不断减小，当pH=2时，α(Cl2)接近于0；随着溶液pH的不断增大，α(HClO)不断增大，当pH=2时，α(HClO)达到最大值；当pH升高到4.7时，α(HClO)开始减小，当pH接近10时，α(HClO)=0；从pH=4.7开始，α(ClO-)开始增大，pH=10时，α(ClO-)达最大值。
【详解】
(1)根据题目信息得知HClO的杀菌能力比ClO－强，依据图中信息可知pH为2~4.7时HClO含量最多，因此用氯气处理饮用水时，杀菌效果最强的pH范围为2~4.7，应选B。答案为：B；
(2)次氯酸光照分解生成盐酸和氧气，化学方程式为2HClO2HCl + O2↑，由于次氯酸见光易分解，如果在家中直接使用自来水养金鱼，除去其中残留的次氯酸可采取的简易措施为用容器盛放，在太阳光下曝晒一段时间。答案为：2HClO2HCl+O2↑；用容器盛放，在太阳光下曝晒一段时间；
(3)①工业上用氯气和NaOH溶液生产消毒剂NaClO的化学方程式为Cl2 + 2NaOH == NaCl +
NaClO + H2O。答案为：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；
②NaClO与盐酸反应生成氯气、氯化钠和水，离子方程式为2H+ + Cl－ + ClO- == Cl2↑ + H2O。答案为：2H++Cl-+ClO-=Cl2↑+H2O；
③NaClO2中Na显+1价，O显-2价，则Cl元素化合价为+3。答案为：+3；
④根据题中信息已知杀菌效果与单位物质的量的氧化剂得电子的物质的量有关，ClO2与Cl2消毒杀菌后均被还原为Cl－，1molClO2能够得到5mol电子，1molCl2能够得到2mol电子，因此等物质的量的ClO2杀菌效果是Cl2的2.5倍。答案为：2.5。
【点睛】
杀菌消毒是利用氧化剂的氧化能力实现的，氧化能力又是依据得电子能力衡量的，所以一种氧化剂，在通常情况下，得电子数目越多，得电子能力越强。
4．氯气是一种具有重要用途的气体，在工业上大量用于制造盐酸、有机溶剂和杀菌消毒剂等。甲同学在实验室进行氯气性质的研究
(1)甲同学依次进行了2Cl与①钠、②铜、③氢气、④水反应的实验。
上述反应中属于氧化还原反应的是___________(填序号)。
(2)写出铁丝在氯气中燃烧的化学方程式：________。
(3)氯气溶于水得到的溶液称为氯水，新制的氯水呈_________色，新制的氯水中含有的物质为(水除外)________(填化学式)。
(4)甲同学探究氯气能否与水发生反应
①B中纸条褪色，结合化学方程式解释原因：________。
②装置A的作用是___________。
③烧杯中发生反应的化学方程式为_________。
【答案】①②③④ 232Fe3Cl2FeCl点燃 黄绿 2ClHClOHCl、、 Cl2 + H2O ⇌ HCl + HClO，生成的次氯酸有漂白性 对照实验，证明氯气自身没有漂白性，说明B中起漂白作用的是其他物质，从而证明氯气与水发生了反应
22Cl2NaOH=NaClONaClHO
【解析】
【分析】
(1)氯气具有强氧化性，可与金属、非金属单质发生化合反应，与水反应生成HClO和HCl；
(2)铁在氯气中燃烧生成氯化铁；
(3)氯气溶于水后和水反应生成盐酸和次氯酸，该反应为可逆反应：Cl2 + H2O ⇌ HCl+ HClO；
(4)①氯气和水发生反应生成的HClO具有漂白性；
②氯气不具有漂白性，干燥红纸不褪色，可作对照实验；
③烧杯中应盛放氢氧化钠溶液，用于吸收氯气，避免污染环境。
【详解】
(1)氯气具有强氧化性，可与金属、非金属单质发生化合反应，与水反应生成HClO和HCl，则①②③④都为氧化还原反应，故答案为：①②③④；
(2)铁在氯气中燃烧生成氯化铁，反应的化学方程式为232Fe3Cl2FeCl点燃，故答案为：232Fe3Cl2FeCl点燃；
(3)氯气溶于水后和水反应生成盐酸和次氯酸，该反应为可逆反应：Cl2 + H2O ⇌ HCl+ HClO，则新制的氯水中含有的物质为(水除外)2ClHClOHCl、、，新制氯水中由于含有氯气，所以溶液呈黄绿色，故答案为：黄绿；2ClHClOHCl、、；
