專項13-含氯消毒劑(新高考專用)(原卷版)

第二篇元素及其化合物專項13含氯消毒劑含氯消毒液是生活中常用的消毒液。在防控新型冠狀病毒期間，含氯消毒劑功不可沒，這是一類高效低毒的殺菌劑，消毒效果好且抗菌譜廣。常見含氯消毒劑如下：1．“84”消毒液。以次氯酸鈉為主的高效消毒劑，主要成分為次氯酸鈉，為無色或淡黃色的液體，有效氯含量通常為5.5%~6.5%?！?4”消毒液一般通過氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)得到。2．漂白粉。主要成分為氯化鈣和次氯酸鈣的混合物，有效成分為次氯酸鈣，有效氯含量為30%~38%。漂白粉是由氯氣與氫氧化鈣懸濁液反應(yīng)而制得，露置于空氣中會失效。3．一氧化二氯。次氯酸的酸酐，溶于水產(chǎn)生不穩(wěn)定的次氯酸并最終變?yōu)辂}酸。棕黃色氣體，有刺激性氣味。可以用氯氣與潮濕的碳酸鈉反應(yīng)來制?。?Na2CO3＋H2O＋2Cl2=2NaCl＋2NaHCO3＋Cl2O。4．二氧化氯。是一種黃綠色到橙黃色的氣體，極易溶于水。制取方法為Cl2＋2NaClO2=2ClO2＋2NaCl或5NaClO2＋4HCl=4ClO2↑＋5NaCl＋2H2O。5．NaClO2(亞氯酸鈉)。呈堿性，是一種強氧化劑，遇酸放出ClO2氣體，是一種高效氧化性漂白劑。1．(2020?新課標Ⅲ卷)氯可形成多種含氧酸鹽，廣泛應(yīng)用于殺菌、消毒及化工領(lǐng)域。實驗室中利用下圖裝置(部分裝置省略)制備KClO3和NaClO，探究其氧化還原性質(zhì)。回答下列問題：(1)盛放MnO2粉末的儀器名稱是________，a中的試劑為________。(2)b中采用的加熱方式是_________，c中化學(xué)反應(yīng)的離子方程式是________________，采用冰水浴冷卻的目的是____________。(3)d的作用是________，可選用試劑________(填標號)。A．Na2SB．NaClC．Ca(OH)2D．H2SO4(4)反應(yīng)結(jié)束后，取出b中試管，經(jīng)冷卻結(jié)晶，________，__________，干燥，得到KClO3晶體。(5)取少量KClO3和NaClO溶液分別置于1號和2號試管中，滴加中性KI溶液。1號試管溶液顏色不變。2號試管溶液變?yōu)樽厣?，加入CCl4振蕩，靜置后CCl4層顯____色?？芍摋l件下KClO3的氧化能力____NaClO(填“大于”或“小于")?！敬鸢浮?1)圓底燒瓶飽和食鹽水(2)水浴加熱Cl2+2OH?=ClO?+Cl?+H2O避免生成NaClO3(3)吸收尾氣(Cl2)AC(4)過濾少量(冷)水洗滌(5)紫小于【解析】(1)根據(jù)盛放MnO2粉末的儀器結(jié)構(gòu)可知該儀器為圓底燒瓶；a中盛放飽和食鹽水除去氯氣中混有的HCl氣體；(2)根據(jù)裝置圖可知盛有KOH溶液的試管放在盛有水的大燒杯中加熱，該加熱方式為水浴加熱；c中氯氣在NaOH溶液中發(fā)生歧化反應(yīng)生成氯化鈉和次氯酸鈉，結(jié)合元素守恒可得離子方程式為Cl2+2OHˉ=ClOˉ+Clˉ+H2O；根據(jù)氯氣與KOH溶液的反應(yīng)可知，加熱條件下氯氣可以和強堿溶液反應(yīng)生成氯酸鹽，所以冰水浴的目的是避免生成NaClO3；(3)氯氣有毒，所以d裝置的作用是吸收尾氣(Cl2)；A項，Na2S可以將氯氣還原成氯離子，可以吸收氯氣，故A可選；B項，氯氣在NaCl溶液中溶解度很小，無法吸收氯氣，故B不可選；C項，氯氣可以Ca(OH)2或濁液反應(yīng)生成氯化鈣和次氯酸鈣，故C可選；D項，氯氣與硫酸不反應(yīng)，且硫酸溶液中存在大量氫離子會降低氯氣的溶解度，故D不可選；故選AC；(4)b中試管為KClO3和KCl的混合溶液，KClO3的溶解度受溫度影響更大，所以將試管b中混合溶液冷卻結(jié)晶、過濾、少量(冷)水洗滌、干燥，得到KClO3晶體；(5)1號試管溶液顏色不變，2號試管溶液變?yōu)樽厣?，說明1號試管中氯酸鉀沒有將碘離子氧化，2號試管中次氯酸鈉將碘離子氧化成碘單質(zhì)，即該條件下KClO3的氧化能力小于NaClO；碘單質(zhì)更易溶于CCl4，所以加入CCl4振蕩，靜置后CCl4層顯紫色。2．(2017·浙江卷節(jié)選)ClO2是一種優(yōu)良的消毒劑，濃度過高時易發(fā)生分解，常將其制成NaClO2固體，以便運輸和貯存。過氧化氫法制備NaClO2固體的實驗裝置如圖1所示。已知：2NaClO3＋H2O2＋H2SO4=2ClO2↑＋O2↑＋Na2SO4＋2H2O2ClO2＋H2O2＋2NaOH=2NaClO2＋O2↑＋2H2OClO2熔點－59℃、沸點11℃；H2O2沸點150℃請回答：(1)儀器A的作用是_______________________________________________；冰水浴冷卻的目的是____________________________________(寫兩種)。(2)空氣流速過快或過慢，均降低NaClO2產(chǎn)率，試解釋其原因_____________________________。(3)Cl－存在時會催化ClO2的生成。反應(yīng)開始時在三頸燒瓶中加入少量鹽酸，ClO2的生成速率大大提高，并產(chǎn)生微量氯氣。該過程可能經(jīng)兩步反應(yīng)完成，將其補充完整：①________________________________________________(用離子方程式表示)；②H2O2＋Cl2=2Cl－＋O2＋2H＋。(4)H2O2濃度對反應(yīng)速率有影響。通過圖2所示裝置將少量30%H2O2溶液濃縮至40%，B處應(yīng)增加一個設(shè)備。該設(shè)備的作用是_______________________，餾出物是________?！敬鸢浮?1)作安全瓶，防止倒吸防止ClO2揮發(fā)，防止雙氧水分解(2)空氣流速過快反應(yīng)不充分；空氣流速過慢，ClO2濃度過高易發(fā)生分解(3)2ClOeq\o\al(－,3)＋2Cl－＋4H＋=2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O(4)降低體系壓強，減少雙氧水分解H2O【解析】(1)A瓶的特點是“短進長出”的空集氣瓶，作安全瓶，防止倒吸。ClO2沸點11℃，用冰水浴，可以防止揮發(fā)。同時防止H2O2的分解。(2)空氣流速過快，會帶出ClO2氣體，使其與H2O2反應(yīng)不充分；空氣流速過慢，ClO2的濃度過高，由題給信息“濃度過高易分解”。(3)Cl－在酸性條件下被ClOeq\o\al(－,3)氧化為Cl2(歸中反應(yīng))。(4)由題給信息“H2O2沸點150℃”，餾出物為H2O。3．(2016·課標全國Ⅰ卷)NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產(chǎn)工藝如下：回答下列問題：(1)NaClO2中Cl的化合價為________。(2)寫出“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學(xué)方程式_____________________。(3)“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時，為除去Mg2＋和Ca2＋，要加入的試劑分別為________、________；“電解”中陰極反應(yīng)的主要產(chǎn)物是________。(4)“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO2。此吸收反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為________，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是________。(5)“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為________。(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))【答案】(1)＋3(2)2NaClO3＋H2SO4＋SO2=2NaHSO4＋2ClO2(3)NaOH溶液Na2CO3溶液ClOeq\o\al(－,2)(或NaClO2)(4)2∶1O2(5)1.57【解析】根據(jù)氧化還原得失電子守恒進行配平：2NaClO3＋SO2＋H2SO4=2ClO2＋2NaHSO4。該題難點之一是判斷出電解食鹽水并加入ClO2，產(chǎn)物有NaClO2和Cl2生成，由于陰極發(fā)生還原反應(yīng)，所以應(yīng)該是ClO2在陰極被還原生成NaClO2，難點之二是判斷尾氣吸收過程中的氧化劑ClO2與還原劑H2O2，無需配平氧化還原反應(yīng)方程式，只根據(jù)反應(yīng)中得失電子守恒求得其比值為2∶1。最后考查的是根據(jù)新概念“有效氯含量”進行氧化還原反應(yīng)得失電子守恒的計算。1．(2022·廣東省華大新高考聯(lián)盟教學(xué)質(zhì)量測評)氯胺是一種長效緩釋有機氯消毒劑，有強氧化性，其殺菌能力是一般含氯消毒劑的4～5倍，下列有關(guān)氯胺(NH2Cl)的說法一定不正確的是()A．氯胺的水解產(chǎn)物為NH2OH(羥氨)和HCl B．氯胺的電子式為C．氯胺中氯的化合價為＋1 D．氯胺的消毒原理與漂白粉相似2．(2022·山東等級模擬考)二氧化氯(ClO2)是一種黃綠色易溶于水的氣體，常用于飲用水的消毒。下列有關(guān)ClO2制備與殺菌的說法不合理的是()A．NaClO2在酸性條件下歧化生成ClO2和NaCl，則n(氧化劑)∶n(還原劑)＝1∶4B．ClO2在強堿性環(huán)境中使用失效，可能的原因是2ClO2＋2OH－=ClOeq\o\al(－,3)＋ClOeq\o\al(－,2)＋H2OC．可用飽和食鹽水除去ClO2中的NH3D．等物質(zhì)的量的ClO2殺菌效果比Cl2強3．(2022·江蘇省高三模擬預(yù)測)2NaClO3+4HCl=2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O可用于制備含氯消毒劑。二氧化氯(ClO2)是一種黃綠色氣體，易溶于水，在水中的溶解度約為Cl2的5倍，其水溶液在較高溫度與光照下會生成ClO2-與ClO3-。ClO2是一種極易爆炸的強氧化性氣體。Deacon曾提出在催化劑作用下，通過氧氣直接氧化氯化氫成功制備氯氣。該反應(yīng)具有一定的可逆性，熱化學(xué)方程式可表示為4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH＝-116kJ·mol?1。關(guān)于Deacon提出的制Cl2的反應(yīng)，下列有關(guān)說法正確的是()A．該反應(yīng)的△S>0B．每生成標準狀況下22.4LCl2，放出58kJ的熱量C．升高溫度，該反應(yīng)v(逆)增大，v(正)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動D．斷裂4molH-Cl鍵的同時，有4molH-O鍵生成，說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)4．(2023屆·江蘇省海安市高三學(xué)業(yè)質(zhì)量監(jiān)測考試)二氧化氯是國際上公認的綠色消毒劑，含氯消毒劑NaClO2有強氧化性。下面是用飽和NaCl溶液來制備一種重要的含氯消毒劑NaClO2的工藝流程圖：已知：純ClO2易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋。下列說法正確的是()A．電解槽中總的離子方程式：Cl-+3H2OClO3-+3H2↑B．發(fā)生器中通入空氣的目的是氧化ClO3-C．吸收塔內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：2OH-+2ClO2+H2O2=2ClO3-+2H2OD．過濾后的濾液中大量存在：ClO2-、Na+、SO42-、OH-、SO32-5．(2022·浙江省寧波市選考模擬)亞氯酸鈉(NaClO2)是一種高效的漂白劑和氧化劑，可用于各種纖維和某些食品的漂白。馬蒂遜(Mathieson)法制備亞氯酸鈉的流程如下，下列說法正確的是已知：“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl2的氧化能力。下列說法不正確的是()A．NaClO2的“有效氯含量”為1.57gB．反應(yīng)①中NaHSO4和ClO2的物質(zhì)的量之比為1∶1C．NaClO3氧化性強于NaClO2D．反應(yīng)②中的H2O2可以用NaClO4代替6．亞氯酸鈉(NaClO2)是一種高效氧化劑、漂白劑，主要用于棉紡、亞麻、紙漿漂白，水處理，殺菌滅藻，魚藥制造等行業(yè)。工業(yè)上可采用過氧化氫法，即在堿性條件下，用H2O2還原ClO2制備NaClO2。某興趣小組模擬工業(yè)生產(chǎn)流程在實驗室中制備NaClO2，實驗裝置如圖1所示。回答下列問題：已知：純ClO2易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全。檢查裝置氣密性；稱取10.65gNaClO3加入200mL稀硫酸中，溶解，然后轉(zhuǎn)移到儀器a中；量取適量H2O2加入100mLNaOH濃溶液中，搖勻后轉(zhuǎn)移到儀器b中；連接好裝置進行實驗。(1)儀器b的名稱是________。(2)進行實驗時，需要對裝置甲進行水浴加熱，水浴加熱的優(yōu)點是______________________________，該反應(yīng)中“水浴加熱”的目的是____________________________。(3)裝置丙的作用是___________________________________________。(4)裝置甲中空氣并不參與反應(yīng)，則裝置甲中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_____________________________。(5)儀器b中的溶質(zhì)濃度對產(chǎn)品含量起到關(guān)鍵作用，溶質(zhì)濃度對產(chǎn)品含量的影響如圖2和圖3所示。從經(jīng)濟效益考慮，儀器b中H2O2的濃度最好為________mol·L－1，圖3中n(H2O2)/n(NaOH)＜0.6時，NaClO2的含量較低，其可能的原因是________________________。(6)實驗結(jié)束后，在適當?shù)臈l件下處理b中的混合液，得到產(chǎn)品NaClO2·3H2O9.39g。該實驗的產(chǎn)率為________。(保留3位有效數(shù)字)7．(2023屆·河北省邢臺市名校聯(lián)盟高三開學(xué)考試)ClO2是國際公認的一種安全、低毒的綠色消毒劑。熔點為―59.5℃，沸點為11.0℃，高濃度時極易爆炸，極易溶于水，遇熱水易分解。實驗室可用如圖所示的裝置制備ClO2(裝置A的酒精燈加熱裝置略去)。回答下列問題：(1)下列關(guān)于ClO2分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的說法錯誤的是_______。A．分子中只含σ鍵 B．分子具有極性C．可與水分子間形成氫鍵 D．分子的空間結(jié)構(gòu)為V形(2)實驗開始即向裝置A中通入氮氣，目的是_______。(3)裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。(4)裝置B的作用是_______，裝置C中使用冷水的目的是_______。(5)裝置D中吸收尾氣的反應(yīng)也可用于制備NaClO2，反應(yīng)的離子方程式為_______。(6)我國規(guī)定自來水廠用ClO2處理后，出廠水中ClO2余量為0.1~0.8mg·L-1。針對ClO2消毒的水中含有ClO2-、Cl2、ClO3-等多種含氯微粒，我國科學(xué)工作者研制出能將這些微粒區(qū)別測定的碘量法。應(yīng)用碘量法檢測水中ClO2的濃度，實驗步驟如下：Ⅰ.取某地自來水樣100mL于錐形瓶中，用微量的稀硫酸溶液調(diào)至pH為1~3，然后加入一定量的碘化鉀，并加入幾滴淀粉溶液。Ⅱ.向25mL滴定管中加入的Na2S2O3溶液，用該標準液滴定步驟Ⅰ中的溶液至終點，消耗Na2S2O3溶液20.00mL。已知：①ClO2在酸性條件下的還原產(chǎn)物為；②2S2O32-+I2=S4O62-+2I-。計算水樣中ClO2的濃度是_______mg·L-1。步驟Ⅱ滴定終點的判斷依據(jù)是_______，如果滴定結(jié)束時仰視讀取滴定管中溶液的體積，則測定結(jié)果將_______(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。8．(2023屆·黑龍江省龍西北八聯(lián)合體高三開學(xué)考試)磷酸三鈉次氯酸鈉[Na10P3O13Cl·5H2O]是一種性質(zhì)穩(wěn)定、易存放的廣譜、高效、低毒含氯消毒劑。某研究小組同學(xué)擬在實驗室中利用如圖裝置制取該消毒劑：已知：與冷的NaOH溶液反應(yīng)生成NaClO，與熱的NaOH溶液反應(yīng)生成?；卮鹣铝袉栴}：(1)裝置A中橡膠管的作用是_______。(2)若藥品n為KMnO4，裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______；下列藥品可以代替高錳酸鉀的是_______(填字母)。A．二氧化錳

B．重鉻酸鉀

C．氯酸鉀

D．濃硫酸(3)C中通入氯氣制取NaClO時，將三頸燒瓶置于冰水中的目的是_______；裝置D需要改進的地方是_______。(4)觀察到D中有大量氣泡產(chǎn)生時，關(guān)閉A中分液漏斗活塞，打開C中分液漏斗活塞滴入Na3PO4和Na2HPO4的混合液；一段時間后將C中溶液經(jīng)過_______、_______、過濾、干燥等操作得到粗產(chǎn)品。(5)產(chǎn)品純度測定：(Na10P3O13Cl·5H2O的摩爾質(zhì)量為Mg/mol)①稱取ag樣品溶于蒸餾水，配成500mL溶液；②量取25.00mL待測液于錐形瓶中，滴入足量KI溶液，此時溶液呈棕色；③滴入3滴5％淀粉溶液，然后用的Na2S2O3溶液滴定；滴定終點的現(xiàn)象是_______；平行滴定三次，平均消耗20.00mLNa2S2O3溶液，則產(chǎn)品的純度為_______(用含a、M的代數(shù)式表示)。(已知：2S2O32-+I2=S4O62-+2I-)9．(2022·湖南省雅禮中學(xué)一模)新冠肺炎疫情期間，含氯消毒劑在環(huán)境殺菌消毒方面發(fā)揮了重要的作用。其中二氯異氰尿酸鈉(簡稱DCCNa)是一種高效、安全的消毒劑，常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，受熱易分解，難溶于冰水。實驗室通過以下原理和裝置(夾持儀器已略去)可以制取D