氯氣的實驗室制法(習題精煉)(解析版)(人教2019必修第一冊)

第2章海水中的重要元素—鈉和氯2.2.2氯氣的實驗室制法一、選擇題1．如圖是實驗室制備氯氣并進行一系列相關(guān)實驗的裝置(夾持設備已略)。下列說法錯誤的是（）A．裝置A燒瓶內(nèi)的試劑可以是KMnO4B．裝置B具有除雜和貯存氣體的作用C．實驗結(jié)束后，振蕩D會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于溴的非金屬性【答案】C【解析】A．根據(jù)裝置圖，裝置A沒有加熱，故燒瓶內(nèi)的試劑可以是KMnO4，高錳酸鉀與濃鹽酸反應的化學反應方程式為：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會觀察到液體分層且上層呈紫紅色，故C錯誤；D．裝置A制備出來的氯氣，與裝置C中的溴化鈉反應生成溴單質(zhì)，根據(jù)裝置C中的顏色變化可證明氯的非金屬性強于溴的非金屬性，故D正確；2．某化學課外活動小組通過下列實驗驗證Cl2與NH3的反應，下列有關(guān)說法錯誤的是（）A．用KMnO4和濃鹽酸制備Cl2時，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:5B．反應后，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NH3D．尾氣中的NH3可被F裝置吸收【答案】C【解析】A．高錳酸鉀中Mn元素的化合價由+7價變?yōu)?2價，氯氣中的Cl元素的化合價由?1價變?yōu)?價，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．氯氣與氨氣反應生成白煙的反應式為：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，氯化鈣會與氨氣反應，所以不能用于干燥氨氣，E裝置不能用來制取氨氣，故C錯誤；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，氨氣進入有機層會上升，到有機和無機層交界時被水吸收，故D正確；3．如圖裝置用來檢驗氯氣的部分性質(zhì)，下列說法不正確的是（）A．裝置A的作用是除去氯氣中的水蒸汽B．該實驗必須在通風櫥中進行C．裝置C中發(fā)生反應為Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2OD．裝置B的現(xiàn)象是干燥處布條褪色，濕潤處布條不褪色【答案】D【解析】A．濃硫酸具有吸水性，與氯氣不反應，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，則該實驗必須在通風櫥中進行，故B正確；C．裝置C中NaOH吸收尾氣，發(fā)生反應為Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，故C正確；D．B中干燥布條不能褪色，而濕潤處布條褪色，故D錯誤；4．實驗室中某些氣體的制取、收集及尾氣處理裝置如圖所示（省略夾持和凈化裝置）。僅用此裝置和表中提供的物質(zhì)完成相關(guān)實驗，最合理的選項是選項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反應制取SO2，B錯誤；C．稀硝酸與銅生成的是NO，且二氧化氮和水反應生成NO，NO與水不反應，不能用水吸收尾氣，C錯誤；D．濃鹽酸與KMnO4在常溫下發(fā)生氧化還原反應生成氯氣，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溶液進行尾氣處理，D正確；5．利用如圖裝置可以進行實驗并能達到實驗目的的是（）選項實驗目的X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驗證電石與飽和食鹽水反應生成的氣體的性質(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二氧化硫，濃硫酸具有吸水性且和二氧化硫不反應，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，應該有尾氣處理裝置，故A能達到實驗目的；

B．用Cu與稀硝酸制取一氧化氮中含有揮發(fā)出來的硝酸，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，不能用排空氣法收集，故B不能達到實驗目的；C．電石與飽和食鹽水反應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不能達到實驗目的；D．MnO2和濃鹽酸常溫下不反應，缺少加熱裝置，故D不能達到實驗目的；6．氣體是一種低毒高效的消毒劑，濃度較大時易分解爆炸。制備的實驗裝置如圖所示。下列說法錯誤的是（）A．a(chǎn)用于平衡氣壓B．實驗結(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．長導管a可使裝置內(nèi)外壓強相等，有平衡氣壓的作用，A正確；B．ClO2濃度較大時易分解爆炸，因此在實驗開始時就要通入空氣，以稀釋ClO2的濃度，防止爆炸，B錯誤；C．裝置④為制備ClO2的裝置，NaClO2中的Cl元素的化合價由+3價升高至+4價，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色溶液進行如下操作，結(jié)論正確的是()選項操作及現(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，碘遇淀粉變藍色，B正確；C．硝酸根在酸性條件下有強氧化性。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錯誤；D．碳酸根、碳酸氫根、亞硫酸根、亞硫酸氫根遇到鹽酸，均會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錯誤；8．下列有關(guān)離子檢驗的操作及結(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色無味的氣體生成，說明該溶液中含有【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，應改為硝酸，故A錯誤；B.硫酸根離子會干擾銀離子的檢驗，可改為氯化鈉，，故B錯誤；C.首先能使澄清石灰水變渾濁的無色氣體不只是CO2，還有SO2，其次，與鹽酸反應生成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色無味的氣體生成，該氣體為CO2，該白色沉淀為BaCO3，則說明該溶液中含有，故D正確；9．在新制氯水中存在多種分子和離子，下列實驗現(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，說明有Cl2存在B．加入有色布條，有色布條褪色，說明有Cl2存在C．加入鹽酸酸化的AgNO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明有Cl–存在D．加入NaOH溶液，氯水黃綠色消失，說明有HClO存在【答案】A【解析】A.因為Cl2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，說明有Cl2存在，故A正確；B.加入有色布條，有色布條褪色，是因為HClO的強氧化性，故B錯誤；C.鹽酸中含Cl–，加入鹽酸酸化的AgNO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀，不能說明原溶液中有Cl–存在，故C錯誤；D.加入NaOH溶液能和氯水中Cl2反應，Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,氯水黃綠色消失，不是HClO的原因。故D錯誤；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)，有機層分別是橙紅色和紫紅色，含Cl-溶液無明顯現(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)遇淀粉顯藍色，含Cl-溶液無明顯現(xiàn)象，可以鑒別，故D不符合題意；11．下列溶液中離子檢驗的結(jié)論不正確的是（）A．滴入AgNO3溶液有白色沉淀產(chǎn)生，說明原溶液中一定含有Cl－B．先加入稀鹽酸，無明顯現(xiàn)象，再滴入BaCl2溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，說明原溶液中一定含有SO42—C．加入稀鹽酸，有無色無味氣體產(chǎn)生，該氣體能使澄清石灰水變渾濁，說明原溶液中可能含有CO32—D．加入濃NaOH溶液微熱，試管口附近濕潤的紅色石蕊試紙變藍，說明原溶液中一定含有NH4+【答案】A【解析】A項：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項錯誤；B項：加入稀鹽酸無現(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項正確；C項：加入稀鹽酸后，生成的無色無味、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項正確。D.加入濃NaOH溶液微熱，生成的能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體一定是NH3，則原溶液中一定含有NH4+，D項正確。12．下列關(guān)于某無色溶液中離子檢驗的操作、現(xiàn)象與結(jié)論對應正確的是（）檢驗操作現(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層呈紫色一定有I-C加入足量稀鹽酸產(chǎn)生無色氣體一定有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+反應生成的氯化銀沉淀，故A錯誤；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)生無色氣體，該氣體可能是二氧化硫，故C錯誤；D、加入硝酸銀，產(chǎn)生白色沉淀可能是碳酸銀等，故D錯誤；故選B。13．MnO2在電池、玻璃、有機合成等工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛。利用粗MnO2(含有雜質(zhì)MnO和MnCO3)制取純MnO2的流程如圖：下列說法錯誤的是（）A．酸浸過程中可以用濃鹽酸代替稀硫酸B．操作X的名稱是過濾C．氧化過程發(fā)生反應的離子方程式為：5Mn2+＋2ClO＋4H2O＝5MnO2↓＋Cl2↑＋8H+D．Cl2與NaOH溶液加熱反應得到的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，所以在酸浸過程中不能用濃鹽酸代替稀硫酸，故A錯誤；B.粗MnO2樣品加入稀硫酸，MnO2不溶于硫酸，所以加稀硫酸時樣品中的MnO和MnCO3分別和硫酸反應生成可溶性的MnSO4，同時產(chǎn)生二氧化碳，過濾后得到二氧化錳固體及含有硫酸錳的濾液，操作X為過濾，故B正確；C.過渡后向濾液中加入氯酸鈉，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，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－。研究小組用如下實驗裝置制取氯酸鉀(KClO3)，并測定其純度。(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溶液回答下列問題：(1)檢查裝置氣密性后，添加藥品，待裝置III水溫升至75℃開始反應。①裝置II的作用為_____________________________________。②若取消裝置II，對本實驗的影響是___________________。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_____________(填化學式）。(2)為測定產(chǎn)品KClO3的純度，進行如下實驗：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標準溶液滴定至終點，消耗標準溶液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的貭量分數(shù)為_____。(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－，從而可以進行實驗測定含量。滴加足量H2O2溶液充分振蕩以除盡ClO－，該過程中ClO－被還原為Cl－，H2O2溶液被氧化為O2，故發(fā)生的離子反應式為ClO－+H2O2Cl－+O2↑+H2O；②根據(jù)離子反應式定量關(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)量分數(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，經(jīng)歷了數(shù)位科學家30多年的不懈探索，根據(jù)相關(guān)信息，回答下列問題：(1)化學家舍勒將軟錳礦(主要成分為MnO2)與濃鹽酸混合并加熱，很快產(chǎn)生有強烈刺激性氣味的黃綠色氣體，完成該反應的化學方程式：MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+___。最合理的氯氣發(fā)生裝置是_______(填字母)。(2)化學家貝托萊將Cl2的水溶液露置在陽光下，反應生成一種無色無味氣體，該氣體為_____。(3)化學家泰耐特將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，進行如下實驗(試劑、材料等任選)，完成下表中的空白。實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論取_____與試管中，滴