2019版高考化学一轮复习培优计划第四章非金属及化合物一拓展点——氯的氧化物及含氧酸练习

1、、拓展点一一氯的氧化物及含氧酸1. CI02的制备(1) 实验室制法把氯酸钠、亚硫酸钠和稀 HSO 混合水浴加热可制得黄棕色的CI02气体，化学方程式为木2NaCIQ+Na2S0+H2SO=CIO2f +2Na2SQ+H2Q说明可以用 SQ 代替 NQSQ;2要避光，否则会使 CI02分解；3控制水浴温度和加入 HbSQ 的速度，使 CI02均匀生成。(2) 工业制法1氯酸钠与浓盐酸反应法：2NaCI03+ 4HCI(浓)=2NaCI + Caf+ 2CI02T+ 2H202亚氯酸钠与 CI2反应法：2NaCIQ + CI2=2NaCI+ 2CIQ3草酸还原法：HOC4+2NaCIQ+H2SQ

2、=NaSQ+2C0f +2CI02? +2H04亚氯酸钠与盐酸反应法：5NaCIQ + 4HCI=5NaCI+ 4CI02? + 2H02. CI02的性质常温下为黄绿色或黄红色气体，其液体为红褐色，固体为浅红色，熔点-59C,沸点11C。(1) CI02见光或遇热水分解。(2) 氧化作用：CI02属强氧化剂，其氧化能力是CI2的 2.6 倍。1CI02能把 Mr2+氧化成 Mn02CI02+ 5Mn*+ 6H20=5MnQ- 12H+ 2CI2CI02能把 Fe2-氧化成 Fe3-CI02+ 5Fe2+ 4H+=5Fe-+ Cl-2H2O3CI02在 pH 为 59 的区间内，很快将硫化物(

3、S2)氧化成 sQ,即8CIO2+ 5+ 4f0=5SQ + 8CI+ 8H-4CI02能把废水中的 CN 氧化成无毒气体2CI02+ 2CN =2CQ- N2+ 2CI氧化氯的性质与制备示例 1 CI02是一种高效安全的杀菌消毒剂。氯化钠电解法生产 CI02工艺原理示意图3如下:写出氯化钠电解槽内发生反应的离子方程式:写出二氧化氯发生器中的化学方程式，并标出电子转移的方向及数目：(3)CIO2能将电镀废水中的 CN 氧化成两种无毒气体，自身被还原成 C。写出该反应的离子方程式： _分析(1)根据电解原理，氯化钠电解槽内发生反应的离子方程式为C+ 30 电=解=3H2f+ CIO*。(2)二氧

4、化氯发生器中NaCIQ 被还原为 CIO2,盐酸被氧化为 CI2,化学方程式2e-iI为o(3)CIO2能将电镀废水中的 CN氧化成两种无毒气体，自身被还原成 CI*o该反应的离子方程式为 2CIO2+ 2CN=2C 2CI+N20答案(1)CI一+ 3H2O=H2f+ CIO*2e-J I ：J. I，:丄：(3)2CIO2+ 2CN =2C(2+ 2CI + N21 氯的含氧酸氯的含氧酸中，氯元素有+ 1、+ 3、+ 5、+ 7 四种化合价，分别为 HCIO(次氯酸)、HCIO2(亚 氯酸)、HCIQ(氯酸)、HCIQ(高氯酸)o(1) 四种酸的酸性强弱顺序：HCIOHCIOHCIQHCI

5、Q(2) 四种含氧酸中，HCIO 的氧化性最强。2.亚氯酸钠(NaCIO2)的制备与性质(1)制备向 NaOH 和 HQ 的混合溶液中通入 CIO2，在玻璃棒的搅拌下反应，并用冰浴控制温度在 4 1C,得到亚氯酸钠晶体。反应的化学方程式为 2NaO+ 2CIO2+ H2Q=2NaCIO+ Q+ 2fQ氯的含氧酸及亚氯酸盐Ct盐水4性质1NaCIQ 在常温下稳定，是白色结晶性粉末，加热到 180200C时分解：3NaCIC2=2NaCIQ+NaCIo2在酸性条件下，亚氯酸钠发生歧化反应，反应方程式为5NaCIQ + 4HCI=4CIO4 + 5NaCI + 2fQ示例 2亚氯酸(HCIO2)是一

6、种中强酸，易分解，亚氯酸及其盐类在工业生产和环境治 理等方面用途非常广泛。回答下列问题：(1) HCIO2中氯元素的化合价为 _ ;亚氯酸不稳定，易分解为Cl2、CIO2和 H2O,分解后的氧化产物与还原产物的物质的量之比为 _o(2) 已知常温下Ka(HCIO2)= 1.1X10一2,则反应 HCIQ+ OHClQ + O 在常温下的平衡常数K=_ o(3) 亚氯酸盐可用于脱除氮氧化物和硫氧化物，当其他条件不变时，测得脱除率与吸收 液 pH 的关系如图所示。已知：CI2和 CIO2溶于水后比亚氯酸盐更易与SQ 和 NO 反应。1_亚氯酸盐脱除 SO 的离子方程式为_2_pH 越小，脱除率越大

7、，其原因是 _o分析(1)HCIO2中 CI 显+ 3 价，HCIQTCI2,化合价由+0,因此 CI2为还原产物;HCIQTCIO2,化合价由+ 3+ 4，化合价升高，CIO2为氧化产物，根据得失电子守恒，n(CI2)X2X3=n(CIO2)X1，因此有n(CIO2):n(Cl2) = 6 ： 1。(2)根据平衡常数的表达式，K + 2c(CIOT )=c(CIOX C(H)=向HCIQ=1.1X10=c(HCIQXc(OH=c(HCIQXc(OHXc(=KW=1014=1.1与 SO 发生反应，CIO一转化成 CI 一，SO 被氧化成 sO 一，离子方程式为 2SO+ CIO一+ 2H2O

8、=2SO+ CI一+ 4。根据题中信息，亚氯酸盐的氧化性在酸性条件下较强;放出 CIO2及 CI2，CIO2和 CI2溶于水可提高脱除率。答案(1) + 36 : 1(2)1.1X1012(3) 2SO + CIO+ 2HzO=2S& + CI一+ 4H+12 一X10。CIO2pH 较小时有利于释5亚氯酸盐的氧化性在酸性条件下较强；pH 较小时有利于释放出CIO2及 CI2，CIO2和 CI2溶于水可提高脱除率专项增分集训1.(2018 大庆模拟)亚氯酸钠是重要漂白剂，某校化学实验探究小组设计如下实验制 备亚氯酸钠(NaCIO晶体。查阅资料I.NaCIO2饱和溶液在低于 38C时析出

9、 NaCIQ 3fO,高于 38C时析出 NaCIQ，高于 60C时 NaCIO分解成 NaCIQ 和 NaCI。n.B 中发生的主要反应：2NaCIO3+ NaaSO+ H2SQ(浓)=2CIO2f+ 2NSO+ HO。进行实验NaCIQ 和 NQSO 固体的仪器名称是_。(2)_ 装置 C 的作用是。(3)CIO2气体与装置D 中混合溶液反应生成 NaCIQ，生成 NaCIQ的化学方程式为反应后，经以下步骤可从装置D 的溶液获得 NaCIQ 晶体。请补充完整操作。55C蒸发结晶；趁热过滤；3860C热水洗涤；低于 _ 干燥，得到成品。如图是某同学的过滤操作示意图，其操作不规范的是 _ (填

10、字母)。a. 将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁b. 滤纸边缘高出漏斗边缘c. 用玻璃棒引流d. 用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度实验反思(5) 如果撤去 D 中的冷水浴，可能导致产品中混有的杂质是 _ 。(6)实验须使 B 中 NaCIQ 稍微过量，原因是6_ ，女口 NaCIO 不足，则装置 D 中可能产生 SO_,检验装置 D 中是否含有 SO的方法是取少量 D 中反应后的溶液于试管中，_ ，证明溶液中存在 sO。测定样品中 NaCIQ 的纯度。测定时进行如下实验：准确称取一定质量的样品，加入适量蒸馏水和过量的 KI 晶体，在酸性条件下发生反应:CIOT+ 4I+ 4=2HO+ 212+

11、C，将所得混合液稀释成100 mL 待测溶液。取 25.00 mL 待测溶液，加入淀粉溶液做指示剂，用cmolLT1NQSQ 标准液滴定至终点，测得消耗标准溶液体积的平均值为VmL（已知：I2+ 2S2CT=2+ SG2）。 确 认 滴 定 终 点 的 现 象 是所称取的样品中 NaCIQ 的物质的量为 _ （用含c、V的代数式表示）。解析：盛放 NaCIQ 和 NatSO 固体的仪器是三颈烧瓶。（2）装置 C 的作用是安全瓶，防 止 D 试管中液体进入装置 B 中。（3）根据信息，CIO2NaCIQ,其中 CI 的化合价由+ 4 价宀 + 3 价,CIO2作氧化剂，H2Q 作还原剂，被氧化成

12、 Q,离子方程式为 2CIO2+ H2Q+ 2OH=2ClQ +Q+2H2Q根据信息，NaCIQ 在高于 60C时，分解成 NaCIQ 和 NaCI，因此低于 60C干燥；过滤注意事项：一贴二低三靠，a 项，根据过滤时注意事项知，正确； b 项，过滤时滤纸的边缘应低于漏斗边缘，错误；c 项，过滤时用玻璃棒引流，正确； d 项，过滤时不能用玻璃棒搅拌，防止弄破滤纸，错误。（5）如果撤去 D 中冷水浴，可能造成温度超过60C,使 NaCIQ 分解成 NaCIQ 和 NaCI，因此产品中杂质可能是NaCIQ 和 NaCI。（6）H2SQ 和 NaSO反应生成的 SO 进入装置 D 中，产生杂质，因此

13、 NaCIQ 稍微过量的目的是防止 B 中产生的 SO 进入 D 装置的试管中，影响产品纯度；检验 SO的操作是加入足量的盐酸，无现象，再加适量 BaCb 溶液，产生白色沉淀。（7）达到滴定终点时，I2完全转化为 厂，选用淀粉溶液作指示剂，故确定滴定终点的现象是溶液蓝色恰好褪去且半分钟内不复原。根据 CIO；+ 4IT+ 4H+=2I2+ CIT+ 2H2O, I2+ 2S2CT=2+ SO可得对应关系： NaCIQ4Na2S2Q1313n（NaCIO2）=：n（Na2S2Q）=cVX10 moI x 4 x 4=cVX10 moI。答案：（1）三颈烧瓶（2）防止 D 试管中液体进入 B 中（

14、或安全瓶、防倒吸）（3）2CIO2+HQ+2OH=2CIOT+Q+ 2fO （4）60Cbd （5）NaCIO3和 NaCI（6）防止 B 中产生 SQ 进入 D 装置的试管中，影响产品纯度加入足量的盐酸，无现象，再加适量 BaCL 溶液，产生白色沉淀（7）溶液蓝色恰好褪去且半分钟内不复原cVx103moI2.高氯酸可用于生产高氯酸盐、人造金刚石提纯、电影胶片制造、医药工业等方面。工业上用以下工艺流程生产高氯酸，同时得到副产物亚氯酸钠（NaCIO2）粗品。NaClCh敝llaSOANtK) )U HaO现7已知：NaHSO 的溶解度随温度的升高而增大，适当条件下可结晶析出。高氯酸是迄今为止已知

15、含氧酸中的最强酸，沸点为90Co3NaCIQ 固体受热易分解。请回答下列问题：(1)_ 反应器I中发生反应的化学方程式为 _ ，冷却过滤的目的是_ ， 能 用 蒸 馏 法 分 离 出 高 氯 酸 的 原 因 是(2) 反应器n中通入SO的目的是_ 。(3) 从反应器n中获得 NaCIQ 粗品的实验操作依次是 _(填字母，下同)，进一步提纯的操作为 _ 。a.过滤 b.重结晶 c.蒸馏 d.蒸发浓缩e.蒸干灼烧f .冷却结晶 g.萃取分液现提供 0.1 molL1 2 3的 NaHSO 溶液，请设计实验方案判断HSO 在溶液中是否完全解析：分析流程图可以看出，反应器I中的反应物是 NaCIQ 和

16、浓 H2SC4,反应产物是NaHSO CIC2、HCIC4和 HQ 据此可写出化学方程式。因为NaHSO 的溶解度随温度的升高而增大，冷却过滤可降低 NaHSQ 勺溶解度并分离出 NaHSO 晶体。因为高氯酸的沸点为90C,与 H2O 的沸点相差 10C,所以可通过蒸馏法使之从溶液中逸出。(2)反应器n中，NaOH CIQ2与通入的 SO 反应生成 NaCIQ,显然 SQ 是作为还原剂把 CIO2还原为 NaCIQ。从溶液中得 到晶体需经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的过程，进一步提纯的操作为重结晶。(4) 若 HSO4完全电离，则 0.1 moI Lt 的 NaHSO 溶液中，c(H+) = 0

17、.1 moIL-1,其 pH= 1，因此通过 测定溶液的 pH可达到实验目的。答案：(1)3NaCIO3+ 3fSQ(浓)=HCIQ + 200?+ 3NaHS 決降低 NaHSO 勺溶解度并分离出 NaHSO 晶体 高氯酸的沸点比较低，与溶剂 HO 的沸点相差 10C,容易从溶液中 逸出2 SO2作为还原剂把 CIO2还原为 NaCIQ3 dfab-1-用精密 pH 试纸或 pH 计测定 0.1 moIL的 NaHSO 溶液的 pH,如果 pH= 1,贝UHSO 在溶液中完全电离；若 pH1,则 HSO 在溶液中不完全电离3. (2018 深圳一模)二氧化氯(CIO2)是极易溶于水且不与水发

18、生化学反应的黄绿色气 体，沸点为 11C,可用于处理含硫废水。某小组在实验室中探究CIO2与 N&S 的反应。回8电离：_答下列问题：(1)CIO2的制备已知： SO2+ 2NaCIO3+ H2SO4=2CIO2+ 2NaHSO4。91_ 装置 A 中反应的化学方程式为 _2欲收集干燥的 CI02，选择上图中的装置，其连接顺序为_ 按气流方向，用小写字母表示）。3装置 D 的作用是_。（2）CI02与 NaaS 的反应将上述收集到的 CI02用 N2稀释以增强其稳定性，并将适量的稀释后的CI02通入下图所示装置中充分反应，得到无色澄清溶液。一段时间后，通过下列实验探究I中反应的产物。操

19、作步骤实验现象结论取少量I中溶液于试管甲中，滴加品红溶液和盐酸品红始终不褪色无生成另取少量I中溶液于试管乙中，加入Ba（OH）2溶液，振荡有 s0生成继续在试管乙中滴加 Ba（OH）2溶液至过量， 静置，取上层清液于试管丙中，有白色沉淀生成有 CI生成CI02与 N&S 反应的离子方程式为 _ 。用于处理含硫废水时，CI02相对于 CI2的优点是 _ （任写一条）。解析：（1）装置 A 生成 SO,通入装置 E 过渡，防止倒吸，接着通入B 中生成 CI02，在装置 D 中冷却收集 CIQ，最后装置 C 处理尾气。（2）可以从反应物或产物的性质去比较。答案： Cu+ 2fSQ（浓）=Cu

20、S0+ SQf+ 20gih（或 hig）TCTf冷凝并收集 CIQI)的科仔芾慕102 （2）SQ生成白色沉淀加入足量稀硝酸酸化的硝酸银溶液8CI02+ 5S +4H2O=8CI + 5S0+ 8H+CIQ 除硫效果彻底，氧化产物稳定；CI02在水中的溶解度大；剩余的 CI02不会产生二次污染；均被还原为 CI时，二氧化氯得到的电子数是氯气的2.5 倍（任写一条即可）4.（2018 新乡模拟）常温常压下，一氧化二氯（CI20）为棕黄色气体，沸点为3.8C,42C以上会分解生成 CI2和 O, CI2O 易溶于水并与水反应生成HCIQ制备产品甲组同学拟将氯气和空气（不参与反应）按体积比 1：3

21、混合通入含水 8%勺碳酸钠中制备CI20 并用水吸收 Cl2O（不含 CI2）制备次氯酸溶液。（1）仪器 a 的名称是_。各装置的连接顺序为_TTTT装置 B 中多孔球泡和搅拌棒的作用是 _制备 CI20 的化学方程式为 _ 。（5）反应过程中，装置B 需放在冷水中，其目的是 _（6）_装置 E 中生成的 HCIO 见光易分解，宜采用（填颜色）平底烧瓶，装置 C 的作用是_ 。测定浓度（7）已知次氯酸可被 KI、FeSO 等物质还原出 C。乙组同学设计实验方案测定装置E 中所得溶液中 HCIO 的物质的量浓度，请补充完整实验方案：用酸式滴定管量取一定体积的次氯酸溶液于锥形瓶中， _,（所提供试

22、剂：淀粉 KI 溶液、0.10 mol L的 FeSO溶液、0.10 molL的 KMnO 酸性溶液）解析：（1）仪器 a 为三颈烧瓶。（2）实验目的是制备 CI2O 并用 CI2O 制备次氯酸，CI2O 是 由 CI211与含水 8%勺 N&CO 反应生成，因此首先制备CI2,即卩 A 开始，制备的 CI2中混有 HCI和水蒸气，HCI 能与 N32CO 反应，因此必须除去，用饱和食盐水除去 CI2中的 HCI，即 A 连接 D,再通入到 B 装置，制备 CI2O, CI2O 中混有 CI2，利用 CI2易溶于有机溶剂，通过装置C 分离出 CI2O,最后通入到 E 装置，装置连接顺序

23、是 ATDTBTCTE。（3）装置 B 中多孔球泡和 搅拌棒的作用是加快反应速率，多孔球泡增大CI2与液体的接触面积，使 CI2充分反应。（4）根据信息，得出反应方程 式为 2CI2+ NctCQ=Cl2O+ 2NaCI + CQ（或 2CI2+ 2Na2CQ +12H2O=C2O+ 2NaCI + 2NaHCO。（5）CI2O 在高于 42C时会分解成 CD 和 Q,因此装置 B 需放 在冷水中，目的是防止反应放热后温度过高导致 Cl2O 分解。（6）HCI0 见光易分解，为防止分 解，因此 E装置应选用棕色平底烧瓶；根据（2）的分析，装置 C 的作用是除去 CI20 中的 CI2。根据题目

24、中信息，HCIO 可被 KI、FeSO 等物质还原出 C，加入一定体积过量的 FeSO 溶液，然后用酸性高锰酸钾溶液对过量的 FeSQ 溶液进行滴定，求出与 HCIO 反应 FeSQ 的物 质的量，从而求出 HCIO 的浓度，具体操作是，加入一定体积的0.10 moljTFeSO 溶液（足量），然后用 0.10 mol L的 KMnO 酸性溶液滴定至溶液变为浅红色，读数。答案：（1）三颈烧瓶 （2）A D B C E （3）加快反应速率，使反应充分进行（4）2CI2+ NstCO=Cl2O+2NaCI + CO（或 2CI2+ 2NCO+ H2O=C2O+ 2NaCI + 2NaHCO （5）

25、防止反 应放热后温度过高导致 CI2O 分解（6）棕色 除去 CI2O 中的 CI2（7）加入一定体积的 0.10 molLFeSO 溶液（足量），然后用 0.10 molL1的 KMnO 酸性溶液滴定至溶液变为浅红色， 读数5. （2018 石家庄调研）某实验小组欲制取氯酸钾，并测定其纯度。制取装置如图甲所示，请回答：in（1）n中玻璃管 a 的作用为 _ 。为了提高 KOH 的利用率，可将上述实验装置进行适当改进，其方法是（3）反应完毕经冷却后，n的大试管中有大量KCIO3晶体析出。乙图中符合该晶体溶解度曲线的是 _ （填编号字母）；要从n的大试管中分离已析出的晶体，下列仪器中不需要的是

26、_ （填仪器编号字母）。A.铁架台 B.长颈漏斗C.烧杯D.蒸发皿 E.玻璃棒 F.酒精灯上述制得的晶体中含少量KCIO KCI 杂质。已知：碱性条件下，C1O 有强氧化性，CIOT很稳定；酸性条件下，CIO、CIO*都具有较强的氧化性。为测定 KCIO3的纯度，进行如下实验：甲13步骤 1:取上述晶体 3.00 g，溶于水配成 100 mL 溶液。步骤 2 :取 20.00 mL 溶液于锥形瓶中，调至pH= 10,滴加双氧水至不再产生气泡，煮沸。（2）A 装置中使用温度计的目的。反应开始后，可以观察到圆底14步骤 3:冷却后，加入足量 KI 溶液，再逐滴加入足量稀硫酸。发生反应：CIOJ+

27、H+Cl_+ I2+ 0（未配平）。步骤 4:加入指示剂，用 0.500 0 molLkstSzQ 标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液 48.00 mL ,发生反应：2SzO3 一+ 12=S&+ 21步骤 2 中用双氧水除去溶液中残留 CIO的离子方程式为2该晶体中 KCIO3的质量分数为 _。3若步骤 2 中未进行煮沸，则所测KCIQ 的质量分数 _ （填“偏低”“偏高”或“无影响”）。解析：（1）为了避免装置内压强增大，发生事故，用玻璃管 a 平衡压强。（2）装置I中制取的 CI2中混有 HCI, HCI 也会与 KOH 反应，故要净化 CI2，用饱和食盐水吸收 CI2中的 HCI

28、。降低温度 KCIQ 的溶解度急剧减小，会大量析出KCIO3晶体，乙图中 M 曲线符合。从H的大试管中分离已析出的晶体，采用过滤操作，需要普通漏斗、烧杯、玻璃棒和铁架台，不需 要长颈漏斗、蒸发皿、 酒精灯。（4） H2Q 与 CIO反应生成 6 Cl和 H2O。 CIOT+ 61+ 6H+=C + 312+ 3fO,2S2O3一+ I2=SO6+ 21，故 CIO33126S2O ,w（KCIO3）=1,100 mL60.048 LX0.500 0 molL X仇x122.5 gmol-一m-X100%R81.7%。若未煮沸，3.00 g则溶液中含有 Q, O 会氧化 I: 41+ Q+ 4H

29、+=2I2+ 2H2O,故消耗硫代硫酸钠溶液的体积 偏大，结果偏高。答案：（1）平衡压强（2）在I与H之间连接盛有饱和食盐水的净化装置（3）M BDF CIO+ HQ=HO+ Cl+ Qf 81.7% 偏高6. （2018 漳州模拟）二氧化氯（CIO2）被世界卫生组织（WHO 列为 AI级高效安全灭菌消 毒剂。常温下二氧化氯为黄绿色气体，其熔点为59.5C,沸点为 11.0C,能溶于水，某研究性学习小组拟用下图所示装置（1）在圆底烧瓶中先放入一定量的KCIQ 和草酸（H2CO），然后再加入足量的稀硫酸，在6080C之间生成 CIO2、CQ 和一种硫酸盐，该反应的化学方程式为不与水反应。温度过高，二氧化氯的水溶液可能爆炸。烧瓶内的现象是15(3) B 装置的作用是_ 。(4) D 装置中的 NaOH 溶液吸收尾气中的 CIO2，生成物质的量之比为1：1的两种盐，一种为 NaCIC2，另一种为 _。(5) CIO2很不稳定，需随用随制，产物用水吸收得到CIO2溶液。为测定所得溶液中CIQ的含量，进行了下列实验：步骤 1:量取 CIQ