2025版新教材高考化学一轮复习第1章认识化学科学第2节素养提升2以含氯化合物的制备为实验目的的综合实验学案鲁科版

PAGE5-素养提升2以含氯化合物的制备为试验目的的综合试验气体制备试验组合装置的连接依次一般为eq\x(气体发生)→eq\x(除杂)→eq\x(干燥)→eq\x(主体试验)→eq\x(尾气处理)以氯气的制备为例：(1)气体发生装置：依据试验原理选择合适装置，如用MnO2和浓盐酸加热制取氯气，应选用“固体＋液体eq\o(→,\s\up10(△))气体”的装置，如下图1所示；如选用KMnO4与浓盐酸反应制备氯气，应选用“固体＋液体→气体”的装置，如下图2所示。图1图2(2)干燥与除杂：用浓盐酸与固体反应制备得到的Cl2中会混有HCl和H2O(g)，可使气体先通过饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸除去水蒸气。(3)尾气处理：未反应的Cl2可用NaOH溶液汲取。(4)取用或制取易吸水、潮解、水解的物质如FeCl3、AlCl3等：试验中通入的氯气必需干燥，还应留意防止空气中的水蒸气进入导致产物潮解、水解等。(5)试验过程依次：装置选择与连接→气密性检验→装固体药品→加液体药品→起先试验(按程序)→拆卸仪器→气体处理等。组装试验仪器应依据从下往上、从左往右的依次，拆卸仪器的依次与组装仪器的依次相反。制取Cl2装置的组装依次：把铁架台放在试验台上，在铁架台上放置酒精灯，依据酒精灯的高度，确定铁圈的高度，在铁圈上放置石棉网，固定圆底烧瓶，在圆底烧瓶上插上带有分液漏斗和导气管的双孔塞。(6)加热操作：主体试验加热前一般应先通Cl2赶走空气，再点燃酒精灯，以保证产品纯度。熄灭酒精灯时，一般按“先点燃的后熄灭”原则。1．某探讨性学习小组的同学利用MnO2、浓盐酸反应来制取干燥的氯气并验证其有无漂白性，所用装置(数量可满意须要，不含制气装置)如下。下列说法正确的是()A．按气流流淌的先后依次，装置连接依次依次为d→a→c→b→eB．按气流流淌的先后依次，装置连接依次依次为dabaeC．装置e的主要用途是制备NaClOD．若试验中用到装置c且布条褪色，则说明潮湿的氯气有漂白性B解析：为确定氯气有无漂白性，须要进入装置b的氯气中不含HCl及水蒸气，故应先用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸除去水，为防止装置e中的水蒸气进入装置b中，在装置b、e之间还应加一个装置a，尾气用NaOH溶液汲取，A、C两项错误，B项正确；本试验不须要装置c，且由装置b中现象可推断Cl2无漂白性，潮湿有色布条褪色是因为氯气与水反应生成的HClO具有漂白性，D项错误。2．(双选)二氯化二硫(S2Cl2，沸点137.1℃)是一种黄红色液体，溶于CCl4、二硫化碳等，遇水分解为硫、二氧化硫、氯化氢，超过100℃起先分解，300℃分解完全，可用作橡胶的低温硫化剂和粘结剂。二氯化二硫可由二硫化碳(沸点为46.5℃)与Cl2在95～100℃制备，同时有CCl4(沸点为76.8℃)生成，试验装置如下：下列说法正确的是()A．③、⑥中依次可盛放浓硫酸、碱石灰B．试验中需用酒精灯对④进行干脆加热C．试验过程中⑤冷凝回流的主要物质是S2Cl2D．用减压分馏法从④中所得液体分别出S2Cl2AD解析：二氧化锰与浓盐酸反应生成的氯气中混有氯化氢和水蒸气，在与二硫化碳反应之前须要除杂，应当先除氯化氢，再干燥，因此③中盛放浓硫酸，干燥Cl2，⑥中可放置碱石灰汲取氯气，同时可以防止外界水蒸气进入装置，故A正确；烧瓶不能干脆加热，须要垫上石棉网，故B错误；依据题意，反应过程中会同时生成四氯化碳(沸点为76.8℃)，因此试验过程中⑤冷凝回流的主要物质是四氯化碳，故C错误；四氯化碳的沸点较低，二氯化二硫(沸点137.1℃)较高，可以用减压分馏法从④中所得液体分别出S2Cl2，故D正确。3．四氯化钛(TiCl4)极易水解，遇空气中的水蒸气即产生“白烟”，常用作烟幕弹。其熔点为－25℃，沸点为136.4℃。某试验小组设计如下装置(部分加热和夹持装置省略)，用Cl2与炭粉、TiO2制备TiCl4。下列说法不正确的是()A．②中应盛装饱和食盐水B．冷凝管有冷凝、回流和导气的作用C．反应结束时，应先停止③处的加热，后停止①处的加热D．该设计存在不足，如④、⑤之间缺少防止水蒸气进入④的装置A解析：已知四氯化钛极易水解，遇空气中的水蒸气即产生“白烟”，而制得的氯气中混有水蒸气，所以②中应盛装浓硫酸，故A错误；TiCl4的熔、沸点较低，制得的TiCl4应经过冷凝处理，则该装置中冷凝管具有冷凝、回流和导气的作用，故B正确；反应结束时，应先停止③处加热，后停止①处加热，可以使制得的TiCl4在氯气氛围中冷却，防止空气进入装置中使TiCl4变质，故C正确；因四氯化钛极易水解，所以应在装置④和⑤之间增加一个防止水蒸气进入④的装置，故D正确。4．三氯化碘(ICl3)在药物合成中用途特别广泛。已知ICl3的熔点为33℃，沸点为73℃，有吸湿性，遇水易水解。某小组同学用下列装置制取ICl3(部分夹持和加热装置省略)。(1)依据气流方向连接接口依次为a→______________________。装置A中导管m的作用是_______________________________。(2)装置C用于除杂，同时作为平安瓶，能监测试验进行时后续装置是否发生堵塞，若发生堵塞，C中的现象为________________。(3)氯气与单质碘需在温度稍低于70℃下反应，则装置E相宜的加热方式为________。装置E中发生反应的化学方程式：________________________。(4)该装置存在的明显缺陷是____________________________。解析：(1)在装置A中用浓盐酸与MnO2混合加热制取Cl2，浓盐酸易挥发，制取的氯气中会含有氯化氢、水蒸气等杂质，通过装置C除去HCl杂质，再通过装置B干燥，得到干燥、纯净的氯气，然后在装置E中氯气与碘单质反应制得ICl3；为防止ICl3潮解，在E后面连接盛有干燥剂的装置D，防止空气中的水蒸气进入E装置，故依据气流方向连接装置接口依次为a→d→e→b→c→g→h→f，其中接口b与c、g与h可互换。在装置A中导管m可使分液漏斗中的液体上下压强一样，这样分液漏斗中的浓盐酸可以顺当滴下。(2)装置C也是平安瓶，监测试验进行时B中是否发生堵塞，若装置B发生堵塞，则C中气体压强增大，液体会进入长颈漏斗中，使锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升。(3)因水浴加热能简便限制加热的温度，且能使反应装置受热匀称，又因为氯气与单质碘需在温度稍低于70℃下反应，故应实行水浴加热的方式；在装置E中Cl2与I2在低于70℃下发生反应：3Cl2＋I2eq\o(=,\s\up10(水浴加热),\s\do15(<70℃))2ICl3。(4)Cl2是有毒气体，通过盛有无水氯化钙的干燥管只能汲取水分，不能汲取氯气，这样就会造成大气污染，故该装置的缺陷是缺少尾气处理装置。答案：(1)d→e→b→c→g→h→f(接口b与c、g与h可互换)使浓盐酸顺当滴下(2)锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升(3)水浴加热3Cl2＋I2eq\o(=,\s\up10(水浴加热),\s\do15(<70℃))2ICl3(4)缺少尾气处理装置5．ClO2是一种优良的消毒剂，常将其制成NaClO2固体以便运输和贮存。过氧化氢法制备NaClO2固体的试验装置如下图所示。已知：①2NaClO3＋H2O2＋H2SO4=2ClO2↑＋O2↑＋Na2SO4＋2H2O，2ClO2＋H2O2＋2NaOH=2NaClO2＋O2↑＋2H2O；②ClO2的熔点为－59℃、沸点为11℃，浓度过高时易发生分解；③H2O2的沸点为150℃。(1)仪器B的作用是_____________________________________，仪器A的作用是________________，冰水浴冷却的目的是________(写两条)。(2)该装置的不完善之处是_______________________________。(3)空气流速过快或过慢，均降低NaClO2的产率，试说明其缘由：_________________________________________________________。(4)Cl－存在时会催化ClO2的生成。反应起先时在三颈烧瓶中加入少量盐酸，ClO2的生成速率大大提高，并产生微量氯气。该过程可能经两步完成，请将其补充完整：①_____________________(用离子方程式表示)，②H2O2＋Cl2=2Cl－＋O2＋2H＋。(5)NaClO2纯度的测定：①精确称取所得NaClO2样品10.00g于烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体，再滴入适量的稀硫酸，充分反应(ClOeq\o\al(－,2)的还原产物为Cl－)，将所得混合液配成250mL待测溶液；②取25.00mL待测溶液，用2.000mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定(I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))，以淀粉溶液做指示剂，达到滴定终点时的现象为____________________，重复滴定3次，测得Na2S2O3标准溶液的平均用量为20.00mL。则该样品中NaClO2的质量分数为________。解析：(5)由反应ClOeq\o\al(－,2)＋4I－＋4H＋=2H2O＋2I2＋Cl－、I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)，可得关系式ClOeq\o\al(－,2)～2I2～4S2Oeq\o\al(2－,3)，n(NaClO2)＝eq\f(1,4)n(S2Oeq\o\al(2－,3))＝eq\f(1,4)×2.000mol·L－1×20.00×10－3L＝0.01000mol，因为配制250mL待测溶液，取25.00mL进行试验，所以样品中NaClO2的质量为0.01000mol×90.5g·mol－1×eq\f(250mL,25.00mL)＝9.050g，则该样品中NaClO2的质量分数为9.050g÷10.00g×100%＝90.5%。答案：(1)使漏斗内液体可以