氯气的实验室制法(习题精炼)(解析版)(人教2019必修第一册)

第2章海水中的重要元素—钠和氯2.2.2氯气的实验室制法一、选择题1．如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持设备已略)。下列说法错误的是（）A．装置A烧瓶内的试剂可以是KMnO4B．装置B具有除杂和贮存气体的作用C．实验结束后，振荡D会观察到液体分层且下层呈紫红色D．利用该装置能证明氯的非金属性强于溴的非金属性【答案】C【解析】A．根据装置图，装置A没有加热，故烧瓶内的试剂可以是KMnO4，高锰酸钾与浓盐酸反应的化学反应方程式为：2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O，故A正确；B．制备的氯气中含有少量挥发出来的氯化氢气体，可用饱和食盐水除去，故根据装置图，装置B具有除杂和贮存气体的作用，故B正确；C．根据萃取原理，苯的密度比水小，故振荡D会观察到液体分层且上层呈紫红色，故C错误；D．装置A制备出来的氯气，与装置C中的溴化钠反应生成溴单质，根据装置C中的颜色变化可证明氯的非金属性强于溴的非金属性，故D正确；2．某化学课外活动小组通过下列实验验证Cl2与NH3的反应，下列有关说法错误的是（）A．用KMnO4和浓盐酸制备Cl2时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:5B．反应后，装置C中黄绿色变浅，并有白烟产生，白烟的成分为NH4ClC．A装置制备Cl2，E装置制备NH3D．尾气中的NH3可被F装置吸收【答案】C【解析】A．高锰酸钾中Mn元素的化合价由+7价变为+2价，氯气中的Cl元素的化合价由−1价变为0价，根据得失电子数相等，n(KMnO4)：n(Cl2)=2:5，配平方程式为16HCl+2KMnO4=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑，氧化剂为高锰酸钾，还原剂为氯化氢，16分子中有10分子氯化氢化合价升高做还原剂，氧化剂与还原剂物质的量之比为1:5，故A正确；B．氯气与氨气反应生成白烟的反应式为：3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2，氯气被消耗，生成的氯化铵为固体，有白烟生成，故B正确；C．D中的干燥剂为氯化钙，氯化钙会与氨气反应，所以不能用于干燥氨气，E装置不能用来制取氨气，故C错误；D．氨气极易溶于水，氨气在四氯化碳中溶解度小，F装置可以起到防倒吸的作用，氨气进入有机层会上升，到有机和无机层交界时被水吸收，故D正确；3．如图装置用来检验氯气的部分性质，下列说法不正确的是（）A．装置A的作用是除去氯气中的水蒸汽B．该实验必须在通风橱中进行C．装置C中发生反应为Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2OD．装置B的现象是干燥处布条褪色，湿润处布条不褪色【答案】D【解析】A．浓硫酸具有吸水性，与氯气不反应，则装置A的作用是除去氯气中的水蒸汽，故A正确；B．氯气有毒，则该实验必须在通风橱中进行，故B正确；C．装置C中NaOH吸收尾气，发生反应为Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，故C正确；D．B中干燥布条不能褪色，而湿润处布条褪色，故D错误；4．实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示（省略夹持和净化装置）。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是选项a中的物质b中的物质c中收集的气体d中的物质A浓氨水CaONH3H2OB稀硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD浓盐酸KMnO4Cl2NaOH溶液【答案】D【解析】A．浓氨水与氧化钙混合生成氨气，氨气的密度比空气小，不能使用向上排空气法收集，A错误；B．由于SO2气体易溶于水，因此通常是用浓硫酸和固体Na2SO3反应制取SO2，B错误；C．稀硝酸与铜生成的是NO，且二氧化氮和水反应生成NO，NO与水不反应，不能用水吸收尾气，C错误；D．浓盐酸与KMnO4在常温下发生氧化还原反应生成氯气，氯气的密度大于空气，可以使用向上排空气方法收集，氯气是大气污染物，可以用NaOH溶液进行尾气处理，D正确；5．利用如图装置可以进行实验并能达到实验目的的是（）选项实验目的X中试剂Y中试剂A用Na2SO3和浓硫酸制取并收集纯净干燥的SO2，并验证其漂白性品红溶液浓硫酸B用Cu与稀硝酸制取并收集纯净干燥的NO水浓硫酸C验证电石与饱和食盐水反应生成的气体的性质并收集CuSO4溶液KMnO4溶液D用MnO2和浓盐酸制取并收集纯净干燥的Cl2饱和食盐水浓硫酸【答案】A【解析】A．Na2SO3和浓硫酸生成二氧化硫，二氧化硫能使品红溶液褪色，所以用品红溶液检验二氧化硫，浓硫酸具有吸水性且和二氧化硫不反应，所以能干燥二氧化硫，二氧化硫密度大于空气，所以采用此法排空气收集，二氧化硫有毒，不能直接排空，应该有尾气处理装置，故A能达到实验目的；

B．用Cu与稀硝酸制取一氧化氮中含有挥发出来的硝酸，一氧化氮难溶于水，可用水除去硝酸，再用浓硫酸干燥，但是一氧化氮能与氧气反应，不能用排空气法收集，故B不能达到实验目的；C．电石与饱和食盐水反应生成的乙炔中混有硫化氢，选硫酸铜可除去，Y中高锰酸钾可氧化乙炔，后续装置不能收集乙炔气体，故C不能达到实验目的；D．MnO2和浓盐酸常温下不反应，缺少加热装置，故D不能达到实验目的；6．气体是一种低毒高效的消毒剂，浓度较大时易分解爆炸。制备的实验装置如图所示。下列说法错误的是（）A．a用于平衡气压B．实验结束后再通空气C．④装置中，作还原剂D．⑤的作用是吸收【答案】B【解析】A．长导管a可使装置内外压强相等，有平衡气压的作用，A正确；B．ClO2浓度较大时易分解爆炸，因此在实验开始时就要通入空气，以稀释ClO2的浓度，防止爆炸，B错误；C．装置④为制备ClO2的装置，NaClO2中的Cl元素的化合价由+3价升高至+4价，作还原剂，C正确；D．根据上述分析可知，装置⑤可吸收ClO2，D正确；7．向四支试管中分别加入少量不同的无色溶液进行如下操作，结论正确的是()选项操作及现象结论A加入AgNO3溶液，生成白色沉淀，再加稀盐酸沉淀不溶解原溶液中有Cl-存在B通入Cl2后，溶液变为深黄色，继续加入淀粉溶液后溶液变蓝原溶液中有I-存在C加入Ba(NO3)2溶液，生成白色沉淀，加稀盐酸后沉淀不溶解时原溶液中有存在D加入稀盐酸，生成的气体能使澄清石灰水变浑浊原溶液中有存在【答案】B【解析】A．在加入盐酸之前生成的可能是AgCl沉淀也可能是碳酸银沉淀等等，但是后面加入盐酸后可以转化为AgCl，所以沉淀不溶解，因此，不能确定原溶液里是否有Cl-是存在，A错误；B．氯气能将碘离子氧化为碘单质，碘水溶液为棕黄色，碘遇淀粉变蓝色，B正确；C．硝酸根在酸性条件下有强氧化性。若溶液中含有亚硫酸根或亚硫酸，加入Ba(NO3)2溶液后，都能生成白色沉淀，加稀盐酸酸化后，亚硫酸钡能被硝酸根氧化成硫酸钡，因此，不能确定原溶液中是否有硫酸根离子存在，C错误；D．碳酸根、碳酸氢根、亚硫酸根、亚硫酸氢根遇到盐酸，均会生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，因此，不能确定原溶液中有碳酸根离子，D错误；8．下列有关离子检验的操作及结论均正确的是()A．向某溶液中先加适量盐酸酸化，再加溶液，产生白色沉淀，则该溶液中一定含有B．向某溶液中加入溶液有白色沉淀出现，再加稀硝酸，沉淀不消失，则该溶液中一定含有C．向某溶液中加入稀盐酸，产生能使澄清石灰水变浑浊的无色气体，则该溶液中一定含有D．向某溶液中滴加溶液有白色沉淀生成，在白色沉淀上滴加盐酸有无色无味的气体生成，说明该溶液中含有【答案】D【解析】A.盐酸中的氯离子干扰原溶液中氯离子的检验，应改为硝酸，故A错误；B.硫酸根离子会干扰银离子的检验，可改为氯化钠，，故B错误；C.首先能使澄清石灰水变浑浊的无色气体不只是CO2，还有SO2，其次，与盐酸反应生成CO2的不只是CO32-，还有HCO3-，则溶液中可能存在的离子有CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-等，故C错误；D.向某溶液中滴加溶液有白色沉淀生成，在白色沉淀上滴加盐酸有无色无味的气体生成，该气体为CO2，该白色沉淀为BaCO3，则说明该溶液中含有，故D正确；9．在新制氯水中存在多种分子和离子，下列实验现象和结论一致且正确的是（）A．溶液呈黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2存在B．加入有色布条，有色布条褪色，说明有Cl2存在C．加入盐酸酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀，说明有Cl–存在D．加入NaOH溶液，氯水黄绿色消失，说明有HClO存在【答案】A【解析】A.因为Cl2是黄绿色，且有刺激性气味的气体，所以溶液呈黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2存在，故A正确；B.加入有色布条，有色布条褪色，是因为HClO的强氧化性，故B错误；C.盐酸中含Cl–，加入盐酸酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀，不能说明原溶液中有Cl–存在，故C错误；D.加入NaOH溶液能和氯水中Cl2反应，Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,氯水黄绿色消失，不是HClO的原因。故D错误；答案：A。10．鉴别Cl-、Br-、I-三种离子，不宜选用的试剂组是（）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．溴水中的溴单质可置换出碘单质，遇淀粉显蓝色，但是不能鉴别Cl-、Br-，故A符合题意；B．加AgNO3溶液和稀HNO3，均会生成沉淀，且沉淀颜色分别为白色、淡黄色、黄色，能鉴别，B不符合题意；C．加氯水和CCl4溶液，可置换出溴单质和碘单质，CCl4可萃取溴单质和碘单质，有机层分别是橙红色和紫红色，含Cl-溶液无明显现象，可以鉴别，C不符合题意；D．加氯水和淀粉溶液，可置换出溴单质和碘单质，但只有碘单质遇淀粉显蓝色，含Cl-溶液无明显现象，可以鉴别，故D不符合题意；11．下列溶液中离子检验的结论不正确的是（）A．滴入AgNO3溶液有白色沉淀产生，说明原溶液中一定含有Cl－B．先加入稀盐酸，无明显现象，再滴入BaCl2溶液，有白色沉淀产生，说明原溶液中一定含有SO42—C．加入稀盐酸，有无色无味气体产生，该气体能使澄清石灰水变浑浊，说明原溶液中可能含有CO32—D．加入浓NaOH溶液微热，试管口附近湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明原溶液中一定含有NH4+【答案】A【解析】A项：滴入AgNO3溶液产生的白色沉淀可能是AgCl、Ag2CO3等，故原溶液中可能有Cl－、CO32-等，A项错误；B项：加入稀盐酸无现象，排除了CO32-、Ag+等干扰，再加BaCl2溶液产生的白色沉淀只能是BaSO4，原溶液中一定含有SO42—，B项正确；C项：加入稀盐酸后，生成的无色无味、能使石灰水变浑浊气体是CO2，则原溶液中可能含有CO32-、HCO3-等，C项正确。D.加入浓NaOH溶液微热，生成的能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体一定是NH3，则原溶液中一定含有NH4+，D项正确。12．下列关于某无色溶液中离子检验的操作、现象与结论对应正确的是（）检验操作现象结论A加入盐酸酸化的氯化钡产生白色沉淀一定有SO42-B加入氯水与四氯化碳有机层呈紫色一定有I-C加入足量稀盐酸产生无色气体一定有CO32-D加入硝酸银产生白色沉淀一定有Cl-【答案】B【解析】A、加入盐酸酸化的氯化钡、产生白色沉淀，可能是Ag+反应生成的氯化银沉淀，故A错误；B、加入氯水，氯气将碘离子氧化为碘单质，碘溶于四氯化碳呈紫色，故B正确；C、加入足量稀盐酸，产生无色气体，该气体可能是二氧化硫，故C错误；D、加入硝酸银，产生白色沉淀可能是碳酸银等，故D错误；故选B。13．MnO2在电池、玻璃、有机合成等工业生产中应用广泛。利用粗MnO2(含有杂质MnO和MnCO3)制取纯MnO2的流程如图：下列说法错误的是（）A．酸浸过程中可以用浓盐酸代替稀硫酸B．操作X的名称是过滤C．氧化过程发生反应的离子方程式为：5Mn2+＋2ClO＋4H2O＝5MnO2↓＋Cl2↑＋8H+D．Cl2与NaOH溶液加热反应得到的NaClO3可以循环使用【答案】A【解析】A.由分析可知，MnO2不溶于硫酸，浓盐酸能与MnO2反应，所以在酸浸过程中不能用浓盐酸代替稀硫酸，故A错误；B.粗MnO2样品加入稀硫酸，MnO2不溶于硫酸，所以加稀硫酸时样品中的MnO和MnCO3分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO4，同时产生二氧化碳，过滤后得到二氧化锰固体及含有硫酸锰的滤液，操作X为过滤，故B正确；C.过渡后向滤液中加入氯酸钠，将Mn2+氧化生成MnO2沉淀，根据得失电子守恒和电荷守恒、元素守恒配平该反应的离子方程式为5Mn2+＋2ClO＋4H2O＝5MnO2↓＋Cl2↑＋8H+，故C正确；D.由流程可知，Cl2与NaOH溶液加热反应得到的NaClO3可以在“氧化”步骤循环使用，故D正确；二、非选择题14．氯气与碱溶液反应，在低温、稀碱溶液中主要产物是ClO3－和Cl－，在75℃以上、浓碱溶液中主要产物是ClO－和Cl－。研究小组用如下实验装置制取氯酸钾(KClO3)，并测定其纯度。(夹持装置已省略)a为浓盐酸，b为MnO2，c为饱和食盐水，d为30%KOH溶液，e为NaOH溶液回答下列问题：(1)检查装置气密性后，添加药品，待装置III水温升至75℃开始反应。①装置II的作用为_____________________________________。②若取消装置II，对本实验的影响是___________________。③从装置III的试管中分离得到KClO3粗产品，其中混有的杂质是KClO和_____________(填化学式）。(2)为测定产品KClO3的纯度，进行如下实验：步骤1：取3.00g样品溶于水配成250mL溶液。步骤2：取25.00mL溶液于锥形瓶中，滴加足量H2O2溶液充分振荡以除尽ClO－。然后煮沸溶液1～2分钟，冷却。步骤3：加入过量KI溶液，再逐滴加入足量稀硫酸。(ClO3－+6I－+6H+=Cl－+3I2+3H2O)步骤4：加入指示剂，用0.600mol/LNa2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00mL。(2S2O32－+I2=S4O62－+2I－)步骤2中除去ClO－的离子方程式是_________________。②样品中KClO3的貭量分数为_____。(保留三位有效数字，KClO3式量：122.5)【答案】（1）①除去氯气中混有的氯化氢气体，避免影响产率②氯化氢气体进入装置Ⅲ消耗KOH，使KClO3产量降低③KCl（2）①ClO－+H2O2Cl－+O2↑+H2O②81.7%【解析】(1)①根据分析，装置Ⅱ的作用是除去氯气中混有的氯化氢气体，避免影响产率；②若取消装置II，氯化氢气体进入装置Ⅲ消耗KOH，使KClO3产量降低；③在75℃以上、浓碱溶液中主要产物是ClO－和Cl－，故从装置III的试管中分离得到KClO3粗产品，其中混有的杂质是KClO和KCl；(2)①碱性条件，ClO－有强氧化性，ClO3－氧化性较弱，H2O2溶液可以氧化ClO－而不能氧化ClO3－，从而可以进行实验测定含量。滴加足量H2O2溶液充分振荡以除尽ClO－，该过程中ClO－被还原为Cl－，H2O2溶液被氧化为O2，故发生的离子反应式为ClO－+H2O2Cl－+O2↑+H2O；②根据离子反应式定量关系式ClO3－~3I2~6S2O32－，故消耗20.00mL0.600mol/LNa2S2O3物质的量为0.012mol，则25.00mL样品溶液KClO3物质的量为0.002mol，则250mL溶液KClO3物质的量为0.02mol，所含质量2.45g，质量分数为81.7%。15．氯气是一种重要的化工原料，从氯气的发现到氯元素的确认，经历了数位科学家30多年的不懈探索，根据相关信息，回答下列问题：(1)化学家舍勒将软锰矿(主要成分为MnO2)与浓盐酸混合并加热，很快产生有强烈刺激性气味的黄绿色气体，完成该反应的化学方程式：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+___。最合理的氯气发生装置是_______(填字母)。(2)化学家贝托莱将Cl2的水溶液露置在阳光下，反应生成一种无色无味气体，该气体为_____。(3)化学家泰耐特将Cl2通入石灰乳中，得到一种具有漂白作用的混合液。为证明该混合液的漂白作用，进行如下实验(试剂、材料等任选)，完成下表中的空白。实验步骤实验现象实验结论取_____与试管中，滴