01：氯气和氯化物

元素化学01：氯气和氯化物（时间： 2.5 小时，满分： 100 分） 第一题（ 17 分） Cl2 的基本性质 氯气是一种重要的化工原料，具有广泛用途；但近年来多次发生氯气在储存和运输过程中发生泄漏事故，给人民群众的生命造成巨大威胁。1如果你当时在现场，你应该往哪里撤离？2如果你在该厂实验室准备撤离时，应该准备什么样的简易“防毒面具”避免吸入较多的氯气？ 3如果你当时在距离化工厂较近的居民家中，如何利用家中现成物质来制作简易“防毒面具”？ 4消防官兵赶到现场处理，他们应先把泄露氯气的钢瓶如何处理？ 5铁和氯气分别是活泼的金属和非金属，但液氯可以用钢瓶贮存，为什么？ 6为判断泄漏 Cl2 确切部位，可用浓氨水去检验，写出依据的反应方程式。 7自来水厂用绿矾和氯气一起净水，写出有关反应的离子方程式。 8将氯气用导管通入盛有较浓的NaOH 和H2O2 的混和液的广口瓶中，在导管口与混合液的接触处有闪烁的红光出现， 解释原因并写出反应方程式。9为测定空气中氯气的含量，某课处活动小组设计了如下的实验装置： （1）如何检查装置的气密性？（2）向试管中加入0.0005mol/L 的Na2S2O3溶液 5.00mL（内含少量 KI定淀粉溶液），用适量的蒸馏水稀释后，配成 溶液 X，测量指定地点的空气中氯气的含量时，推拉注射器的活塞反复抽气。如何判断反应达到终点，并写出离子反应方程式。 （3）该活动小组分成A 组和 B 组，使用相同的实验装置和溶液X，在同一地点、同时测量空气中氯气的含量。当反应 恰好完全进行时，A、B 组分别抽气 50 次和 62 次（假设每次抽气500mL ）。你认为哪个活动组较准确，其测得氧气含量(mg/m3)是多少，并解释另一小组实验结果产生较大偏差的原因（两个小组所用的装置和药品均无问题）。（4）如果空气受污染较严重，不宜在当地进行测量，某同学想收集当地的1 瓶空气 样本带到实验室进行相关实验，请你帮他设计收集气体的一种最佳方法（供选择的仪器和药品有： 烧瓶、烧杯、集气瓶、玻璃棒、玻璃片、饱和食盐水、饱和NaHCO3溶液）。 第二题（ 8 分）Cl2 的制备方法1实验室里用MnO2 跟浓盐酸反应制取氯气的化学方程式（注明反应件）； 2室温下，酸性KMnO4 氧化浓盐酸制备氯气的化学反应方程式； 3历史上曾用“地康法”制备氯气。这一方法是用CuCl2 作催化剂，在 450利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气。 写出这一反应的化学方程式；4从氯元素化合价的变化看，以上三种方法的共同点是什么？ 5目前工业上是如何大量生产氯气的，写出离子反应方程式； 6如果在 1mol ·L1 KCl 溶液 100mL 中用 1mol ·L1 H 2SO4溶液 100mL 酸化，然后滴入足量的KMnO4 溶液后微热，理 论上最多可生成多少质量的Cl2。7化学实验中检验是否有Cl2产生常用湿润的淀粉KI 试纸。但如果将试纸长时间放在产生Cl2 的导管口，发现试纸 变蓝后又变为无色。写出先后发生的两个氧化还原方程式。 第三题（ 7 分）盐酸的制备方法 氯化氢在工业上和实验室的制备有多种方法：1工业盐酸主要通过H2 在Cl2中的燃烧产物溶于水后制得。请从原料角度解释工业上为什么选择该流程。 2实验室制备氯化氢气体的方法也有多种，请写出4 种方法，要求这4 种方法在原料使用或仪器选择上有明显不同。 写出制备方法（或反应方程式）和所用主要发生装置。3在物质制备中的副产物往往成本较低，盐酸是哪类反应的副产物，如何与主产物分离？ 第四题（ 9 分）有关“漂白粉”的一组问题1789 年英国化学家台耐特把氯气溶解在石灰乳中，制成了漂白粉。此法在工业上沿用至今。氯气通入消石灰的主要反 应可表示如下： 3Ca(OH)2 2Cl2Ca(ClO)2CaCl2· Ca(OH)2· H2OH2O 2CaCl2· Ca(OH)2· H2O2Cl22H2OCa(ClO)2 3CaCl2· 2H2O 1设上面 2个反应进行完全，写出所得产品的化学式，简述推论过程。 2实验证实，作为商品的漂白粉的碱性大于按化学式计算的理论值。为什么？3CaCl2 很容易在空气中潮解，但漂白粉却不显示出CaCl2 潮解的性质，为什么？4漂白粉的质量标准之一是它的“有效氯”的含量。有效氯是指酸化漂白粉溶液（悬浮液）释放的氯气的质量分数。 写出酸化漂白粉溶液的方程式，按上述方程式计算漂白粉的理论有效氯有多少？5漂白粉久置，其有效氯会下降，主要原因是什么？写化学方程式来回答，方程式中的漂白粉用固态的化学式表达。 6漂白粉漂白物料时常采用以下操作：将需漂白的物料浸放在漂白粉溶液中，然后取出暴露在空气中；物料放在稀盐酸或稀硫酸中浸洗；最后将物料放在硫代硫酸钠溶液中浸洗，取出放在空气中干燥即成。写出步骤的离子反 应方程式。第五题（ 7 分）H2与Cl2反应的机理 氯分子的解离是一个吸热过程，H 243.6kJ/mol。光也可以引起氯的解离。可能引起氯解离的光照射Cl2 和H2 的混合物时，将生成 HCl 。设混合气体受到汞紫外灯（253.6nm）照射，灯的输入功率为10 瓦，其中 2%的能量被装在10L 容器中的混合气体吸收。在照射 2.5秒期间生成了0.065mol 的HCl 气体。（已知 1个光子的能量为Ehc/ ，h6.63×1034J·s） 1预期引起氯解离的光波长多大？2比计算的临界值长或短的光也能引起氯解离吗？ 3量子产额多大？（量子产额吸收每一个光子得到产物的分子数） 4解释如何得到上题数值，并描述反应历程。 第六题（ 9分）与Cl2相关的理论性问题1.已知 Cl2分子的键能为 242kJ/mol ，而Cl 原子和 Cl2 分子的第一电离能分别为1250和1085kJ/mol，试计算 Cl2+的键能， 写出计算过程。（1）将 0.40 和1.63 两个数值填入什么的空格，说明判断理由； （2） 计算 25氯气分压力为101.3kPa 时的氯水的 pH 值 （已知：nFE电池RTlnK ， n 为反应转移电子数， F96500C/mol ，E电池 E（） E（-），R8.314J/mol ·K）。 第七题（ 9 分）氯化物的水解机理除少数氯化物外，大部分非金属氯化物都易水解，且反应不可逆。氯化物的水解机理分亲核水解和亲电水解。发生亲 核水解的结构条件： 中心原子具有 和有空的价轨道发生亲电水解的结构条件：中心原子有孤对电子，可作 Lewis 碱， 接受 H2O 的H进攻。其中 SiCl4的亲核水解机理如下; 1为什么 CCl4 不能水解而 SiCl4 可以水解？ 2NCl3也可以发生水解，但产物是NH3 和HClO ，请确定水解类型，并写出水解机理；3PCl3 也能水解，产物是H3PO3，但 H3PO3 是二元酸而不是三元酸。确定H3PO3的结构，并写出水解机理； 4由短周期的元素组成的化合物A、B，均含有氯元素，它们都易水解，A 是固体，易升华，B 是液体，由 3 种元素 组成。 A 水解得到两性固体和HCl ，B 水解得到得到 HCl 和另一种酸性气体。加热A 的水合物时为得到无水物，可加 入B 脱水。写出 A、B 的化学式及 A 的水合物与 B 反应的化学方程式第八题（ 7 分）Cl2 与碱反应产物的定量分析 将1.568L （标准状况） 的氯气通入 70、50mL 氢氧化钠溶液中， 被完全吸收， 并将溶液稀释到250mL 。 吸此稀溶液 25mL， 用醋酸酸化后，加入过量碘化钾溶液充分反应，用标准硫代硫酸钠滴定，消耗硫代硫酸钠溶液5.0mL 时恰好到终点。 将滴定后的溶液用盐酸调至强酸性，用上述硫代硫酸钠再滴定到终点，需要硫代硫酸钠溶液30.0mL 。 （I2 2S2O32 2IS 4O62）1通过计算写出符合上述条件的总化学方程式。 2计算稀释后溶液中Cl物质的量浓度。第九题（ 14 分）化学史上与 Cl2 有关的两组反应氯气具有较强的氧化性，能与很多无机物或有机物反应。1Cl2 易溶于无机物A 中，但一定条件下Cl2 能和 A 反应，生成等物质的量的B 和C；B是非极性的有机分子，C 是原子个数比 11 组成的二元化合物；B 不易水解，能溶解Cl2；而 C 易水解，微热后得到刺激性气体、沉淀和酸性溶 液。 A、B、C 都是二元化合物，分子中所有原子都达到8 电子结构（1）写出 A、B、C 的化学式； （2）写出上面涉及的2 个反应方程式；2将 Cl2 通入常见有机物D 中，获得一种有刺激性气味的液体E。E 极易水合，其一水合物E·H2O 是一种安眠药。E 能与 D 以物质的量 12 结合生成化合物F。E 在NaOH 溶液中能分解，生成挥发性带甜味的液体G 和钠盐 H。G 和 B 是同类物质，常用的溶剂，但G 是极性的； H 能进一步氧化为无机钠盐。 （1）写出 D、E、E·H2O、 F、G、H 的结构简式； （2）写出 D 与Cl2 反应的化学方程式。 第十题（ 13 分）Cl的定量分析当流向杭州湾的钱塘江在梅雨季节后洪水泛滥时，杭州湾中淡水的增加引起氯离子浓度的减少，对海生生物的生存产 生影响。洪水后，对杭州湾的水进行分析。1向50.00mL 水样中加几滴K2CrO4指示剂，用 16.16mL 浓度为 0.00164mol/L 的AgNO3溶液滴定，终点时形成明亮的 砖红色沉淀。Ksp(AgCl) AgCl1.78×1010Ksp(Ag2CrO4)Ag2CrO421.00×1012（1）写出滴定终点颜色变化的配平的离子反应式。 （2）样品中氯离子的摩尔浓度是多少？ （3）在滴定终点，铬酸根离子的浓度是0.020mol/L 。计算当砖红色沉淀出现时溶液中Cl的浓度。（4）为使滴定更有效，被滴定溶液必须是中性或弱碱性。写出用来描述在酸性介质中所 发生的竞争反应的配平的方程式（这个反应影响滴定终点的观察）。2在另一个 50.00mL 水样中的氯离子的浓度由佛尔哈德（Volhard ）法测定。将过量的AgNO3 加到样品中，过量的Ag用标准 KSCN 溶液滴定，生成AgSCN 沉淀。若加入 50.00mL 浓度为 0.00129mol/L AgNO3 溶液到水样后引起的过量Ag 需要 27.46mL 1.41 ×103mol/L 的KSCN 溶液来滴定。（1）该反应是否需要指示剂？若需要，用何种物质做指示剂，写出指示反应；若不需要， 指出如何判断终点。 （2）计算杭州湾水中氯离子的浓度。3在具有更高氯离子浓度的天然水中，Cl可以通过沉淀为AgCl 的重量法来测定。此方法的缺点之一是AgCl 易发生 分解反应： AgClAg1/2Cl2，假设每次生成的AgCl 中有 10%发生分解。 其中氯气又可在水中歧化成HClO3和 HCl， HCl 中的 Cl又与过量的 Ag反应生成沉淀（3Cl23H2O5Ag 5AgCl ClO 36H），如此循环往复，直至最终。 （1）现有含 0.11mol Cl的水样，向其中加入足量AgNO3，最终生成了多少克难溶物（Ag和AgCl ）； （2）设最后所得溶液的体积为1.2L，求 H的物质的量浓度。氯气和氯化物知识要点一、氯气的性质和制备 （1）与金属反应：Fe（ FeCl3）、 Cu（ CuCl2，现象、溶液）、Sb（ SbCl3 SbCl5）（2）与非金属反应：H2（链反应机理）、P（ PCl3PCl5）、 I2（ H2OHIO3） （3）还原性离子：Fe2、 S2、SO 32、S 2O32（ SO 42）（4）歧化反应和与氨的反应：H2O、碱（温度的影响）、氨（N2NH4Cl） （5）有机反应：烃基的取代和不饱和烃的加成 （6）制备： MnO2、