02：氯的氧化物和含氧酸及盐.pdf

波波化学竞赛工作室第 1 页（共 11 页）元素化学元素化学 02：氯的氧化物和含氧酸及盐：氯的氧化物和含氧酸及盐（时间：2.5 小时 满分：100 分）第第一题（题（27 分）分）ClO2是氯的最重要氧化物是氯的最重要氧化物 世界环保联盟将全面禁止在自来水中加氯，取而代之的是安全高效的杀菌消毒剂 ClO2 ClO2是一种黄绿色，有刺激性气味的气体，熔点：－59℃，沸点：11.0℃ 1．干燥的 ClO2分解中可生成 Cl2O，后者可进一步分解为单质经测定：ClO2分子中 Cl －O 键长为 147pm，Cl2O 分子中的 Cl－O 键长为 170pm（与正常的单键是一致） ；键能 D(Cl －O)＝209kJ/mol、D(Cl－Cl)＝243kJ/mol、D(O2)＝499kJ/mol （1）从结构上解释 Cl－O 长短不同的原因2）比较 Cl2O 与 ClO2的键角大小，并解释3）说明为什么 Cl2O 分子能够自动地分解为单质2．ClO2是含单电子的物质分子，应具有二聚倾向但经测定它在气态、液态和固态均无 二聚的作用何故？3．ClO2为高效低毒的消毒剂，其消毒的效率是等物质的量的 Cl2的多少倍。

4．化学史上，从 ClO2的制备到确定其化学式，经历了近百年 （1） 1797 年 Hoyle 在用浓 H2SO4和氯酸钾反应时得到一种具有爆炸性的黄色气体 （ClO2） 写出反应方程式2）1851 年 Davy 使 2 体积上述黄色气体完全分解，产物为 3 体积气体，其中氧和氯体 积比为 2∶1为什么 Davy未能由此导出黄色气体的分子式为 ClO2呢？（3）1882 年，Pebal 测得黄色气体的密度后，确定其组成为 ClO2他是如何确定的？他 得出结论的前提条件是什么？波波化学竞赛工作室第 2 页（共 11 页）5．少量的 ClO2可用饱和草酸（H2C2O4）溶液与 KClO3粉末在 60℃时反应制得 （1）画出实验装置（制备、收集、尾气处理）简图2）写出制备和尾气处理中的反应方程式（3）非典期间有的科研单位自行制备 ClO2作为消毒杀菌试剂，为什么用该方法而不用氯 酸钾与浓硫酸反应？6．ClO2还有多种制备方法 （1）ClO2也可由 KClO3在 H2SO4存在下与甲醇反应制备写出化学反应方程式2）欧洲一些国家用 NaClO3氧化浓盐酸来制取 ClO2，同时有 Cl2生成，且 Cl2的体积为 ClO2的 1/4。

写出化学反应方程式3）我国广泛采用将经干燥空气稀释的氯气通入填有固体亚氯酸钠（NaClO2）的柱内制 得 ClO2写出化学反应方程式4）和欧洲的方法相比，我国这一方法的主要优点是什么？7．ClO2和 O3反应可得到 ClO3，后者在强碱中将发生歧化反应 （1）写出反应方程式2）用离子形式表示 ClO3第第二题（题（10 分）分）次氯酸的制备和性质次氯酸的制备和性质 某化学兴趣小组利用饱和氯水与石灰石的反应，制取较浓的 HClO 溶液：在试管中加入过 量的块状碳酸钙，再加入约 20mL 饱和氯水，充分反应，过滤某学生观测到产生少量气泡 1．该学生还能观察到什么现象？波波化学竞赛工作室第 3 页（共 11 页）2．解释实验现象，并写出反应方程式3．请你设计一个简单的实验方案，证明滤液中的 HClO 浓度比饱和氯水中 HClO 浓度大4．设计 2 个实验证实滤液中除 HClO 外的另一种溶质的成分，并写出实验现象5．有人写出了下反应：2NaOCl＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋2HOCl，以此说明碳酸和次氯酸 的酸性强弱你认为上述反应方程式能否准确说明酸性的强弱？为什么？第第三题（题（16 分）分）最重要的氯酸盐最重要的氯酸盐 KClO3是实验室一种重要的药品。

1．KClO3热分解是实验室制取氧气的一种方法加热 KClO3在不同条件下的热效应如下： 实验反应体系吸热峰温度/℃放热峰温度/℃放热峰温度/℃吸热峰温度/℃ AKClO3356℃400480770℃ BKClO3＋MnO2－350－770℃ 已知：①K(s)＋1/2Cl2(g)＝KCl(s) ΔHΘ(1)＝－437kJ·mol－1②K(s)＋1/2Cl2(g)＋3/2O2(g)＝KClO3(s) ΔHΘ(2)＝－398kJ·mol－1③K(s)＋1/2Cl2(g)＋2O2(g)＝KClO4(s) ΔHΘ(3)＝－433kJ·mol－1（1）指出吸热峰温度 356、770℃时物质发生的变化；（2）根据以上数据，写出上述两个体系对应的分解过程的热化学方程式2．1820 年德贝莱纳首次提出用 MnO2催 KClO3热分解的反应制备 O2当时就知道气态产 物有异常的气味，后来证明其中含有少量 Cl2、O3及微量 ClO2，测定气态产物 O2中 Cl2、O3 含量的一种方法是：收集 1.00L 干气体（标态） ，使之通过 KI 溶液通过溶液的气体经干燥后 体积为 0.98L。

溶液中的 KI 被氧化成 I2，后者反应耗掉 0.100mol/L Na2S2O3溶液 0.0267L （1）气态产物中 Cl2、O3各占多少摩尔百分含量？波波化学竞赛工作室第 4 页（共 11 页）（2） 气态产物经过 KI 溶液前后， 溶液的 pH 值有无改变？说明原因 （可以用方程式表示） 3．取 20g 混有 MnO2的 KClO3，加热至恒重，在一定温度下，将残留的固体加入 10g 水中 有 7.9g 固体未溶解，再加入 5g 水，仍有 5.3g 固体未溶，计算原混和物中可能含有的 KClO3 质量4．将 1mol 的 KClO3加热使其部分分解，分解率为α，然后向反应后的混合溶液中加入 足量的浓硫酸并加热发生反应生成 Cl2 两步反应生成的 O2与 Cl2总物质的量为 n mol讨论当 α取不同值时，n 与α的函数关系式5．KCl 和 KClO3的溶解度（g/100g H2O，0℃）分别为 28.5 和 3.3，简述以 KCl 为原料制 取 KClO3的方法，写出有关化学方程式第第四题（题（9 分）分）一种氯的含氧酸的推理一种氯的含氧酸的推理 A 是一种强酸，其浓度超过 40％，就会迅速分解，产生比它的酸性更强的酸 B，同时放出 气体 C 和 D，该气体经干燥后，平均分子量为 47.6，所得气体通过 80℃ NaOH 溶液，得到的 产物中一种是 A 的钠盐，同时还剩余一种可以使带火星的木条复燃的气体 D。

1．确定 A、B、C、D 各物质的化学式；2．定量推算气体 C 和 D 的组成；3．写出 A 分解方程式并配平；4．写出气体与湿润的淀粉－碘化钾试纸的反应方程式和现象；5．写出将气体通过 80℃NaOH 溶液时发生的反应方程式波波化学竞赛工作室第 5 页（共 11 页）第第五题（题（10 分）分）高氯酸和高氯酸铵高氯酸和高氯酸铵 高氯酸铵（AP）作为一种优良的固体推进剂被用于导弹和火箭发射上传统制备高纯 AP 的方法是电解氯酸钠水溶液得到高氯酸钠，再与氯化铵进行复分解反应，经重结晶得到粗 AP 产品后，经多步精制、提纯得到高纯 APOlin 公司新近研究了一种制备高纯 AP 的新工艺， 其基本方法是电解高纯次氯酸得到高纯高氯酸，再与高纯氯进行喷雾反应制成高氯酸铵 1．纯 HClO4是一种不导电的液体，而当固体 HClO4·H2O 熔化时其具有导电性 （1）写出 HClO4和 HClO4·H2O 分子的可能点电子结构图；（2）解释 HClO4和 HClO4·H2O 在导电性上差异的原因2．写出由次氯酸电解制备高氯酸的电极反应和电池反应方程式；3．若以 100A 电流通电于次氯酸溶液 20.0h，阴极放出 H2：40.0g。

（1）计算可得多少质量的高氯酸；（2）计算此过程的电流效率4．与传统工艺相比，你认为新工艺有哪些优点第第六题（题（8 分）分）常用的常用的 2 种消毒液种消毒液 某人买了两瓶消毒液，不小心将两种液体混在一起，结果剧烈反应，产生大量有色气体而 使人中毒收集产生的气体，通入 NaOH 溶液中，气体仅部分吸收，剩余无色气体用 pH 试 纸测量 2 瓶消毒液： 甲瓶中消毒液 pH＝12， 乙瓶中消毒液 pH＝2， 且都能很快使 pH 试纸变白 1．写出 2 瓶消毒液的主要成分；2．写出制备这 2 种消毒液的化学方程式；3．写出这 2 种消毒液间反应的化学方程式波波化学竞赛工作室第 6 页（共 11 页）第第七题（题（11 分）分）推理一种常见氯的氧化物推理一种常见氯的氧化物 某微绿色气体 A 是某常见酸的酸酐，由短周期 2 种元素组成若将标准状况下该气体 20.00mL 溶入足量的 KI 溶液（假设反应完全进行），再用 0.1000mol/L 的 Na2S2O3标准溶液滴 定生成的 I2，消耗 35.70mL该气体加热会爆炸性分解为 B 和 C，将 B 溶于水可生成 D，A 溶 于水也可得到 D，D 为弱酸性物质，具有强氧化性。

气体 A 在液态空气中与 NH3反应生成一 种常温下为固体的 E，一种常温下为气体的 F 和水 1．请写出从 A～D 的化学式：2．以气体 B 为原料，通过两种制备气体 A： （1）气体 B 通过浓 Na2CO3溶液可制备 A，请写出化学方程式2）气体 B 与干燥的氧化汞反应生成 A 和碱式氯化汞，请写出化学方程式3）这两个反应有何相似之处，请说明3．写出气体 A 在液态空气中与 NH3反应的化学方程式第第八题（题（9 分）分）推理一种新型氯的氧化物推理一种新型氯的氧化物 美国和欧洲的科学家合作，在同温层发现破坏臭氧的 X 气体一定条件下分解 X 气体， 可以得到相同条件下 2 倍其体积的两种双原子单质气体 17.15mg 的 X 气体被 0.080mol/L 的酸 性(NH4)2Fe(SO4)2溶液 35.00mL 吸收，过量的 Fe2＋需要被 18.00mL 0.020mol/L 的酸性 KMnO 4 溶液滴定 1．通过计算和讨论，确定 X 的化学式；2．写出 X 的 Lewis 结构式，X 分子中全部原子是否共平面？3．写出酸性(NH4)2Fe(SO4)2溶液吸收 X 的离子反应方程式命题和组卷：胡波 2008 年 9 月于浙江慈溪中学 中学综合学科网版权所有，任何网站不得转载波波化学竞赛工作室第 7 页（共 11 页）《氯的氧化物和含氧酸》知识要点一、氯的氧化物《氯的氧化物和含氧酸》知识要点一、氯的氧化物（1）Cl2O：黄红色气体，Cl2和干燥 HgO 反应制备；（2）ClO2：制备：①氯酸盐遇浓硫酸歧化；②酸性条件下用 SO2、草酸还原氯酸盐性质：混合酸酐，在碱中歧化用途：漂白剂、高效氧化剂、净水剂（3）Cl2O7：无色挥发液体、HClO4在 P2O5脱水下得到二、氯的含氧酸二、氯的含氧酸（1）四种酸：高、正、亚、次。

氧化性：低价＞高价；酸性：低价＜高价（2）HClO：有强氧化性和漂白性，不稳定易放出 O2；制备：Cl2通入 CaCO3悬浊液；电解冷冻 NaCl 溶液（3）HClO3：强酸，加热分解得到 HClO4、Cl2、O2制备：Ba(ClO3)2与 H2SO4反应后减压浓缩；电解热的 NaCl 溶液（4）HClO4：中学常用的最强酸，电解 HClO3制备三、氯的含氧酸盐三、氯的含氧酸盐（1）KClO3：加热歧化，催化下释放 O2；（2）高氯酸盐：K＋、NH 4＋、Rb＋、Cs＋：r↑，S↓四、几个名词解释四、几个名词解释1．二氧化氯（chlorine dioxided）。