高考化学氯及其化合物经典压轴题含详细答案.docx
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高考化学氯及其化合物经典压轴题含详细答案
高考化学氯及其化合物-经典压轴题含详细答案
一、高中化学氯及其化合物
1.一定量氢气在氯气中燃烧,所得混合物用
溶液恰好完全吸收,测得溶液中含有NaClO的物质的量为0.0500mol。
(1)所得混合物与NaOH溶液反应的离子方程式______
(2)所得溶液中NaCl的物质的量为________。
(3)所用氯气和参加反应的氢气的物质的量之比
________。
【答案】
、
0.250
【解析】
【分析】
由溶液中含有0.0500mol次氯酸钠可知,氢气在氯气中燃烧时,氯气过量,反应得到氯化氢和氯气的混合气体。
【详解】
(1)氯化氢和氯气的混合气体被氢氧化钠溶液吸收时,氯化氢与氢氧化钠溶液发生中和反应生成氯化钠和水,氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应的离子方程式为OH—+H+=H2O,Cl2+2OH—=Cl—+ClO—+H2O,故答案为:
OH—+H+=H2O,Cl2+2OH—=Cl—+ClO—+H2O;
(2)根据溶液电中性原则可知:
n(Na+)=n(Cl-)+n(ClO-),n(Cl-)=n(Na+)-n(ClO-)=0.1L×3.00mol/L-0.0500mol=0.250mol,则所得溶液中NaCl的物质的量为0.250mol,故答案为:
0.250;
(3)根据Cl原子守恒可知,n(Cl2)=
×n(NaOH)=0.15mol,由氯气与氢氧化钠溶液反应的化学方程式可知,生成0.0500mol次氯酸钠消耗过量氯气0.0500mol,则与氢气反应的氯气为0.15mol-0.05mol=0.1mol,氢气在氯气中燃烧的化学方程式为H2+Cl2
2HCl,由化学方程式可知氢气的物质的量为0.1mol,故氯气和参加反应的氢气的物质的量之比n(Cl2):
n(H2)=0.15mol:
0.1mol=3:
2,故答案为:
3:
2。
【点睛】
所得混合物冷却后用NaOH溶液恰好完全吸收,测得溶液中含有NaClO的物质的量为0.05mol,说明氢气与氯气反应中氯气有剩余,溶液为氯化钠和次氯酸钠的混合液,根据钠元素及氯元素守恒可知2n(Cl2)=n(Na+)=n(Cl-)+n(ClO-);根据电子转移守恒,计算氯气发生氧化还原反应生成的氯离子的物质的量,溶液中Cl-来源于氯化氢及氯气与氢氧化钠的反应,计算反应后混合气体中氯化氢的物质的量,根据氢元素守恒计算氢气的物质的量是解答关键。
2.
(1)室温时,在下列物质中:
①Na②Cl2③Na2O④FeCl2溶液⑤NaHCO3⑥蔗糖⑦NH3⑧NaCl晶体⑨HClO⑩Fe(OH)2
属于碱性氧化物的是(用序号填写,下同)_______,属于酸的是_____,属于强电解质的是______,属于非电解质的是_______,能导电的是________。
(2)Na2O2与CO2的反应化学方程式__________;
(3)向硫酸氢钠溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液到中性,请写出发生反应的离子方程式______。
(4)制取漂白粉的反应化学方程式_________;其有效成分是_______;
【答案】③⑨③⑤⑧⑥⑦①④2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O22H++SO42-+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2H2O2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2OCa(ClO)2
【解析】
【分析】
(1)碱性氧化物:
能与酸反应只生成一种盐和水,主要包括绝大多数金属氧化物;酸:
电离时产生的阳离子全部都是氢离子的化合物;强电解质:
在水溶液中或熔融状态下能发生完全电离的化合物;非电解质:
在水溶液中或熔融状态下不发生电离的化合物;能导电的物质有大多数金属单质或存在有自由移动电荷的物质;根据物质特点结合定义解答;
(3)向硫酸氢钠溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液到中性,除生成水,还应该生成Na2SO4和BaSO4沉淀;
(4)漂白粉的有效成分为次氯酸钙,利用氯气和冷的消石灰反应制取漂白粉。
【详解】
(1)Na2O能够与酸反应生成盐和水,属于碱性氧化物;HClO电离产生的阳离子都是氢离子,属于酸; Na2O、NaHCO3、NaCl晶体在水溶液或者熔融状态下能完全电离而导电,都是化合物,都属于强电解质;蔗糖、NH3,本身不能电离产生自由移动的离子,是化合物,都属于非电解质;钠含有自由电子,氯化亚铁溶液含有自由移动的离子,都能导电;故属于碱性氧化物的是③;属于酸的是⑨;属于强电解质的是③⑤⑧;属于非电解质的是⑥⑦;能导电的是①④;
(2)Na2O2与CO2的反应生成碳酸钠和氧气,发生反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2;
(3)向硫酸氢钠溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液到中性,除生成水,还应该生成Na2SO4和BaSO4沉淀,则发生反应的离子方程式为2H++SO42-+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2H2O;
(4)工业上利用氯气和冷的消石灰反应制取漂白粉,发生反应的化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,其有效成分是Ca(ClO)2。
【点睛】
电解质是指在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物,例如酸、碱、盐、活泼金属氧化物等,凡在上述情况下不能导电的化合物叫非电解质,例如非金属氧化物、一些氢化物和一些有机物如蔗糖和酒精等;特别注意能导电的不一定是电解质,且非电解质的水溶液也可能导电,如CO2的水溶液导电,是因为生成碳酸的缘故;另外电解质和非电解质都是化合物,既要排除单质又要排除混合物。
3.通常用的漂白粉是次氯酸钙,氯化钙和氢氧化钙所组成的水合复盐,是由Cl2与消石灰制成的。
有关反应如下:
2Cl2+3Ca(OH)2→Ca(ClO)2·CaCl2·Ca(OH)2·H2O+H2O
(1)漂白粉的有效成分是_____________________;
(2)上述反应中,化合价有变化的元素是_________;
(3)漂白粉在潮湿的空气中放置会慢慢失效,有关反应方程式为_______,_______。
【答案】Ca(ClO)2ClCa(ClO)2+2H2O+2CO2→Ca(HCO3)2+2HClO2HClO
2HCl+O2↑
【解析】
【分析】
【详解】
(1)漂白粉是由Cl2与消石灰反应2Cl2+3Ca(OH)2=Ca(ClO)2·CaCl2·Ca(OH)2·H2O+H2O制成的,其组成是次氯酸钙,氯化钙和氢氧化钙所组成的水合复盐,其有效成分是Ca(ClO)2;
(2)由Cl2与消石灰反应2Cl2+3Ca(OH)2=Ca(ClO)2·CaCl2·Ca(OH)2·H2O+H2O中,化合价有变化的元素是Cl2中的Cl由0价变成Ca(ClO)2中+1价,CaCl2中的-1价,所以化合价有变化的元素是Cl;
(3)漂白粉在潮湿的空气中放置会慢慢失效,是因为Ca(ClO)2与空气中的水蒸气和二氧化碳反应,生成了HClO又分解了,所以反应的方程式为Ca(ClO)2+2H2O+2CO2→Ca(HCO3)2+2HClO;2HClO
2HCl+O2
。
4.氯及其化合物在工农业生产和人类生活中有着重要的作用。
回答下列问题:
(1)25℃时将氯气溶于水形成“氯气-氯水”体系,该体系存在多个含氯元素的平衡关系,其中之一为:
Cl2(溶液)+H2O
HClO+H++Cl-,体系中Cl2(溶液)、HClO和ClO-三者的物质的量分数(α)随pH(酸碱度)变化的关系如图所示。
已知HClO的杀菌能力比ClO-强,用氯气处理饮用水时,杀菌效果最强的pH范围为__(填字母)。
A.0~2B.2~4.7C.4.7~7.5D.7.5~10
(2)写出次氯酸光照分解的化学方程式___,如果在家中直接使用自来水养金鱼,除去其中残留的次氯酸可采取的简易措施为__。
(3)NaClO、NaClO2、ClO2等含氯化合物都是常见的消毒剂,这是因为它们都具有强氧化性。
①写出工业上用氯气和NaOH溶液生产消毒剂NaClO的化学方程式___;
②84消毒液(主要成分是NaClO)与洁厕灵(主要成分是盐酸)混在一起使用会产生有毒气体Cl2,其反应的离子方程式为__;
③NaClO2中Cl元素化合价为__;
④ClO2的杀菌效果比Cl2好,等物质的量的ClO2杀菌效果是Cl2的__倍(杀菌效果与单位物质的量的氧化剂得电子的物质的量有关,ClO2与Cl2消毒杀菌后均被还原为Cl-)。
【答案】B2HClO
2HCl+O2↑用容器盛放,在太阳光下曝晒一段时间Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O2H++Cl-+ClO-=Cl2↑+H2O+32.5
【解析】
【分析】
图中信息告诉我们,在氯水中,具有杀菌能力的微粒主要是Cl2和HClO,随着溶液pH的不断增大,α(Cl2)不断减小,当pH=2时,α(Cl2)接近于0;随着溶液pH的不断增大,α(HClO)不断增大,当pH=2时,α(HClO)达到最大值;当pH升高到4.7时,α(HClO)开始减小,当pH接近10时,α(HClO)=0;从pH=4.7开始,α(ClO-)开始增大,pH=10时,α(ClO-)达最大值。
【详解】
(1)根据题目信息得知HClO的杀菌能力比ClO-强,依据图中信息可知pH为2~4.7时HClO含量最多,因此用氯气处理饮用水时,杀菌效果最强的pH范围为2~4.7,应选B。
答案为:
B;
(2)次氯酸光照分解生成盐酸和氧气,化学方程式为2HClO
2HCl+O2↑,由于次氯酸见光易分解,如果在家中直接使用自来水养金鱼,除去其中残留的次氯酸可采取的简易措施为用容器盛放,在太阳光下曝晒一段时间。
答案为:
2HClO
2HCl+O2↑;用容器盛放,在太阳光下曝晒一段时间;
(3)①工业上用氯气和NaOH溶液生产消毒剂NaClO的化学方程式为Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O。
答案为:
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O;
②NaClO与盐酸反应生成氯气、氯化钠和水,离子方程式为2H++Cl-+ClO-==Cl2↑+H2O。
答案为:
2H++Cl-+ClO-=Cl2↑+H2O;
③NaClO2中Na显+1价,O显-2价,则Cl元素化合价为+3。
答案为:
+3;
④根据题中信息已知杀菌效果与单位物质的量的氧化剂得电子的物质的量有关,ClO2与Cl2消毒杀菌后均被还原为Cl-,1molClO2能够得到5mol电子,1molCl2能够得到2mol电子,因此等物质的量的ClO2杀菌效果是Cl2的2.5倍。
答案为:
2.5。
【点睛】
杀菌消毒是利用氧化剂的氧化能力实现的,氧化能力又是依据得电子能力衡量的,所以一种氧化剂,在通常情况下,得电子数目越多,得电子能力越强。
5.实验室迅速制备少量氯气可利用如下反应:
KMnO4+HCl(浓)→KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O(未配平),此反应常温下就可以迅速进行。
请回答下列问题:
(1)上述反应中被氧化的元素是_________。
当生成3.36L(标准状况下)Cl2时,转移电子的物质的量为_________。
(2)如果上述化学方程式中KMnO4化学计量数是1,则HCl的化学计量数是_________。
(3)实验室通常利用MnO2与浓盐酸共热反应制得氯气,据此可知KMnO4、Cl2、MnO2三种物质的氧化性由强到弱的顺序为________。
(4)酸性KMnO4溶液与Fe2+反应生成Mn2+,该反应的离子方程式是________。
(5)下列物质既有氧化性,又有还原性的是________(填字母代号)。
A.I-B.HClC.MnCl2D.Cl2
【答案】
0.3mol8
BCD
【解析】
【分析】
比较氧化还原反应中物质的氧化性和还原性时,若两物质在同一反应中,则满足氧化性:
氧化剂>氧化产物,还原性:
还原剂>还原产物;若两物质在两个不同反应中时,可借助一个“桥”,即第三者产生联系,若找不到第三者,需比较反应条件,反应条件越高,氧化剂的氧化能力或还原剂的还原能力越弱。
【详解】
对于反应KMnO4+HCl(浓)→KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O,KMnO4+5e-→MnCl2,2HCl-2e-→Cl2↑,依据电子守恒,则为2KMnO4+10e-→2MnCl2,10HCl-10e-→5Cl2↑,再考虑质量守恒,即可配平2KCl+2MnCl2,最后配HCl。
因为前面配的只是表现出还原性的部分,生成(2KCl+2MnCl2)的部分表现出酸性,于是得出配平后的方程式为2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O;
(1)上述反应中,HCl中的Cl由-1价升高到0价,则被氧化的元素是Cl。
当生成3.36L(标准状况下)Cl2时,n(Cl2)=
=0.15mol,由Cl2—2e-,可得出转移电子的物质的量为0.15mol×2=0.3mol;
答案为:
Cl;0.3mol;
(2)上述化学方程式中,2KMnO4——16HCl;若KMnO4化学计量数是1,则HCl的化学计量数是8;
答案为:
8;
(3)在2KMnO4+16HCl(浓)==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O反应中,氧化性KMnO4>Cl2;在MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O中,氧化性MnO2>Cl2,那么KMnO4与MnO2的氧化性哪个更强?
因为找不到可联系二者的物质,所以我们只能利用反应条件,前一反应不需条件,后一反应需加热,所以氧化性KMnO4>MnO2。
从而得出氧化性KMnO4>MnO2>Cl2;
答案为:
KMnO4>MnO2>Cl2;
(4)酸性KMnO4溶液与Fe2+反应生成Mn2+,该反应的离子方程式是5Fe2++MnO4-+8H+==5Fe3++Mn2++4H2O;
答案为:
5Fe2++MnO4-+8H+==5Fe3++Mn2++4H2O;
(5)A.I-化合价为最低价,只能失电子,即只具有还原性,A不合题意;
B.HCl中,H+具有氧化性,Cl-具有还原性,B符合题意;
C.MnCl2中,Mn2+价态既能升高又能降低,既具有氧化性又具有还原性,C符合题意;
D.Cl2中,Cl的价态既能升高又能降低,D符合题意;
答案为:
BCD。
【点睛】
判断物质具有的氧化性和还原性时,应从物质中含有的所有元素考虑,不可拘泥于一种元素,否则易得出错误的结论。
6.下列各物质是中学化学中常见的物质,甲为常见金属单质,丙为黄绿色的单质气体,乙、丁是常见无色气态非金属单质,其它均为化合物,C常温下为一种液体,B、D分别为黑色粉末和黑色晶体,G为淡黄色固体,J为生活中常见的调味品,I为红褐色固体,F为棕黄色溶液。
①是实验室制取丁的反应之一。
各物质间的转化如下图所示,回答下列问题(部分生成物未列出):
(1)物质I的化学式为________;F中阴离子是______________;
(2)反应①的化学方程式为为____________;
(3)B与K的反应是实验室制取丙的反应,其离子方程式为____________;
(4)反应②的化学方程式为_____________;
(5)若E与G以物质的量比为1:
1投入足量水中,反应的化学方程式为_________;生成1mol气体转移电子的个数为__________。
【答案】Fe(OH)3Cl-2H2O2
2H2O+O2MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H24FeCl2+4Na2O2+6H2O=4Fe(OH)3↓+8NaCl+O2↑6NA
【解析】
【分析】
丙为黄绿色单质气体,所以丙为Cl2,B与K的反应是实验室制取丙的反应,且B为黑色粉末,则B为MnO2,K为HCl;①是实验室制取丁的反应之一,则该反应为双氧水在二氧化锰的催化作用下制取氧气的反应,所以C为H2O,丁为氧气;G为淡黄色固体,且可以生成氧气,则G应为Na2O2,则J为生活中常见的调味品,应为NaCl,I为红褐色固体应为Fe(OH)3;F为棕黄色溶液,应含Fe3+,E与氯气反应可生成F,则F为FeCl3,E为FeCl2;氯化铁可以与单质铁反应生成氯化亚铁,所以甲为铁单质,Fe可以在高温条件下与水反应生成氢气和四氧化三铁,所以乙为氢气,D为Fe3O4。
【详解】
(1)根据分析可知物质I为Fe(OH)3;F中阴离子为Cl-;
(2)反应①为双氧水在二氧化锰的催化作用下制取氧气,方程式为2H2O2
2H2O+O2;
(3)实验室利用浓盐酸和二氧化锰共热制取氯气,方程式为:
MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O;
(4)反应②为Fe在高温条件下与水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁的反应,方程式为:
3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2;
(5)E为FeCl2,G为Na2O2,过氧化钠有强氧化性可氧化亚铁离子为铁离子,被还原时-1价的氧被还原成-2价,二者1:
1反应,说明氧化产物不止有Fe3+,再联系过氧化钠可以与水反应生成氧气,可知产物中应还有氧气,Na2O2自身发生氧化还原反应,所以E与G以物质的量比为1:
1投入足量水中,反应方程式为4FeCl2+4Na2O2+6H2O=4Fe(OH)3↓+8NaCl+O2↑。
【点睛】
解决此类题目要根据物质的性质、特征作为突破口进行推断,例如本题中“丙为黄绿色单质气体”,则丙为Cl2,“F为棕黄色溶液”,则其溶液中应含有Fe3+,学生平时的学习中要注意多积累一些有特殊性质的物质。
7.A、B、C、X是中学化学常见物质,均由短周期元素组成,转化关系如图。
请针对以下三种不同情况回答:
若A、B、C中均含同一种常见金属元素,该元素在C中以阴离子形式存在,将A、C的水溶液混合可得B的白色胶状沉淀。
中含有的金属元素在元素周期表中的位置为_______________________,向水中加入X物质,X对水的电离平衡的影响是_________
填“促进”、“抑制”或“无影响”
。
与C的水溶液混合后生成B,反应的离子方程式为___________________________。
若A为固态非金属单质,A与X同周期,同时A在X中燃烧,生成
和
白色烟雾,常温常压下C为白色固体,B分子中各原子最外层均为8电子结构。
若A为该元素的白色固体单质,其结构为正四面体,分子式为
,则
单质中含共价键数目为_________
,B的电子式为_________。
与水反应的离子方程式为_______________________________________________。
若A、B、C的焰色反应呈黄色,A为淡黄色固体,B、C的水溶液均为碱性,A溶于水后可与X反应生成C,常温下,X为气态酸性氧化物。
中所含有的化学键类型是_________。
溶液中离子浓度由小到大的顺序是_________。
【答案】第三周期第ⅢA族抑制
离子键、共价键
【解析】
【分析】
A、B、C、X是中学化学常见物质,均由短周期元素组成;
(1)若A、B、C中均含同一种常见金属元素,将A、C的水溶液混合可得B的沉淀,由转化关系可知,A含有铝离子,B为氢氧化铝,C含有偏铝酸根,x为氢氧化钠;
①A中含有的金属元素为Al;加入X为氢氧化钠,抑制水的电离程度;
②A与C的水溶液混合后生成B,是铝离子和偏铝酸根离子双水解反应生成氢氧化铝沉淀;
(2)①若A为固态非金属单质,A与X同为第三周期元素,常温常压下C为白色固体,B分子中各原子最外层均为8e-结构,同时A在X中燃烧,由转化关系可知,A为磷,B为三氯化磷,C为五氯化磷,x为氯气;依据磷单质分子式为P4分析共价键数,三氯化磷是共价化合物,写出电子式;
②X与水反应是氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,次氯酸是弱电解质;
(3)若A、B、C的焰色反应均呈黄色,水溶液均为碱性;将C加到盐酸中,有无色无味的气体X产生,则A为氢氧化钠,B为碳酸钠,C为碳酸氢钠,x为二氧化碳;
①A为氢氧化钠使钠离子和氢氧根离子构成,据此分析化学键类型;
②C为NaHCO3,碳酸氢根离子水解大于电离,溶液呈碱性。
【详解】
若A、B、C中均含同一种常见金属元素,将A、C的水溶液混合可得B的沉淀,由转化关系可知,A含有铝离子,B为氢氧化铝,C含有偏铝酸根,x为氢氧化钠。
、B、C中含有的同一种常见金属元素为Al,在周期表中位置是第三周期,ⅢA族,向水中加入X氢氧化钠是碱,对水的电离平衡的影响是抑制;
的水溶液含有铝离子,C水溶液含有偏铝酸根,混合反应生成氢氧化铝沉淀,反应离子方程式为
;
若A为固态非金属单质,A与X同为第三周期元素,常温常压下C为白色固体,B分子中各原子最外层均为
结构,由转化关系可知,A为白磷,B为三氯化磷,C为五氯化磷,x为氯气;
是白磷,是正四面体结构,所以1molA单质中含共价键数目为6NA;B为三氯化磷,各原子都满足8电子稳定结构,三氯化磷B的电子式为
;
为
,与水反应,生成次氯酸和盐酸,反应的离子方程式为:
;
若A、B、C的焰色反应均呈黄色,水溶液均为碱性;将C加到盐酸中,有无色无味的气体X产生,则A为氢氧化钠,B为碳酸钠,C为碳酸氢钠,x为二氧化碳;
为氢氧化钠,属于离子化合物,钠离子与氢氧根离子之间形成离子键,氢氧根离子中氧原子与氢原子之间形成1对共用电子对,为共价键,属于A中所含有的化学键是离子键、共价键;
为
,溶液中碳酸氢根离子水解大于电离,溶液呈碱性,溶液中离子浓度由小到大的顺序是:
。
【点睛】
解无机推断题常见思维方法:
①正向思维:
根据题设条件,结合有关的化学知识,依题目的意思,按一定的层次结构逐步推理,从而得出结论;②逆向推理:
以最终产物(或题中某一明显特征)为起点,层层逆推,以求得结论;③猜想论证:
先根据题意凭直觉猜想初步得出结论然后将结论代入到题中去验证,若与题中所给条件、题意吻合,即为答案;④综合分析:
根据题设条件、过程产物、最终产物的特征、反应规律、数据等进行综合分析,逐步得出结论。
8.下图中A~H均为中学化学中常见的物质,A、B、H是气体,它们之间有如下转化关系。
(反应中生成的水已略去)
请回答以下问题:
(1)E是______(填化学式)。
(2)C物质在日常生活中可作______剂。
(3)写出反应④的化学方程式:
____________。
(4)写出实验室制取A气体的化学反应方程式,并用双线桥表示电子转移的方向和数目:
_________。
【答案】CaCO3消毒(或漂白)Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO
【解析】
【分析】
B可与澄清石灰水反应生成沉淀,应为CO2,则E为CaCO3,常见的能与石灰水反应的气体还有氯气,则A应为Cl2,由此可知C为Ca(ClO)2,F为HCl,D为CaCl2,G为HClO,H为O2,在实验室中用MnO2与浓盐酸混合加热制取Cl2,根据氧化还原反应中元素化合价升降与电子转移关系用双线桥法表示。
【详解】
B可与澄清石灰水反应生成沉淀,应为CO2,则E为CaCO3,常见能与石灰水反应的气体还有氯气,则A应为Cl2,由此可知C为Ca(ClO)2,F为HCl,D为CaCl2,G为HClO,H为O2。
(1)由以上分析可知E
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