配套K122019版高考化学一轮复习 培优计划 第四章 非金属及化合物 一 拓展点 - 氯的氧化物及含氧酸练习

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一、拓展点——氯的氧化物及含氧酸

二氧化氯的性质与制备 1.ClO2的制备 (1)实验室制法

把氯酸钠、亚硫酸钠和稀H2SO4混合水浴加热可制得黄棕色的ClO2气体,化学方程式为 △

2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=====2ClO2↑+2Na2SO4+H2O。 [说明] ①可以用SO2代替Na2SO3; ②要避光,否则会使ClO2分解;

③控制水浴温度和加入H2SO4的速度,使ClO2均匀生成。 (2)工业制法

①氯酸钠与浓盐酸反应法:

2NaClO3+4HCl(浓)===2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O ②亚氯酸钠与Cl2反应法: 2NaClO2+Cl2===2NaCl+2ClO2 ③草酸还原法:

H2C2O4+2NaClO3+H2SO4===Na2SO4+2CO2↑+2ClO2↑+2H2O ④亚氯酸钠与盐酸反应法:

5NaClO2+4HCl===5NaCl+4ClO2↑+2H2O 2.ClO2的性质

常温下为黄绿色或黄红色气体,其液体为红褐色,固体为浅红色,熔点-59 ℃,沸点11 ℃。

(1)ClO2见光或遇热水分解。

(2)氧化作用:ClO2属强氧化剂,其氧化能力是Cl2的2.6倍。 ①ClO2能把Mn氧化成MnO2

2ClO2+5Mn+6H2O===5MnO2+12H+2Cl ②ClO2能把Fe氧化成Fe

ClO2+5Fe+4H===5Fe+Cl+2H2O

③ClO2在pH为5~9的区间内,很快将硫化物(S)氧化成SO4,即 8ClO2+5S+4H2O===5SO4+8Cl+8H ④ClO2能把废水中的CN氧化成无毒气体 2ClO2+2CN===2CO2+N2+2Cl

[示例1] ClO2是一种高效安全的杀菌消毒剂。氯化钠电解法生产ClO2工艺原理示意图

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教育配套资料K12 如下:

(1)写出氯化钠电解槽内发生反应的离子方程式:____________________________。 (2)写出二氧化氯发生器中的化学方程式,并标出电子转移的方向及数目:________________________________________________________________________。

(3)ClO2能将电镀废水中的CN氧化成两种无毒气体,自身被还原成Cl。写出该反应的离子方程式:___________________________________________________________

________________________________________________________________________。 电解-

[分析] (1)根据电解原理,氯化钠电解槽内发生反应的离子方程式为Cl+3H2O=====3H2↑+ClO3。(2)二氧化氯发生器中NaClO3被还原为ClO2,盐酸被氧化为Cl2,化学方程式

。(3)ClO2能将电镀废水中的CN

氧化成两种无毒气体,自身被还原成Cl。该反应的离子方程式为2ClO2+2CN===2CO2+2Cl+N2。

电解--

[答案] (1)Cl+3H2O=====3H2↑+ClO3

(2)

(3)2ClO2+2CN===2CO2+2Cl+N2

氯的含氧酸及亚氯酸盐

1.氯的含氧酸

氯的含氧酸中,氯元素有+1、+3、+5、+7四种化合价,分别为HClO(次氯酸)、HClO2(亚氯酸)、HClO3(氯酸)、HClO4(高氯酸)。

(1)四种酸的酸性强弱顺序:HClO4>HClO3>HClO2>HClO。 (2)四种含氧酸中,HClO的氧化性最强。 2.亚氯酸钠(NaClO2)的制备与性质 (1)制备

向NaOH和H2O2的混合溶液中通入ClO2,在玻璃棒的搅拌下反应,并用冰浴控制温度在4±1 ℃,得到亚氯酸钠晶体。

反应的化学方程式为2NaOH+2ClO2+H2O2===2NaClO2+O2+2H2O。 教育配套资料K12

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(2)性质

①NaClO2在常温下稳定,是白色结晶性粉末,加热到180~200 ℃时分解:3NaClO2=====2NaClO3+NaCl。

②在酸性条件下,亚氯酸钠发生歧化反应,反应方程式为 5NaClO2+4HCl===4ClO2↑+5NaCl+2H2O。

[示例2] 亚氯酸(HClO2)是一种中强酸,易分解,亚氯酸及其盐类在工业生产和环境治理等方面用途非常广泛。回答下列问题:

(1)HClO2中氯元素的化合价为________;亚氯酸不稳定,易分解为Cl2、ClO2和H2O,分解后的氧化产物与还原产物的物质的量之比为____________。

(2)已知常温下Ka(HClO2)=1.1×10,则反应HClO2+OH衡常数K=____________。

(3)亚氯酸盐可用于脱除氮氧化物和硫氧化物,当其他条件不变时,测得脱除率与吸收液pH的关系如图所示。

已知:Cl2和ClO2溶于水后比亚氯酸盐更易与SO2和NO反应。

-2

ClO2+H2O在常温下的平

①亚氯酸盐脱除SO2的离子方程式为_________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②pH越小,脱除率越大,其原因是_________________________________________。 [分析] (1)HClO2中Cl显+3价,HClO2→Cl2,化合价由+3→0,因此Cl2为还原产物;HClO2→ClO2,化合价由+3→+4,化合价升高,ClO2为氧化产物,根据得失电子守恒,

n(Cl2)×2×3=n(ClO2)×1,因此有n(ClO2)∶n(Cl2)=6∶1。(2)根据平衡常数的表达式,K+

c?ClO-c?ClO-Ka?HClO2?1.1×10-22?2?×c?H?12-

===1.1×10。(3)①ClO2-=-+=-14c?HClO2?×c?OH?c?HClO2?×c?OH?×c?H?KW10

与SO2发生反应,ClO2转化成Cl,SO2被氧化成SO4,离子方程式为2SO2+ClO2+2H2O===2SO4

--2--2-

+Cl+4H。②根据题中信息,亚氯酸盐的氧化性在酸性条件下较强;pH较小时有利于释放出ClO2及Cl2,ClO2和Cl2溶于水可提高脱除率。

[答案] (1)+3 6∶1 (2)1.1×10 (3)①2SO2+ClO2+2H2O===2SO4+Cl+4H ②亚氯酸盐的氧化性在酸性条件下较强;pH较小时有利于释放出ClO2及Cl2,ClO2和Cl2溶于水可提高脱除率

[专项增分集训]

1.(2018·大庆模拟)亚氯酸钠是重要漂白剂,某校化学实验探究小组设计如下实验制教育配套资料K12

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备亚氯酸钠(NaClO2)晶体。

[查阅资料]

Ⅰ.NaClO2饱和溶液在低于38 ℃时析出NaClO2·3H2O,高于38 ℃时析出NaClO2,高于60 ℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。

Ⅱ.B中发生的主要反应:2NaClO3+Na2SO3+H2SO4(浓)===2ClO2↑+2Na2SO4+H2O。 [进行实验]

(1)盛装NaClO3和Na2SO3固体的仪器名称是________。 (2)装置C的作用是__________________。

(3)ClO2气体与装置D中混合溶液反应生成NaClO2,生成NaClO2的化学方程式为________________________________________________________________________。

(4)反应后,经以下步骤可从装置D的溶液获得NaClO2晶体。请补充完整操作。 ①55 ℃蒸发结晶;②趁热过滤;③38~60 ℃热水洗涤;④低于________干燥,得到成品。

如图是某同学的过滤操作示意图,其操作不规范的是________(填字母)。 a.将滤纸湿润,使其紧贴漏斗壁 b.滤纸边缘高出漏斗边缘 c.用玻璃棒引流

d.用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度 [实验反思]

(5)如果撤去D中的冷水浴,可能导致产品中混有的杂质是________。 (6)

使

B

NaClO3

____________________________________________________________,如NaClO3不足,则装置D中可能产生SO4,检验装置D中是否含有SO4的方法是取少量D中反应后的溶液于试管中,________________________,证明溶液中存在SO4。

(7)测定样品中NaClO2的纯度。测定时进行如下实验:

准确称取一定质量的样品,加入适量蒸馏水和过量的KI晶体,在酸性条件下发生反应:教育配套资料K12

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ClO2+4I+4H===2H2O+2I2+Cl,将所得混合液稀释成100 mL待测溶液。

取25.00 mL待测溶液,加入淀粉溶液做指示剂,用c mol·L Na2S2O3标准液滴定至终点,测得消耗标准溶液体积的平均值为V mL(已知:I2+2S2O3===2I+S4O6)。

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-1

________________________________________________________________________。

②所称取的样品中NaClO2的物质的量为________(用含c、V的代数式表示)。 解析:(1)盛放NaClO3和Na2SO3固体的仪器是三颈烧瓶。(2)装置C的作用是安全瓶,防止D试管中液体进入装置B中。(3)根据信息,ClO2→NaClO2,其中Cl的化合价由+4价→+3价,ClO2作氧化剂,H2O2作还原剂,被氧化成O2,离子方程式为2ClO2+H2O2+2OH===2ClO2

+O2+2H2O。(4)根据信息,NaClO2在高于60 ℃时,分解成NaClO3和NaCl,因此低于60 ℃干燥;过滤注意事项:一贴二低三靠,a项,根据过滤时注意事项知,正确;b项,过滤时滤纸的边缘应低于漏斗边缘,错误;c项,过滤时用玻璃棒引流,正确;d项,过滤时不能用玻璃棒搅拌,防止弄破滤纸,错误。(5)如果撤去D中冷水浴,可能造成温度超过60 ℃,使NaClO2分解成NaClO3和NaCl,因此产品中杂质可能是NaClO3和NaCl。(6)H2SO4和Na2SO3反应生成的SO2进入装置D中,产生杂质,因此NaClO3稍微过量的目的是防止B中产生的SO2进入D装置的试管中,影响产品纯度;检验SO4的操作是加入足量的盐酸,无现象,再加适量BaCl2溶液,产生白色沉淀。(7)①达到滴定终点时,I2完全转化为I,选用淀粉溶液作指示剂,故确定滴定终点的现象是溶液蓝色恰好褪去且半分钟内不复原。②根据ClO2+4I+4H===2I2+Cl+2H2O,I2+2S2O3===2I+S4O6可得对应关系:NaClO2~4Na2S2O3

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n(NaClO2)=n(Na2S2O3)=c·V×10-3 mol××4=c·V×10-3 mol。

答案:(1)三颈烧瓶 (2)防止D试管中液体进入B中(或安全瓶、防倒吸) (3)2ClO2

+H2O2+2OH===2ClO2+O2+2H2O (4)60 ℃ bd (5)NaClO3和NaCl

(6)防止B中产生SO2进入D装置的试管中,影响产品纯度 加入足量的盐酸,无现象,再加适量BaCl2溶液,产生白色沉淀 (7)①溶液蓝色恰好褪去且半分钟内不复原

②c·V×10 mol

2.高氯酸可用于生产高氯酸盐、人造金刚石提纯、电影胶片制造、医药工业等方面。工业上用以下工艺流程生产高氯酸,同时得到副产物亚氯酸钠(NaClO2)粗品。

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已知:①NaHSO4的溶解度随温度的升高而增大,适当条件下可结晶析出。 ②高氯酸是迄今为止已知含氧酸中的最强酸,沸点为90 ℃。 教育配套资料K12

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/dauv.html

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