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文檔簡介
考點19 易水解的無水氯化物的制備氯氣的制備是中學化學重要的實驗,涉及反應條件的選擇、除雜、干燥、收集、性質實驗、尾氣處理等,特別是易水解氯化物的制備,更是高考常考內容。1.(安徽省皖中名校聯盟2019屆高三10月聯考)常溫下,二氯化二硫(S2Cl2)為橙黃色液體,遇水易水解,工業上用于橡膠的硫化。某學習小組用氯氣和硫單質合成S2Cl2的實驗裝置如圖所示,下列說法不正確的是()A.實驗時需后點燃E處的酒精燈B.C、D中所盛試劑為飽和氯化鈉溶液、濃硫酸C.二氯化二硫(S2Cl2)水解反應產物為S、H2S、HClD.G、H之間應加上D裝置【答案】C【解析】A項,因為裝置中有空氣,所以實驗時應先點燃最左邊酒精燈,通入氯氣排出空氣,再點燃E處酒精燈,故A正確;B項,因為S2Cl2遇水易水解,所以E中應為純凈干燥的氯氣與S反應,C瓶中盛飽和氯化鈉溶液,吸收揮發出的HCl氣體,D瓶中盛濃硫酸吸水干燥,故B正確;C項,根據元素守恒,二氯化二硫(S2Cl2)水解反應產物中一定有含氧元素的化合物,且元素的化合價必須有升有降,故C錯誤;D項,因為二氯化二硫遇水易水解,所以G、H之間應加上D裝置,以防止右側水蒸氣擴散進入E中,故D正確。2.(山東省臨沂市第十九中學2019屆高三上學期第三次質量調研考試)四氯化錫(SnCl4)用作媒染劑和有機合成上的氯化催化劑。實驗室制備四氯化錫的裝置如下圖(部分夾持裝置已略去)。已知:①金屬錫熔融時通入干燥氯氣反應可生成四氯化錫;②無水四氯化錫熔點-33℃,沸點114.1℃;③無水四氯化錫遇水蒸氣生成白色煙霧。下列說法不正確的是A.①、②、⑥、⑦的試管中依次盛裝MnO2、飽和食鹽水、濃H2SO4、NaOH溶液B.實驗時滴加濃鹽酸反應一段時間,然后再點燃④處的酒精燈C.⑤裝置用于收集SnCl4,浸泡在冷水浴中效果更好D.⑥、⑦兩個試管可以用一個裝有堿石灰的干燥管來代替【答案】A【解析】A、二氧化錳常溫下不與濃鹽酸反應,常溫下高錳酸鉀可與濃鹽酸反應生成氯氣,故①、②、⑥、⑦的試管中依次盛裝KMnO4、飽和食鹽水、濃H2SO4、NaOH溶液,選項A不正確;B、實驗時滴加濃鹽酸反應一段時間使裝置④充滿氯氣(排出空氣),然后再點燃④處的酒精燈,選項B正確;C、⑤裝置用于收集SnCl4,浸泡在冷水浴中使其液化,效果更好,選項C正確;D、⑥、⑦兩個試管可以用一個裝有堿石灰的干燥管來代替,起到干燥和除去多余的氯氣的作用,選項D正確。答案選A。3.(河北省唐山市2018屆高三第三次模擬考試)在一定條件下,向Al2O3和過量C粉的混合物中通入氯氣,可制得易水解的AlCl3,實驗裝置如圖所示。下列說法不正確的是A.c中盛裝的是濃硫酸B.實驗時應先點燃d處酒精燈,再點燃a處酒精燈C.此反應中的尾氣,除氯氣外都可直接排放到大氣中D.該裝置不完善,其中應改進的一項是在d、e之間添加一個干燥裝置【答案】C【解析】A.c中盛裝的是濃硫酸干燥氯氣,A正確;B.實驗時應先點燃d處酒精燈,再點燃a處酒精燈,可以充分利用氯氣,B正確;C.此反應中的尾氣,除氯氣外還有CO等,不能直接排放到大氣中,C錯誤;D.為防止e裝置中的水蒸氣進入d,在d、e之間添加一個干燥裝置,故D正確。4.(山東省煙臺市2018屆高三高考適應性練習一)實驗室用下列裝置制備無水AlCl3
(183℃升華,過潮濕空氣即產生大量白霧)。下列說法正確的是A.該實驗過程中e瓶可能產生白霧B.b、c裝置中分別盛裝飽和NaHCO3溶液和濃硫酸C.實驗開始時應先點燃d處酒精燈,再點燃a處酒精燈D.實驗后向燒瓶中加入足量硝酸銀和確硝酸,可確定生成的MnCl2的質量【答案】A【解析】d裝置中產生的AlCl3受熱易升華,f裝置中的水蒸氣揮發到e裝置中,由于氯化鋁極易水解生成氫氧化鋁和氯化氫,而氯化氫溶液形成白霧,所以在e裝置中可能產生白霧,A說法正確;a裝置產生Cl2,同時有HCl和水蒸氣,所以b裝置中應該是飽和食鹽水,除去HCl氣體,c裝置應該是濃硫酸,除去水蒸氣得干燥純凈的Cl2,b中盛裝飽和NaHCO3溶液,與酸反應產生CO2氣體,引入雜質,同時NaHCO3溶液呈堿性,能夠吸收Cl2,B說法錯誤;由于金屬鋁是活潑的金屬,極易被氧化,所以首先點燃a處酒精燈,然后點燃d處酒精燈,C說法錯誤;實驗室制取氯氣用濃鹽酸與二氧化錳反應,隨著反應的進行,鹽酸的濃度下降,當濃鹽酸變成稀鹽酸,反應停止,此時反應后的溶液中仍然有鹽酸,所以通過測定AgCl的質量來確定生成的MnCl2的質量是錯誤的,D選項錯誤。5.(福建省龍巖市2018屆高三下學期教學質量檢查)興趣小組在實驗室中模擬利用甲烷和氯氣發生取代反應制取副產品鹽酸,設計如圖裝置,下列說法錯誤的是()A.實驗時先點燃A處酒精燈再通甲烷B.裝置B有均勻混合氣體、控制氣流速度、干燥混合氣體等作用C.裝置C經過一段時間的強光照射后,生成的有機物有4種D.從D中分離出鹽酸的方法為過濾【答案】D【解析】A.實驗時先點燃A處酒精燈,讓MnO2與濃HCl反應一段時間排盡裝置中的空氣,再通甲烷,A正確;B.濃硫酸可以干燥氯氣,氯氣與甲烷在B中可以混合均勻,因此裝置B的主要作用是均勻混合氣體、控制氣流速度、干燥混合氣體等,B正確;C.氯氣與甲烷在裝置C中在強光照射下可發生取代反應,生成的有機物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳,4種有機物,C正確;D.D中得到的是鹽酸溶液,并和二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的油狀液體分層,故可以用分液的方法從D中分離出鹽酸,D錯誤。6.(普通高校招生全國統一考試模擬試卷2018屆仿真模擬試卷一)某實驗小組利用下圖裝置制取少量氯化鋁,已知氯化鋁熔沸點都很低(178℃升華),且易水解。下列說法中完全正確的一組是①氯氣中含的水蒸氣和氯化氫可通過盛有苛性鈉的干燥管除去②裝置I中充滿黃綠色氣體后,再加熱盛有鋁粉的硬質玻璃管③裝置II是收集裝置,用于收集氯化鋁④裝置III可盛放堿石灰也可盛放無水氯化鈣,二者的作用相同⑤a處使用較粗的導氣管實驗時更安全A.①②B.②③⑤C.①④D.③④⑤【答案】B【解析】①氯氣能夠與氫氧化鈉反應,故錯誤;②用圖示裝置制取少量氯化鋁,為防止鋁與氧氣反應,反應之前需要用氯氣排除裝置的空氣,即裝置I中充滿黃綠色氣體后,再加熱盛有A鋁粉的硬質玻璃管,故正確;③氯化鋁熔沸點都很低(178℃升華),裝置II可以用于收集氯化鋁,故正確;④裝置III中盛放的物質需要能夠吸收水蒸氣和除去多余的氯氣,因此盛放堿石灰可以達到目的,盛放無水氯化鈣不能除去多余的氯氣,故錯誤;⑤氯化鋁熔沸點都很低,a處使用較粗的導氣管,不容易造成堵塞,實驗時更安全,故正確;正確的有②③⑤,故選B。氯氣的制備⑴實驗室制法:①原理:MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O②主要裝置:固+液氣③收集方法:向上排空氣法或排飽和食鹽水的方法。④除雜方法:用飽和食鹽水除去HCl。⑤干燥:濃 H2SO4。⑥驗滿:濕潤的淀粉碘化鉀試紙放到集氣瓶口,變藍。⑦檢驗:使濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍。⑧尾氣處理:用NaOH溶液吸收尾氣。⑵工業制法:原理:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑4.氯氣的用途:制鹽酸、漂白粉、消毒殺菌、農藥等。1、考查氯氣的制備典例1(天津市寶坻區第一中學2019屆高三下學期第三次模擬考試)亞硝酰氯(NOCl,熔點:-64.5℃,沸點:-5.5℃)是一種黃色氣體,遇水易反應,生成一種氯化物和兩種氧化物。可用于合成清潔劑、觸媒劑及中間體等。實驗室可由氯氣與一氧化氮在常溫常壓下合成。(1)甲組的同學擬制備原料氣NO和Cl2,制備裝置如下圖所示:為制備純凈干燥的氣體,下表中缺少的藥品是:裝置Ⅰ裝置Ⅱ燒瓶中分液漏斗中制備純凈Cl2MnO2①②制備純凈NOCu③④②___________,③___________。
(2)乙組同學利用甲組制得的NO和Cl2制備NOCl,裝置如圖所示:①裝置連接順序為a→___________________(按氣流自左向右方向,用小寫字母表示)。
②裝置Ⅶ的作用為________________,若無該裝置,Ⅸ中NOCl可能發生反應的化學方程式為_______________________________。③乙組同學認為氫氧化鈉溶液只能吸收氯氣和NOCl,不能吸收NO,所以裝置Ⅷ不能有效除去有毒氣體。為解決這一問題,可將尾氣與某種氣體同時通入氫氧化鈉溶液中,這種氣體的化學式是__________。(3)丙組同學查閱資料,查得王水是濃硝酸與濃鹽酸的混酸,一定條件下混酸可生成亞硝酰氯和氯氣,該反應的化學方程式為___________________。(4)丁組同學用以下方法測定亞硝酰氯(NOCl)純度取Ⅸ中所得液體mg溶于水,配制成250mL溶液;取出25.00mL,以K2CrO4溶液為指示劑,用cmol/LAgNO3標準溶液滴定至終點,消耗標準溶液的體積為bmL。(已知:Ag2CrO4為磚紅色固體)①亞硝酰氯(NOCl)的質量分數為_________(用代數式表示即可)。②若滴定前,滴定管尖嘴有氣泡,滴定后氣泡消失,則所測亞硝酰氯的純度_________(偏高、偏低、無影響)【答案】飽和食鹽水稀硝酸e→f(或f→e)→c→b→d防止水蒸氣進入裝置Ⅸ2NOCl+H2O=2HCl+NO+NO2O2(或NO2)HNO3(濃)+3HCl(濃)=NOCl↑+Cl2↑+2H2OSKIPIF1<0×100%偏高【解析】(1)實驗室制備氯氣,一般用濃鹽酸與二氧化錳加熱制備,制得的氯氣中混有氯化氫和水蒸氣,故裝置Ⅱ用飽和食鹽水吸收氯化氫氣體;實驗室制備NO,一般用銅和稀硝酸反應制備,制得的NO中可能混有其他氮氧化合物,NO不溶于水,故裝置Ⅱ用水凈化NO;故答案為:飽和食鹽水;稀硝酸;(2)①將氯氣和NO干燥后在裝置Ⅵ中發生反應,由于亞硝酰氯(NOCl,熔點:-64.5℃,沸點:-5.5℃)是一種黃色氣體,遇水易反應,需要在冰鹽中冷凝收集NOCl,氯氣、NO以及NOCl均不能排放到空氣中,需要用氫氧化鈉溶液吸收,NOCl遇水易水解,故在收集裝置和尾氣處理裝置之間需加一個干燥裝置,因此裝置連接順序為a→e→f(或f→e)→c→b→d,故答案為:e→f(或f→e)→c→b→d;②NOCl遇水易水解,故在收集裝置和尾氣處理裝置之間需加一個裝置VII干燥裝置防止水蒸氣進入裝置Ⅸ;若無該裝置,Ⅸ中NOCl水解生成氯化氫、NO和NO2,反應的化學方程式為2NOCl+H2O=2HCl+NO+NO2,故答案為:防止水蒸氣進入裝置Ⅸ;2NOCl+H2O=2HCl+NO+NO2;③乙組同學認為氫氧化鈉溶液只能吸收氯氣和NOCl,不能吸收NO,所以裝置Ⅷ不能有效除去有毒氣體。NO能夠與氧氣反應生成二氧化氮,二氧化氮能夠被氫氧化鈉溶液吸收,一氧化氮和二氧化氮的混合氣體也能夠被氫氧化鈉溶液吸收,因此解決這一問題,可將尾氣與氧氣(或二氧化氮)同時通入氫氧化鈉溶液中,故答案為:O2(或NO2);(3)王水是濃硝酸與濃鹽酸的混酸,一定條件下混酸可生成亞硝酰氯和氯氣,反應的化學方程式為:HNO3(濃)+3HCl(濃)=NOCl↑+Cl2↑+2H2O,故答案為:HNO3(濃)+3HCl(濃)=NOCl↑+Cl2↑+2H2O;(4)①亞硝酰氯(NOCl)遇水反應得到HCl,用AgNO3標準溶液滴定,生成白色沉淀,以K2CrO4溶液為指示劑,出現磚紅色沉淀達到滴定終點,根據氯元素守恒:NOCl~HCl~AgNO3,則樣品中n(NOCl)=cmol/L×b×10-3L×SKIPIF1<0=10bc×10-3mol,亞硝酰氯(NOCl)的質量分數為SKIPIF1<0×100%=SKIPIF1<0×100%,故答案為:SKIPIF1<0×100%;②若滴定前,滴定管尖嘴有氣泡,滴定后氣泡消失,導致消耗的標準溶液的體積偏大,則所測亞硝酰氯的純度偏高,故答案為:偏高。2、考查尾氣處理典例2(黑龍江省雙鴨山市第一中學2019屆高三上學期第一次月考)四氯化鈦是生產金屬鈦及其化合物的重要中間體。某校化學課外活動小組準備利用下圖裝置制備四氯化鈦(部分夾持儀器已略去)。資料表明:室溫下,四氯化鈦為無色液體,熔點:-25℃,沸點:136.4℃。在空氣中發煙生成二氧化鈦固體。在650~850℃下,將氯氣通過二氧化鈦和炭粉的混合物可得到四氯化鈦和一種有毒氣體。回答下列問題:(1)檢查該裝置氣密性的方法是_______________________________________________。(2)實驗中B裝置的作用是____________________。(3)寫出D裝置中物質制備的化學方程式________________________________;寫出四氯化鈦在空氣中發煙的化學方程式______________________________。(4)E處球形冷凝管的冷卻水應從________(填“c”或“d”)口通入。(5)F裝置中盛裝的物質是________。(6)該實驗設計略有缺陷,請指出其不足之處:______________________________。【答案】在B裝置中加入蒸餾水至浸沒玻璃導管a的下端,關閉活塞b,微熱A裝置中的燒瓶,若導管a中的液面上升一定的高度,則氣密性良好(或在B裝置中加入蒸餾水至浸沒玻璃導管a的下端,F裝置處連接導氣管并將尾端放到水槽中,微熱A裝置中的燒瓶,水槽中導氣管的尾端有氣泡冒出,停止加熱,倒吸形成一段穩定的水柱,則氣密性良好等合理即可)洗去Cl2中的HCl氣體、用作安全瓶(或用作平衡氣壓的安全裝置,或用作防堵塞的安全裝置)TiO2+2Cl2+2C650~850℃TiCl4+2COTiCl4+2H2O===TiO2+4HCl↑c堿石灰沒有對CO進行尾氣處理【解析】(1)檢查裝置氣密性的方法是整個裝置要形成密閉體系,通過液柱的升降來判斷裝置的氣密性;檢查該裝置氣密性的方法是:在B裝置中加入蒸餾水至浸沒玻璃導管a的下端,關閉活塞b,微熱A裝置中的燒瓶,若導管a中的液面上升一定的高度,則氣密性良好(或在B裝置中加入蒸餾水至浸沒玻璃導管a的下端,F裝置處連接導氣管并將尾端放到水槽中,微熱A裝置中的燒瓶,水槽中導氣管的尾端有氣泡冒出,停止加熱,倒吸一段水柱,則氣密性良好等合理即可);正確答案:在B裝置中加入蒸餾水至浸沒玻璃導管a的下端,關閉活塞b,微熱A裝置中的燒瓶,若導管a中的液面上升一定的高度,則氣密性良好(或在B裝置中加入蒸餾水至浸沒玻璃導管a的下端,F裝置處連接導氣管并將尾端放到水槽中,微熱A裝置中的燒瓶,水槽中導氣管的尾端有氣泡冒出,停止加熱,倒吸一段水柱,則氣密性良好等合理即可)。(2)氯氣中含有氯化氫雜質氣體,可以用飽和食鹽水除去氯化氫,同時,一旦氣體發生堵塞,還能起到安全瓶的作用;正確答案:洗去Cl2中的HCl氣體;用作安全瓶(或用作平衡氣壓的安全裝置,或用作防堵塞的安全裝置)。(3)D裝置中,氯氣通過二氧化鈦和炭粉的混合物可得到四氯化鈦和有毒氣體一氧化碳;反應的化學方程式:TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO;根據信息可知,四氯化鈦在空氣中和水蒸氣反應生成二氧化鈦固體和氯化氫,看到發煙現象;化學方程式:TiCl4+2H2O===TiO2+4HCl↑;正確答案:TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO;TiCl4+2H2O===TiO2+4HCl↑。(4)為保證冷凝效果,采用逆流原理,冷凝效果好;E處球形冷凝管的冷卻水應從c口通入;正確答案c。(5)TiCl4與水易發生水解,反應剩余的氯氣不能直接排放到空氣中,污染環境;因此F裝置中盛裝的物質既能吸水,又能吸收氯氣,因此該試劑為堿石灰;正確答案:堿石灰。(6)在制備TiCl4過程中,會產生有毒氣體CO,不能被堿石灰吸收,直接排放到空氣中,污染空氣;正確答案:沒有對CO進行尾氣處理。3、銅的氯化物的制備典例3(2018屆內蒙古赤峰市高三4月模擬)銅及其化合物在工農業生產有著重要的用途,氯化銅、氯化業銅經常用作催化劑。其中CuCl廣泛應用于化工和印染等行業。【查閱資料】(i)氯化銅:從水溶液中結晶時,在15℃以下得到四水物,在15
-25.7℃得到三水物,在26~42℃得到二水物,在42℃以上得到一水物,在100得到無水物。(ii)(1)實驗室用如圖所示的實驗儀器及藥品制備純凈、干燥的氧氣并與銅反應(鐵架臺,鐵夾略)
制備氯化銅。①按氣流方向連接各儀器接口順序是:a→_____、_____→_____、_____→_____、_____→_____。②本套裝置有兩個儀器需要加熱,加熱的順序為先_____后_______(2)印刷電路板是由高分子材料和銅箔復合而成,刻制印刷電路時,要用FeCl3溶液作為“腐蝕液”,寫出該反應的化學方程式:_____________________。(3)現欲從(2)所得溶液獲得純凈的CuCl2?2H2O,進行如下操作:①首先向溶液中加入H2O2溶液然后再加試劑X
用于調節pH,過濾,除去雜質,X可選用下列試劑中的(填序號)a.NaOHb.NH3?H2OC.CuOd.CuSO4②要獲得純凈CuCl2?2H2O晶體的系列操作步驟為:向①所得濾液中加少量鹽酸,蒸發濃縮、_____、_____、洗滌、干燥。(4)用CuCl2?2H2O為原料制備CuCl
時,發現其中含有少量的CuCl
2或CuO雜質,若雜質是CuCl2,則產生的原因是______________。(5)設計簡單的實驗驗證0.1mol/L
的CuCl2溶液中的Cu2+
對H2O2的分解具有催化作用:_____。【答案】dehifgbAD2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2c冷卻到26-42℃結晶(只答冷卻結晶不得分)過濾加熱溫度低(加熱時間不夠)取兩支試管加入等體積等濃度的過氧化氫溶液一支加入幾滴0.1mol/L的CuCl2溶液另一支加入幾滴0.2mol/L的NaCl溶液滴加氧化銅溶液的試管產生的氣泡速率快(其它合理答案也可)【解析】(1)①用裝置A制備Cl2,制得的Cl2中混有HCl、H2O(g),所以將氣體先通過盛飽和食鹽水的裝置C除去HCl,再通過盛濃H2SO4的裝置E干燥Cl2,用純凈、干燥的Cl2與Cu反應制備CuCl2;由于Cl2會污染大氣,最后用盛放NaOH溶液的裝置B吸收尾氣;同時注意洗氣時導氣管應長進短出;按氣流方向連接各儀器接口順序是:a→d、e→h、i→f、g→b。②實驗室用MnO2和濃鹽酸加熱制Cl2,Cu與Cl2加熱反應制備CuCl2,則裝置A和裝置D需要加熱;為了防止Cu與空氣中的O2反應生成CuO,所以實驗時必須先加熱裝置A產生Cl2,用生成的Cl2趕盡裝置中的空氣后再加熱裝置D。(2)Cu與FeCl3溶液反應生成CuCl2和FeCl2,反應的化學方程式為Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2。(3)①向(2)所得溶液中加入H2O2溶液將Fe2+氧化成Fe3+,加入試劑X調節pH除去Fe3+。a項,加入NaOH可調節pH除去Fe3+,但引進新雜質Na+;b項,加入NH3·H2O可調節pH除去Fe3+,但引進新雜質NH4+;c項,加入CuO可調節pH除去Fe3+,且不引入新雜質;d項,加入CuSO4不能除去Fe3+;答案選c。②根據題給資料(i)要獲得CuCl2·2H2O需控制溫度在26~42℃,所以要獲得純凈CuCl2·2H2O晶體的系列操作步驟為:向①所得濾液中加少量鹽酸,蒸發濃縮、冷卻到26~42℃結晶、過濾、洗滌、干燥。(4)根據資料(ii),CuCl2·2H2O在HCl氣流中加熱到140℃失去結晶水生成CuCl2,繼續加熱到溫度SKIPIF1<0300℃時生成CuCl和Cl2,若發現CuCl中含有雜質CuCl2,產生的原因是:加熱溫度低(或加熱時間不夠)。(5)要證明0.1mol/LCuCl2溶液中的Cu2+對H2O2的分解具有催化作用采用控制變量法,控制H2O2等濃度、等體積,兩溶液中Cl-濃度相同;設計的簡單實驗為:取兩支試管,加入等體積、等濃度的H2O2溶液,一支加入幾滴0.1mol/L的CuCl2溶液,另一支加入幾滴0.2mol/L的NaCl溶液,滴加CuCl2溶液的試管產生氣泡速率快,說明Cu2+對H2O2的分解具有催化作用。4、SnCl4的制備典例4(山東師范大學附屬中學2019屆高考考前模擬)無水四氯化錫(SnCl4)常用作有機合成的氯化催化劑。實驗室可用熔融的錫與Cl2反應制備SnCl4。擬利用圖中的儀器,設計組裝一套實驗裝置制備SnCl4(每個裝置最多使用一次)。已知:①有關物理性質如下表物質顏色、狀態熔點/℃沸點/℃Sn銀白色固體231.92260SnCl2易水解,SnCl4易水解生成固態二氧化錫,錫與Cl2反應過程放出大量的熱SnCl4無色液體-33114SnCl2無色晶體246652②Fe3++Sn2+—Fe2++Sn4+Fe2++Cr2O72-+H+—Fe3++Cr3++H2O(未配平)回答下列問題:(1)“冷凝管”的名稱是________,裝置Ⅱ中發生反應的離子方程式為________。(2)用玻管(未畫出)連接上述裝置,正確的順序是(填各接口的代碼字母)_____。(3)如何檢驗裝置的氣密性______,實驗開始時的操作為_______。(4)如果將制取的四氯化錫少許暴露于空氣中,預期可看到的現象是出現白色煙霧,化學方程式為_______。(5)可用重鉻酸鉀滴定法測定產品中的SnCl2的含量,準確稱取該樣品mg放于燒杯中,用少量濃鹽酸溶解,加入過量的氯化鐵溶液,再加水稀釋,配制成250mL溶液,取25.00mL于錐形瓶中,用0.1000mol·L-1重鉻酸鉀標準溶液滴定至終點,消耗標準液15.00mL,則產品中SnCl2的含量為____%(用含m的代數式表示),在測定過程中,測定結果隨時間延長逐漸變小的原因是____(用離子方程式表示)。【答案】直形冷凝管2MnO4-+16H++10C1-=2Mn2++5Cl2↑+8H2OBIHEFNACDJK或BIHEFNACDKJ關閉滴液漏斗活塞,將裝置最后端的導氣管插入水中,微熱燒瓶,在導管末端有氣泡產生,冷卻燒瓶,在導管內形成一段高于液面的水柱,一段時間不發生變化,說明氣密性良好先打開Ⅱ中的活塞,待Ⅰ中燒瓶充滿黃綠色氣體后,點燃Ⅰ中的酒精燈SnCl4+2H2O=SnO2+4HCl855/m2Sn2++O2+4H+=2Sn4++2H2O【解析】(1)“冷凝管”的名稱是直形冷凝管;裝置Ⅱ中是KMnO4和HC1制備氯氣的反應,高錳酸鉀中的錳元素由+7價降低到+2價生成Mn2+,HCl中的氯元素由-1價升高到0價生成氯氣,離子反應方程式為2MnO4-+16H++10C1-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O。本小題答案為:直形冷凝管;2MnO4-+16H++10C1-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O。(2)裝置Ⅱ為制備氯氣的裝置,產生的氯氣中會混有HCl和水蒸氣等雜質氣體,將氣體通過V裝置,V裝置中的飽和食鹽水可除去HCl,再將氣體通過Ⅳ裝置,Ⅳ裝置中的濃硫酸可除去水蒸氣,可得到干燥、純凈的氯氣。將氯氣通入Ⅰ裝置,氯氣與Sn反應可制得SnCl4蒸氣,將SnCl4蒸氣經裝置Ⅲ冷卻,可得到SnCl4液體。由于SnCl4易水解,為防止外界空氣中的水蒸氣進入裝置Ⅲ以及吸收多余Cl2防污染大氣,可在裝置Ⅲ后連接Ⅵ裝置。根據上述分析該裝置的連接順序是BIHEFNACDJK或BIHEFNACDKJ。本小題答案為:BIHEFNACDJK或BIHEFNACDKJ。(3)檢查裝置的氣密性用加熱法,操作為:關閉滴液漏斗活塞,將裝置最后端的導氣管插入水中,微熱燒瓶,在導管末端有氣泡產生,冷卻燒瓶,在導管內形成一段高于液面的水柱,一段時間不發生變化,說明氣密性良好;防止Sn與O2反應以及防止生成的SnCl4水解,實驗開始應先通Cl2排盡裝置中空氣,故實驗開始時的操作為:先打開Ⅱ中的活塞,待Ⅰ中燒瓶充滿黃綠色氣體后,點燃Ⅰ中的酒精燈。本小題答案為:關閉滴液漏斗活塞,將裝置最后端的導氣管插入水中,微熱燒瓶,在導管末端有氣泡產生,冷卻燒瓶,在導管內形成一段高于液面的水柱,一段時間不發生變化,說明氣密性良好;先打開Ⅱ中的活塞,待Ⅰ中燒瓶充滿黃綠色氣體后,點燃Ⅰ中的酒精燈。(4)根據表格所給信息,SnCl4易水解生成固態二氧化錫,將四氯化錫少許暴露于空氣中,還可看到白色煙霧,說明水解產物中還有HCl,HCl與空氣中的水蒸氣形成鹽酸小液滴,現象為白霧,化學方程式為SnCl4+2H2O=SnO2+4HCl。本小題答案為:SnCl4+2H2O=SnO2+4HCl。(5)用重鉻酸鉀滴定法測定SnCl2時,發生的反應為2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+、6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O,可得關系式3Sn2+~Cr2O72-(或根據得失電子守恒判斷),實驗中消耗的n(K2Cr2O7)=0.1000mol·L-1×0.015L=0.0015mol,則25.00mLSnCl2溶液中n(SnCl2)=0.0015mol×3=0.0045mol,則250.00mLSnCl2溶液中n(SnCl2)=0.045mol,m(SnCl2)=0.045mol×190g/mol=8.55g,則mg產品中SnCl2的含量為8.55g/mg×100%=SKIPIF1<0%;根據反應“2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+”得出Sn2+的還原性強于Fe2+,Sn2+在空氣中易被氧化,測定結果隨時間延長逐漸變小是因為SnCl2被氧氣氧化,發生2Sn2++O2+4H+=2Sn4++2H2O反應,滴定時消耗的重鉻酸鉀的量減少,由此計算出的SnCl2量減小,測量結果變小。本小題答案為:855/m;2Sn2++O2+4H+=2Sn4++2H2O。5、磷的氯化物的制備典例5(2018屆河南省八市學評高三下學期第一次測評)五氯化磷(PCl5)
常溫下是一種淡黃色固體,在潮濕空氣中水解產生兩種酸。PCl5在有機合成中被廣泛用作氯化劑、催化劑、脫水劑等,高純度PCl5主要用于醫藥中間體及鋰電池原材料的合成。工業生產PCl5的傳統方法是在攪拌式反應釜中注入液體三氯化磷(PCl3),再通入氯氣在合適的溫度下發生反應:PCl3+Cl2PCl5。某工廠對傳統方法進行了改進以生產高純度PCl5,主要流程如下圖所示(循環水的作用是控制溫度)。請回答下列相關問題。(1)工業生產氯氣的主要方法的離子方程式是___________,利用該反應所得產品可繼續生產_________(任寫一種)等化工產品。(2)濃硫酸吸收罐和硫酸鎂吸收塔的作用是______________________,若去掉這兩個設備夾套反應釜中發生的主要副反應是______________________________。(3)夾套反應釜中的原料混合方式與攪拌式反應釜相比主要優點是____________________________。(4)NaOH水池的作用是_______________________,從降低生產成本的角度考慮NaOH
溶液可更換為______。(5)生產過程中PCl3的加料速率會對生產造成明顯的影響,具體情況如下表。根據表中數據判斷最佳的加料速率范圍是_________________kg·h-1。PCl3加料速率/kg·h-1PCl5狀態熱交換情況生產500kg產品的周期/h40致密、堅硬、造粒困難快、溫度可控11.550致密、堅硬、造粒困難快、溫度可控9.260較松散、造粒容易較快、溫度可控7.270松散、造粒容易較快、溫度可控6.580松散、造粒容易慢、溫度升高難以控制5.3【答案】)2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑鹽酸或漂白液或NaClO溶液干燥氯氣PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl或PCl5+3H2O=HPO3+5HCl反應物接觸更充分,反應速率更快(合理即可)吸收剩余的氯氣,防止污染空氣石灰乳60~70【解析】(1)工業生產氯氣的主要方法是電解飽和食鹽水,其離子方程式是2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑,利用該反應所得氯氣、氫氣和氫氧化鈉,可繼續生產鹽酸、漂白液或NaClO溶液等化工產品。(2)濃硫酸吸收罐和硫酸鎂吸收塔的作用是干燥氯氣,若去掉這兩個設備,由題中信息可知,五氯化磷(PCl5)
在潮濕空氣中水解產生兩種酸,所以夾套反應釜中發生的主要副反應是PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl或PCl5+3H2O=HPO3+5HCl。(3)夾套反應釜中的原料通過霧化泵把三氧化磷霧化與氯氣混合,與攪拌式反應釜相比,這種混合方式的主要優點是反應物接觸更充分,反應速率更快。(4)NaOH水池的作用是吸收剩余的氯氣,防止污染空氣,從降低生產成本的角度考慮NaOH
溶液可更換為石灰乳。(5)由表中數據可知,加料速率范圍在60~70kg·h-1時,五氯化磷較松散、造粒容易,熱交接較快且溫度可控,生產效率較高,所以最佳的加料速率范圍是60~70kg·h-1。6、硫酰氯(SO2Cl2)的制備典例6(浙江省名校協作體2018-2019學年高二上學期9月聯考)硫酰氯(SO2Cl2)常用作氯化劑和氯磺化劑,在染料、藥品、除草劑和農用殺蟲劑的生產過程中有重要作用。現在擬用干燥的Cl2和SO2在活性炭催化下制取硫酰氯。反應的化學方程式為:SO2(g)+Cl2(g)=SO2Cl2(l)ΔH=?97.3kJ·mol?1,實驗裝置如圖所示(部分夾持裝置未畫出)。
已知:硫酰氯通常條件下為無色液體,熔點?54.1℃,沸點69.1℃。在潮濕空氣中“發煙”;長期放置或者100°C以上發生分解,生成二氧化硫和氯氣。回答下列問題:(1)儀器C的名稱是_______________,冷凝管的進水方向______(填“a”或“b”)。(2)下列操作或描述正確的是_________________。A.將70%硫酸換成98.3%硫酸,可以加快制取SO2的速率B.實驗中通過觀察乙、丁導管口產生氣泡的速率相等,可控制兩種反應物體積相等C.裝置戊上方分液漏斗中最好選用0.10mol?L-1NaCl溶液,減小氯氣的溶解度D.裝置己防止污染,又防止硫酰氯變質(3)氯磺酸(ClSO3H)加熱分解,也能制得硫酰氯,寫出反應方程式:_____________。(4)長期儲存的硫酰氯會發黃,可能的原因是_________________________(用化學方程式和必要的文字加以解釋)。(5)若反應中消耗的氯氣體積為896mL(標準狀況下),最后經過分離提純得到4.05g純凈的硫酰氯,則硫酰氯的產率為_______。(產率=實際產量理論產量【答案】蒸餾燒瓶aBD2ClSO3HSO2Cl2+H2SO4SO2Cl2=SO2+Cl2,分解產生少量的氯氣溶解在其中75%【解析】(1)儀器C為蒸餾燒瓶,冷凝水的流向是“下進上出”,所以裝置丙的冷凝管中冷凝水的入口是a;(2)A.98.3%硫酸其中缺少水,硫酸并未完全電離,仍以分子形式存在,而Na2SO3(s)與H2SO4的反應是在H2SO4電離成離子的狀態下才能順利進行,故A錯誤;B、實驗中通過觀察乙、丁導管口產生氣泡的速率相等,即通入的二氧化硫和氯氣的量相等,因此可控制兩種反應物體積相等,故B正確;C、裝置戊上方分液漏斗中最好選用飽和1NaCl溶液,減小氯氣的溶解度,故C錯誤;D、裝置己可吸收尾氣二氧化硫和氯氣,防止污染,同時阻止與潮濕的空氣接觸,防止硫酰氯變質,故D正確;綜上所述,本題應選BD;(3)氯磺酸(ClSO3H)加熱分解,也能制得硫酰氯,可根據質量守恒配平,反應方程式為;2ClSO3HSO2Cl2+H2SO4;(4)由分解反應SO2Cl2=SO2+Cl2可知,分解產生少量的氯氣,氯氣為黃綠色,溶解在其中,會導致硫酰氯發黃;(5)若反應中消耗的氯氣體積為896mL(標準狀況下),氯氣的物質的量為0.04mol,根據反應方程式SO2(g)+Cl2(g)=SO2Cl2(l)可知,制備出的SO2Cl2(l)的物質的量為0.04mol,質量為0.04mol×135g/mol=5.4g,因此產率為4.05g/5.4g×100%=75%。1.(山東省淄博市2019屆高三三模考試)S2Cl2是有機化工中的氯化劑和中間體,為淺黃色液體。可由適量氯氣通入熔融的硫磺而得。Cl2能將S2Cl2氧化為SCl2,SCl2遇水發生歧化反應,并且硫元素脫離水溶液。已知:回答下列問題。(1)寫出下列反應的化學方程式①制取氯氣:________________。②SCl2與水反應:___________。(2)為獲得平穩的氯氣氣流,應_____。(3)C裝置中進氣導管應置于熔融硫上方且靠近液面,還是伸入熔融硫的下方?請判斷并予以解釋___。(4)D裝置中熱水浴(60℃)的作用是________。(5)指出裝置D可能存在的缺點_________。【答案】2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O或KClO3+6HCl=KCl+3Cl2↑+3H2O2SCl2+2H2O==S↓+SO2↑+4HCl控制分液漏斗的活塞,使濃鹽酸勻速滴下深入熔融硫的下方,使氯氣與硫充分接觸、反應,減少因氯氣過量而生成SCl2除去SCl2沒有吸收Cl2、SCl2等尾氣的裝置【解析】(1)①不加熱條件下可用KMnO4或KClO3與濃HCl作用制氯氣,化學方程式為2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O或KClO3+6HCl=KCl+3Cl2↑+3H2O;②SCl2與水發生水解反應:2SCl2+2H2O==S↓+SO2↑+4HCl;(2)為獲得平穩的氯氣氣流,應控制分液漏斗的活塞,使濃鹽酸勻速滴下。(3)C裝置中進氣導管應置于熔融硫上方且靠近液面,深入熔融硫的下方,使氯氣與硫充分接觸、反應,減少因氯氣過量而生成SCl2。(4)SCl2的沸點是59℃,60℃時氣化而除去。D裝置中熱水浴(60℃)的作用是除去SCl2。(5)Cl2、SCl2等尾氣有毒,污染環境。裝置D可能存在的缺點:沒有吸收Cl2、SCl2等尾氣的裝置。2.(武漢市武昌區2019屆高三五月調研考試)亞硝酰氯(ClNO)是有機物合成中的重要試劑,其沸點為-5.5℃,易水解。已知:AgNO2微溶于水,能溶于硝酸,AgNO2+HNO3=AgNO3+HNO2,某學習小組在實驗室用Cl2和NO制備ClNO并測定其純度,相關實驗裝置如圖所示。(1)制備Cl2的發生裝置可以選用___________(填字母代號)裝置,發生反應的離子方程式為___________。(2)欲收集一瓶干燥的氯氣,選擇合適的裝置,其連接順序為a→________________(按氣流方向,用小寫字母表示)。(3)實驗室可用圖示裝置制備亞硝酰氯:①實驗室也可用B裝置制備NO,X裝置的優點為___________________________________。②檢驗裝置氣密性并裝入藥品,打開K2,然后再打開K3,通入一段時間氣體,其目的是____________,然后進行其他操作,當Z中有一定量液體生成時,停止實驗。(4)已知:ClNO與H2O反應生成HNO2和HCl。①設計實驗證明HNO2是弱酸:_____________。(僅提供的試劑:1mol?L-1鹽酸、1mol?L-1HNO2溶液、NaNO2溶液、紅色石蕊試紙、藍色石蕊試紙)。②通過以下實驗測定ClNO樣品的純度。取Z中所得液體mg溶于水,配制成250mL溶液;取出25.00mL樣品溶于錐形瓶中,以K2CrO4溶液為指示劑,用cmol?L-1AgNO3標準溶液滴定至終點,消耗標準溶液的體積為20.00mL。滴定終點的現象是__________,亞硝酰氯(ClNO)的質量分數為_________。(已知:Ag2CrO4為磚紅色固體;Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=1×10-12)【答案】A(或B)MnO2+4H++2Cl-SKIPIF1<0Mn2++Cl2↑+2H2O(或2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O)f→g→c→b→d→e→j→h隨開隨用,隨關隨停排干凈三頸燒瓶中的空氣用玻璃棒蘸取NaNO2溶液,點在紅色石蕊試紙中央,若試紙變藍,說明HNO2是弱酸滴入最后一滴標準液,生成磚紅色沉淀,且半分鐘內無變化SKIPIF1<0%【解析】(1)可以用二氧化錳和濃鹽酸加熱下制備氯氣,發生裝置屬于固液加熱型的,反應的化學方程式為MnO2+4HCl(濃)SKIPIF1<0MnCl2+Cl2↑+2H2O,離子方程式為:MnO2+4H++2Cl-SKIPIF1<0Mn2++Cl2↑+2H2O,(或用KMnO4與濃鹽酸常溫下制備Cl2,發生裝置屬于固液不加熱型,反應的離子方程式為2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O)故答案為:A(或B);MnO2+4H++2Cl-SKIPIF1<0Mn2++Cl2↑+2H2O(或2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O)。(2)制得的氯氣中會混有水蒸氣和氯化氫,用飽和食鹽水除氯化氫,濃硫酸吸收水分,用向上排空氣法收集氯氣,最后進行尾氣處理,故其連接順序為f→g→c→b→d→e→j→h;故答案為:f→g→c→b→d→e→j→h。(3)①實驗室也可用B裝置制備NO,X裝置的優點為隨開隨用,隨關隨停,故答案為:隨開隨用,隨關隨停。②檢驗裝置氣密性并裝入藥品,打開K2,然后再打開K3,通入一段時間氣體,其目的是把三頸燒瓶中的空氣排盡,防止NO被空氣中的氧氣氧化,故答案為:排干凈三頸燒瓶中的空氣;(4)①要證明HNO2是弱酸可證明HNO2中存在電離平衡或證明NaNO2能發生水解,根據題目提供的試劑,應證明NaNO2溶液呈堿性;故設計的實驗方案為:用玻璃棒蘸取NaNO2溶液,點在紅色石蕊試紙中央,若試紙變藍,說明HNO2是弱酸,故答案為:用玻璃棒蘸取NaNO2溶液,點在紅色石蕊試紙中央,若試紙變藍,說明HNO2是弱酸。②以K2CrO4溶液為指示劑,用cmol?L-1AgNO3標準溶液滴定至終點,滴定終點的現象是:滴入最后一滴標準液,生成磚紅色沉淀,且半分鐘內無變化;取Z中所得液體mg溶于水,配制成250mL溶液;取出25.00mL中滿足:n(ClNO)=n(Cl-)=n(Ag+)=c×0.02L=0.02cmol,則250mL溶液中n(ClNO)=0.2cmol,m(ClNO)=n×M=0.2cmol×65.5g/mol=13.1cg,亞硝酞氯(ClNO)的質量分數為(13.1cg÷mg)×100%=SKIPIF1<0%,故答案為:滴入最后一滴標準液,生成磚紅色沉淀,且半分鐘內無變化;SKIPIF1<0%。3.(山東省濟寧市2019屆高三第二次模擬考試)三氯化硼(BCl3),主要用作半導體硅的摻雜源或有機合成催化劑,還用于高純硼或有機硼的制取。某興趣小組用氯氣和硼為原料,采用下列裝置(部分裝置可重復使用)制備BCl3。已知:①BCl3的沸點為12.5℃,熔點為-107.3℃;遇水劇烈反應生成硼酸和鹽酸;②2B+6HCl2BCl3+3H2;③硼與鋁的性質相似,也能與氫氧化鈉溶液反應。請回答下列問題:(1)A裝置可用氯酸鉀固體與濃鹽酸反應制氯氣,反應的化學方程式為___________。(2)裝置從左到右的接口連接順序為a→___________________→j。(3)裝里E中的試劑為___________,如果拆去E裝置,可能的后果是____________。(4)D裝置中發生反應前先通入一段時間的氯氣,排盡裝置中的空氣。若缺少此步驟,則造成的結果是_____。(5)三氯化硼與水能劇烈反應生成硼酸(H3BO3)和白霧,寫出該反應的化學方程式________,硼酸也可用電滲析法制備,“四室電滲析法”工作原理如圖所示:則陽極的電極反應式__________________,分析產品室可得到H3BO3的原因________________。【答案】KClO3+6HCl(濃)═KCl+3Cl2↑+3H2Oih→de→fg(或gf)→bc(或cb)→de飽和食鹽水硼粉與HCl氣體反應生成H2,加熱H2與Cl2的混合氣體易發生爆炸會生成B2O3,使產品不純BCl3+3H2O═H3BO3+3HCl↑2H2O-4e-═O2↑+4H+陽極室的H+穿過陽膜擴散至產品室,原料室的B(OH)4-穿過陰膜擴散至產品室,二者反應生成H3BO3【解析】(1)A裝置用氯酸鉀固體與濃鹽酸反應制氯氣,反應的方程式為:KClO3+6HCl(濃)═KCl+3Cl2↑+3H2O,故答案為:KClO3+6HCl(濃)═KCl+3Cl2↑+3H2O;(2)根據分析,A制備氯氣,E中飽和食鹽水吸收HCl氣體,C中濃硫酸吸水干燥,為保證除雜充分,導氣管均長進短出,干燥純凈的氯氣與硼粉在D中發生反應,用B中冰水冷凝產物BCl3并收集,F中NaOH吸收尾氣,防止污染空氣,為防止F中的水蒸氣進入B裝置,在B和F之間連接一個C干燥裝置,故連接順序為:a→ih→de→fg(或gf)→bc(或cb)→de→j,故答案為:ih→de→fg(或gf)→bc(或cb)→de;(3)裝置E中為飽和食鹽水,可以除去氯氣中的HCl氣體,若拆去E裝置,硼粉與HCl氣體反應生成H2,加熱H2與Cl2的混合氣體易發生爆炸,故答案為:飽和食鹽水;硼粉與HCl氣體反應生成H2,加熱H2與Cl2的混合氣體易發生爆炸;(4)D裝置中發生反應前先通入一段時間的氯氣,排盡裝置中的空氣。若缺少此步驟,氧氣與硼粉會生成B2O3,使產品不純,故答案為:會生成B2O3,使產品不純;(5)三氯化硼與水能劇烈反應生成硼酸(H3BO3)和白霧,白霧為HCl,反應的方程式為:BCl3+3H2O═H3BO3+3HCl↑;根據裝置,陽極室為硫酸,放電的是水中氫氧根離子,電極反應式為:2H2O-4e-═O2↑+4H+;陽極室的H+穿過陽膜擴散至產品室,原料室的B(OH)4-穿過陰膜擴散至產品室,二者反應生成H3BO3,故答案為:BCl3+3H2O═H3BO3+3HCl↑;2H2O-4e-═O2↑+4H+;陽極室的H+穿過陽膜擴散至產品室,原料室的B(OH)4-穿過陰膜擴散至產品室,二者反應生成H3BO3。4.(廣東省深圳市2019年高三4月第二次調研考試)FeCl3是重要的化工原料,無水氯化鐵在300℃以上升華,遇潮濕空氣極易潮解(1)制備無水氯化鐵①儀器X的名稱為____。②裝置的連接順序為a→____→i,k→____(按氣流方向,用小寫字母表示)。③實驗結束后,取少量F中的固體加水溶解,經檢測發現溶液中含有Fe2+,其原因為____。(2)探究FeCl3與SO2的反應已知反應體系中存在下列兩種化學變化:(i)Fe3+與SO2發生絡合反應生成Fe(SO2)62+(紅棕色);(ii)Fe3+與SO2發生氧化還原反應,其離子方程式為①____②_________③_________④實驗結論:反應(i)、(ii)的活化能大小關系是:E(i)____E(ii)(填“>”、“<”或“=”,下同),平衡常數大小關系是:K(i)__________K(ii)。⑤另取5mLlmolSKIPIF1<0L-lFeC13溶液,先滴加2滴濃鹽酸,再通入SO2至飽和。幾分鐘后,溶液由黃色變為淺綠色,由此可知:促使氧化還原反應(ii)快速發生可采取的措施是____。【答案】圓底燒瓶h,i→d,eg,f→b(c)未升華出來的FeCl3與未反應的鐵粉在水溶液中反應生成Fe2+SO2+2Fe3++2H2O=4H++SO42-+2Fe2+Fe(OH)3膠體生成藍色沉淀<<增強FeCl3溶液的酸性【解析】(1)①由儀器構造可知,儀器X的名稱為圓底燒瓶,故答案為:圓底燒瓶;②首先制取氯氣,然后除雜、干燥,導管應長進短出,所以a連接h,i接d;在F中與鐵粉反應,為防止FeCl3堵塞導管,出氣導管應用粗導管,則e接j,冷凝法收集升華出的FeCl3,所以k接g;最后連接盛有堿石灰的干燥管,吸收未反應的氯氣,所以f接b,則裝置的連接順序為a→h,i→d,e→i,k→g,f→b,故答案為:h,i→d,e;g,f→b(c);③實驗結束后,取少量F中的固體加水溶解,經檢測發現溶液中含有Fe2+,其原因為未升華出來的FeCl3與未反應的鐵粉在水溶液中反應生成Fe2+,故答案為:未升華出來的FeCl3與未反應的鐵粉在水溶液中反應生成Fe2+;(2)①Fe3+與SO2發生氧化還原反應生成Fe2+和SO42-,根據得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒,離子方程式為SO2+2Fe3++2H2O=4H++SO42-+2Fe2+,故答案為:SO2+2Fe3++2H2O=4H++SO42-+2Fe2+;②沒有出現丁達爾現象,說明紅棕色物質不是Fe(OH)3膠體,故答案為:Fe(OH)3膠體;③K3Fe(CN)6和Fe2+生成藍色沉淀,故答案為:生成藍色沉淀;④由實驗現象可知,FeCl3與SO2首先發生反應(i),說明反應(i)比反應(ii)快,則活化能:E(i)<E(ii);反應最終得到Fe2+,說明反應(ii)進行的程度更大,則平衡常數:K(i)<K(ii)。故答案為:<;<;⑤該實驗先滴加2滴濃鹽酸,使反應(ii)加快,說明增強FeCl3溶液的酸性能使氧化還原反應(ii)加快,故答案為:增強FeCl3溶液的酸性。5.(陜西省漢中市2019屆高三下學期第二次教學質量檢測)硫酰氯(SO2Cl2)常作氯化劑或氯磺化劑,用于制作藥品、染料、表面活性劑等。有關物質的部分性質如下表:實驗室用干燥而純浄的二氧化硫和氯氣合成硫酰氯,反應的熱化學方程式為:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(l)△H=-97.3kJ·mol-1反應裝置如圖所示(夾持儀器已省略),請回答有關問題:(1)儀器B的名稱為________;(2)儀器A的作用是_______;(3)裝置乙中盛放的試劑為______,在實驗室用氫氧化鈉溶液吸收多余硫酰氯的離子反應方程式為______;(4)為提高本實驗中硫酰氯的產率,在實驗操作中需要注意的事項有_______(填序號);①先通冷凝水,再通氣體②控制氣流速率,宜慢不宜快③若三頸燒瓶發燙,可適當降溫④加熱三頸燒瓶(5)少量硫酰氯也可用氯磺酸(ClSO3H)分解獲得,該反應的化學方程式為:2ClSO3H=H2SO4+SO2Cl2,此方法得到的產品中會混有硫酸。①分解產物中分離出硫酰氯的實驗操作名稱為____。②某同學為檢驗硫酰氯產品中是否混有硫酸設計實驗如下:取少量產品溶于水,加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液,振蕩,觀察到有白色沉淀生成,則認為產品中含有硫酸。該同學的結論是否正確,請說明理由____。【答案】球形干燥管冷凝回流濃硫酸SO2Cl2+4OH-=SO42-+2Cl-+2H2O①②③蒸餾不正確,因為硫酰氯水解可產生硫酸【解析】(1)儀器B的名稱為球形干燥管,故答案為:球形干燥管。(2)儀器A是冷凝管,作用是冷凝回流,故答案為:冷凝回流。(3)由KClO3和濃鹽酸反應制得的Cl2中混有HCl和水蒸氣,丙中盛放飽和NaCl溶液除去HCl,濃硫酸具有吸水性,裝置乙中盛放的試劑為濃硫酸,干燥Cl2,氫氧化鈉溶液吸收多余硫酰氯的離子反應方程式為:SO2Cl2+4OH-=SO42-+2Cl-+2H2O,故答案為:濃硫酸;SO2Cl2+4OH-=SO42-+2Cl-+2H2O。(4)SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(l)△H=-97.3kJ·mol-1,正反應為放熱反應,升溫平衡左移,為了提高本實驗中硫酰氯的產率,不能加熱三頸燒瓶,故答案為:①②③。(5)①二者為互溶液體,沸點相差較大,采取蒸餾法進行分離,故答案為:蒸餾;②硫酰氯水解可產生硫酸,同樣能觀察到有白色沉淀生成,故答案為:不正確,因為硫酰氯水解可產生硫酸。6.(安徽省黃山市2019屆高三畢業班第二次質量檢測)亞硝酰氯(ClNO)是有機物合成中的重要試劑,可由NO與Cl2在常溫常壓下反應得到。ClNO部分性質如下:黃色氣體,熔點:-59.6℃,沸點:-6.4℃,遇水易水解。已知:HNO2既有氧化性又有還原性;AgNO2微溶于水,能溶于硝酸:AgNO2+HNO3=AgNO3+HNO2。(1)利用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ裝置制備原料氣NO和Cl2①寫出利用裝置Ⅰ制備氯氣的離子反應方程式:_________。②利用上述裝置制備NO時,Ⅱ中盛裝物質為_________(寫化學式)。(2)利用以下裝置在常溫常壓下制備ClNO①裝置連接順序為a→________(按氣流自左向右方向,用小寫字母表示)。
②為使NO和Cl2恰好完全反應生成ClNO,理論上通入NO和Cl2兩種氣體的流速比為_________。③裝置Ⅸ的作用是_____________。④裝置Ⅷ吸收尾氣時,有同學認為尾氣中的某種氣體不能完全被吸收,為了充分吸收尾氣,可將尾氣與______________(氣體)同時通入NaOH溶液中。⑤王水是濃鹽酸和濃硝酸的混酸,一定條件下混酸可生成ClNO和Cl2,該反應的化學方程式為______________________________________。⑥寫出驗證ClNO與H2O完全反應后的溶液中存在Cl-和HNO2的實驗步驟:取少量反應后的溶液于試管中,______________________________________________________。(限選試劑如下:AgNO3溶液,稀硝酸,KMnO4溶液)【答案】MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2OH2Oa→e→f→c→b→d(或a→f→e→c→b→d)2∶1冷凝亞硝酰氯,便于收集O2(或空氣)HNO3(濃)+3HCl(濃)=ClNO↑+Cl2↑+2H2O依次滴加足量的AgNO3溶液和稀硝酸,充分振蕩、靜置,有白色沉淀生成;另取靜置后上層清液少許于另一支試管中,滴加KMnO4溶液,溶液紫色褪去【解析】(1)、①制備氯氣的離子反應方程式:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O;②實驗室收集NO只能用排水法,選擇試劑H2O;(2)、①ClNO易與水反應,裝置VII可以防止尾氣吸收裝置VIII的水蒸氣進入,所以連接順序為a→e→f→c→b→d;②由反應2NO+Cl2=2ClNO可知理論上通入NO和Cl2兩種氣體的流速比為2:1時恰好完全反應生成ClNO;③由于ClNO沸點:-6.4℃,所以需要冰鹽(-10℃)冷凝亞硝酰氯,才便于收集;④空氣中氧氣與NO反應生成NO2,同時通入NaOH溶液中被NaOH溶液吸收,避免NO逸出污染空氣;⑤王水是濃鹽酸和濃硝酸的混酸,一定條件下混酸可生成ClNO和Cl2,根據得失電子守恒和原子守恒,該反應的化學方程式為:HNO3(濃)+3HCl(濃)=ClNO↑+Cl2↑+2H2O;⑥驗證ClNO與H2O完全反應后的溶液中存在Cl-和HNO2,可根據Cl-與Ag+反應生成白色沉淀及HNO2具有還原性進行判斷,具體操作為:依次滴加足量的AgNO3溶液和稀硝酸,充分振蕩、靜置,有白色沉淀生成;另取靜置后上層清液少許于另一支試管中,滴加KMnO4溶液,溶液紫色褪去。7.(廣東省肇慶市2019屆高中畢業班第二次統一檢測)二氯化二硫(S2Cl2)在工業上用于橡膠的硫化。為在實驗室合成S2Cl2,某化學研究性學習小組查閱了有關資料,得到如下信息:①將干燥的氯氣在110℃~140℃與硫反應,即可得S2Cl2粗品。②有關物質的部分性質如下表:物質熔點/℃沸點/℃化學性質S112.8444.6略S2Cl2-77137遇水生成HCl、SO2、S;與過量氯氣發生S2Cl2+Cl22SCl2;溫度超300℃以上完全分解為硫和氯氣設計實驗裝置圖如下:(1)上圖中氣體發生和尾氣處理裝置不夠完善,請你提出改進意見_______________________。利用改進后的正確裝置進行實驗,請回答下列問題:(2)B中反應的離子方程式為_________________________________________________________。(3)C、D中的試劑分別是_________________、_____________________。(4)儀器A、B的名稱分別是___________、___________,F的作用是_______________________。(5)如果在加熱E時溫度過高,對實驗結果的影響_________________________________;在F中可能出現的現象是________________________________________________。(6)S2Cl2粗品中可能混有的雜質是(填寫兩種物質的化學式)______________、_____________,為了提高S2Cl2的純度,關鍵的操作是控制好溫度和_____________________________________。【答案】將A換成恒壓滴液漏斗(或用導管將A的上口和B相連),在G和H之間增加干燥裝置MnO2+4H++2Cl-SKIPIF1<0Mn2++Cl2↑+2H2O飽和食鹽水(或水)濃硫酸分液漏斗圓底燒瓶導氣冷凝產率降低(或有副產物生成)有固體產生(或其他正確描述)SCl2Cl2、S(任寫其中兩種即可)滴加濃鹽酸的速度不要過快【解析】(1)若B中氣壓過大,A中濃鹽酸不容易滴下,可在A與B之間連接一根導管,以平衡A與B內氣壓,使濃鹽酸在重力作用下順利滴入B中,或將A換成恒壓滴液漏斗;G為S2Cl2的收集裝置,H中盛氫氧化鈉溶液,水蒸氣易揮發進入G中,易使S2Cl2水解,故應在G和H之間增加干燥裝置。(2)用固液加熱的方法制取Cl2,常用濃鹽酸和二氧化錳反應制取,故B中反應的離子方程式為:MnO2+4H++2Cl-SKIPIF1<0Mn2++Cl2↑+2H2O。(3)制取Cl2過程中產生的雜質為HCl和H2O,可先用飽和食鹽水除去Cl2中的HCl,再用濃硫酸干燥即可得到純凈干燥的氯氣,故C、D中的試劑分別是飽和食鹽水和濃硫酸。(4)由實驗裝置圖可得,A為分液漏斗、B為圓底燒瓶;F導管較長有兩個作用:導出產品和冷凝產品。(5)由已知S2Cl2與過量氯氣反應生成SCl2,溫度超300℃以上S2Cl2完全分解為硫和氯氣,故溫度過高,有副產物生成,產率降低;根據硫的熔、沸點可知,溫度過高,使部分硫變成蒸汽,而硫的熔點較低,易凝固,則F管有固體產生或阻塞。(6)S2Cl2與過量氯氣反應生成SCl2,溫度超300℃以上S2Cl2完全分解為硫和氯氣,所以S2Cl2粗品中可能混有的雜質是SCl2和S(或Cl2);根據信息,溫度控制不當,則會生成氯氣和硫,S2Cl2與Cl2反應會生成SCl2,所以為了提高S2Cl2的純度,關鍵的操作是控制好溫度和氯氣的流速要恰當,滴加濃鹽酸的速度不要過快。8.(陜西漢中市2019屆重點中學高三下學期開學聯考)四氯化錫(SnCl4)是合成有機錫化合物的原料,其熔點為-33℃,沸點為114℃,在潮濕的空氣中強烈水解產生有刺激性的白色煙霧,產物之一為SnO2。實驗室制備四氯化錫的操作是:將金屬錫熔融,然后潑入冷水,制成錫花;將干燥的錫花加入反應器中,再向反應器中緩慢地通入干燥的氯氣。(裝置C中的試劑Ⅹ未畫出)I.圖1為實驗室制備干燥氯氣的實驗裝置(夾持裝置已略)(1)該裝置制備氯氣選用的藥品為漂粉精固體[主要成分Ca(ClO2]和濃鹽酸,A中發生反應的化學方程式為_________________________________。(2)裝置B中的飽和食鹽水能夠除去Cl2中的HCl,此外還有___________作用。(3)試劑Ⅹ可能為___________(填標號)。A.無水氯化鈣B.濃硫酸C.五氧化二磷D.堿石灰(4)用錫花代替錫粒的目的是_________________________________。(5)四氯化錫在潮濕空氣中水解的化學方程式為_________________________________。Ⅱ.圖2是蒸餾SnCl4的裝置(6)該裝置尚有兩處不當之處,它們分別是____________________、______________________。(7)實驗用的錫花中含有金屬銅。某同學設計下列實驗測定錫花的純度:第一步:稱取7.500g錫花溶于足量稀硫酸中,充分反應后過濾;第二步:向濾液中加入過量Fe2(SO4)3,將生成的Sn2+氧化成Sn4+;第三步:用0.9500mol·L-1的K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2+,發生反應的方程式為Fe2++Cr2O72-+H+→Cr3++Fe3++H2O(未配平)若達到滴定終點時共消耗21.00mLK2Cr2O7溶液,試計算錫花中錫的百分含量:___________(結果保留4位有效數字)。【答案】Ca(ClO)2+4HCl(濃)=CaCl2+2Cl2↑+2H2O安全瓶AC增大與氯氣的接觸面積,加快反應速率SnCl4+2H2O=SnO2+4HCl溫度計水銀球位置不對Ⅱ和Ⅲ之間缺少干燥裝置;94.96%【解析】(1)圖I裝置制備氯氣選用的藥品為漂粉精固體[主要成分Ca(ClO2]和濃鹽酸反應生成氯化鈣、氯氣與水,A中發生反應的化學方程式為Ca(ClO)2+4HCl(濃)=CaCl2+2Cl2↑+2H2O。答案:Ca(ClO)2+4HCl(濃)=CaCl2+2Cl2↑+2H2O。(2)制備的氯氣中含有HCl,飽和食鹽水除去Cl2中的HCl;若C中發生堵塞,裝置內氣壓增大,B中長頸漏斗中液面上升,形成水柱,所以B還起到了安全瓶的作用。故答案為:安全瓶;(3)四氯化錫極易水解,通入的氯氣應干燥,U形管中試劑X干燥氯氣,不能為堿性干燥劑,堿性干燥劑可以吸收氯氣;不能為液體干燥劑,否則氣體不能通過,可以選擇氯化鈣、五氧化二磷,故答案為:AC;(4)用錫花代替錫粒的目的是:增大與氯氣的接觸面積,加快反應速率。故答案為:增大與氯氣的接觸面積,加快反應速率;(5)四氯化錫遇水強烈水解,根據水解原理可知,應生成Sn(OH)4、HCl,產物之一是固態二氧化錫,說明Sn(OH)4分解生成SnO2與H2O,故水解生成SnO2、HCl,反應方程式為:SnCl4+2H2O=SnO2+4HCl。故答案為:SnCl4+2H2O=SnO2+4HCl;(6)溫度計水銀球位置不對,應再蒸餾燒瓶支管口處;四氯化錫遇水強烈水解,而裝置Ⅲ中的水蒸氣易進入Ⅱ中,使其發生水解,二者之間缺少干燥裝置;故答案為:溫度計水銀球位置不對;Ⅱ和Ⅲ之間缺少干燥裝置;(7)第二步:過量Fe2(SO4)3,將Sn2+氧化成Sn4+,本身被還原為亞鐵離子,反應的離子方程式為:2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+,反應中消耗的K2Cr2O7的物質的量為0.9500mol/L×0.021L=0.01995mol,6Fe2++Cr2O72-+14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。根據方程式可得關系式3Sn~3Sn2+~3Fe2(SO4)3~6Fe3+~K2Cr2O7,故n(Sn)=3n(K2Cr2O7)=3×0.01995mol=0.05985mol,Sn的質量為:0.05985mol×119g/mol=7.122g,試樣中Sn的百分含量為=7.12g/7.500×100%=94.96%。因此,本題正確答案是:94.96%。9.(教考聯盟.四川省高中2019屆畢業班第二次診斷性考試)磺酰氯(SO2Cl2)是一種重要的有機合成試劑,主要用作氯化劑或氯磺化劑,也用于制造醫藥品、染料、表面活性劑等。實驗室可利用SO2與Cl2反應制取少量SO2Cl2,所需裝置如圖所示(部分裝置略):已知:①Na2SO3+H2SO4Na2SO4+H2O+SO2↑。②SO2Cl2的熔點為-54.1℃,沸點為69.1℃,密度為1.67g/mL。它在常溫下較穩定、遇水劇烈水解,100℃以上易分解。回答下列問題:(1)檢查裝置A氣密性的操作是___________。(2)選擇實驗裝置(A~E)并連接接口(a~h)順序:(A-a)___________(b-B-c)___________(h-E)(裝置可重復使用)。(3)B裝置中的冷凝管需連接冷凝水,它應從___________(填“m”或“n”)接入。(4)實驗完成后裝置D中可能觀察到的現象是___________,產生該現象的原因是___________。(5)設計如下實驗,以檢驗SO2Cl2產品中是否溶有雜質。①組裝儀器,檢查氣密性;②添加試劑抽取8.0mL液體產品,組裝儀器;③___________,緩慢推動注射器活塞將液體產品全部推入錐形瓶中,觀察到的實驗現象有___________;④充分反應后,過濾、洗滌、干燥、稱量固體質量為23.3g,表明液體產品中溶有___________,其理由是___________。【答案】連接好儀器,用止水夾夾住a處橡膠管,關閉分液漏斗活塞,向分液漏斗中注入足量的水;旋開分液漏斗開關,水滴入燒瓶的速率減慢,最終法無滴入,證明氣密性良好;反之不好f-D-g、d-C-ee-C-dm有白色固體析出HCl、Cl2溶于水使c(Cl-)增大,溶解平衡NaCl(s)Na+(aq)+Cl-(aq)逆向移動,析出NaCl固體打開止水夾氣球膨脹、錐形瓶內出現白霧,溶液中有白色沉淀出現SO2樣品中S的質量分數大于SO2Cl2中S的質量分數,必溶有SO2被NO3-氧化生成SO42-【解析】(1)裝置氣密性檢查的關鍵是:形成封閉體系。操作方法為:連接好儀器,用止水夾夾住a處橡膠管,關閉分液漏斗活塞,向分液漏斗中注入足量的水;旋開分液漏斗開關,水滴入燒瓶的速率減慢,最終法無滴入,證明氣密性良好;反之不好。(2)根據實驗原理SO2+Cl2=SO2Cl2、SO2Cl2遇水劇烈水解,制取SO2Cl2必須使用干燥的SO2和Cl2反應。根據試題提供的信息,A、E裝置分別是Cl2和SO2的發生裝置。B裝置是制取SO2Cl2的裝置,故A、B之間是Cl2的凈化和干燥裝置,B、E之間是SO2的干燥裝置,由此可選相應的裝置和連接接口的方向為f-D-g、d-C-e;、e-C-d;答案:f-D-g、d-C-e;、e-C-d。(3)冷凝水的基本方向是從下口進冷水,上口出水,保證使冷凝管中注滿冷凝水。答案:m。(4)HCl、Cl2溶于水使c(Cl-)增大,溶解平衡NaCl(s)Na+(aq)+Cl-(aq)逆向移動,析出NaCl固體。
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