高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第2章 元素与物质世界微项目 科学使用含氯消毒剂——运用氧化还原反应原理解决实际问题复习练习题

这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第2章 元素与物质世界微项目 科学使用含氯消毒剂——运用氧化还原反应原理解决实际问题复习练习题，共6页。

1．为预防“H1N1”甲型流感，可用84消毒液(有效成分为NaClO)消毒，下列说法中正确的是 ( )
A．NaClO溶液的消毒原理是HClO具有强氧化性
B．1 ml Cl2与足量NaOH反应转移2 ml电子
C．NaClO溶液的漂白原理与Na2O2、活性炭相同
D．84消毒液应密闭保存，以免被空气中氧气氧化变质
2．下列叙述不正确的是 ( )
A．Cl2可使KI­淀粉试纸变蓝：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－
B．工业上将氯气通入石灰乳中制取漂白粉：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O
C．氯水应避光保存的原因是：2HClO eq \(=====,\s\up7(光照)) H2O＋Cl2↑
D．向Ca(ClO)2溶液中通入适量CO2可增强漂白效果：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO
3．84消毒液可用于消毒和漂白，下列实验现象的分析不正确的是 ( )
A.对比实验①和②，②中蓝色迅速褪去的原因是发生了反应ClO－＋H＋===HClO
B．实验③中产生的气体是Cl2，由HClO分解得到2HClO===H2O＋Cl2↑
C．对比实验②和③，溶液的pH可能会影响ClO－的氧化性或Cl－的还原性
D．加酸可以提高84消毒液的漂白效果，但需要调控到合适的pH才能安全使用
4．截至2020年2月28日，全球有67个国家已有新型冠状病毒肺炎确诊病例。为了防治新型冠状病毒肺炎，可以使用含氯消毒剂进行环境消毒，居家或办公时选择消毒剂要考虑消毒剂的安全性和消毒效率等。消毒剂的消毒效率可用单位质量消毒剂被还原时得电子数表示，即得电子数越多，消毒效率越高。NaClO与ClO2均可用作消毒剂(反应后氯元素均为－1价)，则ClO2的消毒效率是NaClO的 ( )
A．2.5倍 B．2.63倍
C．2.76倍 D．3.02倍
5．消毒剂在生产生活中有极其重要的作用，开发具有广谱、高效、低毒的杀菌剂和消毒剂是今后发展的趋势。
(1)Cl2、H2O2、ClO2(还原产物为Cl－)、O3(1 ml O3转化为1 ml O2和1 ml H2O)等物质常被用作消毒剂。等物质的量的上述物质消毒效率最高的是________(填序号)。
A．Cl2 B．H2O2
C．ClO2 D．O3
(2)H2O2有时可作为采矿业废液消毒剂，有“绿色氧化剂”的美称。消除采矿业废液中的氰化物(如KCN)：KCN＋H2O＋H2O2===A＋NH3↑，则生成物A的化学式为____________，H2O2被称为“绿色氧化剂”的理由是______________________________________。
(3)漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)在常温与黑暗处可保存一年。亚氯酸不稳定可分解，反应的离子方程式为HClO2―→ClO2↑＋H＋＋Cl－＋H2O(未配平)。在该反应中，当有1 ml ClO2生成时转移的电子数约为________。
(4)84消毒液(有效成分是NaClO)和洁厕剂(有效成分是HCl)不能混用，原因是________________________________(用离子方程式表示)。Cl2与NaOH溶液可以生产84消毒液，写出有关反应的化学方程式：____________________________________。
6．某研究小组制备84消毒液(有效成分为NaClO)设计了如图装置。并查阅到下列资料，“在加热情况下卤素单质和碱液发生如下反应：3X2＋6OH－ eq \(=====,\s\up7(70 ℃)) 5X－＋XO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋3H2O。”
回答下列问题：
(1)装置中的大试管内发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)装置中能否省去盛饱和NaCl溶液的洗气瓶？________(填“能”或“不能”)，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)装置中能否省去盛浓硫酸的洗气瓶？________(填“能”或“不能”)，理由是____________________________________________________________。
(4)装置中能否省去盛冰水的烧杯？________，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[等级突破]
7．实验室用如图装置制取氯气，并进行相关性质的实验[已知：MnO2＋4HCl(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O]。回答下列问题。
(1)写出A、B两仪器的名称：A____________、B____________。
(2)为了得到纯净干燥的氯气，写出装置C、D中应该加入的药品的名称，C____________、D____________。
(3)E中放入红色干布条，F中放入红色湿布条。可观察到的现象是____________，写出发生反应的化学方程式______________________________。
(4)P处为尾气处理装置，画出装置图，标出所用的药品。
Ｋ
(5)FeCl3在现代工业中应用广泛，某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl3。经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华，无水CaCl2是常用的干燥剂。他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图(加热、加持及尾气处理装置略去)及操作步骤如下：
a.检查装置气密性
b．通入干燥的氯气，赶尽装置内的空气
c．用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成
d．……
e．待体系冷却后，停止通入氯气，并用干燥的氮气赶尽氯气，将收集器密封。
请回答下列问题：
①装置A中发生反应的化学方程式为__________________________________。
②步骤c加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管A的右端。要使沉积的FeCl3进入收集器，步骤d操作是________________。
③操作步骤中，为防止潮解所采取的措施有(填步骤序号)____________。
④装置B中的冷水作用为________________________________________________________________________。
8．ClO2是一种优良的消毒剂，浓度过高时易发生分解，常将其制备成NaClO2固体以便运输和贮存。过氧化氢法制备NaClO2固体的实验装置如图所示(提示：仪器A为三颈烧瓶)。
已知：2NaClO3＋H2O2＋H2SO4===2ClO2↑＋O2↑＋Na2SO4＋2H2O
2ClO2＋H2O2＋2NaOH===2NaClO2＋O2↑＋2H2O
ClO2熔点为－59 ℃、沸点为11 ℃；H2O2沸点为150 ℃。
填写下列空白。
(1)仪器B的作用是________________；冰水浴冷却的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(写出两种)。
(2)空气流速过快或过慢，均降低NaClO2的产率，试解释其原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)Cl－存在时会催化ClO2的生成。反应开始时在三颈烧瓶中加入少量盐酸，ClO2的生成速率大大提高，并产生微量氯气。该过程可能经两步反应完成，将其补充完整。
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。
②H2O2＋Cl2===2Cl－＋O2＋2H＋。
课时作业15 科学使用含氯消毒剂
1．解析：NaClO溶液的消毒原理是NaClO与空气中的二氧化碳、水反应生成HClO，HClO具有强氧化性用于消毒，故A正确；氯气与氢氧化钠反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，在反应中Cl2既做氧化剂又做还原剂，1 ml Cl2与足量NaOH反应只转移1 ml电子，故B错误；NaClO、Na2O2的漂白原理为氧化漂白，活性炭的漂白原理为吸附漂白，故C错误；84消毒液应密闭保存，主要是防止与空气中CO2反应，故D错误。
答案：A
2．解析：Cl2与KI反应生成I2，离子方程式为：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，故A正确；工业上将氯气通入石灰乳中制取漂白粉，反应的化学方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O，故B正确；氯水应避光保存的原因是次氯酸见光易分解生成氯化氢和氧气，正确的反应方程式为2HClO eq \(=====,\s\up7(光照)) 2HCl＋O2↑，故C错误；向Ca(ClO)2溶液中通入适量CO2可增强漂白效果，发生反应的化学方程式为Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，故D正确。
答案：C
3．解析：84消毒液的有效成分为NaClO，溶液显碱性，实验①中，一段时间蓝色褪去的原因是生成了HClO，实验②中，蓝色迅速褪去的原因是发生了反应ClO－＋H＋===HClO，故A正确；84消毒液中加入浓度较大的稀硫酸，混合后溶液pH＝3.2，蓝色迅速褪去，并产生大量气体，该气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，说明生成了氯气，发生的反应为Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O，故B错误；对比实验②和③，酸溶液浓度大小会影响反应过程，溶液的pH可能会影响ClO－的氧化性或Cl－的还原性，故C正确；加酸可以提高84消毒液的漂白效果，但酸的浓度较大时会有氯气生成，需要调控合适的pH才能安全使用，故D正确。
答案：B
4．解析：二氧化氯中氯元素的化合价由＋4价变为－1价，消毒效率＝ eq \f(5,67.5) ，次氯酸钠中的氯元素由＋1价变为－1价，消毒效率＝ eq \f(2,74.5) ，则ClO2的消毒效率是NaClO的 eq \f(5,67.5) ÷ eq \f(2,74.5) ≈2.76倍。
答案：C
5．解析：(1)1 ml Cl2(发生的反应为Cl2＋H2O===HCl＋HClO)、H2O2、ClO2、O3反应时，转移电子的物质的量依次为2 ml、2 ml、5 ml、2 ml，等物质的量的上述物质反应时，ClO2转移的电子数最多，消毒效率最高。(2)根据质量守恒定律可知反应KCN＋H2O2＋H2O===A＋NH3↑中的A为KHCO3。在反应中，H2O2是氧化剂，其还原产物是H2O，没有污染。(3) HClO2中＋3价的氯元素一部分升高到＋4价，一部分降低到－1价，当有1 ml ClO2生成时，该反应中转移1 ml电子，即转移的电子数约为6.02×1023。(4) ClO－与Cl－在酸性环境下会发生反应生成有毒的Cl2，离子方程式为ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O，NaOH和Cl2反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O。
答案：(1)C (2)KHCO3 H2O2的还原产物是H2O，没有污染 (3)6.02×1023 (4)ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O
6．解析：(1)氯气与氢氧化钠在冰水浴条件下反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。(2)浓盐酸易挥发，制取的氯气中含有氯化氢，需用饱和NaCl溶液除去氯化氢，否则氯化氢能与氢氧化钠反应生成氯化钠，影响产品的产量和纯度，所以盛饱和NaCl溶液的洗气瓶不能省略。(3)该实验不需要干燥氯气，可以将盛浓硫酸的洗气瓶省去，对实验不产生影响。(4)依据题意可知，温度较高时，氯气与氢氧化钠反应生成氯酸钠、氯化钠和水，为防止副反应发生，盛冰水的烧杯不能省去。
答案：(1)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O (2)不能 氯气中混有的HCl气体进入大试管中也会和氢氧化钠溶液反应，使NaClO的产量和纯度降低 (3)能 少量水蒸气进入大试管中对实验无影响 (4)不能 氯气和NaOH的反应是放热反应，反应时温度升高，可能会发生副反应，生成NaClO3
7．解析：(1)通过装置图可知A是分液漏斗，B是圆底烧瓶。(2)制取的氯气中含有杂质HCl、水蒸气，先通过饱和NaCl溶液除去杂质HCl，然后通过浓硫酸干燥Cl2，就得到干燥、纯净的Cl2。(3)E中放入红色干布条，F中放入红色湿布条。可观察到的现象是E中无变化，F中红色布条褪色，发生反应的化学方程式为Cl2＋H2O===HCl＋HClO。(4)Cl2是有毒气体，不能直接排放，可根据Cl2能够与NaOH溶液发生反应Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O的性质，用NaOH溶液进行尾气处理，装置图为。(5)①氯气具有强氧化性，将变价铁氧化成高价铁，生成氯化铁，所以装置A中铁与氯气反应生成氯化铁，反应的化学方程式为2Fe＋3Cl2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2FeCl3；②步骤c加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，步骤d操作可根据FeCl3加热易升华的性质，对沉积少量FeCl3的装置部位加热，FeCl3发生升华，从而使沉积的FeCl3进入收集器；③为防止FeCl3潮解所采取的措施有：b通入干燥的Cl2；e用干燥的N2赶尽Cl2，故合理选项是be；④B中冷水的作用是冷却FeCl3使其沉积，便于收集产品。
答案：(1)分液漏斗 圆底烧瓶
(2)饱和食盐水 浓硫酸
(3)E中无变化，F中红色布条褪色 Cl2＋H2O===HCl＋HClO
(4)
(5)①2Fe＋3Cl2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2FeCl3 ②在沉积的FeCl3固体下方加热 ③be ④冷却FeCl3，使其沉积，便于收集产品
8．解析：(1)由仪器B内导管“短进长出”可知其作用是防止倒吸；冰水浴冷却可减少H2O2的分解，并且可以降低NaClO2的溶解度，使其充分析出，提高产率，另外，气体的溶解度随温度升高而降低，冰水浴冷却还可增大ClO2的溶解度。(2)空气流速过慢，ClO2不能及时被气流带走，根据题意浓度过高时ClO2又会分解，使NaClO2的产率低；空气流速过快，ClO2与H2O2、NaOH不能充分反应，NaClO2的产率降低。(3)由总反应2ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋H2O2＋2H＋===2ClO2↑＋O2↑＋2H2O和反应②H2O2＋Cl2===2Cl－＋O2＋2H＋可得，反应①的离子方程式为2ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋4H＋＋2Cl－===2ClO2↑＋2H2O＋Cl2↑。
答案：(1)防止倒吸 减少H2O2的分解；降低NaClO2的溶解度；增加ClO2的溶解度(任写两种)
(2)空气流速过慢时，ClO2不能及时被气流带走，浓度过高导致分解，空气流速过快时，ClO2不能被充分吸收
(3)①2ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋4H＋＋2Cl－===2ClO2↑＋2H2O＋Cl2↑
实验操作
①1 mL蒸馏水
②1 mL 0.000 2 ml·L－1 H2SO4溶液
③1 mL 2 ml·L－1 H2SO4溶液
实验现象
混合后溶液的pH＝9.9，短时间内未褪色，一段时间后蓝色褪去
混合后溶液pH＝5.0，蓝色迅速褪去，无气体产生
混合后溶液pH＝3.2，蓝色迅速褪去，并产生大量气体，该气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝