海水中的氯

化学 | 10年级

以粗盐为原料,用氯化钡、氢氧化钠、碳酸钠和盐酸以沉淀法除去钙、镁离子和硫酸根,过滤、酸化得精盐;由电解饱和食盐水认识氯碱工业;认识氯气黄绿色、有毒、易液化的性质及与铁、氢气、水、氢氧化钠的反应,理解氯水成分、次氯酸的漂白性与不稳定性及漂白粉的失效。

这一页讲的是必修第一册 第2章 海洋中的卤素资源 · 海水中的氯里的「海水中的氯」,教材要求做到:能设计粗盐提纯方案,说明除杂试剂的作用与加入顺序。。它不是凭空出现的——要先会「化学中常用的实验方法」,这一页才读得顺。学完之后,它会直接支撑「氧化还原反应和离子反应」。下面配了 8 道诊断题,其中基础 3 道、进阶 5 道,答案与解析全部公开;先自己做一遍,再对照解析找断点。

掌握标准

先修关系

先修 · 学这页之前先会化学中常用的实验方法本知识点海水中的氯后续 · 学完接着学氧化还原反应和离子反应

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诊断题(共 8 道,答案与解析全公开)

第 1 题 基础

下列关于氯气物理性质的说法中,正确的是( )

  1. 氯气是黄绿色、有刺激性气味的有毒气体,加压降温后容易液化
  2. 氯气是无色无味的气体,密度比空气小
  3. 氯气极易溶于水,常温下 1 体积水可溶解约 700 体积氯气
  4. 氯气具有漂白性,能使干燥的有色布条直接褪色
看答案与解析

答案:A

解析:氯气是黄绿色、有刺激性气味的有毒气体,相对分子质量 71 大于空气的 29,密度比空气大,加压降温即可液化,故 A 正确;B 把颜色、气味和密度都说反了,C 混淆了氯化氢极易溶于水与氯气可溶(常温下 1 体积水约溶 2 体积氯气),D 说干燥氯气能漂白,实际上起漂白作用的是氯气与水生成的次氯酸,干燥氯气不能使干燥布条褪色。故选 A。

第 2 题 进阶

用化学沉淀法除去粗盐中的 Ca2+、Mg2+ 和 SO4^2-,每次加试剂后均充分反应,下列试剂加入顺序中不合理的是( )

  1. BaCl2 溶液,NaOH 溶液,Na2CO3 溶液,过滤,再加盐酸
  2. NaOH 溶液,BaCl2 溶液,Na2CO3 溶液,过滤,再加盐酸
  3. Na2CO3 溶液,BaCl2 溶液,NaOH 溶液,过滤,再加盐酸
  4. BaCl2 溶液,Na2CO3 溶液,NaOH 溶液,过滤,再加盐酸
看答案与解析

答案:C

解析:除杂的关键是后加的试剂必须能除去前面过量加入的离子,即碳酸钠既要沉淀原溶液中的钙离子,又要沉淀过量的钡离子,所以 Na2CO3 必须排在 BaCl2 之后;盐酸用于除去过量的 NaOH 和 Na2CO3,必须放在过滤之后。A、B、D 中碳酸钠都在氯化钡之后加入,方案可行;C 中碳酸钠先加,随后过量的钡离子无法除去,带入新的杂质。故选 C。

第 3 题 挑战

下列关于新制氯水成分与性质的说法中,正确的是( )

  1. 新制氯水中含有 Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO- 和少量 OH-,其中起漂白作用的是 HClO
  2. 新制氯水久置后,因 HClO 不断积累,漂白能力会明显增强
  3. 向新制氯水中滴入紫色石蕊溶液,溶液只变红而不褪色
  4. 把干燥的氯气通入盛有干燥红色布条的集气瓶,布条会迅速褪色
看答案与解析

答案:A

解析:氯气溶于水时部分与水反应生成盐酸和次氯酸,所以新制氯水中含有三分子(Cl2、H2O、HClO)和四离子(H+、Cl-、ClO-、OH-),具有漂白性的是次氯酸,A 正确;B 错误,次氯酸见光分解,久置氯水最终变成稀盐酸,失去漂白能力;C 错误,石蕊先被 H+ 变红,随后被次氯酸氧化而褪色;D 错误,干燥氯气没有漂白性,必须与水生成次氯酸后才能漂白。故选 A。

第 4 题 基础

把红热的铁丝伸入盛满氯气的集气瓶中,铁丝继续燃烧,产生棕红色的烟,该产物的化学式是 ____。

看答案与解析

答案:FeCl3

解析:氯气的氧化性很强,与变价金属铁反应时直接把铁氧化到最高价,生成棕红色的氯化铁烟,而不是氯化亚铁,故答案为 FeCl3。

第 5 题 进阶

漂白粉长期露置在空气中会失效,原因是其中的 Ca(ClO)2 与空气中的 CO2 和水反应生成 HClO,HClO 见光分解,该分解反应除生成 O2 外,还生成的物质是 ____。

看答案与解析

答案:HCl

解析:次氯酸不稳定,见光或受热时发生分解,反应为 2HClO = 2HCl + O2,生成的氯化氢留在粉体中,所以漂白粉长期露置会逐渐失效,答案为 HCl。

第 6 题 进阶

在粗盐提纯实验中,为什么碳酸钠溶液必须排在氯化钡溶液之后加入?最后加入的盐酸起什么作用?盐酸为什么要在过滤之后加入?

看答案与解析

答案:碳酸钠除沉淀原溶液中的 Ca2+ 外还要沉淀过量加入的 Ba2+,若先加碳酸钠则过量钡离子无法除去;盐酸用于中和过量的 NaOH 并除去过量的 Na2CO3,使溶液接近中性;盐酸必须放在过滤之后,否则生成的碳酸钙、氢氧化镁等沉淀会重新溶解,除杂失败。

解析:除杂试剂的选择遵循不引入新杂质、后加试剂能除去先加试剂过量的原则:BaCl2 除 SO4^2-,NaOH 除 Mg2+,Na2CO3 除 Ca2+ 并清除过量 Ba2+,最后用盐酸除去过量的碱和碳酸钠,且盐酸必须在过滤后加入,否则沉淀会被酸溶解。

第 7 题 挑战

氯碱工业以电解饱和食盐水为基础。请写出电解饱和食盐水的化学方程式,并说明如何检验阳极和阴极的产物。

看答案与解析

答案:2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 + Cl2(反应条件为通电);阳极产物为氯气,可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验,试纸变蓝;阴极产物为氢气,可用小试管收集后点燃,发出爆鸣声。

解析:电解饱和食盐水时,阳极氯离子先放电生成氯气,阴极水中氢离子放电生成氢气并留下氢氧根,总反应为 2NaCl + 2H2O 通电生成 2NaOH + H2 + Cl2;氯气具有氧化性可把碘离子氧化为碘单质使淀粉变蓝,氢气可燃、点燃有爆鸣声,据此可分别检验两极产物。

第 8 题 基础

电解含 58.5 g NaCl 的饱和食盐水,若氯化钠完全反应,理论上可生成氯气的质量是多少克?

看答案与解析

答案:35.5

解析:58.5 g NaCl 的物质的量为 58.5 g 除以 58.5 g/mol,等于 1 mol;由 2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 + Cl2 可知,1 mol NaCl 完全电解生成 0.5 mol Cl2,其质量为 0.5 mol 乘以 71 g/mol 等于 35.5 g,故答案为 35.5 g。

课标对应

…比较水、四氯化碳等分子的极性…

《课程标准》原文节选(che-2017:G.NR.82)

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