专题19主族非金属氯的氧化物及含氧酸解析版Word文档下载推荐.docx

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ClO2属强氧化剂，其氧化能力是Cl2的2.6倍。

①ClO2能把Mn2＋氧化成MnO2：

2ClO2＋5Mn2＋＋6H2O===5MnO2＋12H＋＋2Cl－

②ClO2能把Fe2＋氧化成Fe3＋：

ClO2＋5Fe2＋＋4H＋===5Fe3＋＋Cl－＋2H2O

③ClO2在pH为5～9的区间内，很快将硫化物（S2－）氧化成SO

，即8ClO2＋5S2－＋4H2O===5SO

＋8Cl－＋8H＋

④ClO2能把废水中的CN－氧化成无毒气体：

2ClO2＋2CN－===2CO2＋N2＋2Cl－

二、氯的含氧酸－HClO（次氯酸）、HClO2（亚氯酸）、HClO3（氯酸）、HClO4（高氯酸）。

1.次氯酸（HClO）及其盐

（1）次氯酸是弱酸，其酸酐是一氧化二氯（Cl2O）。

（2）次氯酸具有强氧化性：

3HClO+S+H2O===H2SO4+3HCl，若HClO过量则产生Cl2：

HClO+HCl===Cl2↑+

H2O

（3）次氯酸钠也具有强氧化性：

NaClO+PbCl2+H2O=PbO2+2HCl+NaCl

Ni（OH）2+NaClO===NiO（OH）2+NaCI

（4）在水中加入新生成的HgO或碳酸盐可制得次酸：

2HgO+2Cl2+H2O===HgO・HgCl2↓+2HClO，CaCO3+2Cl2+H2O===CaCl2+CO2+2HClO

2.亚氯酸（HClO2）及其盐

（1）HClO2是弱酸，其酸性大于HClO，K=5.0×

10-3。

（2）NaClO2加热或撞击爆炸分解，在溶液中受热分解：

3NaClO2

NaClO3+NaCl

（3）ClO2在碱中发生歧化反应生成亚氯酸盐和氯酸盐：

2ClO2+2NaOH===NaClO2+NaClO3+H2O

（4）Na2O2与ClO2反应制备纯NaC1O2：

Na2O2+2C1O2===2NaClO2+O2

3.氯酸（HClO3）及其盐

（1）HClO3为强酸，仅存在于溶液中，减压蒸馏冷溶液可得到黏稠的浓溶液。

（2）HClO3不稳定，可按如下方式分解：

①光催化分解：

2HClO3

2HC1+3O2↑

②歧化分解：

4HClO3

HCl+3HClO4

③浓溶液热分解：

8HClO3（浓）

4HC1O4+2Cl2↑+3O2↑+2H2O

（3）氯酸钠是强氧化剂，可用于制取ClO2：

2NaClO3+SO2+H2SO4===2C1O2+2NaHSO4

（4）氯酸钾是强氧化剂，其稳定性大于氯酸的稳定性，催化分解产生氧气：

2KCO3

2KC1+3O2↑，受热时发生歧化反应分解：

4KClO3

KCl+3KClO4。

4.高氯酸（HClO4）及其盐

（1）高氯酸是无机含氧酸中最强的酸。

KClO4和NH4ClO4的溶解度较小。

（2）HClO4不稳定，易爆炸分解：

4HClO4（浓）

2Cl2↑+7O2↑+2H2O

（3）浓HClO4具有强氧化性：

2HClO4（浓）+I2+4H2O===2H5IO6+Cl2↑

（4）工业上制备高氯酸可采用电解氧化HCl（aq）法：

Pt阳极：

Cl－+8e-+4H2O===ClO4－+8H+

Ag（Cu）阴极：

2H++2e－===H2↑

【习题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：

______________________。

【答案】

（1）Cl－＋3H2O

3H2↑＋ClO

（2）

（3）2ClO2＋2CN－===2CO2＋2Cl－＋N2

【解析】

（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

。

（2）二氧化氯发生器中NaClO3被还原为ClO2，盐酸被氧化为Cl2，化学方程式为

该反应的离子方程式为2ClO2＋2CN－===2CO2＋2Cl－＋N2。

【习题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×

10－2，则反应HClO2＋OH－

＋H2O在常温下的平衡常数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。

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_________________________________________。

（1）＋3　6∶1　

（2）1.1×

1012　

（3）①2SO2＋ClO

＋2H2O===2SO

＋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

（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＝

＝

＝1.1×

1012。

（3）①ClO

与SO2发生反应，ClO

转化成Cl－，SO2被氧化成SO

，离子方程式为2SO2＋ClO

＋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。

【习题3】亚氯酸钠（NaClO2）具有强氧化性，受热易分解，可作漂白剂、食品消毒剂等。

Ⅰ．亚氯酸钠的制备

以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下：

（1）提高“反应1”反应速率的措施有__________________（答出一条即可）。

母液中溶质的主要成分是___________（填化学式）。

（2）每有1molSO2参加反应，理论上可生成ClO2的物质的量为________mol。

（3）“反应2”的化学方程式为_____________________________________。

（4）采取“减压蒸发”而不用“常压蒸发”，原因是____________________。

（5）“反应2”中使用H2O2而不用其他物质的原因是____________________。

Ⅱ．亚氯酸钠的应用

（6）用亚氯酸钠作水处理剂，水中可能残留少量亚氯酸钠，可以加入硫酸亚铁除去残留的亚氯酸盐，硫酸亚铁除可与亚氯酸钠反应外，还可以起到的作用是____________。

（7）实验室可用亚氯酸钠和氯酸钠在酸性条件下反应制备ClO2气体。

写出上述反应的离子方程式为____________________________。

（1）适当升高反应温度，增大吸收液浓度等Na2SO4

（2）2

（3）H2O2+2ClO2+2NaOH=2NaClO2+O2↑+2H2O

（4）常压蒸发温度过高，亚氯酸钠容易分解

（5）多余的H2O2可分解为氧气和水，不引入其它杂质

（6）Fe2+被氧化为Fe3+，Fe3+水解生成Fe（OH）3，Fe（OH）3具有胶体的性质，可以吸附水的杂质

（7）ClO2－+ClO3－+2H+=2ClO2↑+H2O

（1）对于气体和液体的反应，为提高反应速率，可适当升高反应温度，增大吸收液浓度，增大SO2与吸收液的接触面积等；

NaClO3在反应器中与二氧化硫反应生成ClO2和Na2SO4，所以母液中溶质的主要成分是Na2SO4；

（2）反应中S元素化合价由+4价升高到+6价，Cl元素化合价由+5价降低到+4价，则每有1molSO2参加反应，理论上可生成ClO2的物质的量为2mol；

（3）根据最终产物NaClO2中氯元素的化合价可知反应2中ClO2被双氧水还原，反应的方程式为H2O2+2ClO2+2NaOH=2NaClO2+O2↑+2H2O；

（4）减压蒸发在较低温度下可进行，防止常压蒸发温度过高，造成亚硫酸钠分解；

（5）用双氧水做还原剂，产物为水和氧气，且多余的H2O2可分解为氧气和水，不引入其它杂质；

（6）Fe2+被氧化为Fe3+，Fe3+水解生成Fe（OH）3，Fe（OH）3具有胶体的性质，可以吸附水的杂质；

（7）亚氯酸钠和氯酸钠在酸性条件下反应制备ClO2气体，该过程中亚氯酸钠中氯元素化合价上升，氯酸钠中氯元素化合价降低，为归中氧化还原反应，结合电子守恒和元素守恒可知方程式为ClO2-+ClO3-+2H+=2ClO2↑+H2O。

【习题4】亚氯酸钠是一种高效氧化性漂白剂。

主要用于棉纺、亚麻、纸浆漂白、食品消毒、水处理、杀菌灭藻和鱼药制造。

某化学兴趣小组对亚氯酸进行了研究，请回答下列问题。

NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO2·

3H2O，高于38℃时析出的晶体是NaClO2，高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaC1。

（1）下列物质中与亚氯酸钠漂白原理相同的是_______。

A．H2O2B．NaClOC．SO2D．Al（OH）3胶体

（2）现利用下图所示装置（夹持装置省略）进行制取NaClO2晶体实验。

a.装置②中两种实验仪器的名称分别是_____________ 

、___________。

b.装置②中产生ClO2的化学方程式为_________________________。

装置④中制备NaClO2的离子方程式为________________________。

c.装置③的作用是________________。

d.未反应完的ClO2在装置⑤中可被NaOH溶液吸收，生成的氧化产物与还原产物均为含氧酸盐，且二者的物质的量之比为1：

1，请写出该反应的离子方程式______________________。

e.从装置④反应后的溶液获得NaClO2晶体的操作步骤如下：

①减压，55℃蒸发结晶；

②趁热过滤；

③___________；

④低于60℃干燥，得到成品。

（3）用如下实验方案测定亚氯酸钠样品的纯度。

亚氯酸钠样品纯度测定实验用到的化学反应方程式为ClO2-+4I-+4H+=2H2O+2I2+Cl-、I2+2S2O32-=2I-+S4O62-

a.该测定实验用到的指示剂为_________________。

b.为测定亚氯酸钠样品纯度，需要用到下列实验数据中的___________（填写选项字母）

A．亚氯酸钠样品的质量（ag）

B．过量的碘化钾晶体的质量（bg）

C．稀硫酸的浓度（cmol/L）和体积（DmL）

D．指示剂的加入量（dmol）

E.标准液的浓度（emol/L）和消耗体积（VmL）

用上述选定的数据表示出样品中NaC1O2质量分数____________。

（1）AB

（2）a.三颈烧瓶分液漏斗b.2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O2OH-+2C1O2+H2O2=2ClO2-+2H2O+O2c.防止倒吸或安全瓶d.2C1O2+2OH-=ClO3-+C1O2-+H2Oe.用38~60℃的温水洗涤

（3）淀粉溶液AE

%

（1）亚氯酸钠漂白原理是因其有强氧化性，H2O2和NaClO有强氧化性，可作漂白剂，SO2因与有色物质生成不稳定的无色物质，而具有漂白性，而Al（OH）3胶体只有吸附作用，能净水，但不能作漂白剂，故答案为AB；

（2）a.装置②中两种实验仪器的名称分别是三颈烧瓶或三颈蒸馏烧瓶或三颈瓶和分液漏斗；

b.装置②中利用NaClO3和Na2SO3在稀硫酸的酸化下，产生ClO2和硫酸钠，发生反应的化学方程式为2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O；

装置④中利用ClO2和H2O2在碱性条件来制备NaClO2，其中ClO2是氧化剂，H2O2的氧化产物为O2，发生反应的离子方程式为2OH-+2C1O2+H2O2=2ClO2-+2H2O+O2；

c.ClO2进入装置④，发生反应使装置内压强降低，可能发生倒吸，装置③的作用为防止倒吸；

d.C1O2中氯元素的化合价为+4价，氧化产物中氯元素为+5价，则还原产物中氯元素的化合价为+3价，发生反应的离子方程式2C1O2+2OH-=ClO3-+C1O2-+H2O；

e.从溶液中制取晶体，一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法，为防止析出晶体NaClO2•3H2O，应趁热过滤，由题目信息可知，应控制温度38℃～60℃进行洗涤，低于60℃干燥；

（3）a.有碘单质参和生成的反应，一般采用淀粉溶液做指示剂；

b.A.为测定亚氯酸钠样品纯度，肯定需要用到亚氯酸钠样品的质量（ag），故A正确；

B.过量的碘化钾未参加反应，无需知道碘化钾晶体的质量，故B错误；

C.稀硫酸只是酸化溶液，无需知道其浓度和体积，故C错误；

D.指示剂只是为了判断滴定终点，无需知道其体积，故D错误；

E.滴定消耗的标准液体积（VmL）及其浓度（emol/L）可用于计算样品中亚氯酸钠的含量，故E正确；

答案为AE；

根据：

ClO2-~~~~~2I2~~~~~~~4S2O32-可知ClO2-的物质的量为V×

10-3L×

emol/L×

=

Ve×

10-3mol，样品中NaC1O2质量分数

×

100%=

%。

【习题5】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。

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酸中的最强酸，沸点为90℃。

③NaClO2固体受热易分解。

请回答下列问题：

（1）反应器Ⅰ中发生反应的化学方程式为___________，冷却过滤的目的是__________，能用蒸馏法分离出高氯酸的原因是____________。

（2）反应器Ⅱ中通入SO2的目的是__________。

（3）从反应器Ⅱ中获得NaClO2粗品的实验操作依次是_______（填序号，下同），进一步提纯的操作为_________。

a.过滤　b.重结晶　c.蒸馏　d.蒸发浓缩　e.蒸干灼烧　f.冷却结晶　g.萃取分液

（4）现提供0.1mol/L的NaHSO4溶液，请设计实验方案判断HSO4-在溶液中是否完全电离：

__________________________。

（1）3NaClO3+3H2SO4（浓）=HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O降低NaHSO4的溶解度并分离出NaHSO4晶体高氯酸的沸点比较低，与溶剂H2O的沸点相差10℃，容易从溶液中逸出

（2）SO2作为还原剂把ClO2还原为NaClO2

（3）dfab

（4）用精密pH试纸或pH计测定0.1mol/的NaHSO4溶液的pH，如果pH=1，则HSO4-在溶液中完全电离；

若pH>

1，则HSO4-在溶液中不完全电离。

（1）分析流程图可以看出，反应器Ⅰ中的反应物是NaClO3和浓H2SO4，生成物是NaHSO4、ClO2、HClO4和H2O，根据原子守恒、电子守恒可得反应方程式：

3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O；

生成的NaHSO4的溶解度随温度的升高而增大，所以冷却降温就可从饱和溶液中产生NaHSO4晶体，然后过滤就分离出NaHSO4晶体。

因为高氯酸的沸点为90℃，与H2O的沸点相差10℃，所以可通过蒸馏法使之从溶液中逸出。

（2）反应器Ⅱ中，NaOH、ClO2与通入的SO2反应生成NaClO2，显然SO2是作为还原剂把ClO2还原为NaClO2。

（3）NaClO2的溶解度随温度的升高而增大，所以从溶液中得到NaClO2晶体需经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的过程，进一步提纯的操作为重结晶。

（4）H2SO4是二元强酸，NaHSO4在溶液中电离方程式是：

NaHSO4=Na++H++SO42-，所以若HSO4-在溶液中完全电离，则0.1mol/L的NaHSO4溶液中，c（H+）=0.1mol/L，溶液的pH=1，因此可以通过测定溶液的pH可达到实验目的。

【习题6】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；

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）实验须使B中NaClO3稍微过量，原因是____________________________，如NaClO3不足，则装置D中可能产生SO

，检验装置D中是否含有SO

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SO

（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：

ClO

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

取25.00mL待测溶液，加入淀粉溶液做指示剂，用cmol·

L－1Na2S2O3标准液滴定至终点，测得消耗标准溶液体积的平均值为VmL（已知：

I2＋2S2O

===2I－＋S4O

）。

①确认滴定终点的现象是______________________________。

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）。

（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－===2ClO

＋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×

10－3mol

（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－===2ClO

＋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SO

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ClO

＋4I－＋4H＋===2I2＋Cl－＋2H2O，I2＋2S2O

可得对应关系：

NaClO2～4Na2S2O3，n