元素化学01：氯气和氯化物
（时间：2.5小时 满分：100分）
第一题（17分）Cl2的基本性质
氯气是一种重要的化工原料，具有广泛用途；但近年来多次发生氯气在储存和运输过程中发生泄漏事故，给人民群众的生命造成巨大威胁。
1．如果你当时在现场，你应该往哪里撤离？2．如果你在该厂实验室准备撤离时，应该准备什么样的简易“防毒面具”避免吸入较多的氯气？
3．如果你当时在距离化工厂较近的居民家中，如何利用家中现成物质来制作简易“防毒面具”？
4．消防官兵赶到现场处理，他们应先把泄露氯气的钢瓶如何处理？
5．铁和氯气分别是活泼的金属和非金属，但液氯可以用钢瓶贮存，为什么？
6．为判断泄漏Cl2确切部位，可用浓氨水去检验，写出依据的反应方程式。
7．自来水厂用绿矾和氯气一起净水，写出有关反应的离子方程式。
8．将氯气用导管通入盛有较浓的NaOH和H2O2的混和液的广口瓶中，在导管口与混合液的接触处有闪烁的红光出现，解释原因并写出反应方程式。
9．为测定空气中氯气的含量，某课处活动小组设计了如下的实验装置：（1）如何检查装置的气密性？
（2）向试管中加入0.0005mol/L的Na2S2O3溶液5.00mL（内含少量KI－定淀粉溶液），用适量的蒸馏水稀释后，配
成溶液X，测量指定地点的空气中氯气的含量时，推拉注射器的活塞反复抽气。如何判断反应达到终点，并写出离子反应方程式。
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（3）该活动小组分成A组和B组，使用相同的实验装置和溶液X，在同一地点、同时测量空气中氯气的含量。当反应恰好完全进行时，A、B组分别抽气50次和62次（假设每次抽气500mL）。你认为哪个活动组较准确，其测得氧气含量(mg/m3)是多少，并解释另一小组实验结果产生较大偏差的原因（两个小组所用的装置和药品均无问题）。
（4）如果空气受污染较严重，不宜在当地进行测量，某同学想收集当地的1瓶空气样本带到实验室进行相关实验，请你帮他设计收集气体的一种最佳方法（供选择的仪器和药品有：烧瓶、烧杯、集气瓶、玻璃棒、玻璃片、饱和食盐水、饱和NaHCO3溶液）。
第二题（8分）Cl2的制备方法
1．实验室里用MnO2跟浓盐酸反应制取氯气的化学方程式（注明反应条件）；
2．室温下，酸性KMnO4氧化浓盐酸制备氯气的化学反应方程式；
3．历史上曾用“地康法”制备氯气。这一方法是用CuCl2作催化剂，在450℃利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气。写出这一反应的化学方程式；
4．从氯元素化合价的变化看，以上三种方法的共同点是什么？
5．目前工业上是如何大量生产氯气的，写出离子反应方程式；
6．如果在1mol·L1 KCl溶液100mL中用1mol·L1 H2SO4溶液100mL酸化，然后滴入足量的KMnO4溶液后微热，理论上最多可生成多少质量的Cl2。
－
－
7．化学实验中检验是否有Cl2产生常用湿润的淀粉－KI试纸。但如果将试纸长时间放在产生Cl2的导管口，发现试纸变蓝后又变为无色。写出先后发生的两个氧化还原方程式。
第三题（7分）盐酸的制备方法
氯化氢在工业上和实验室的制备有多种方法：
1．工业盐酸主要通过H2在Cl2中的燃烧产物溶于水后制得。请从原料角度解释工业上为什么选择该流程。
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2．实验室制备氯化氢气体的方法也有多种，请写出4种方法，要求这4种方法在原料使用或仪器选择上有明显不同。写出制备方法（或反应方程式）和所用主要发生装置。
3．在物质制备中的副产物往往成本较低，盐酸是哪类反应的副产物，如何与主产物分离？
第四题（9分）有关“漂白粉”的一组问题
1789年英国化学家台耐特把氯气溶解在石灰乳中，制成了漂白粉。此法在工业上沿用至今。氯气通入消石灰的主要反应可表示如下：
Ca(OH)2·H2O＋H2O①3Ca(OH)2＋2Cl2＝Ca(ClO)2＋CaCl2·
Ca(OH)2·H2O＋2Cl2＋2H2O＝Ca(ClO)2＋3CaCl2·2H2O②2CaCl2·
1．设上面2个反应进行完全，写出所得产品的化学式，简述推论过程。
2．实验证实，作为商品的漂白粉的碱性大于按化学式计算的理论值。为什么？
3．CaCl2很容易在空气中潮解，但漂白粉却不显示出CaCl2潮解的性质，为什么？
4．漂白粉的质量标准之一是它的“有效氯”的含量。有效氯是指酸化漂白粉溶液（悬浮液）释放的氯气的质量分数。写出酸化漂白粉溶液的方程式，按上述方程式计算漂白粉的理论有效氯有多少？
5．漂白粉久置，其有效氯会下降，主要原因是什么？写化学方程式来回答，方程式中的漂白粉用固态的化学式表达。
6．漂白粉漂白物料时常采用以下操作：①将需漂白的物料浸放在漂白粉溶液中，然后取出暴露在空气中；②物料放在稀盐酸或稀硫酸中浸洗；③最后将物料放在硫代硫酸钠溶液中浸洗，取出放在空气中干燥即成。写出步骤③的离子反应方程式。
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第五题（7分）H2与Cl2反应的机理
氯分子的解离是一个吸热过程，△H＝243.6kJ/mol。光也可以引起氯的解离。可能引起氯解离的光照射Cl2和H2的混合物时，将生成HCl。设混合气体受到汞紫外灯（λ＝253.6nm）照射，灯的输入功率为10瓦，其中2%的能量被装在10L容器中的混合气体吸收。在照射2.5
－
秒期间生成了0.065mol 的HCl气体。（已知1个光子的能量为E＝hc/λ，h＝6.63×1034J·s）
1．预期引起氯解离的光波长多大？
2．比计算的临界值长或短的光也能引起氯解离吗？
3．量子产额多大？（量子产额＝吸收每一个光子得到产物的分子数）
4．解释如何得到上题数值，并描述反应历程。
第六题（9分）与Cl2相关的理论性问题
－
1．已知Cl2分子的键能为242kJ·mol1，而Cl原子和Cl2分子的第一电离能分别为1250
－＋
和1085kJ·mol1，试计算Cl2的键能，写出计算过程。
（ ）V.36V（ ）V.36V
2．已知HClO?????Cl2?1???Cl和OCl?????Cl2?1???Cl（1）将0.40和1.63两个数值填入什么的空格，说明判断理由；
－
－
－
（2）计算25℃氯气分压力为101.3kPa时的氯水的pH值（已知：nFE?电池＝RTlnK，n为反应转移电子数，F＝96500C/mol，E?电池＝E（＋）－E（1），R＝8.314J/mol·K）。
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第七题（9分）氯化物的水解机理
除少数氯化物外，大部分非金属氯化物都易水解，且反应不可逆。氯化物的水解机理分亲
＋
核水解和亲电水解。发生亲核水解的结构条件：中心原子具有δ和有空的价轨道发生亲电水解的结构条件：中心原子有孤对电子，可作Lewis碱，接受H2O的H＋进攻。
其中SiCl4的亲核水解机理如下：
1．为什么CCl4不能水解而SiCl4可以水解？
2．NCl3也可以发生水解，但产物是NH3和HClO，请确定水解类型，并写出水解机理；
3．PCl3也能水解，产物是H3PO3，但H3PO3是二元酸而不是三元酸。确定H3PO3的结构，并写出水解机理；
4．由短周期的元素组成的化合物A、B，均含有氯元素，它们都易水解，A是固体，易升华，B是液体，由3种元素组成。A水解得到两性固体和HCl，B水解得到得到HCl和另一种酸性气体。加热A的水合物时为得到无水物，可加入B脱水。写出A、B的化学式及A的水合物与B反应的化学方程式
第八题（7分）Cl2与碱反应产物的定量分析
将1.568L（标准状况）的氯气通入70℃、50mL氢氧化钠溶液中，被完全吸收，并将溶液稀释到250mL。吸此稀溶液25mL，用醋酸酸化后，加入过量碘化钾溶液充分反应，用标准硫代硫酸钠滴定，消耗硫代硫酸钠溶液5.0mL时恰好到终点。将滴定后的溶液用盐酸调至强酸性，
－2－2－
用上述硫代硫酸钠再滴定到终点，需要硫代硫酸钠溶液30.0mL。（I2＋2S2O3＝2I＋S4O6）
1．通过计算写出符合上述条件的总化学方程式。
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胡波元素-01氯气和氯化物
