h02氯的氧化物和含氧酸及盐

元素化学02：氯的氧化物和含氧酸及盐

（时间：2.5小时满分：100分）

第一题（27分）ClO2是氯的最重要氧化物

世界环保联盟将全面禁止在自来水中加氯，取而代之的是安全高效的杀菌消毒剂ClO2。ClO2是一种黄绿色，有刺激性气味的气体，熔点：－59℃，沸点：11.0℃。

1．干燥的ClO2分解中可生成Cl2O，后者可进一步分解为单质。经测定：ClO2分子中Cl －O键长为147pm，Cl2O分子中的Cl－O键长为170pm（与正常的单键是一致）；键能D(Cl －O)＝209kJ/mol、D(Cl－Cl)＝243kJ/mol、D(O2)＝499kJ/mol。

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（1）1797年Hoyle在用浓H2SO4和氯酸钾反应时得到一种具有爆炸性的黄色气体（ClO2）。

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5．少量的ClO2可用饱和草酸（H2C2O4）溶液与KClO3粉末在60℃时反应制得。

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第二题（10分）次氯酸的制备和性质

某化学兴趣小组利用饱和氯水与石灰石的反应，制取较浓的HClO溶液：在试管中加入过量的块状碳酸钙，再加入约20mL饱和氯水，充分反应，过滤。某学生观测到产生少量气泡。

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第三题（16分）最重要的氯酸盐

KClO3是实验室一种重要的药品。

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②K(s)＋1/2Cl2(g)＋3/2O2(g)＝KClO3(s) ΔHΘ(2)＝－398kJ·mol－1

③K(s)＋1/2Cl2(g)＋2O2(g)＝KClO4(s) ΔHΘ(3)＝－433kJ·mol－1

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物有异常的气味，后来证明其中含有少量Cl2、O3及微量ClO2，测定气态产物O2中Cl2、O3含量的一种方法是：收集1.00L干气体（标态），使之通过KI溶液。通过溶液的气体经干燥后体积为0.98L。溶液中的KI被氧化成I2，后者反应耗掉0.100mol/L Na2S2O3溶液0.0267L。

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有7.9g固体未溶解，再加入5g水，仍有5.3g固体未溶，计算原混和物中可能含有的KClO3

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足量的浓硫酸并加热发生反应生成Cl2。两步反应生成的O2与Cl2总物质的量为n mol。讨论当

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第四题（9分）一种氯的含氧酸的推理

A是一种强酸，其浓度超过40％，就会迅速分解，产生比它的酸性更强的酸B，同时放出气体C和D，该气体经干燥后，平均分子量为47.6，所得气体通过80℃NaOH溶液，得到的产物中一种是A的钠盐，同时还剩余一种可以使带火星的木条复燃的气体D。

第五题（10分）高氯酸和高氯酸铵

高氯酸铵（AP）作为一种优良的固体推进剂被用于导弹和火箭发射上。传统制备高纯AP 的方法是电解氯酸钠水溶液得到高氯酸钠，再与氯化铵进行复分解反应，经重结晶得到粗AP 产品后，经多步精制、提纯得到高纯AP。Olin公司新近研究了一种制备高纯AP的新工艺，其基本方法是电解高纯次氯酸得到高纯高氯酸，再与高纯氯进行喷雾反应制成高氯酸铵。

1．纯HClO4是一种不导电的液体，而当固体HClO4·H2O熔化时其具有导电性。

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第六题（8分）常用的2种消毒液

某人买了两瓶消毒液，不小心将两种液体混在一起，结果剧烈反应，产生大量有色气体而使人中毒。收集产生的气体，通入NaOH溶液中，气体仅部分吸收，剩余无色气体。用pH试纸测量2瓶消毒液：甲瓶中消毒液pH＝12，乙瓶中消毒液pH＝2，且都能很快使pH试纸变白。

第七题（11分）推理一种常见氯的氧化物

某微绿色气体A是某常见酸的酸酐，由短周期2种元素组成。若将标准状况下该气体20.00mL溶入足量的KI溶液（假设反应完全进行），再用0.1000mol/L的Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2，消耗35.70mL。该气体加热会爆炸性分解为B和C，将B溶于水可生成D，A溶于水也可得到D，D为弱酸性物质，具有强氧化性。气体A在液态空气中与NH3反应生成一种常温下为固体的E，一种常温下为气体的F和水。

第八题（9分）推理一种新型氯的氧化物

美国和欧洲的科学家合作，在同温层发现破坏臭氧的X气体。一定条件下分解X气体，可以得到相同条件下2倍其体积的两种双原子单质气体。17.15mg的X气体被0.080mol/L的酸性(NH4)2Fe(SO4)2溶液35.00mL吸收，过量的Fe2＋需要被18.00mL 0.020mol/L的酸性KMnO4溶液滴定。

命题和组卷：胡波2008年9月于浙江慈溪中学

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《氯的氧化物和含氧酸》知识要点

一、氯的氧化物

（1）Cl2O：黄红色气体，Cl2和干燥HgO反应制备；

（2）ClO2：制备：①氯酸盐遇浓硫酸歧化；②酸性条件下用SO2、草酸还原氯酸盐

性质：混合酸酐，在碱中歧化

用途：漂白剂、高效氧化剂、净水剂

（3）Cl2O7：无色挥发液体、HClO4在P2O5脱水下得到

二、氯的含氧酸

（1）四种酸：高、正、亚、次。氧化性：低价＞高价；酸性：低价＜高价

（2）HClO：有强氧化性和漂白性，不稳定易放出O2；

制备：Cl2通入CaCO3悬浊液；电解冷冻NaCl溶液

（3）HClO3：强酸，加热分解得到HClO4、Cl2、O2

制备：Ba(ClO3)2与H2SO4反应后减压浓缩；电解热的NaCl溶液

（4）HClO4：中学常用的最强酸，电解HClO3制备

三、氯的含氧酸盐

（1）KClO3：加热歧化，催化下释放O2；

（2）高氯酸盐：K＋、NH4＋、Rb＋、Cs＋：r↑，S↓

四、几个名词解释

1．二氧化氯（chlorine dioxided）化学式ClO2。。室温时为红黄色气体，具有与氯、硝酸相似的刺激性气味；液态时呈红棕色；固态系红黄色晶体。有毒！具腐蚀性。气体密度3.09（11℃），液体比重1.642（0℃）。熔点－59.5℃，沸点10℃。溶于水同时水解为亚氯酸和氯酸，溶于碱溶液生成亚氯酸盐和氯酸盐。对热不稳定，分解为氯和氧。用二氧化碳稀释后在85℃以下稳定。见光分解，生成氯、氧及三氧化氯，氯化物起催化分解作用。能被硫酸溶液吸收。具强氧化性，加热或与有机物作用引起爆炸。由氯酸钾与硫酸或氯与亚氯酸钠作用制得。用作氧化剂、漂白剂、杀菌剂、脱臭剂等。

2．次氯酸（hypochlorous acid）化学式：HClO。仅存在于水溶液中。绿黄色。极不稳定，见光易分解成氢氯酸和氧气。弱酸，电离常数K＝3.2×10－8（25℃）。最高浓度为25％，保持－20℃可贮存数天。氯与氧化汞的悬浊液在低压下蒸馏可得2.5％的次氯酸溶液。为强氧化剂，具有漂白和消毒作用。通常所用的漂白粉就含有次氯酸钙。

3．次氯酸钙（Caicium hyppochlorite）：化学式Ca(OCl)2。白色晶体。不吸湿。遇水或醇分解放出氯。加热至100℃分解。比重2.35。将氯气通入石灰浆，沉淀出次氯酸钙二水合物，再经真空干燥而得。工业品含有效氯约70%，较高纯度产品可达90％以上，但不能制得纯品。

用作漂白剂、氧化剂、消毒剂和去臭剂等。

4．次氯酸钠（sodium hypochlorite）：化学式NaOCl。白色粉末。在空气中极不稳定，受热或与有机物接触容易引起爆炸。与氢氧化钠混合可使之稳定。溶于冷水，热水使之分解。水溶液里碱性，会逐渐分解产生不稳定的次氯酸，进一步分解生成新生态氧。遇光或受热，则加速分解。为强氧化剂，通常以溶液状态贮存和应用。工业品为无色或淡黄色的液体。俗称漂白粉水。有腐蚀性。由氯气缓慢通入冷的氢氧化钠溶液（小于30%）中，也可用纯碱或硫酸钠与漂白粉发生复分解反应而制得。次氯酸钠可有一水合物、五水合物等固体。用于漂白纸浆、织物等，也用作氧化剂和水的净化剂。