2019届一轮复习人教版氯及卤族元素学案

2019届一轮复习人教版氯及卤族元素学案

氯及卤族元素 考点剖析 ‎1．氯气的性质 ‎2．氯气的实验室制法 ‎（1）反应原理 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O MnO2也可用KMnO4、K2Cr2O7等氧化剂代替，如：‎ ‎2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。‎ ‎（2）实验装置 ‎①发生装置：用分液漏斗、圆底烧瓶等组装的固液加热型制气装置。‎ ‎②净化装置：饱和食盐水除去Cl2中的HCl气体，浓硫酸除去Cl2中的水蒸气。‎ ‎③收集装置：向上排空气法或排饱和食盐水法。‎ ‎④尾气处理：用 NaOH溶液吸收多余的Cl2，以防Cl2污染空气。‎ ‎（3）验满方法 ‎①将湿润的淀粉−碘化钾试纸靠近收集Cl2的集气瓶瓶口，若观察到试纸立即变蓝，则证明已收集满。‎ ‎②将湿润的蓝色石蕊试纸 靠近盛氯气的瓶口，若观察到试纸先变红后褪色，则证明已收集满。 ‎ ‎③根据氯气的颜色判断是否收集满：若观察到整个集气瓶中充满黄绿色的气体，则证明已收集满。‎ ‎3．氯气实验室制法的本质 ‎（1）若无浓盐酸，可用NaCl和浓H2SO4代替：‎ MnO2+2NaCl+3H2SO4(浓) MnSO4+2NaHSO4+Cl2↑+2H2O。‎ ‎（2）反应物若无MnO2，可用其他强氧化剂如KClO3、Ca(ClO)2、KMnO4等代替：‎ KClO3+6HCl(浓) KCl+3Cl2↑+3H2O Ca(ClO)2+4HCl(浓) CaCl2+2Cl2↑+2H2O ‎2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O ‎【典例】‎ 如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置（加热及夹持装置已略）。‎ ‎（1）制备氯气选用的药品为固体二氧化锰和浓盐酸，相应的化学方程式为________________________。 （2）装置B中饱和食盐水的作用是_______________________。同时装置B亦是安全瓶，当C中发生堵塞时，B中的现象为________________________________。 ‎（3）装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，因此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入的物质为________（填字母）。‎ 选项 a b c d Ⅰ 干燥的有色布条 干燥的有色布条 湿润的有色布条 湿润的有色布条 Ⅱ 碱石灰 硅胶 浓硫酸 无水氯化钙 Ⅲ 湿润的有色布条 湿润的有色布条 干燥的有色布条 干燥的有色布条 ‎（4）设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。当向D中缓慢通入一定量的氯气时，可以看到无色溶液逐渐变为_______________色，说明氯的非金属性大于溴的。‎ ‎（5）打开活塞，将装置D中少量溶液滴入装置E中，振荡。观察到的现象是___________________。‎ ‎（6）装置F中用足量的Na2SO3溶液吸收多余的氯气，试写出相应的离子方程式：_________________。‎ ‎【答案】（1）MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O ‎（2）除去Cl2中的HCl B中长颈漏斗中液面上升，形成水柱 ‎（3）d ‎（4）黄 ‎（5）E中溶液分为两层，上层（苯层）为紫红色 ‎（6）+Cl2+H2O+2Cl−+2H+‎ ‎【解析】（1）二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水。‎ ‎（2）饱和食盐水可吸收HCl，装置B中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl；若装置C堵塞，B中压强增大，长颈漏斗中液面会上升，形成水柱。‎ ‎（3）装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，氯气和水反应生成的次氯酸具有漂白性，则可通过将Cl2依次通入湿润的有色布条、干燥剂、干燥的有色布条来验证氯气的漂白性。Ⅱ中应放固体干燥剂，所以选d。‎ ‎（4）当向D中缓慢通入少量氯气时，Cl2+2NaBrBr2+2NaCl，所以可以看到无色溶液逐渐变为黄色。‎ ‎（5）打开活塞，将装置D中含溴单质的少量溶液加入含碘化钾和苯的装置E中，溴单质和碘化钾反应生成碘单质，碘单质溶于苯呈紫红色，振荡后观察到的现象：E中溶液分为两层，上层（苯层）为紫红色。‎ ‎（6）Cl2具有氧化性，可将氧化为。‎ 对点训练 ‎1．下列关于氯气的叙述，不正确的是 A．氯气是一种有毒的气体 B．氯气、氯水、液氯是同一种物质 C．氯气能与水发生反应 D．氯气是一种黄绿色，有刺激性气味的气体 ‎【答案】B ‎【解析】液氯是氯气的液态，所以氯气和液氯是同一种物质；但氯水为氯气的水溶液，为混合物，与氯气不是同一物质，故选B。‎ ‎2．下列关于氯气及含氯化合物的说法中，正确的是 A．液氯是氯气的水溶液，它能使干燥的有色布条褪色中/华-资*源%库 B．氯气和NaOH溶液反应可制备消毒液 C．氯气可用于自来水的杀菌消毒，是因为氯气的毒性 D．新制饱和氯水在光照下有气泡产生，其主要成分是氯气 ‎【答案】B ‎【解析】液氯是液态的氯气，不能使干燥的有色布条褪色，故A错；氯气的杀菌消毒作用是因为氯气与水反应生成的次氯酸的强氧化性，故C错；新制饱和氯水在光照下有气泡产生，其主要成分是次氯酸见光分解产生的氧气，故D错。答案选B。‎ ‎3、一定条件下，等物质的量的下列物质分别与足量的浓盐酸反应，产生Cl2的物质的量最多的是 A．MnO2 B．KClO3 C．KMnO4 D．Ca(ClO)2‎ ‎【答案】B ‎【解析】4种物质与足量浓盐酸反应的离子方程式分别为2Cl－＋4H＋＋MnO2Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O，ClO＋6H＋＋5Cl－===3Cl2↑＋3H2O，2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O，ClO－＋2H＋＋Cl－===Cl2↑＋H2O。1 mol MnO2、KClO3、KMnO4、Ca(ClO)2分别与足量浓盐酸反应，产生Cl2的物质的量分别为1 mol、3 mol、2.5 mol、2 mol，产生Cl2的物质的量最多的为KClO3。‎ ‎4、实验室用下列两种方法制氯气：①用含HCl 146 g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87 g MnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气 A．①比②多 B．②比①多 C．一样多 D．无法比较 ‎【答案】B ‎【解析】146 g HCl的物质的量为4 mol，87 g MnO2的物质的量为1‎ ‎ mol，由方程式：MnO2＋4HCl(浓) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O知，1 mol MnO2可以与4 mol HCl反应，但是，应注意稀盐酸与MnO2不反应，也就是说1 mol MnO2与足量浓盐酸反应生成的Cl2多。‎ ‎5、实验室制备氯气的装置如下图。图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置，其中错误的是 A．① B．② C．③ D．④‎ ‎【答案】C ‎【解析】装置③的导气管长短错误，应长进短出。‎ ‎6、如图所示是验证氯气性质的微型实验，a、b、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后，立即用另一培养皿扣在上面。‎ 已知：2KMnO4＋16HCl===2KCl＋5Cl2↑＋2MnCl2＋8H2O 对实验现象的“解释或结论”正确的是 选项 实验现象 解释或结论 A a处变蓝，b处变红棕色 氧化性：Cl2>Br2>I2‎ B c处先变红，后褪色 氯气与水生成了酸性物质 C d处立即褪色 氯气与水生成了漂白性物质 D e处变红色 还原性：Fe2＋>Cl－‎ ‎【答案】D ‎【解析】A项，由实验现象得氧化性：Cl2>Br2、Cl2>I2，但无法对比Br2与I2的氧化性强弱；B项，由现象可知在此过程中有酸性物质生成，同时生成了漂白性物质；C项，在此过程中只能判断溶液不再显碱性，无法判断有无漂白性物质生成；D项，此时Fe2＋被Cl2氧化为Fe3＋，而Cl2被还原为Cl－，还原剂Fe2+的还原性强于还原产物Cl－。‎ ‎7、化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，提高探究与创新能力，提升科学素养。 ‎ 在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。‎ ‎（1）下列收集Cl2的正确装置是________。‎ ‎（2）将Cl2通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是________。‎ ‎（3）设计实验比较Cl2和Br2的氧化性，操作与现象是：取少量新制氯水和CCl4于试管中，________________。‎ ‎【答案】（1）C （2）HClO、Cl2、ClO－‎ ‎（3）用胶头滴管向试管中滴加溴化钠溶液，振荡使其充分反应，发现溶液出现分层现象，下层溶液变为橙色 ‎【解析】（1）氯气的密度比空气的大，收集时采取向上排空气法，又因为氯气有毒，所以在收集装置后要有尾气处理装置(NaOH溶液)。‎ ‎（2）氯气与水反应生成盐酸和次氯酸(具有较强的氧化性)，溶液中溶解的Cl2也具有氧化性。‎ ‎（3）比较Cl2和Br2‎ 的氧化性强弱，可以通过非金属单质间的置换反应来判断，即把溴化钠溶液加入到盛有新制氯水以及四氯化碳的试管中，然后振荡，静置后可发现溶液出现分层现象，下层溶液变为橙色(说明生成了溴单质)，从而说明Cl2的氧化性强于Br2。‎ ‎8、如图所示，根据实验室制取氯气的原理和性质，回答下列问题：‎ ‎（1）写出装置甲中发生反应的化学方程式：_____________________。‎ 装置甲中的仪器使用前需要检漏的有_______________ (写名称)。‎ ‎（2）利用装置丙制取饱和氯水并测其pH值。‎ ‎①证明氯水已饱和的现象是______________________________。‎ ‎②测定饱和氯水的pH方法是______________________________。‎ ‎③若撤去装置乙，直接将装置甲和丙相连。这样做对实验测定结果的影响是_______________。‎ ‎（3）饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓的HClO溶液的方法之一。某同学运用这一方法，尝试制取HClO溶液并进行了如下定性实验：‎ i．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，有少量气泡产生，溶液的黄绿色褪去；‎ ii．过滤，将滤液滴在有色布条上，发现其漂白性更强；‎ iii．为了确定反应产物，将滤液分为三份，分别进行以下实验：‎ 第一份与石灰水混合，立即产生大量白色沉淀；‎ 第二份与稀盐酸混合，立刻产生大量气泡；‎ 第三份加热，看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生。‎ 经检测，上述实验中产生的无色气体均为CO2气体。‎ ‎①试解释可以在饱和氯水中加入石灰石制备HClO的原因：_______________。(用有关的方程式结合文字回答)‎ ‎②试根据所学知识推测，在ii的滤液中含有的溶质，除了溶解的极少量氯气外，还含有的其他溶质为___________ (写化学式)。‎ ‎③写出步骤iii中第一份滤液发生反应的离子方程式：______________________________。‎ ‎【答案】（1）MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O 分液漏斗 ‎（2）①丙中液体呈黄绿色，丙上部空间呈黄绿色，有黄绿色气体进入丁中 ‎②用pH计直接测定 ‎③由于氯化氢未除尽会导致制得的氯水酸性增强，测得的pH偏小 ‎（3）①由于饱和氯水中存在平衡：Cl2+H2OH++Cl−+HClO，加入CaCO3后，2HCl+ CaCO3CaCl2+CO2↑+H2O，使平衡右移，HClO的浓度增大 ‎② CaCl2、Ca(HCO3)2、HClO ‎③ Ca2+++OH−CaCO3↓+H2O ‎【解析】（1）在A装置中MnO2与浓盐酸混合加热发生反应，制取氯气，反应的化学方程式是：MnO2+4HCl(浓)  MnCl2+Cl2↑+2H2O；装置甲中的仪器使用前需要检漏的有分液漏斗；‎ ‎（2）①氯气的水溶液叫氯水，证明氯水已饱和的现象是丙中液体呈黄绿色，丙上部空间呈黄绿色，有黄绿色气体进入丁中；②由于饱和氯水中含氧化性的HClO，会将pH试纸氧化，因此不能使用pH试纸测定溶液的pH，测定饱和氯水的pH方法是用pH计直接测定；③浓盐酸具有挥发性，在制取的氯气中含有HCl，若撤去装置乙，直接将装置甲和丙相连。HCl溶解在水中使氯水的酸性增强，故导致测得的pH偏小；‎ ‎（3）①在饱和氯水中加入石灰石制备HClO的原因是饱和氯水中存在平衡：Cl2+H2O  H++Cl−+ HClO，加入CaCO3后，由于酸性HCl>H2CO3>HClO，所以会发生化学反应：2HCl+ CaCO3CaCl2+ CO2↑+H2O，由于c(H+)减小，根据平衡移动原理，减小生成物的浓度，化学平衡正向移动，使HClO的浓度增大；②将ii的滤液滴在有色布条上，发现其漂白性更强，说明该滤液中除了溶解的极少量氯气外，还含有的其他溶质为CaCl2、HClO，根据iii的实验，说明还含有Ca(HCO3)2。③将滤液的第一份与石灰水混合，立即产生大量白色沉淀，说明产生了CaCO3沉淀，反应的离子方程式是Ca2+++OH−CaCO3↓+H2O。‎ ‎9、氯气是氯碱工业的主要产品之一，它是一种常用的消毒剂，其消毒原理是与水反应生成了次氯酸：Cl2＋H2OHCl＋HClO K＝4.5×10－4。次氯酸的强氧化性能杀死水中的病菌(不直接用次氯酸为自来水消毒是因为次氯酸易分解，且毒性较大)。但是，由于氯气贮运不方便，且具有一定的危险性，目前正逐渐被其他性能优越的消毒产品所替代。请回答：‎ ‎（1）氯碱工业生产氯气的化学方程式为_____________________________________________。‎ ‎（2）84消毒液(主要成分为NaClO)与氯气相比具有贮运方便等优点，用氯气与烧碱溶液反应制备84消毒液的离子方程式为_____________________________________。‎ ‎（3）一位同学设计了一套用浓盐酸和KMnO4固体制取少量氯气并比较氯气与碘单质的氧化性强弱的微型装置(如图)。‎ ‎①下列溶液能吸收Cl2的是________(填字母序号)。‎ A．饱和食盐水 B．饱和Na2SO3溶液 C．饱和NaOH溶液 D．浓硫酸 ‎②能说明Cl2的氧化性强于I2的实验现象是______________________________。‎ ‎【答案】（1）2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑‎ ‎（2）Cl2＋2OH－Cl－＋ClO－＋H2O ‎（3）①BC ②湿润的淀粉KI试纸变蓝 ‎【解析】（1）氯碱工业用电解饱和食盐水的方法制备氯气，反应方程式为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。‎ ‎（2）氯气与烧碱溶液反应生成NaCl和NaClO，反应的离子方程式为Cl2＋2OH－Cl－＋ClO－＋H2O；（3）①A．氯气不溶于饱和食盐水，不能用饱和食盐水吸收氯气，错误；B．氯气具有氧化性，可与饱和Na2SO3溶液发生氧化还原反应而被吸收，正确；C．氯气能与饱和NaOH溶液反应而被吸收，正确；D．浓硫酸与氯气不反应，不能吸收氯气，错误。答案选BC；②氯气能将KI氧化成单质碘，碘遇淀粉变蓝色，则湿润的淀粉KI试纸变蓝能说明Cl2的氧化性强于I2。‎ ‎10、某校化学实验兴趣小组为了探究在实验室制备Cl2的过程中有水蒸气和HCl挥发出来，同时证明氯气的某些性质，甲同学设计了如图所示的实验装置(支撑用的铁架台省略)，按要求回答问题。‎ ‎（1）下列方法中，可制得氯气的正确组合是_______________________ (填序号)。‎ ‎①MnO2和浓盐酸混合共热 ②KMnO4和浓盐酸混合 ③次氯酸钠和浓盐酸混合 ‎④K2Cr2O7和浓盐酸混合 ⑤KClO3和浓盐酸混合 A．①②⑤ B．②④⑤ C．①②④ D．全部可以 ‎（2）若用含有0.2 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应制取Cl2，制得的Cl2体积(标准状况下)总是小于1.12 L的原因是______________________________。‎ ‎（3）①装置B的作用是_______________，现象是______________________________。‎ ‎②装置D和E出现不同现象说明______________________________。‎ ‎③装置F的作用是______________________________。‎ ‎④写出装置G中发生反应的离子方程式：_______________。‎ ‎（4）乙同学认为甲同学的实验有缺陷，不能确保最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种，为了确保实验结论的可靠性，证明最终通入AgNO3溶液的气体只有一种，乙同学提出在某两个装置之间再增加一个装置。你认为此装置应加在_______‎ 与_______之间(填装置字母序号)，装置中应放______________ (填写试剂或用品名称)。‎ ‎【答案】（1）D ‎（2）浓盐酸随着反应的进行浓度逐渐降低，最终变为稀盐酸，稀盐酸与二氧化锰不反应，不再产生氯气 ‎（3）① 证明有水蒸气产生 白色固体变蓝色 ‎② 氯气无漂白性，次氯酸有漂白性 ‎③ 吸收氯气 ‎④ Cl－+Ag+AgCl↓‎ ‎（4）F G 湿润的淀粉KI试纸 ‎【解析】（1）制得氯气的反应原理就是用氧化剂将盐酸氧化为氯气。题给方法中全部可制得氯气。‎ ‎（2）若用含有0.2 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应制取Cl2，制得的Cl2体积(标准状况下)总是小于1.12 L的原因是浓盐酸随着反应的进行浓度逐渐降低，最终变为稀盐酸，稀盐酸与二氧化锰不反应，不再产生氯气。‎ ‎（3）①装置B的作用是证明有水蒸气产生，由于白色粉末CuSO4吸水成为蓝色晶体CuSO4 • 5H2O，所以现象是白色固体变蓝色。②装置D和E出现不同现象说明氯气无漂白性，次氯酸有漂白性。③利用卤素单质易溶于有机溶剂的特点，使用四氯化碳溶解吸收氯气，防止氯气对于氯化氢的检验带来干扰。因此装置F的作用是吸收氯气。④装置G中发生反应的离子方程式：Cl－+Ag+AgCl↓。‎ ‎（4）此装置用来检验氯气是否已经除尽，所以此装置应加在F与G之间，根据氯气置换的碘遇淀粉变蓝，所以装置中应放湿润的淀粉KI试纸。‎ ‎11、FeCl3在现代工业生产中应用广泛。经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华。工业上，向500—600℃的铁屑中通入氯气可生产无水氯化铁；向炽热铁屑中通入氯化氢可以生产无水氯化亚铁。某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl3并对产物做了如下探究实验。‎ 请回答下列问题：‎ ‎（1）装置的连接顺序为___________ ________ (用a 、b、c……h表示)。‎ ‎（2）i．A中装置气密性检验方法______________________________。‎ ii．D中碱石灰的作用是______________________________。‎ ‎（3）反应结束后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管B中硬质玻璃管的右端。要使沉积得FeCl3进入收集器，需进行的操作是______________________________。‎ ‎（4）反应一段时间后熄灭酒精灯，冷却后将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中，加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡)，充分反应后，进行如下实验：‎ ‎（5）已知红色褪去的同时有气体生成，经检验为O2。该小组同学对红色褪去的原因进行探究。‎ ‎①取褪色后溶液三份，第一份滴加FeCl3溶液无明显变化；第二份滴加试剂X，溶液出现红 色；第三份滴加稀盐酸和BaCl2溶液，产生白色沉淀。‎ ‎②另取同物质的量浓度的 FeCl3溶液滴加2滴试剂X，溶液变红，再通入O2，无明显变化。‎ 实验①说明______________________________；实验②的目的是______________________________；得出结论：______________________________。‎ ‎【答案】（1）aghdebcf ‎（2）i．将装置A的a端连接玻璃导管，把导管口插入水中，双手捂住烧瓶，如果导管口冒气泡，说明气密性良好 ii．吸收没有反应完的氯气，以防污染空气；吸收空气中的水蒸气，防止生成的FeCl3潮解 ‎（3）在沉积的FeCl3固体下方加热 ‎（4）SCN－发生反应而不是Fe3+发生反应 排除H2O2分解产生的O2氧化SCN－的可能 H2O2将SCN－氧化成 ‎【解析】（1）装置的连接顺序为AECBD，接口的连接顺序为aghdebcf。‎ ‎（2）i．A中装置气密性检验方法：将装置A的a端连接玻璃导管，把导管口插入水中，双手捂住烧瓶，如果导管口冒气泡说明气密性良好。‎ ii．D中碱石灰的作用是吸收没有反应完的氯气，以防污染空气；又因为无水FeCl3在空气中易潮解，因此也有吸收空气中的水蒸气，防止生成的FeCl3潮解的作用。‎ ‎（3）利用FeCl3加热易升华的性质，加热使其成为蒸气进入收集器，需进行的操作是在沉积的FeCl3固体下方加热。‎ ‎（4）实验①说明SCN－发生反应而不是Fe3+发生反应；实验②的目的是排除H2O2分解产生的O2氧化SCN－的可能；得出结论：H2O2将SCN－氧化成。‎