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文档介绍
2020届一轮复习人教全国版第15讲富集在海水中的元素——卤素学案
第15讲 富集在海水中的元素——卤素 考纲要求 1.了解氯元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2.了解氯元素单质及其重要化合物对环境的影响。 考点一 氯及其化合物的性质和应用 一、氯气的性质 1.氯气的物理性质 颜色 气味 毒性 密度 特性 黄绿色 刺激性气味 有毒 比空气重 易液化 注意 实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是：用手在瓶口轻轻扇动，仅使极少量气体飘进鼻孔。(如图所示) 2.从氯的原子结构认识氯气的化学性质——氧化性 依据氯气的氧化性完成下列方程式： (1)与金属反应 ①Fe：2Fe＋3Cl22FeCl3，棕红色烟。 ②Cu：Cu＋Cl2CuCl2，棕黄色烟。 (2)与非金属反应 H2：H2＋Cl22HCl，苍白色火焰； H2和Cl2的混合气体光照时会发生爆炸。 (3)与还原性无机化合物反应： ①与碘化钾溶液反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。 ②与SO2水溶液反应：Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。 ③与FeCl2溶液反应：Cl2＋2FeCl2===2FeCl3。 3.从化合价的角度认识Cl2的化学性质——歧化反应 氯气与水或碱反应，氯元素的化合价既有升高又有降低，因而氯气既表现氧化性又表现还原性。 (1)与水反应 化学方程式：Cl2＋H2O??HCl＋HClO， 离子方程式：Cl2＋H2O??H＋＋Cl－＋HClO。 (2)与碱反应 ①与烧碱反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。 ②制取漂白粉：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。 4.从平衡的角度理解氯水的成分和性质 氯气能溶于水(1∶2)，氯气的水溶液称为氯水，溶于水的氯气只有少量与水反应。 (1)氯水中存在三种平衡关系： ①Cl2＋H2O??HCl＋HClO ②HClO??H＋＋ClO－ ③H2O??H＋＋OH－ (2)氯水性质的多重性 新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质，在不同的化学反应中，氯水中参与反应的微粒不同。 注：氯水常代替氯气进行溶液中的实验。 二、次氯酸和次氯酸盐的性质 1.次氯酸 次氯酸见光分解的化学方程式： 2HClO2HCl＋O2↑。 2.次氯酸盐 (1)“84”消毒液 有效成分为NaClO，它与洁厕灵(主要成分盐酸)混合立即会产生氯气，其离子方程式是ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O。 (2)漂白粉 ①成分：漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2，其中有效成分是Ca(ClO)2。 ②漂白原理：在潮湿的空气中能吸收CO2，化学方程式为Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===2HClO＋CaCO3↓。 (1)过量的铁粉在少量氯气中加热，充分反应后产物为FeCl2( ) (2)氯气溶于水得氯水，溶液呈酸性且可以导电，所以氯气是电解质( ) (3)新制取的漂白粉是混合物( ) (4)氯气可以使湿润的有色布条褪色，但是实际起漂白作用的物质是次氯酸，而不是氯气( ) (5)Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能作氧化剂( ) (6)标准状况下，11.2 L Cl2与水充分反应转移电子数为0.5NA( ) (7)“84”消毒液的消毒原理与H2O2的相同，都是利用强氧化性( ) 答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)√ 解析 (6)该反应为可逆反应，Cl2不能完全反应。 1.在空气中长时间放置的漂白粉，最终得到的主要固体物质是_____________________， 其原因是_____________________________________________________。(用化学方程式说明) 答案 CaCO3和CaCl2 Ca(ClO)2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO,2HClO2HCl＋O2↑，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O 2.(规范书写，培养答题能力)根据下列装置图回答问题： (1)A、B通入Cl2后，观察到的现象是_______________________________________ ________________________________________________________________________， 根据现象可得出的结论是__________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)集气瓶B中发生反应的离子方程式是______________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)F装置的作用是________________________________________________________。 (4)实验开始后，观察装置C中的现象是_____________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)装置E中发生反应的离子方程式是________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)通入Cl2时装置D中发生反应的离子方程式是______________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)干燥的红色(或A中)布条不褪色，湿润的红色(或B中)布条褪色 Cl2无漂白性，Cl2与水反应生成的HClO有漂白性 (2)Cl2＋H2O??H＋＋Cl－＋HClO (3)吸收氯气，防止污染环境 (4)溶液先变红色，然后褪色 (5)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (6)H2O＋SO＋Cl2===2H＋＋SO＋2Cl－ 题组一 氯气的性质 1.下列说法错误的是( ) A.氯气作水的杀菌消毒剂 B.氯气能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，说明Cl2具有氧化性 C.氯气溶于水的离子方程式为Cl2＋H2O??2H＋＋Cl－＋ClO－ D.氯气与NaOH溶液反应，Cl2既是氧化剂又是还原剂 答案 C 解析 氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸有强氧化性，能够杀菌消毒，A项正确；氯气与KI发生反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2，反应中Cl2作氧化剂，B项正确；Cl2溶于水为可逆反应，且生成的HClO为弱电解质，不可拆开，C项错误；Cl2与NaOH溶液发生反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，反应中Cl2既是氧化剂又是还原剂，D项正确。 2.(2018·郑州高三测试)某地化工厂的贮氯罐意外发生泄漏，下列关于安全处理措施不正确的是( ) A.紧急组织群众沿逆风方向疏散 B.消防队员向贮氯罐周围空气中喷洒稀NaOH溶液 C.处在该环境中的群众，应用浸有稀氨水的毛巾捂住鼻子，趴在低洼处等待救援 D.处在该环境中的群众，应用浸有一定浓度NaHCO3的毛巾捂住鼻子，向高处转移 答案 C 解析 稀氨水挥发出的NH3具有强烈的刺激性气味；氯气的密度比空气的密度大，应往高处转移。 题组二 氯水中的平衡关系及多重性质 3.向新制氯水中加入少量下列物质，增强溶液漂白能力的是( ) A.碳酸钙粉末 B.稀硫酸 C.氯化钙溶液 D.二氧化硫水溶液 答案 A 解析 新制氯水中存在平衡：Cl2＋H2O??H＋＋Cl－＋HClO，要增强溶液的漂白性，需要促进平衡正向移动，提高HClO的浓度。碳酸钙粉末消耗溶液中的H＋，促进平衡正向移动，HClO的浓度增大，A项正确；加入稀硫酸会增大溶液中H＋的浓度，促进平衡逆向移动，HClO的浓度减小，B项错误；加入CaCl2溶液会增大溶液中Cl－的浓度，促进平衡逆向移动，HClO的浓度减小，C项错误；二氧化硫具有还原性，能与Cl2、HClO发生氧化还原反应，使HClO浓度减小，D项错误。 4.(2018·宜昌高三检测)氯水中存在多种分子和离子，它们在不同的反应中表现出不同的性质。下列结论正确的是( ) A.加入有色布条，片刻后有色布条褪色，说明有Cl2存在 B.溶液呈浅黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2存在 C.先加入盐酸酸化，再加入AgNO3溶液，生成白色沉淀，说明有Cl－存在 D.加入NaOH溶液，氯水的浅黄绿色消失，说明有HClO存在 答案 B 解析 A项，氯水能使有色布条褪色是因为氯水中含有的HClO具有强氧化性；C项，由于加入盐酸酸化的过程中引入了Cl－，所以根据生成白色沉淀无法说明氯水中是否存在Cl－；D项，因Cl2、HCl和HClO均能与NaOH溶液反应，所以加入NaOH溶液时氯水颜色消失不能说明其中有HClO存在。 5.在新制饱和氯水中，若只改变某一条件，下列叙述正确的是( ) A.再通入少量氯气，减小 B.通入少量SO2，溶液漂白性增强 C.加入少量的碳酸钠粉末，pH增大，溶液漂白性增强 D.光照过程中，有气泡冒出，溶液的导电性减弱 答案 C 解析 饱和氯水不能再溶解氯气，各成分的浓度不变，A项错；SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4，Cl2＋H2O??H＋＋Cl－＋HClO的平衡左移，HClO的浓度减小，漂白性减弱，B项错；加入少量的碳酸钠粉末，消耗H＋，使上述平衡正向移动，HClO的浓度增大，C项正确；光照过程中，HClO分解，生成O2和HCl，溶液中的离子浓度增大，导电性增强，D项错误。 氯水的组成及性质在应用中的常见误区 (1)氯水中因HClO见光分解，随着HClO的消耗，最后成为盐酸，故久置氯水酸性增加，无漂白性。因此，氯水要现用现配。 (2)制取氯水的反应为Cl2＋H2O??HCl＋HClO，反应中Cl2既是氧化剂，又是还原剂，且1 mol Cl2参加反应，转移电子数为NA。 (3)Cl2尽管有较强的氧化性，但没有漂白性，氯水具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了强氧化性的HClO。 (4)ClO－与Fe2＋、I－、S2－、HS－、SO等在水中因发生氧化还原反应而不能大量共存。 题组三 其他含氯消毒剂 6.氯胺是一种长效缓释有机氯消毒剂，有强氧化性，其杀菌能力是一般含氯消毒剂的4～5倍，下列有关氯胺(NH2Cl)的说法一定不正确的是( ) A.氯胺的水解产物为NH2OH(羟氨)和HCl B.氯胺的电子式为 C.氯胺中氯的化合价为＋1 D.氯胺的消毒原理与漂白粉相似 答案 A 解析 NH2Cl＋H2O??NH3＋HClO，反应生成的HClO能杀菌消毒。该水解反应是一个可逆反应，HClO杀菌后浓度减小，平衡向右移动，氯胺转化成HClO；相反，当HClO浓度较高时，平衡向左移动，转化为氯胺，相当于暂时“贮存”，避免其分解损失，这样就延长了消毒时间。 7.二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色易溶于水的气体，常用于饮用水消毒。下列有关ClO2制备与杀菌的说法不合理的是( ) A.NaClO2在酸性条件下歧化生成ClO2和NaCl，则n(氧化剂)∶n(还原剂)＝1∶4 B.ClO2在强碱性环境中使用失效，可能的原因是2ClO2＋2OH－===ClO＋ClO＋H2O C.可用饱和食盐水除去ClO2中的NH3 D.等物质的量的ClO2杀菌效果比Cl2强 答案 C 解析 A项，酸性条件下ClO发生歧化反应，生成Cl－和ClO2，可写出方程式：4H＋＋5ClO===Cl－＋4ClO2↑＋2H2O，显然氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4，正确；B项，方程式符合歧化反应化合价的变化，正确；C项，ClO2易溶于水，显然不能用饱和食盐水除杂，错误；D项，等物质的量的ClO2作氧化剂时得电子数比Cl2得电子数多，正确。 含氯消毒剂的共同特点是利用本身的强氧化性，或与水反应产生HClO，杀灭具有生命活性的微生物。解答这类题目，一般要从氧化性，得电子数目以及平衡移动等角度分析思考。 考点二 氯气的实验室制法 实验室制取气体装置一般由发生装置、净化装置、收集装置以及尾气吸收装置组成。以Cl2的实验室制法为例(见下图)： (1)反应原理：用强氧化剂(如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、MnO2等)氧化浓盐酸。 MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O (2)制备装置类型：固体＋液体气体 (3)净化方法：用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸除去水蒸气。 (4)收集方法：向上排空气法或排饱和食盐水法。 (5)尾气吸收：用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收，不用Ca(OH)2溶液吸收的原因是Ca(OH)2溶解度小，溶液浓度低，吸收不完全。 (6)验满方法：将湿润的淀粉-KI试纸靠近盛Cl2的试剂瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满；或将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的试剂瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。 (1)含4 mol HCl的浓盐酸与足量MnO2反应，可制备22.4 L Cl2( ) (2)用饱和NaHCO3溶液除去Cl2中混有的HCl( ) (3)用浓硫酸或碱石灰干燥Cl2( ) (4)可用排饱和食盐水法收集Cl2( ) (5)常用饱和石灰水吸收尾气中的Cl2( ) (6)用干燥的淀粉碘化钾试纸检验Cl2是否收集满( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× 1.Ca(ClO)2、KClO3、KMnO4均能将盐酸中的Cl－氧化成Cl2，试分别写出反应的离子方程式。 (1)________________________________________________________________________。 (2)________________________________________________________________________。 (3)________________________________________________________________________。 答案 (1)ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O (2)ClO＋5Cl－＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O (3)2MnO＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O 2.下图是用KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。思考装置B、C、D的作用分别是： (1)B________________________________________________________________________； (2)C________________________________________________________________________； (3)D________________________________________________________________________。 答案 (1)向上排空气法收集氯气 (2)安全瓶作用，防止D中的液体倒吸入B中 (3)吸收尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境 题组一 仪器连接及操作注意事项 1.实验室用MnO2和浓盐酸制Cl2时，有如下操作：①连好装置，检查气密性；②缓缓加热；③加入MnO2粉末；④从装有浓盐酸的分液漏斗中加入浓盐酸；⑤将多余氯气用NaOH溶液吸收；⑥用向上排气收集氯气。顺序正确的是( ) A.①②③④⑥⑤ B.③④②①⑥⑤ C.①④③②⑥⑤ D.①③④②⑥⑤ 答案 D 解析 制取氯气的正确操作步骤：先连接装置、检查气密性，然后装入药品：先向烧瓶中装入二氧化锰，再向分液漏斗中装入浓盐酸，下一步进行加热制取、收集氯气，由于氯气有毒，最后需要进行尾气吸收，故正确的排序为①③④②⑥⑤。 2.(2018·烟台模拟)实验室制备氯气的装置如图。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.①②④ B.①②③ C.①③④ D.②③④ 答案 D 解析 ②除HCl应用饱和NaCl溶液，③洗气瓶干燥应从长管进气，④应用NaOH溶液。 3.实验室既可用浓盐酸与MnO2在加热时反应制备Cl2，也可用KMnO4与浓盐酸在常温下反应制备Cl2，下列有关说法不正确的是( ) A.KMnO4的氧化性比MnO2的强 B.制备Cl2的整个实验过程中，只需要使用氧化剂与还原剂 C.用排气法收集Cl2时，不需要利用其他试剂就能确定集气瓶中已收集满 D.用足量MnO2与含有4 mol HCl的浓盐酸在加热条件下反应，得到Cl2的物质的量小于1 mol 答案 B 解析 比较反应的条件即可证明KMnO4的氧化性强于MnO2，A项正确；Cl2有毒，需要用碱溶液吸收尾气，B项错误；当整个集气瓶充满黄绿色气体时表明已收集满，C项正确；浓盐酸变稀后不再与MnO2反应，生成Cl2的物质的量小于1 mol，D项正确。 实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2时应注意以下四点 (1)反应物的选择：必须用浓盐酸，稀盐酸与MnO2不反应，且随着反应的进行，浓盐酸变为稀盐酸时，反应停止，故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。 (2)加热温度：不宜过高，以减少HCl挥发。 (3)实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2后，再拆卸装置，避免污染空气。 (4)尾气吸收时，用NaOH溶液吸收Cl2，不能用澄清石灰水吸收，因为溶液中含Ca(OH)2的量少，吸收不完全。 题组二 氯气与其他含氯化合物制备的综合 4.(2018·山东济宁教学质量检测)Cl2O是黄棕色具有强烈刺激性气味的气体，是一种强氧化剂，易溶于水且会与水反应生成次氯酸，与有机物、还原剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。一种制取Cl2O的装置如图所示。 已知：Cl2O的熔点为－116 ℃，沸点为3.8 ℃；Cl2的沸点为－34.6 ℃；HgO＋2Cl2===HgCl2＋Cl2O。 下列说法中不正确的是( ) A.装置②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸 B.通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释，减小爆炸危险 C.从装置⑤中逸出气体的主要成分是Cl2O D.装置④与⑤之间不用橡胶管连接，是为了防止橡胶管燃烧和爆炸 答案 C 解析 制取Cl2O需要干燥纯净的氯气，所以②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸，A项正确；高浓度的Cl2O易爆炸，所以通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释，减小爆炸危险，B项正确；装置⑤是收集Cl2O，所以温度低于3.8 ℃，此时氯气是气体，逸出的气体主要是空气和剩余的Cl2，C项错误；Cl2O与有机物接触会发生燃烧并爆炸，装置④与⑤之间不用橡胶管连接，是为了防止橡胶管燃烧和爆炸，D项正确。 5.某研究性学习小组利用下列装置制备漂白粉。 (1)装置④中的X试剂为_________________________________________________________。 (2)装置③中发生反应的化学方程式为____________________________________________ ________________________________________________________________________， 该反应是放热反应，反应温度较高时有副反应发生，改进该实验装置以减小副反应发生的方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)NaOH溶液 (2)2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O 将装置③放于冷水浴中进行实验 考点三 卤素的性质及X－的检验 1.溴、碘单质物理性质比较 性质 Br2 I2 颜色 深红棕色 紫黑色 状态 液体 固体 溶解性 水中 溶解度不大 溶解度不大 有机溶剂中 易溶 易溶 特性 易挥发、有毒 ①易升华 ②使淀粉溶液变蓝 2.氯、溴、碘单质化学性质比较 (1)与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为2NaOH＋X2===NaX＋NaXO＋H2O(X＝Cl、Br、I)。 (2)氧化性 ①都能与金属反应生成金属卤化物，如与钠反应的化学方程式为2Na＋X22NaX(X＝Cl、Br、I)。 ②氯、溴、碘单质的氧化性强弱是Cl2>Br2>I2，阴离子的还原性：Cl－＜Br－＜I－。 Cl2能从Br－的溶液中置换出Br2，其离子方程式：Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2；同理，Br2能置换出I2，其离子方程式：Br2＋2I－===2Br－＋I2。 ③与一些还原性离子反应，如Br2与SO、Fe2＋反应的离子方程式分别为SO＋Br2＋H2O===SO＋2Br－＋2H＋，2Fe2＋＋Br2===2Br－＋2Fe3＋。 3.卤素离子的检验方法 (1)AgNO3溶液——沉淀法 未知液生成 (2)置换——萃取法 未知液 有机层呈 (3)氧化——淀粉法检验I－ 未知液 蓝色溶液，表明有I－ 1.氰(CN)2的结构简式为N≡C—C≡N，其化学性质与卤素(X2)很相似，化学上称之为拟卤素，其氧化性介于Br2和I2之间。 (1)写出(CN)2的电子式_______________________________________________________。 (2)写出(CN)2在常温下与烧碱溶液反应的化学方程式 ________________________________________________________________________。 (3)在KBr、KI、KCN的混合溶液中通入少量氯气，其离子方程式为_______________________。 答案 (1) (2)(CN)2＋2NaOH===NaCN＋NaCNO＋H2O (3)2I－＋Cl2===I2＋2Cl－ 2.一氯化碘(ICl)、三氯化碘(ICl3)是卤素互化物，它们的性质与卤素单质相似。 (1)ICl3与水反应的产物可能为________(填化学式)。 (2)ICl在常温下与烧碱溶液反应的离子方程式为_________________________________ ________________________________________________________________________， 该反应是否是氧化还原反应？________(填“是”或“否”)。 答案 (1)HCl、HIO2 (2)ICl＋2OH－===Cl－＋IO－＋H2O 否 题组一 卤素性质的递变规律 1.(2018·深圳中学月考)下列有关卤素的说法错误的是( ) A.从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，可推出F、Cl、Br、I的非金属性递增的规律 B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱，还原性依次增强 C.淀粉碘化钾溶液在空气中变蓝，4I－＋O2＋2H2O===2I2＋4OH－ D.碘在碘化钾溶液中的溶解度大于在纯水中的溶解度 答案 A 解析 元素的非金属性强弱与其对应的氢化物溶液的酸性强弱无关，可根据其最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱进行比较，A错误；I2在KI溶液中存在平衡I2＋I－??I，可使其溶解度增大，D正确。 2.下列关于卤素的叙述正确的是( ) ①卤素的钾盐中，最易被氧化的是氟化钾 ②溴中溶有少量氯气，可以用加入溴化钠再用汽油萃取的方法提纯 ③溴化银具有感光性，碘化银不具有感光性 ④氟气跟氯化钠水溶液反应，一定有氟化氢和氧气生成 ⑤氯气跟水反应时，水既不是氧化剂也不是还原剂 A.①③④ B.②③⑤ C.②④⑤ D.①③ 答案 C 解析 ①还原性F－查看更多