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文档介绍
2018届一轮复习苏教版氯、溴、碘及其化合物学案(1)
专题3 海水中的重要组成元素——————卤素、钠、镁 考点一 氯单质及其化合物的性质与应用 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 强烈刺激性气味 有毒 比空气大 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 ClCl- (1)与金属反应:与变价金属反应生成高价金属氯化物。 ①与铁反应:2Fe+3Cl22FeCl3。 ②与铜反应:Cu+Cl2CuCl2。 (2)与非金属反应 与H2反应:H2+Cl22HCl。 (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:2FeCl2+Cl2===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 氯气与水反应的化学方程式:Cl2+H2OHCl+HClO。 (2)与碱(NaOH)反应 反应的离子方程式:Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O。 [注意] (1)Cl2具有强氧化性,与变价金属反应时均生成高价态的金属氯化物,如FeCl2不能由两种单质化合而成。 (2)干燥的Cl2没有漂白性,但Cl2能使湿润的有色布条褪色,起漂白作用的是HClO,故不能用pH试纸测量氯水的pH。 (3)1 mol Cl2与强碱完全反应转移电子数为NA,而1 mol Cl2与水充分反应转移电子数小于NA(可逆反应)。 [基点小练] 1.将氯气通入鼠洞中,可以用来消灭田鼠。此过程利用了氯气的性质是________。 ①黄绿色 ②密度比空气大 ③有毒 ④易液化 ⑤溶于水 答案:②③ 2.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂(×) (2)Cl2与水反应的离子方程式:Cl2+H2O===2H++Cl-+ClO-(×) (3)过量的铁与Cl2在一定条件下生成FeCl2(×) (4)标准状况下,11.2 L Cl2与水充分反应转移电子数为0.5NA(×) 二、次氯酸和次氯酸盐的性质 1.次氯酸 (1)不稳定性 次氯酸分解反应的化学方程式为2HClO2HCl+O2↑。 (2)强氧化性 ①能将有色物质氧化为无色物质,作漂白剂。 ②杀菌、消毒。 (3)弱酸性 向NaClO溶液中通入少量CO2,离子方程式为 2ClO-+CO2+H2O===CO+2HClO。 [注意] (1)氯水中的HClO见光易分解,通常保存在棕色试剂瓶中并置于阴暗处。 (2)HClO不稳定,不能单独存在,只存在于氯水、次氯酸盐溶液或次氯酸盐与酸反应的混合物中。 2.次氯酸盐 (1)漂白液 (2)漂白粉 ①成分:漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2、CaCl2,其中有效成分是Ca(ClO)2。 ②制备原理:化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。 ③漂白原理:化学方程式为Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO。 [注意] (1)工业上制取漂白粉是用氯气与石灰乳反应制得,而不是用氯气与石灰水反应。 (2)“84”消毒液的主要成分为NaClO,漂粉精的有效成分为Ca(ClO)2。“84”消毒液和洁厕灵不能混合使用,其原因是ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O。 [基点小练] 3.漂白粉长期露置于空气中,最终得到的物质是什么?写出反应的化学方程式。 提示:漂白粉露置于空气中发生的反应有: Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3+2HClO, 2HClO2HCl+O2↑, CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑, 故漂白粉最终得到的物质是CaCl2。 三、氯水的成分与性质 1.从化学平衡的角度认识氯水的成分与应用 (1)氯水的成分 氯水中存在三个平衡关系: ①Cl2+H2OHCl+HClO ②HClOH++ClO- ③H2OH++OH- 根据可逆反应的特点,即可得出氯水中存在3种分子:H2O、Cl2、HClO,4种离子:H+、Cl-、ClO-、OH-。 (2)Cl2+H2OHCl+HClO平衡移动的应用 向氯水中加入的物质 浓度变化 平衡移动的方向 应用 可溶性氯化物 c(Cl-)增大 左移 ①用饱和食盐水除Cl2中的HCl ②用排饱和食盐水法收集Cl2 盐酸 c(H+)和c(Cl-)增大 左移 次氯酸盐与浓盐酸反应制Cl2 NaOH c(H+)减小 右移 用NaOH溶液吸收多余Cl2 Ca(OH)2 c(H+)减小 右移 制漂白粉 CaCO3 c(H+)减小 右移 制高浓度的HClO溶液 光照 c(HClO)减小 右移 氯水避光保存或现用现配 2.从微粒组成的角度认识氯水性质的多重性 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。 题点(一) 氯气的性质及应用 1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)(2016·四川高考)氯气作水的杀菌消毒剂时没有发生化学变化(×) (2)(2016·上海高考)Cl2能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,说明Cl2具有氧化性(√) (3)(2015·江苏高考)氯分子的电子式:(√) (4)(2014·江苏高考)新制饱和氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2(√) (5)(2014·四川高考)Cl2通入NaOH溶液的离子方程式为Cl2+OH-===Cl-+ClO-+H2O(×) 2.氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质,它具有较强的氧化性,下列叙述中不正确的是( ) A.红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧,产生棕黄色的烟 B.通常状况下,干燥的氯气能和Fe反应 C.纯净的H2在Cl2中安静地燃烧,发出苍白色火焰,集气瓶瓶口呈现雾状;光照H2和Cl2的混合气体时,因迅速化合而爆炸 D.氯气能与水反应生成HClO和HCl,久置氯水最终变为稀盐酸 解析:选B Cl2与Fe反应需要点燃或加热,通常状况下,Fe与干燥Cl2不反应。 氯气的性质探究实验流程分析方法 常见实验形式如图所示: 装置 试剂 实验现象 实验目的 A 浓硫酸 验证氯气无漂白作用,而湿润的红布条之所以褪色是因为Cl2与H2O反应生成的HClO具有漂白作用 B 干燥红布条 无明显变化 C 湿润红布条 红布条褪色 D FeCl2溶液 溶液由浅绿 色变棕黄色 验证氯气具有强氧化性,可与金属及还原性物质反应 E 淀粉KI溶液 溶液变蓝色 F 浓硫酸 G 铁粉 产生棕色烟 H NaOH溶液 吸收多余的氯气 题点(二) 氯水的成分与性质 3.(2016·上海高考)向新制氯水中加入少量下列物质,能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 解析:选A 在氯水中存在反应:Cl2+H2OH++Cl-+HClO,若反应使溶液中c(HClO)增大,则溶液的漂白性会增强。A项,由于酸性HCl>H2CO3>HClO,所以向溶液中加入碳酸钙粉末,会发生反应:2HCl+CaCO3===CaCl2+H2O+CO2↑,使化学平衡正向移动,导致c(HClO)增大,溶液的漂白性会增强,正确;B项,若加入稀硫酸,使溶液中c(H+)增大,平衡逆向移动,溶液的漂白性减弱,错误;C项,加入氯化钙溶液,不能发生反应,但对氯水起稀释作用,使溶液的漂白性减弱,错误;D项,加入二氧化硫的水溶液,SO2与Cl2反应,平衡左移,c(HClO)减小,溶液的漂白性减弱,错误。 4.下列是关于氯水的叙述,其中正确的是( ) A.新制氯水中只含Cl2和HClO分子 B.新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色 C.光照氯水有气泡冒出,该气体为Cl2 D.氯水放置数天后,pH增大 解析:选B 新制氯水中含Cl2、HClO和H2O分子,A错误;新制氯水中含有盐酸和HClO,可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色,B正确;光照氯水时,HClO分解产生的气体是O2,C错误;氯水久置后,HClO分解生成盐酸,酸性增强,pH减小,D错误。 5.(2014·江苏高考)在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是( ) A.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2 B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl- C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+ D.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明氯水中含有HClO 解析:选D 氯水中存在三种分子:Cl2、HClO、H2O,四种离子:H+、Cl-、ClO-、OH-。氯水的颜色是氯气分子表现出来的,A项正确;滴加硝酸银溶液,银离子与氯离子反应生成氯化银白色沉淀,B项正确;加入碳酸氢钠粉末,氢离子与碳酸氢根离子反应放出二氧化碳气体,C项正确;向氯化亚铁中加入氯水,发生反应2FeCl2+Cl2===2FeCl3,D项错误。 氯水组成、性质及应用中的常见误区 (1)氯水中因HClO见光分解,随着HClO的消耗,最后成为盐酸,故久置氯水酸性增强,无漂白性。因此,氯水要现用现配。 (2)制取氯水的反应为Cl2+H2OHCl+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不能大量共存。 题点(三) 次氯酸、次氯酸盐的性质与应用 6.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)(2016·全国丙卷)漂白粉能漂白织物的原因是次氯酸盐具有氧化性(√) (2)(2014·全国卷Ⅰ)漂白粉在空气中久置变质,是因为漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成了CaCO3(×) (3)(2015·上海高考)HClO见光不会分解(×) (4)(2015·四川高考)漂粉精作消毒剂,起还原作用(×) (5)(2014·安徽高考)由较强酸可以制取较弱的酸的规律可推出次氯酸溶液无法制取盐酸(×) 7.下列有关NaClO和NaCl混合溶液的叙述正确的是( ) A.该溶液中,H+、NH、SO、Br-可以大量共存 B.该溶液中,Ag+、K+、NO、H2SO3可以大量共存 C.向该溶液中滴入少量FeSO4溶液,反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+2H+===Cl-+2Fe3++H2O D.向该溶液中加入浓盐酸,每产生1 mol Cl2,转移电子约为6.02×1023个 解析:选D A项,由于HClO是弱酸,则溶液中H+不可能大量存在。B项,Ag+与Cl-能生成沉淀,不能大量共存,H2SO3具有较强的还原性,则ClO-和H2SO3不能大量共存。C项,因NaClO水解使得溶液显碱性,故生成的不是Fe3+而是Fe(OH)3。D项,向溶液中加入浓盐酸后发生反应:ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O,每产生1 mol Cl2时,转移1 mol电子,约为6.02×1023个。 8.(2015·北京高考)某消毒液的主要成分为NaClO,还含有一定量的NaOH。下列用来解释事实的方程式中,不合理的是(已知:饱和NaClO溶液的pH约为11)( ) A.该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备: Cl2+2OH-===ClO-+Cl-+H2O B.该消毒液的pH约为12:ClO-+H2OHClO+OH- C.该消毒液与洁厕灵(主要成分为HCl)混用,产生有毒Cl2:2H++Cl-+ClO-===Cl2↑+H2O D.该消毒液加白醋生成HClO,可增强漂白作用:CH3COOH+ClO-===HClO+CH3COO- 解析:选B A.将Cl2通入NaOH溶液中可制得消毒液,离子方程式为2OH-+Cl2===Cl-+ClO-+H2O。B.饱和NaClO溶液的pH约为11,现在该消毒液的pH为12,故不可能仅为ClO-的水解所致,该消毒液中还含有一定量的NaOH,是使消毒液的pH约为12的主要原因。C.该消毒液与洁厕灵混用时,ClO-与Cl-会发生氧化还原反应生成Cl2。D.HClO有较强的漂白性。因为CH3COOH的酸性强于HClO,在该消毒液中加入CH3COOH,会使CH3COOH与ClO-反应生成HClO,增强其漂白性。 次氯酸盐的强氧化性 ClO-不论是在酸性、碱性条件下都能跟亚铁盐、碘化物、硫化物、亚硫酸盐等发生氧化还原反应,即ClO-与I-、Fe2+、S2-、SO不论是在酸性环境还是在碱性环境中均不能大量共存。如漂白粉遇到亚硫酸盐:Ca2++ClO-+SO===CaSO4↓+Cl-。 考点二 氯气的生产原理、性质实验探究 一、知道氯气的工业制法——氯碱工业 1.制备原理:电解饱和食盐水的化学方程式为 2NaCl+2H2O电解,2NaOH+H2↑+Cl2↑。 2.电解装置 3.产物检验 (1)将a管上收集到的气体靠近火焰,有轻微爆鸣声,该气体为H2; (2)从b管导出的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,该气体为Cl2。 二、掌握氯气的实验室制法 1.制备流程 2.验满方法 (1)将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛Cl2的瓶口,观察到试纸立即变蓝,则证明已集满。 (2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口,观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化,则证明已集满。 (3)实验室制取Cl2时,常常根据氯气的颜色判断是否收集满。 3.注意事项 (1)必须用浓盐酸,稀盐酸不反应。 (2)为了减少制得的Cl2中HCl的含量,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,再拆卸装置,避免污染空气。 (4)尾气吸收时,不能使用澄清的石灰水,因为石灰水浓度太小,吸收不完全。 [基点小练] 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)制氯气时,用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体(×) (2)除去Cl2中少量HCl气体的方法是将混合气体依次通入盛有饱和食盐水和浓H2SO4的洗气瓶(√) (3)MnO2与浓盐酸反应制Cl2的离子方程式:MnO2+4HClMn2++2Cl-+Cl2↑+2H2O(×) (4)氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度(√) (5)实验室用MnO2和稀盐酸共热制取少量氯气(×) (6)用NaOH溶液吸收多余的Cl2时,导气管不能伸到液面以下,原因是防止倒吸(×) 题点 氯气的实验室制备及应用 1.(2014·江苏高考)下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验,能达到实验目的的是( ) A.用装置甲制取氯气 B.用装置乙除去氯气中的少量氯化氢 C.用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液 D.用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O 解析:选C 浓盐酸与二氧化锰反应制氯气需要加热,A项错误;除去氯气中的少量氯化氢应用饱和食盐水,且导气管应长进短出,B项错误;二氧化锰不溶于水,氯化锰溶于水,可用过滤的方法分离,C项正确;加热过程中氯化锰水解,最终得不到所要产物,D项错误。 2.(2015·海南高考)工业上,向500~600 ℃的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁;向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。现用如图所示的装置模拟上述过程进行实验。 回答下列问题: (1)制取无水氯化铁的实验中,A中反应的化学方程式为____________________________________,装置B中加入的试剂是________。 (2)制取无水氯化亚铁的实验中,装置A用来制取________。尾气的成分是________。若仍用D的装置进行尾气处理,存在的问题是____________________________、 ________________________________________________________________________。 (3)若操作不当,制得的FeCl2会含有少量FeCl3,检验FeCl3常用的试剂是________。欲制得纯净的FeCl2,在实验操作中应先________,再________。 解析:(1)制取无水氯化铁的实验中,A装置为氯气的制备装置,发生的反应为二氧化锰和浓盐酸共热生成二氯化锰、氯气和水,反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)△,MnCl2+Cl2↑+2H2O,装置B的作用是除去氯气中的水蒸气,B中加入的试剂是浓硫酸。(2)根据题给信息知制取无水氯化亚铁的实验中,装置A用来制取HCl;尾气的成分是HCl和H2;若仍用D的装置进行尾气处理,氯化氢气体极易溶于水,氢气与氢氧化钠溶液不反应,则存在的问题是发生倒吸、可燃性气体H2不能被吸收。(3)检验FeCl3常用的试剂是KSCN溶液;欲制得纯净的FeCl2,应防止装置中氧气的干扰,在实验操作中应先通入氯化氢,利用产生的氯化氢气体排出装置中的空气,再点燃C处的酒精灯。 答案:(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O 浓硫酸 (2)HCl HCl和H2 易发生倒吸 可燃性气体H2不能被吸收 (3)KSCN溶液 通入氯化氢(赶尽装置中的空气) 点燃C处的酒精灯 考点三 溴、碘的提取及性质 一、掌握溴、碘的提取方法 1.从海水中提取溴的方法 (1)工艺流程: (2)基本步骤及主要反应: ①氧化:向苦卤中通入Cl2,将Br-氧化为Br2,反应的离子方程式为Cl2+2Br-===Br2+2Cl-。 ②吹出:利用溴的挥发性,通入热空气或水蒸气,吹出的溴蒸气冷凝后得到粗溴。 ③精制:粗溴精制后得到高纯度溴。 2.从海洋植物中提取碘的主要工艺 (1)用水浸泡海带(或海藻)灼烧后的灰烬。 (2)向水中通入适量的氯气,使碘离子转化为碘单质。 2NaI+Cl2=== I2+2NaCl。 (3)过滤,用有机溶剂萃取碘单质。 二、熟记卤素单质的相似性和递变性 1.卤素单质性质的相似性 (1)都能与大多数金属反应,如2Fe+3Br2===2FeBr3,但I2与Fe反应生成FeI2。 (2)都能与H2反应生成HX:X2+H2===2HX(X代表Cl、Br、I,下同)。 (3)都能与水反应:X2+H2OHX+HXO(F2例外:2F2+2H2O===4HF+O2)。 (4)都能与碱溶液反应:X2+2NaOH===NaX+NaXO+H2O(F2例外)。 2.卤素单质的递变性 颜色 熔、沸点 密度 水溶性 氧化性 还原性(X-) 阴离子还原性由强到弱顺序是I->Br->Cl-; ①Cl2能从Br-的溶液中置换出Br2,离子方程式为2Br-+Cl2===2Cl-+Br2; ②Br2能从I-的溶液中置换出I2,离子方程式为2I-+Br2===2Br-+I2 3.特殊性 氟 ①无正价,非金属性最强,F-的还原性最弱 ②2F2+2H2O===4HF+O2,与H2反应在暗处即爆炸 ③氢氟酸是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在塑料瓶中 溴 ①Br2是深红棕色液体,易挥发 ②Br2易溶于有机溶剂 ③盛溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴不能用橡胶塞 ④与浓溴水反应生成三溴苯酚白色沉淀,常用于测定苯酚的含量 碘 ①淀粉遇I2变蓝色 ②I2加热时易升华 ③I2易溶于有机溶剂 [注意] (1)卤族元素单质能将同主族原子序数大的元素从其盐溶液中置换出来,但氟不能进行相应的置换,原因是F2能与水发生反应。 (2)卤族元素的单质F2、Cl2、Br2均能将Fe氧化为Fe3+,而I2只能将铁氧化为Fe2+。 (3)加碘食盐中的碘是KIO3而不是I2或KI。 (4)HX可与醇类发生取代反应R—OH+HXRX+H2O。 [基点小练] 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)实验室保存液溴时要加少量水进行水封,不用橡胶塞(√) (2)碘水中通入SO2,反应的离子方程式为SO2+I2+H2O===SO+2I-+2H+(×) (3)双氧水中加入稀H2SO4和KI溶液的离子方程式为H2O2+2H++2I-===I2+2H2O(√) (4)I-遇淀粉变蓝色(×) (5)碘易升华,可用加热升华法除去NH4Cl中混有的I2(×) 三、理解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 3.氧化——淀粉检验I- 未知液 蓝色溶液,表明有I- [基点小练] 2.有下列试剂: ①碘水、淀粉溶液 ②氯水、CCl4 ③溴水、苯 ④稀硝酸、AgNO3溶液 ⑤氯水、苯 ⑥FeCl3溶液、CCl4 鉴别NaCl、NaBr、NaI可以选用的试剂是②、④、⑤。 题点(一) 溴、碘的提取 1.(2015·全国卷Ⅱ)海水开发利用的部分过程如下图所示。下列说法错误的是( ) A.向苦卤中通入Cl2是为了提取溴 B.粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯 C.工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂 D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收 解析:选C A项,苦卤中含有K+、Mg2+、Br-等,通入Cl2可将Br-氧化成Br2,便于从苦卤中提取Br2。B项,粗盐中含有不溶性杂质(泥沙)和可溶性杂质(Ca2+、Mg2+、SO等),将粗盐溶于水,并除去其中的杂质,再通过重结晶的方法得到纯净NaCl晶体。C项,工业上沉淀Mg2+常选用廉价的Ca(OH)2,而不选用NaOH。D项,Br2具有较强的挥发性,富集溴时,常先用空气和水蒸气吹出Br2,再用SO2将其还原吸收(SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr),得到浓度较大的含Br-溶液。 题点(二) 卤素的性质 2.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)(2016·江苏高考)室温下,向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液,再滴加几滴淀粉溶液,溶液变蓝色,说明Fe3+的氧化性比I2的强(√) (2)(2016·上海高考)Fe与Cl2反应生成FeCl3,推测Fe与I2反应生成FeI3(×) (3)(2015·江苏高考)酸性溶液中KIO3与KI反应生成I2:IO+I-+6H+===I2+3H2O(×) (4)(2015·广东高考)向含I-的无色溶液中滴加少量新制氯水,再滴加淀粉溶液,现象是溶液变成蓝色,说明氧化性:Cl2>I2(√) (5)(2015·山东高考)向NaBr溶液中滴入少量氯水和苯,振荡、静置,溶液上层呈橙红色,说明Br-还原性强于Cl-(√) (6)(2014·山东高考)Cl2+2Br-===2Cl-+Br2为单质被还原的置换反应(√) 3.已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气,现按下图进行卤素的性质实验。玻璃管内分别装有滴有不同溶液的白色棉球,反应一段时间后,对图中指定部分颜色描述正确的是( ) 选项 ① ② ③ ④ A 黄绿色 橙色 蓝色 白色 B 无色 橙色 紫色 白色 C 黄绿色 橙色 蓝色 无色 D 黄绿色 无色 紫色 白色 解析:选A 由①处产生的Cl2通过②时发生反应Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2,通过③时发生反应Cl2+2KI===2KCl+I2,通过④时发生反应Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,因Cl2为黄绿色,Br2为橙色,淀粉遇I2变蓝,Cl2遇碱产生NaCl、NaClO,可知应选A。 题点(三) 卤素离子的检验 4.下列说法错误的是( ) A.(2014·海南高考)CCl4可用于鉴别溴水和碘水 B.(2014·重庆高考)用湿润的碘化钾淀粉试纸鉴别Br2(g)和NO2 C.(2014·全国卷)用AgNO3溶液可以鉴别KCl和KI D.(2014·四川高考)验证Br2的氧化性强于I2的方法是将少量溴水加入KI溶液中,再加入CCl4振荡、静置,可观察到下层液体呈紫色 解析:选B Br2(g)和NO2均具有强氧化性,均能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,故无法鉴别。 5.下列叙述中正确的是( ) A.加碘食盐可用淀粉溶液检验其中的碘 B.某溶液加入氯水后振荡,再加入CCl4振荡,下层显示紫色,说明原溶液中一定含有I- C.某溶液中滴加AgNO3溶液和稀硝酸,产生淡黄色沉淀,说明原溶液中一定含有Br- D.要除去KBr溶液中混有的单质Br2,可用酒精萃取除去 解析:选C 食盐加碘加入的是KIO3,KIO3不能使淀粉变蓝,A错误;B中若原溶液中含有I2,也会产生同样现象,B错误;由于酒精与水互溶,因此不能用酒精萃取溶液中的Br2,D错误。 检验食用盐是否为碘盐的方法 袋装碘盐中含有碘酸钾(KIO3),利用KIO3与KI在酸性条件下反应:IO+5I-+6H+===3I2+3H2O,I2遇淀粉变蓝色进行检验。具体操作方法是将少量食用盐溶于白醋中,然后滴到淀粉KI试纸上,若试纸变蓝色,说明此食用盐为加碘食盐。 [课堂巩固练] 1.下列不能使干燥的有色布条褪色的物质是( ) A.干燥氯气 B.次氯酸钠溶液 C.漂白粉溶液 D.双氧水 解析:选A 次氯酸钠溶液、漂白粉溶液、双氧水均具有强氧化性,使干燥的有色布条褪色,而干燥的氯气不具有漂白性,则不能使干燥的有色布条褪色。 2.下列对氯及其化合物的说法正确的是( ) A.过量的铁在氯气中燃烧可生成氯化亚铁 B.用pH试纸测得氯水的pH=4 C.溴化钠溶液中加入少量新制氯水振荡,再加入少量四氯化碳振荡,静置后,上层颜色变浅,下层颜色变为橙红色 D.由Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO可推出Ca(ClO)2+SO2+H2O===CaSO3↓+2HClO 解析:选C Cl2与变价金属反应生成高价金属氯化物,其产物与氯气和金属的相对量无关,A错误;氯水中含有漂白作用的HClO,不能用pH试纸测定氯水的pH,B错误;2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2,Br2易溶于CCl4而被萃取,故上层颜色变浅,下层颜色变为橙红色,C正确;HClO有强氧化性,能将CaSO3氧化为CaSO4,D错误。 3.(2017·宁德模拟)某同学在一pH试纸上滴几滴新制的氯水,现象如图所示,下列有关该实验的说法中正确的是( ) A.该实验说明Cl2分子具有漂白性 B.该实验说明H+扩散速度比HClO分子快 C.将实验后的pH试纸在酒精灯上微热,试纸又恢复为原来的颜色 D.若用久置的氯水进行实验,现象相同 解析:选B HClO具有漂白性,Cl2无漂白性,A项错误;久置的氯水主要成分为稀盐酸,无漂白性,D项错误;HClO的漂白持久、稳定,实验后的pH试纸加热不会恢复原来的颜色,C项错误。 4.水处理包括水的净化、杀菌消毒、蒸馏等。其中常见的杀菌消毒剂包括氯气、臭氧、漂白粉等。游泳场馆往往用臭氧、活性炭对游泳池进行消毒和净化。下列说法中正确的是( ) A.臭氧、活性炭处理水的原理相同 B.氯气是一种常用的消毒剂,用氯气消毒的水也可以用于配制各种化学试剂 C.氯气和二氧化硫都具有漂白性,等体积的两者混合会提高漂白的效率 D.漂白粉长期露置在空气中会失效 解析:选D A项,臭氧具有氧化性,活性炭具有吸附性,二者的漂白原理不同,错误;B项,氯水中含有氯气、HClO、H+、Cl- 等多种粒子,如配制硝酸银溶液时会导致药品变质,错误;C项,氯气和二氧化硫发生氧化还原反应,生成硫酸和盐酸,漂白效率降低,错误;D项,漂白粉的主要成分为次氯酸钙,可与空气中二氧化碳反应生成不稳定的次氯酸,易变质,正确。 5.Ⅰ.实验室常用以下几种方法制取氯气。 (1)二氧化锰与浓盐酸反应制氯气,写出其反应的离子方程式:________________________________________________________________________。 (2)高锰酸钾与浓盐酸反应制氯气,写出其反应的化学方程式:________________________________________________________________________。 (3)氯酸钾与浓盐酸反应制氯气,该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。 Ⅱ.某研究性学习小组利用下列装置制备漂白粉,并进行漂白粉有效成分的质量分数的测定。 (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少副反应发生的方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)测定漂白粉有效成分的质量分数:称取1.000 g漂白粉于锥形瓶中,加水溶解,调节溶液的pH,以淀粉为指示剂,用0.100 0 mol·L-1KI溶液进行滴定,溶液出现稳定浅蓝色时为滴定终点。反应原理为 3ClO-+I-===3Cl-+IO IO+5I-+3H2O===6OH-+3I2 实验测得数据如下表所示。 滴定次数 1 2 3 KI溶液体积/mL 19.98 20.02 20.00 该漂白粉中有效成分的质量分数为________;若滴定过程中未充分振荡溶液,局部变浅蓝色时就停止滴定,则测定结果将________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。 解析:Ⅰ.(1)二氧化锰与浓盐酸反应制氯气的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2 O。(2)高锰酸钾与浓盐酸反应制氯气的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。(3)氯酸钾与浓盐酸反应制氯气的化学方程式为KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O,1 mol氧化剂KClO3与5 mol还原剂HCl反应生成3 mol Cl2,所以该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为5∶1。 Ⅱ.(1)~(2)高锰酸钾与浓盐酸反应制氯气,用饱和食盐水除去挥发出的氯化氢气体,氯气与石灰浆发生反应,化学方程式为2Ca(OH)2+2Cl2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。氯气有毒,所以不能直接排放,氯气能和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,所以X试剂为氢氧化钠溶液。根据题意知,减少副反应发生的方法是降低温度,可以将装置③放于冷水浴中进行实验。(3)消耗KI溶液的平均体积为=20.00 mL。 设ClO-的物质的量为x mol, 3ClO-+ I-===3Cl-+IO 3 mol 1 mol x mol 0.100 0 mol·L-1×0.020 L 所以x=0.006,次氯酸钙的质量为143 g·mol-1×0.003 mol=0.429 g,所以其质量分数为×100%=42.90%;若滴定过程中未充分振荡溶液,局部变浅蓝色时就停止滴定,则消耗KI的物质的量偏少,所以测定结果将偏低。 答案:Ⅰ.(1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O (2)2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O (3)5∶1 Ⅱ.(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 (3)42.90% 偏低 [课下提能练] 一、单项选择题 1.当大量氯气泄漏时,用浸润下列某物质水溶液的毛巾捂住鼻子可防中毒。适宜的物质是( ) A.NaOH B.KI C.NH3 D.Na2CO3 解析:选D 氢氧化钠具有强烈的腐蚀性,能腐蚀皮肤,故A不选;KI与氯气反应生成碘,如浓度过高,对人体有害,故B错误;氨气本身具有刺激性,对人体有害,不能用氨水吸收氯气,故C错误;Na2CO3溶液显碱性,碱性较弱,能与氯气反应而防止吸入氯气中毒,则可以用浸有Na2CO3溶液的毛巾捂住鼻子,故D正确。 2.向盛有Cl2的三个集气瓶甲、乙、丙中各注入下列液体中的一种,经过振荡,现象如下图所示,则甲、乙、丙中注入的液体分别是( ) ①AgNO3溶液 ②NaOH溶液 ③水 A.①②③ B.②①③ C.③②① D.①③② 解析:选B 甲中气体和溶液都无色,说明不存在氯气,是注入了NaOH溶液;乙中气体无色且溶液中出现白色浑浊,说明不存在氯气,是注入了AgNO3溶液;丙中气体和溶液都呈浅黄绿色,说明存在氯气分子,是注入了水。 3.下列有关物质的性质及应用说法正确的是( ) A.干燥的Cl2和氯水均能使鲜花褪色 B.久置的氯水仍具有漂白性 C.明矾和漂白粉常用于自来水的处理,两者的作用原理相同 D.无色溶液C加入AgNO3溶液,产生白色沉淀,再加入稀盐酸,沉淀不消失,则C必含Cl- 解析:选A 鲜花中含有水分,氯气与水发生反应Cl2+H2OHCl+HClO,产生HClO,氯水中也含HClO,HClO具有漂白作用,因此可以使鲜花褪色,A正确;久置的氯水最终变为稀盐酸,B错误;明矾溶于水形成胶体利用胶体的吸附性净水,漂白粉是利用其强氧化性杀菌消毒,C错误;加入稀盐酸时混入了Cl-,无法确定原溶液中是否含有Cl-,D错误。 4.下列关于氯气或含氯化合物的叙述不正确的是( ) A.过量的铁粉与氯气反应生成FeCl3 B.少量SO2通入Ca(ClO)2溶液生成CaSO3沉淀 C.氯气能使润湿的淀粉碘化钾试纸变蓝 D.次氯酸钙比次氯酸稳定 解析:选B A项,铁在氯气中燃烧生成氯化铁,故A正确;B项,二氧化硫与次氯酸钙之间发生氧化还原反应,所以最后生成硫酸钙,故B错误;C项,氯气与碘化钾发生氧化还原反应生成碘单质,碘单质遇淀粉变蓝,故C正确;D项,次氯酸见光易分解,故D正确。 5.下列实验现象与新制氯水中的某些成分(括号内物质)没有关系的是( ) A.将NaHCO3固体加入新制氯水,有无色气泡(H+) B.使红色布条褪色(HClO) C.滴加AgNO3溶液生成白色沉淀(Cl-) D.向FeCl2溶液中滴加氯水后,再滴加KSCN溶液,发现呈红色(HCl) 解析:选D 氯水显酸性,能与碳酸氢钠反应放出CO2气体;次氯酸具有强氧化性,能使有色布条褪色;氯离子和银离子反应生成氯化银白色沉淀,因此选项A、B、C都是有关系的。选项D中,氯水中氯气分子将Fe2+氧化为Fe3+,故不正确。 6.用漂白粉溶液浸泡过的有色布条,如果晾置在空气中,一段时间后,其漂白效果会更好的原因可能是( ) A.漂白粉被氧化了 B.漂白粉跟空气中的CO2和水蒸气充分反应,生成了HClO C.有色布条被空气中的氧气氧化了 D.漂白粉溶液蒸发掉部分水,其浓度增大 解析:选B 漂白效果会更好,说明生成了次氯酸,即漂白粉溶液吸收了空气中的CO2和水蒸气发生了化学反应:Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO,次氯酸有很强的漂白性,故选B。 7.如图所示。若关闭阀门Ⅰ,打开阀门Ⅱ,让一种含氯气的气体经过甲瓶后,通入乙瓶,布条不褪色;若关闭阀门Ⅱ,打开阀门Ⅰ,再通入这种气体,布条褪色。甲瓶中所盛的试剂可能是( ) ①浓硫酸 ②饱和氯化钠溶液 ③亚硫酸钠溶液 ④饱和碳酸氢钠溶液 A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④ 解析:选D Cl2与H2O反应生成的HClO具有漂白作用。气体通过甲瓶后不能使有色布条褪色,可能有两个原因:一是甲瓶中溶液将Cl2干燥,二是甲瓶中溶液能吸收Cl2。浓H2SO4吸水,Na2SO3溶液、饱和NaHCO3溶液都能与Cl2发生反应。 二、不定项选择题 8.某同学用下列装置制备并检验Cl2的性质。下列说法正确的是( ) A.Ⅰ图中:如果MnO2过量,浓盐酸就可全部消耗 B.Ⅱ图中:量筒中发生了加成反应 C.Ⅲ图中:生成棕黄色的烟 D.Ⅳ图中:湿润的有色布条能褪色 解析:选CD A项浓盐酸变稀后,反应不再发生,故浓盐酸不可能全部被消耗;B项量筒中发生取代反应;C项生成棕黄色的烟;D项Cl2能使湿润的有色布条褪色。 9.已知:KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O,如图所示,将少量试剂分别放入培养皿中的相应位置,实验时将浓盐酸滴在KClO3晶体上,并用表面皿盖好。下表中由实验现象得出的结论完全正确的是( ) 选项 实验现象 结论 A 滴有KSCN的FeCl2溶液变红 Cl2具有还原性 B 滴有酚酞的NaOH溶液褪色 Cl2具有酸性 C 紫色石蕊溶液先变红后褪色 Cl2具有漂白性 D KI淀粉溶液变成蓝色 Cl2具有氧化性 解析:选D A项是因为Cl2具有强氧化性,错误;Cl2本身没有酸性,溶液褪色,可能是Cl2与水反应生成HCl和HClO,再与NaOH溶液发生中和反应生成盐而使溶液褪色,还可能是生成的HClO的漂白性使溶液褪色,B项错误;Cl2本身不具有漂白性,而是Cl2与H2O作用生成的HClO具有漂白性,C项错误。 10.向含SO、Fe2+、Br-、I-各0.1 mol的溶液中通入标准状况下的Cl2,通入Cl2的体积和溶液中相关离子的物质的量的关系图正确的是( ) 解析:选C 题中四种离子与Cl2反应的先后顺序依次是SO(消耗2.24 L Cl2)、I-(消耗1.12 L Cl2)、Fe2+(消耗1.12 L Cl2)、Br-(消耗1.12 L Cl2),因此C选项正确。 三、非选择题 11.金属钛冶炼过程中得到MgCl2,将熔融态MgCl2电解可得到金属镁和Cl2,氯气可制得漂白液、“84消毒液”等生活用品,试回答下列问题: (1)如图所示,若钛厂Cl2泄露,工人应立即向________疏散(填“A”“B”或“C”)。 (2)漂白液暴露在空气中会逐渐失效,请用相关的化学方程式解释____________________、____________________。 (3)“84消毒液”(主要成分是NaClO和NaCl)和洁厕灵(主要成分为盐酸)混用会产生有毒气体,试写出反应的离子方程式:______________________________________________。 (4)上述反应说明漂白液与酸性溶液混合会产生Cl2(全部溶于水,不会逸出),若取10 mL漂白液与足量BaCl2溶液混合后,不断通入SO2至过量,在实验过程中可能观察到的现象是________________________________________________________________________。 (5)二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色到橙黄色的气体,是国际上公认为安全、无毒的绿色消毒剂,代替了Cl2用于自来水消毒。已知ClO2和Cl2的消毒能力都主要体现在氧化性,反应生成Cl-,则等物质的量的ClO2消毒能力约是Cl2的________倍。 解析:(1)氯气密度大于空气,因此若钛厂Cl2泄露,工人应立即向A处疏散; (2)次氯酸盐容易吸收空气中的二氧化碳转化为次氯酸,次氯酸分解生成氯化氢和氧气而失效,反应的化学方程式为2NaClO+H2O+CO2===Na2CO3+2HClO、2HClO2HCl+O2↑; (3)次氯酸钠具有强氧化性,能把氯离子氧化生成氯气,反应的离子方程式为ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O; (4)漂白液能把氯离子氧化生成氯气,氯气把二氧化硫氧化生成硫酸,进而生成硫酸钡白色沉淀,所以实验现象是开始溶液变成黄绿色,后来黄绿色褪去,生成白色沉淀; (5)1 mol二氧化氯(ClO2)得到电子转化为Cl-,转移5 mol电子;1 mol氯气得到2 mol电子,所以等物质的量的ClO2消毒能力约是Cl2的=2.5倍。 答案:(1)A (2)2NaClO+H2O+CO2===Na2CO3+2HClO 2HClO2HCl+O2↑ (3)ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O (4)开始溶液变成黄绿色,后来黄绿色褪去,生成白色沉淀 (5)2.5 12.某实验小组用下图装置制备家用消毒液,并探究其性质。 (1)写出装有浓盐酸的仪器名称________,A中烧瓶内进行的反应中浓盐酸体现出的化学性质是________。 (2)写出装置B中发生的所有反应化学方程式:_______________________________ ________________________________________________________________________。 (3)装置C的作用是____________。反应停止后,各取洗气瓶中无色溶液5 mL分别进行了如下实验: 操作 现象 ①测溶液pH,并向其中滴加2滴酚酞 pH=13,溶液变红,5 min后褪色 ②向其中逐滴加入盐酸 溶液逐渐变成黄绿色 (4)查阅资料:酚酞的变色范围为8.2~10,且酚酞在强碱性溶液中红色会褪去,为探究操作①中溶液褪色的原因,又补充了如下实验: 操作 现象 取________NaOH溶液,向其中滴加2滴酚酞 溶液变红,30 min后褪色 获得结论:此实验小组制备的消毒液具有漂白性。 (5)操作②中溶液变成黄绿色的原因:______________________________(用离子方程式表示)。 解析:(2)在装置B中氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠、氯化钠和水,从而制得消毒液,反应的方程式为Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。另外生成的氯气中还含有挥发出的氯化氢,氯化氢与氢氧化钠发生中和反应,方程式为HCl+NaOH===NaCl+H2O。 (3)氯气有毒,则装置C的作用是吸收多余氯气,避免污染空气。 (4)酚酞在强碱性溶液中红色会褪去,但同样体积、同pH值的氢氧化钠溶液,滴加2滴酚酞溶液变红,30 min后褪色,而消毒液pH=13,溶液变红,5 min后褪色,褪色时间短,说明此实验小组制备的消毒液具有漂白性。 (5)①次氯酸根中氯为+1价,氯离子为-1价,在酸性条件下发生归中反应,生成氯气,反应的方程式为2H++ClO-+Cl-===Cl2↑+H2O。 答案:(1)分液漏斗 酸性和还原性 (2)Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O、HCl+NaOH===NaCl+H2O (3)吸收多余氯气,避免污染空气 (4)5 mL,pH=13 (5)2H++ClO-+Cl-===Cl2↑+H2O 13.(2015·重庆高考)ClO2与Cl2的氧化性相近,在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。某兴趣小组通过图1装置(夹持装置略)对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。 图1 图2 (1)仪器D的名称是________。安装F中导管时,应选用图2中的________。 (2)打开B的活塞,A中发生反应:2NaClO3+4HCl===2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O,为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收,滴加稀盐酸的速度宜________(填“快”或“慢”)。 (3)关闭B的活塞,ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2,此时F中溶液的颜色不变,则装置C的作用是____________________________________。 (4)已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2,该反应的离子方程式为________________________________________________________________________。 在ClO2释放实验中,打开E的活塞,D中发生反应,则装置F的作用是________________________________________________________________________。 (5)已吸收ClO2气体的稳定剂Ⅰ和稳定剂Ⅱ,加酸后释放ClO2的浓度随时间的变化如图3所示。若将其用于水果保鲜,你认为效果较好的稳定剂是________,原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 图3 解析:(1)仪器D是锥形瓶;安装F中导管时,应遵循“长进短出”的原则,所以应选择装置b。 (2)为使ClO2被充分吸收,必须控制ClO2的生成速率,因此滴加盐酸的速率宜慢不宜快。 (3)F溶液中的颜色不变说明没有氯气通入,即氯气被装置C所吸收。 (4)参加反应的离子有ClO和H+,生成的微粒有Cl-和ClO2,根据化合价升降法配平离子方程式即可。因为ClO2的性质与Cl2相似,所以能使淀粉碘化钾溶液变蓝,利用此性质可以验证是否有ClO2生成。 (5)稳定剂Ⅱ相对于稳定剂Ⅰ,可以缓慢释放ClO2,能较长时间维持保鲜所需的浓度。 答案:(1)锥形瓶 b (2)慢 (3)吸收Cl2 (4)4H++5ClO===Cl-+4ClO2↑+2H2O 验证是否有ClO2生成 (5)稳定剂Ⅱ 稳定剂Ⅱ可以缓慢释放ClO2,能较长时间维持保鲜所需的浓度查看更多