高考化学考点19 富集在海水中的元素—卤素

高考化学考点19 富集在海水中的元素—卤素

一、氯气 1．物理性质 当发生氯气泄漏时，人应向高处、逆风方向躲避。氯气的物理性质如下表： 颜色 状态 气味 密度 毒性 溶解性 黄绿色 气态 刺激性 比空气大 有毒 可溶于水 2．化学性质 （1）与金属反应 反应现象 化学方程式 Na+Cl2 剧烈燃烧，黄色火焰，大量白烟 2Na+Cl2 2NaCl Fe+Cl2 剧烈燃烧，棕褐色烟 2Fe+3Cl2 2FeCl3 Cu+Cl2 剧烈燃烧，棕色烟，加水，溶液呈蓝绿色 Cu+Cl2 CuCl2 （2）与非金属反应（氢气） ①点燃：H2+Cl2 2HCl。 现象：H2 在 Cl2 中能安静地燃烧，产生苍白色火焰，瓶口有白雾。 ②光照：H2+Cl2 2HCl。 现象：发生爆炸，瓶口有白雾。 （3）与 H2O 反应 化学方程式：Cl2+H2O HCl+HClO。 （4）与碱液反应 ①与 NaOH 溶液反应：Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O（实验室制 Cl2 时尾气处理原理） ②与 Ca(OH)2 反应生成漂白粉 制取反应原理：2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 漂白粉的主要成分：CaCl2 和 Ca(ClO)2，有效成分 Ca(ClO)2。 漂白反应原理：Ca(ClO)2+CO2+H2O CaCO3↓+2HClO。 （5）与还原性物质反应 ①与 KI 反应：Cl2+2KI 2KCl+I2。 点燃 点燃 点燃 点燃 ②与 FeCl2 反应：Cl 2+2FeCl2 2FeCl3。 ③与 SO2+H2O 反应：Cl2+SO2+2H2O H2SO4+2HCl。 Cl2 与碱、水的歧化反应：Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O，1 mol Cl2 与足量 NaOH 反应转移电子数 为 NA；由于 Cl2+H2O HCl+HClO，是可逆反应，1 mol Cl2 溶于水转移电子数小于 NA。ClO－类似于 ， 酸性环境氧化性增强，但 ClO－又不同于 NO－3 ，其在任何环境都体现氧化性，如 ClO－与 I－、Fe2+无论酸性 环境还是碱性环境均不能大量共存。 二、氯气的制法 1．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。 实验室制取氯气的注意事项 3NO （1）为了减少制得的 Cl2 中 HCl 的含量，加热时温度不宜过高，以减少 HCl 的挥发。 （2）制取时一定要注意反应条件是“浓盐酸”和“加热”，一旦浓盐酸变为稀盐酸，反应将不再发生。 （3）尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收 Cl2，因为澄清石灰水中 Ca(OH)2 浓度小，吸收不完全。工 业上常采用石灰乳来吸收 Cl2。 2．氯气的工业制法 工业上制氯气通常采用电解饱和食盐水的方法。 制备原理：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑。 三、次氯酸、次氯酸盐 1．次氯酸：HClO 的结构式为 H—O—Cl(氧处于中心)，电子式为 。 （1）弱酸性：一元弱酸，酸性比碳酸还弱。 （2）不稳定性：次氯酸见光易分解：2HClO 2HCl+O2↑，因此次氯酸要现用现配，保存在棕色 试剂瓶中。 （3）强氧化性：能使有色布条褪色，用作消毒剂、漂白剂。HClO 和 ClO−都具有强氧化性：无论酸性、 碱性条件下都可以跟亚铁盐、碘化物、硫化物等发生氧化还原反应。 如硫酸亚铁溶液遇漂白粉发生反应：2Fe2++5ClO−+5H2O 2Fe(OH)3↓+Cl−+4HClO； 漂白粉遇亚硫酸盐发生反应：Ca2++ClO−+ Cl−+CaSO4↓。可用于杀菌、消毒；漂白有色物质。 2．漂白粉： （1）成分：主要成分是 CaCl2 和 Ca(ClO)2，属于混合物，有效成分是 Ca(ClO)2。 （2）制取原理：2Cl2 +2C a ( O H ) 2 CaCl2 +C a ( C l O ) 2 +2H2O。 （3）化学性质：水溶液呈碱性，具有强氧化性。 （4）漂白原理：Ca(ClO)2+CO2+H2O CaCO3↓+2HClO。 （5）久置失效原理：Ca(ClO)2+CO2+H2O CaCO3+2HClO、2HClO 2HCl+O2↑，必须密封保 存。 说明： 氯气用于杀菌消毒时，起作用的是 HClO，而 HClO 不稳定，难以保存。所以在工业上用 Cl2 与石灰乳 反应制成漂白粉，便于贮存和运输。 2 3SO  3．Cl－的检验： ，含 Cl－。 注意：检验卤素离子时加入稀硝酸是为了防止 等离子的干扰。 四、卤素单质性质的递变性、相似性和特殊性 1．物理性质： Br2 是一种深红棕色液体，易挥发；I2 是一种紫黑色固体，易升华。 Br2 溶解在水中的颜色是黄色→橙色，I2 溶解在水中的颜色是深黄色→褐色， Br2 溶解在 CCl4 中的颜色是橙色→橙红色，I2 溶解在 CCl4 中的颜紫色→深紫色。 物理性质的递变性： 2．化学性质相似性： （1）都能与大多数金属反应：2Fe+3Br2 2FeBr3；I2+Fe FeI2； （2）都能与 H2 反应：H2+X2 2HX； （3）都能与 H2O 反应：X2+H2O HX+HXO(F2 例外)； （4）都能与碱液反应：X2+2NaOH NaX+NaXO+H2O(F2 例外)。 3．卤素互化物： 由两种卤素互相结合而成的物质叫卤素互化物。如 IBr、ICl、BrF3、ClF3。 卤素互化物与卤素单质的性质相似，有较强的氧化性，如能与金属、H2O、NaOH 等反应：2IBr+2Mg MgBr2+MgI2。 注意： 卤素互化物中，非金属性弱的元素显正价，如：ICl 中，I 显+1 价，Cl 显－1 价，所以卤素互化物与水或 碱的反应一般属于非氧化还原反应： IBr+H2O HBr+HIO， 2 3CO  IBr+2NaOH NaBr+NaIO+H2O。 4．拟卤素： 有些多原子分子与卤素单质性质相似，其阴离子与卤素阴离子性质相似。如：氰(CN)2、硫氰(SCN)2、氧 氰(OCN)2。解答这类题目时可用换元法，如把(SCN)2 当作 X2，把 SCN－当作 X－。 5．卤素单质氧化性强弱的实验探究方法 （1）卤素单质间的置换。 ①将 Cl2 通入 NaBr 溶液中发生反应：Cl2+2NaBr Br2+2NaCl。说明氧化性：Cl2 >Br2。 ②将溴水滴入 KI-淀粉溶液中，溶液变成蓝色，发生反应：Br2+2KI I2+2KBr。说明氧化性：Br2>I2 。 （2）与氢气化合的难易程度，越易化合，则氧化性越强。 H2 与 Cl2 的混合气体光照爆炸；H2 与 Br2 的混合气体加热才能反应；H2 与 I2 反应很困难。 说明氧化性：Cl2>Br2>I2。 （3）氢化物的稳定性。 利用 HCl、HBr、HI 的热稳定性来判断元素非金属性的强弱；HCl、HBr、HI 的热稳定性越来越差，说 明元素的非金属性：Cl>Br>I。 6．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，表明含有 I− , Cl , Br , I         白色沉淀 表明含有 淡黄色沉淀 表明含有 黄色沉淀 表明含有 , Br , I      红棕色或橙红色 表明含有 紫色、浅紫色或紫红色 表明含有 考向一 氯气的性质 典例 1 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，生成棕黄色的烟 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 【答案】B 1．分别向盛有 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 考向二 氯水的性质和变化 典例 1 下列关于氯水的叙述正确的是 ①新制氯水中只含 Cl2 和 H2O　②新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色　③氯水光照时有气泡冒 出，该气体为 Cl2　④氯水放置数天后，溶液的酸性将减弱　⑤新制氯水呈黄绿色，久置氯水呈无色　⑥ 新制氯水漂白作用强，久置氯水无漂白作用 A.①③④ B.②③④ C.③⑤⑥ D.②⑤⑥ 【备注】氯水中有多种化学物质，故性质较复杂。（1）观察氯水颜色，呈黄绿色，说明新制氯水中含 有大量 Cl2；（2）氯水能使紫色石蕊试液先变红后褪色，证明氯水中含有 H+、HClO；（3）向氯水中滴加 饱和 NaHCO3 溶液，有气泡出现，证明氯水中含有 H+；（4）向氯水中滴入 AgNO3 溶液，产生白色沉淀， 证明氯水中含有 Cl-。学&[来源:,网] 【答案】D 2．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．加入少量的碳酸氢钠粉末，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 氯水的多种成分与多种性质的对应关系 1．氯水的成分 ——三分四离 氯水中存在三个平衡： （1）Cl2+H2O HCl+HClO，（2）HClO H++ClO−，（3）H2O H++OH−。 根据可逆反应的特点，即可得出新制氯水中存在的各种微粒。 2．氯水的多重性质 新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质： ①Cl2 的强氧化性；②HCl 的强酸性；③HClO 的强氧化性、弱酸性；④Cl−的性质。 (H ) (ClO ) c c   在不同的反应中，新制氯水中起作用 的成分不同。 考向三 氯气制备与性质实验考查 典例 1 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 【答案】C 3．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 反 应 方 程 式 ： 　　　　　　　　　　　　　　　 。 考向四 卤离子的检验 典例 1 下列叙述中正确的是 A．能使湿润的 KI−淀粉试纸变成蓝色的物质一定是 Cl2 B．用 HNO3 酸化的 AgNO3 溶液能一次鉴别 NaCl、NaBr、KI 三种失去标签的溶液 C．向某溶液加入 CCl4，CCl4 层显紫色，证明原溶液中存在 I− D．某浅黄色的溴水，加入 CCl4 振荡静置后，上层显橙红色 【答案】B 4．鉴别 NaCl、NaBr、NaI 溶液可以选用的试剂是 ①碘水、淀粉溶液　②氯水、CCl4　③溴水、苯　④硝酸、AgNO3 溶液　⑤氯水、苯　⑥氯水、己烯 A．①②④ B．②③⑥ C．②④⑤ D．④⑤⑥ 1．化学来源于生活，也服务于生活。下列有关生活中的化学知识叙述正确的是 A．氯气和活性炭均可作为漂白剂，若同时使用，漂白效果会明显加强 B．氯气与烧碱溶液或石灰乳反应都能得到含氯消毒剂 C．测定溶液 pH 的实验中，用干燥 pH 试纸测定新制氯水的 pH——测定结果无影响 D．洁厕灵不能与“84 消毒液”混用，原因是两种溶液混合产生的 HClO 易分解 2．下列关于卤素(用 X 表示)的叙述，错误的是 A．卤素单质与水反应均可用 X2＋H2O===HXO＋HX 表示 B．HX 都极易溶于水，它们的热稳定性随 X 的核电荷数的增加而减小 C．卤素单质的颜色由 F2→I2 随相对分子质量增大而变深 D．X－的还原性依次为 F－Fe2+ >Br- >Cl-。A 项，当有氯气通入时 I-先被消耗，说明 n(I-)一开始就下降，A 项错 误；B 项，当有氯气通入时，氯气先与 I-反应，当 I-反应完全时，Fe2+ 开始反应，n(Fe2+)下降，B 项正确； C 项，当通入氯气 2.24 L 后 Br-才开始反应，n(Br-)才下降，C 项错误；D 项，当有氯气通入并开始反应 时，n(Cl-)一直增大，D 项错误。学& 6．【答案】D 【解析】A 项，加入足量的新制氯水，首先是发生反应：Cl2＋2I－===2Cl－＋I2，I2 会使溶液呈现颜色， 不一定含有 Br－，错误；B 项，由于还原性：I－>Br－，加入的酸性 KMnO4 溶液也可以被 I－还原，不一 定是含有 Br－，错误；C 项，I2 在 CCl4 中溶解也会使有 机层有色，错误；D 项，加入足量 FeCl3 溶液， 会发生反应：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，萃取后在溶液中加氯水：Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，溶液呈橙色， 则含有 Br－，D 正确。 7．【答案】D 【解析】氯气和氢氧化钾溶液反应生成次氯酸钾、氯化钾和氯酸钾，根据图像知 n(ClO－)＝0.06 mol， n( )＝0.03 mol，故转移电子物质的量＝0.06 mol×(1－0)＋0.03 mol×(5－0)＝0.21 mol，A 正确；根据 图像知，氯气和氢氧化钾先生成次氯酸钾，且该反应是放热反应，随着温度的升高，氯气和氢氧化钾反 应生成氯酸钾，所以氯酸根离子的生成是由于温度升高引起的，B 正确；根据电子转移守恒可知 n(Cl－)＝ 0.21 mol，根据物料守恒可知 n(K＋)＝n(Cl－)＋n(ClO－)＋n( )＝0.21 mol＋0.06 mol＋0.03 mol＝0.3 mol，则 n(KOH)＝0.3 mol，则氢氧化钾的质量＝0.3 mol×56 g·mol－1＝16.8 g，C 正确；根据氯原子守恒 可知参加反应的氯气为 0.15 mol，氯气的状态未知，不能确定其体积，D 错误。学& 2 3CO  2 4SO  3ClO 3ClO 8．【答案】C 【备注】判断 B、C 项的正误时，可综合利用原子守恒、得失电子守恒和电荷守恒。 9．【答案】（1）5∶8 （2）溶液由无色变为蓝色[来源:Z。xx。k.Com] （3）Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O　0.01 （4）KMnO4>Cl2>FeCl3 【解析】e 处发生反应的化学方程式为 2KMnO4+16HCl 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，故被氧化的 HCl 与参加反应的 HCl 的物质的量之比为 10∶16=5∶8。e 处生成 Cl 2，Cl2 到达 b 处发生反应 Cl2+2I- I2+2Cl- ，故 b 处的实验现象为溶液由无色变为蓝色。Cl2 到达 c 处与 NaOH 发生反应 Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O，标准状况下，当有 0.224 L Cl2 被 NaOH 溶液吸收后，转移电子的物质的量为 0.01 mol。Cl2 到达 d 处与 Fe2+发生反应 Cl2+ 2Fe2+ 2Cl-+2Fe3+，故 Cl2、FeCl3、KMnO4 三种物质氧化性由强 到弱的顺序是 KMnO4>Cl2>FeCl3。 10．【答案】（1）烧杯、漏斗、玻璃棒 （2）能 （3）①研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响 ②硫酸浓度为 0 的对照实验 ③ +6I-+6H+ Cl-+3I2+3H2O （4）因存在 Cl2 的重新溶解、HClO 分解等，此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案) （5）量取一定量的试样，加入足量的 H2O2 溶液，加热除去过量的 H2O2，冷却，再加入足量的硝酸银溶 液，称量沉淀质量(或其他合理答案) 【解析】（1）过滤需要漏斗、玻璃棒、烧杯等仪器，而洗涤沉淀也需要漏斗、玻璃棒、烧杯等仪器。 （2）若对调 B 和 C 装置，Cl2 中的 HCl 可溶于水，则通入 KOH 溶液中的 Cl2 无 HCl，可提高 KClO3 的 产率。 3ClO （3）①根据图表可看出其他条件都相同，只有 H2SO4 的浓度不同，该实验研究的是硫酸的浓度对反应产 物的影响。学& ②1 号试管实验中 H2SO4 的浓度为 0，故该实验起到与其他实验对照的作用； ③淀粉遇到碘单质会显蓝色，故氧化产物为碘单质， 被还原为 Cl-。 （4）产生的 Cl2 会重新溶于水，同时 HClO 也会发生分解，生成的 HCl 极易溶于水，则无法计算氯元素 的量。 （5）根据信息可知 SO2、H2O2、FeCl2 都能将次氯酸或者氯气还原，如果选择 SO2 会引入 ，对 Cl- 的测定造成干扰，如果选择 FeCl2 则会引入 Cl-，而 H2O2 不会引入杂质离子，因此选择 H2O2 将次氯酸或 者氯气还原为 Cl-，再用 AgNO3 溶液测定 Cl-。 1．【答案】A HClO，四离子：H+、Cl−、ClO−、OH−。所以，新制的氯水呈浅黄绿色，有刺激性气味，属于混合物，其 所含的多种微粒使氯水的化学性质表现出多重性。①Cl2 的强氧化性；②HCl 的酸性；③HClO 的强氧化性 （漂白性等）、弱酸性；④Cl−的性质等。特别注意的是氯气和水的反应为可逆反应、HClO 存在电离平衡， 分析氯水的性质时要结合反应条件及平衡移动原理。 2．【答案】B 3ClO 2 4SO  3．【答案】C 【解析】Cl2 能够置换 Br2：Cl2+2Br－ 2Cl－+Br2，A 项正确；粗盐通过重结晶可以除去其中的易溶且 溶解度受温度影响大的杂质，通过加入除杂试剂，可以除去其他易溶的杂质，B 项正确；工业上用氨水 或氨气作为沉淀剂，NaOH 作为沉淀剂，成本较高，C 项错误；用水蒸气和空气将 Br2 吹出，然后用 SO2 吸收浓缩提纯，D 项正确。学& 4．【答案】B 【解析】已知饱和 NaClO 溶液的 pH 约为 11，这是由于 ClO－的水解，而该消毒液的 pH 约为 12，主要 是因为其中含有一定量的 NaOH，B 项错误。 5．【答案】D 【解析】A、氯气是黄绿色气体，因此氯水的颜色呈浅绿色，说明氯水中含有 Cl2，A 正确；B、向氯水 中滴加硝酸酸化的 AgNO3 溶液，产生白色沉淀，白色沉淀是氯化银，这说明氯水中含有 Cl－，B 正确；C、 向氯水中加入 NaHCO3 粉末，有气泡产生，气体是 CO2，这说明氯水中含有 H+，C 正确；D、向 FeCl2 溶液 中滴加氯水，溶液颜色变成棕黄色，说明反应中有氯化铁生成。由于氯气也能把氯化亚铁氧化生成氯化 铁，因此不能说明氯水中含有 HClO，D 不正确，答案选 D。