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文档介绍
2019高考化学高分突破二轮复习专题十二氯、溴、碘及其化合物学案
专题十二 氯、溴、碘及其化合物 [考试标准] 考点 知识条目 必考要求 加试要求 考情分析 氯及其重要化合物 氯气的工业制法 a b 2015.10T19 实验室制取氯气的反应原理及其装置 a b 2017.4T31 氯气的净化、收集和检验,尾气的处理 b b 2017.4T31 氯气的物理性质及用途 a a 2015.10T19、2016.4T6、2018.6T7 氯气的化学性质(跟某些金属、H2、H2O、碱的反应),HClO的漂白作用 c c 2015.10T24、2016.10T30、2017.4T15、2017.11T6、2018.6T24 溴、碘及其重要化合物 溴、碘单质的物理性质 a a 2015.10T14、2016.10T15、2017.11T6、10、2018.4T10、2018.6T10 氯、溴、碘单质间的置换反应 b b 2016.4T14、2017.4T24、2018.4T7、2018.6T19 海水中提取溴、碘 b 2017.4T10、2018.6T23 检验Br-、I-的常用方法 b 2016.10T15、2018.6T23、28 考点一:氯气的性质 1.(2018·嘉兴一中)铁屑和氯气在500~600 ℃下可制取无水FeCl3,实验装置如下图。下列说法正确的是( ) A.分液漏斗中盛放的试剂是稀盐酸 B.实验时应先点燃I处的酒精灯,再点燃Ⅲ处的酒精灯 C.装置Ⅱ中盛放的试剂是饱和食盐水 D.烧杯中盛放的试剂是石灰水,目的是吸收尾气 解析 A.装置Ⅰ是制备氯气,分液漏斗中应该盛放的试剂是浓盐酸,选项A错误;B.实验时应先点燃I中酒精灯先制备氯气,用氯气排尽装置Ⅲ中的空气后,再点燃Ⅲ中酒精灯,选项B正确;C.洗气瓶中盛放的试剂是浓硫酸,干燥氯气,选项C错误;D.澄清石灰水对氯气的吸收效果差,烧杯中盛放的试剂是浓氢氧化钠溶液,目的是吸收尾气,避免污染空气,选项D错误。答案选B。 答案 B 考点二:氯水的成分和性质 2.(2018·浙江省桐乡一中高一)常温下,将Cl2缓慢通入100 mL水中至饱和,然后向所得饱和氯水中逐滴加入0.1 mol/L NaOH溶液,整个过程中pH的变化如图所示。下列有关叙述正确的是( ) A.曲线③④段有离子反应:HClO+OH-===ClO-+H2O B.可依据②处数据计算所溶解的n(Cl2) C.③处表示氯气与氢氧化钠溶液恰好反应完全 D.①处c(H+)约为②处c(H+)的2倍 解析 由题图看出③处pH=7,此时溶液中的溶质为NaCl、NaClO、HClO,所以③④段有化学反应:HClO+NaOH===NaClO+H2O,其离子方程式为HClO+OH-===H2O+ClO-,A正确;由②处数据无法计算所溶解的n(Cl2),B错;Cl2 与NaOH恰好完全反应时产物为NaCl、NaClO,溶液显碱性,pH不等于7,C错;②处pH小于①处,所以②处c(H+)大于①处,D错。 答案 A 考点三:氯气制备的综合考查 3.(2018·浙江省桐乡一中)某化学兴趣小组为探究Cl2、Br2、Fe3+的氧化性强弱,设计如下实验: (1)①检查气体发生装置A的气密性的操作是___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________。 ②整套实验装置存在一处明显的不足,请指出:___________________________________________________________ ___________________________________________________________。 (2)用改正后的装置进行实验,实验过程如下: 实验操作 实验现象 结论 打开活塞a,向圆底烧瓶中滴入适量浓盐酸;然后关闭活塞a,点燃酒精灯 D装置中:溶液变红 E装置中:水层溶液变黄,振荡后,CCl4层无明显变化 Cl2、Br2、Fe3+的氧化性由强到弱的顺序为____________________ ____________________ (3)因忙于观察和记录,没有及时停止反应,D、E中均发生了新的变化。D装置中:红色慢慢褪去。E装置中:CCl4层先由无色变为橙色,后颜色逐渐加深,直至变成红色。为探究上述实验现象的本质,小组同学查得资料如下: Ⅰ.(SCN)2性质与卤素单质类似。氧化性:Cl2>(SCN)2。 Ⅱ.Cl2和Br2反应生成BrCl,它呈红色(略带黄色),沸点约5 ℃ ,与水发生水解反应。 Ⅲ.AgClO、AgBrO均可溶于水。 ①请用平衡移动原理(结合化学用语)解释Cl2过量时D中溶液红色褪去的原因___________________________________________________________ ___________________________________________________________, 请设计简单实验证明上述解释:___________________________________。 ②欲探究E中颜色变化的原因,设计实验如下:用分液漏斗分离出E的下层溶液,蒸馏、收集红色物质,取少量,加入AgNO3溶液,结果观察到仅有白色沉淀产生。请结合化学用语解释仅产生白色沉淀的原因:________________________ ___________________________________________________________。 ③将少量BrCl通入到碘化钾溶液中,该反应的化学方程式为___________________________________________________________。 解析 (1)①检查装置A的气密性一般采用热膨胀法:关闭活塞a,打开止水夹b,将长导管末端浸入水中,并用酒精灯对圆底烧瓶微热(或用手捂热),如果导管口有气泡冒出,撤去酒精灯(或松开手)后导管中上升一段水柱,则装置气密性良好。②氯气有毒,必须有尾气处理装置。(2)E装置中的现象说明溶液中Fe2+被氧化而Br-未被氧化,所以Fe2+的还原性强于Br-,即Br2的氧化性强于Fe3+。(3)①D中溶液呈红色是由于发生反应:Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,根据资料知过量氯气能与SCN-反应,使上述平衡逆向移动,故红色会褪去;红色褪去是由于SCN-浓度减小,所以,可以向褪色后的溶液中滴加KSCN溶液,观察溶液是否重新变红。②根据资料推测E中生成物是BrCl,该物质水解生成HBrO和HCl,向其中加入硝酸银溶液,只能生成白色沉淀AgCl。③反应原理:BrCl中+1价的Br首先生成HBrO,该物质具有氧化性,被I-还原成KBr,I-被氧化为I2,另一种生成物是KCl。 答案 (1)①关闭活塞a,打开止水夹b,将长导管末端浸入水中,用手捂住圆底烧瓶,管口有气泡;松开手后,导管中上升一段水柱,则装置气密性良好 ②缺少尾气处理装置 (2)Cl2>Br2>Fe3+ (3)①过量氯气和SCN-反应:2SCN-+Cl2===2Cl-+(SCN)2,使SCN-浓度减小,则Fe3++3SCN-Fe(SCN)3平衡逆向移动而褪色 取少量褪色后的溶液,滴加KSCN溶液,若溶液变红色,则上述推测合理 ②BrCl+H2O===HBrO+HCl,反应只产生Cl-,不产生Br- ③BrCl+2KI===KCl+KBr+I2 考点四:卤素单质之间的相互转化 4.(2017·浙江省温州中学)A、B、C三支试管中分别盛有Cl-、Br-、I-的溶液.向试管A中加入淀粉溶液和新制氯水,溶液变成橙色;再将此溶液倒入试管C中,无明显现象。A、B、C三支试管中所含有的离子依次是( ) A.I-、Br-、Cl- B.Br-、Cl-、I- C.Cl-、I-、Br- D.Br-、I-、Cl- 解析 已知氧化性Cl2>Br2>I2,向A中加淀粉溶液和新制的Cl2水变为橙色,发生的反应为:2Br-+Cl2===Br2+2Cl-,说明A中含有Br-,再将此溶液(含有溴单质)倒入C试管中,无变化,证明C中一定不含I-,则C中含有Cl-,所以B中含有I-,则A、B、C三支试管中所盛有的离子依次是Br-、I-、Cl-。 答案 D 考点五:卤素离子的检验 5.(2016·浙江省嘉兴一中高一上期末)下列能够检验出KI中是否含有Br-的实验是( ) A.加入足量的新制氯水,溶液变色则有Br- B.加入酸性KMnO4溶液,观察溶液颜色是否褪去 C.加入少量的碘水,再加入CCl4振荡,有机层有色,则有Br- D.加入足量FeCl3溶液,用CCl4萃取后,取无色的水层并加入AgNO3溶液,有淡黄色沉淀生成,则含有Br- 解析 A项,在KI中加入足量新制氯水,也会置换出单质碘而使溶液变色,故不能根据溶液变色确定是否含有溴离子;B项,溴离子和碘离子均能使酸性高锰酸钾溶液褪色;C项,加入少量的碘水,再加入CCl4振荡,有机层可能是萃取单质碘而显色,并没有溴单质产生。 答案 D 考点六:海水中提取溴、碘(加试) 6.(2018·浙江绍兴高三适应性测试)实验室从含碘废液(除H2O外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其操作流程如下: 下列说法不正确的是( ) A.还原时,发生的主要反应为:SO+I2+H2O===SO+2I-+2H+ B.加入Na2SO3溶液的目的是使碘元素进入水层 C.操作X的名称为萃取,应在分液漏斗中操作 D.氧化时,应控制在较低温度(40 ℃左右),可增大Cl2的溶解度并减少I2的损失 解析 A.还原时,I2做氧化剂,亚硫酸钠做还原剂,发生的主要反应为:SO+I2+H2O===SO+2I-+2H+,故A正确;B.加入Na2SO3溶液的目的是使CCl4层中的碘元素进入水层,故B正确;C.操作X的名称为分液,应在分液漏斗中操作,故C错;D.氧化时,应控制在较低温度(40 ℃左右),可增大Cl2的溶解度并减少I2被氧化而的损失,故D正确。 答案 C 考点七:海水资源的开发和利用 7.(2017·宁波北仑中学)Ⅰ.我国有丰富的海水资源,开发和利用海水资源是当前科学研究的一项重要任务。 (1)被称作海洋元素的是________(写元素符号)。 (2)工业上常以食盐为原料制备氯气,再用氯气制备漂白粉,请写出漂白粉长期露置在空气中变质失效的化学反应方程式___________________________ ___________________________________________________________。 (3)从海水中提取食盐和溴的过程如下: ①步骤Ⅰ中已获得Br2,步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br- ,其目的为富集溴元素,请写出步骤Ⅱ的化学方程式_____________________________________ ___________________________________________________________。 ②在3 mL溴水中,加入1 mL四氯化碳,振荡、静置后,观察到试管里的分层现象为图中________。 Ⅱ.某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法,查阅了有关资料,Br2的沸点为59 ℃,微溶于水,有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后,设计了如下装置简图: 请你回答下列问题: (1)仪器B的名称为________。 (2)实验装置气密性良好,要在C中获得纯净的液溴即达到提纯溴的目的,操作中控制的关键条件是:__________________________________________ ___________________________________________________________。 (3)为除去该产物中仍残留的少量Cl2,可向其中加入________溶液,充分反应后,再进行的分离操作是_________________________________________ ___________________________________________________________。 解析 (1)溴的存在绝大多数是在海水中的,所以被称为“海洋元素”;(2)漂白粉长期露置在空气中变质失效主要是生成碳酸钙和次氯酸,而次氯酸见光或受热易分解,Ca(ClO)2+CO2+H2O===2HClO+CaCO3,2HClO2HCl+O2↑;(3)Ⅰ.①步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-,其目的为富集溴元素,利用二氧化硫的还原性把单质溴还原成溴离子,进行富集,方程式:SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr。② 四氯化碳作萃取剂在下层,而萃取的作用之一是富集,因此必须少量才能浓度变大,选D;Ⅱ.(1)考查蒸馏装置的仪器之一冷凝管的识别;(2)蒸馏是利用沸点不同的物理性质达到分离的目的,因此控制温度达59 ℃使溴单质蒸馏可以分离;(3)除杂不能带入新的杂质,因此除去氯气用NaBr溶液最合理,最后的分离看状态,溴单质在水中溶解性较小,分层,因此可以用分液的方法分离。 答案 (1)Br (2)Ca(ClO)2+CO2+H2O===2HClO+CaCO3,2HClO2HCl+O2↑ (3)Ⅰ.①SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr ②D Ⅱ.(1)冷凝管 (2)控制温度达59℃ (3)NaBr 分液 易错点一 对氯气、氯水和液氯认识的常见误区 1.误认为Cl2具有漂白性。其实不然,只有Cl2遇到水生成的HClO具有漂白性,干燥的Cl2没有漂白性。 2.液氯密封在钢瓶中,而氯水、次氯酸应保存在棕色试剂瓶中。 3.1 mol Cl2 参加反应,转移电子数可能为2NA、1NA或小于1NA(Cl2和H2O的反应为可逆反应)。 4.氯水和液氯是不同的。氯气的水溶液称为氯水,其中会存在H2O、Cl2、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-;液氯是纯净物,只含有Cl2。 5.忽视新制氯水同时具有酸性和漂白性。氯水中的次氯酸(HClO)是一种弱酸,并具有强氧化性,能杀死水中的病菌;它还可以使有机色素褪色,所以氯水具有杀菌消毒和漂白的作用。 6.氯水中含有强氧化性的物质有Cl2和HClO,但由于c(Cl2)远大于c(HClO),所以氯水加入还原性较强的溶液(如Fe2+、SO、S2-、I-等)中时一般只考虑Cl2参加反应,不考虑HClO。 [易错训练1] (2017·浙江宁波北仑中学)如图所示是一种研究某气体化学性质的实验装置,图中B为开关。如先打开B,在A处通入干燥氯气,C中红色布条颜色无变化;当关闭B时,C处红色布条颜色褪去。则D瓶中盛有的溶液是( ) A.浓H2SO4 B.石灰乳 C.浓NaOH溶液 D.饱和NaCl溶液 解析 打开开关B,气体直接进入C试管中,布条并不褪色,这是因为干燥的氯气没有漂白作用。关闭开关B,氯气经过洗气瓶的溶液后再进入试管C中。氯气经过D中的溶液时存在两种情况:①气体可能会与溶液中的物质反应,如选项C中NaOH溶液和选项B中石灰乳,这种情况下,氯气被消耗,试管C中的红色布条因接触不到湿润的氯气而保持颜色不变;②气体会把溶液中的水分带出,如选项D中的饱和NaCl溶液,此时干燥的氯气变为湿润的,可以使红色布条颜色褪去,故D瓶中盛有的溶液是饱和NaCl溶液。 答案 D 易错点二 对氯气制备的认识误区 1.实验室制Cl2,除了用MnO2和浓盐酸反应外,还可以用KMnO4、KClO3、NaClO与浓盐酸反应且都不需要加热,如ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O。 2.酸性KMnO4溶液,用的是H2SO4酸化而不是盐酸。 3.MnO2与浓盐酸必须在加热条件下制取氯气,MnO2与稀盐酸不反应。 4.工业上制备氯气,利用电解饱和食盐水的方法,化学方程式为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。 [易错训练2] (2017·浙江义乌群星外国语学校)用1 mol MnO2和含HCl为4 mol的浓盐酸充分反应(共热),在不考虑HCl挥发的情况下,得到的氯气的物质的量( ) A.等于2 mol B.等于1 mol C.小于1 mol D.大于2 mol 解析 实验室制取氯气的化学方程式为:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,假设二者能完全反应,则生成氯气为1 mol,而MnO2不能氧化稀盐酸,随着反应的进行,浓HCl变稀,稀盐酸不能与MnO2 反应,故反应中产生的氯气小于1 mol。 答案 C 易错点三 对次氯酸盐的认识误区 1.ClO-不论在酸性环境中还是在碱性环境中均能体现强氧化性,如ClO-与SO、I-、Fe2+均不能大量共存;ClO-体现水解性,因HClO酸性很弱,ClO-水解显碱性,如Fe3++3ClO-+3H2O===Fe(OH)3↓+3HClO,所以ClO-与Fe3+、Al3+均不能大量共存。 2.将少量CO2通入Ca(ClO)2溶液中会产生CaCO3沉淀,误认为将少量的SO2气体通入Ca(ClO)2溶液中也会产生CaSO3沉淀。其实不然,这是因为SO2具有还原性,HClO具有强氧化性,两者会发生氧化还原反应生成CaSO4。 [易错训练3] (2018·浙江舟山中学)实验室用图示装置制备KClO溶液,再与KOH、Fe(NO3)3溶液反应制备高效净水剂K2FeO4。 查阅资料 Cl2与KOH溶液在20 ℃以下反应生成KClO,在较高温度下则生成KClO3;K2FeO4易溶于水,微溶于浓KOH溶液,在0 ℃~5 ℃的强碱性溶液中较稳定。 (1)装置C中三颈瓶置于冰水浴中的目的是_______________________。 (2)装置B吸收的气体是________,装置D的作用是___________________。 (3)C中得到足量KClO后,将三颈烧瓶上的导管取下,依次加入KOH溶液、Fe(NO3)3溶液,水浴控制反应温度为25 ℃,搅拌1.5 h,溶液变为紫红色(含K2FeO4),该反应的离子方程式为_________________________________ ___________________________________________________________。 再加入饱和KOH溶液,析出紫黑色晶体,过滤,得到K2FeO4粗产品。 (4)K2FeO4粗产品含有Fe(OH)3、KCl等杂质,其提纯步骤为: ①将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol/LKOH溶液中。 ②过滤。 ③___________________________________________________________。 ④搅拌、静置、过滤,用乙醇洗涤2~3次。 ⑤在真空干燥箱中干燥。 解析 根据实验装置图可知,A装置中用二氧化锰与浓盐酸加热制得氯气,氯气中有挥发出来的氯化氢,所以B装置中饱和食盐水是除去氯气中的氯化氢,装置C中用氯气与氢氧化钾溶液应制得次氯酸钾,为防止在较高温度下生成KClO3,C装置中用冰水浴,反应的尾气氯气用D装置中氢氧化钠吸收。 (1)根据装置图可知Cl2与KOH溶液在20 ℃以下反应生成KClO,在较高温度下则生成KClO3,所以冰水浴的目的是防止Cl2与KOH反应生成KClO3; (2)氯气中有氯化氢需要除去,氯气有毒,需要进行尾气吸收,所以装置B吸收的气体是HCl,装置D的作用是吸收Cl2,防止污染空气; (3)足量KClO中依次加入KOH溶液、Fe(NO3)3溶液,发生氧化还原反应生成K2FeO4、KCl和水,反应的离子方程式为3ClO-+2Fe3++10OH-===2FeO+3Cl-+5H2O; (4)K2FeO4易溶于水、微溶于浓KOH溶液,所以提纯K2FeO4粗产品时可以①将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol/LKOH溶液中,②过滤,③将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和KOH溶液,④搅拌、静置、过滤,用乙醇洗涤2~3次,⑤在真空干燥箱中干燥,故答案为:将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和KOH溶液。 答案 (1)防止Cl2与KOH反应生成KClO3 (2)HCl 吸收Cl2,防止污染空气 (3)3ClO-+2Fe3++10OH-===2FeO+3Cl-+5H2O (4)将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和KOH溶液 1.(2018·新高考研究联盟)以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下: 下列说法不正确的是( ) A.氯化过程中主反应为:6Ca(OH)2+6Cl2===Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O B.适当减缓通Cl2速率,充分搅拌浆料,加水使Ca(OH)2完全溶解,均有利于氯气的吸收 C.滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n[Ca(C1O3)]∶n[CaCl2]=1∶5 D.向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3,通过蒸发浓缩、冷却结晶的方法析出KClO3晶体 解析 A.根据电石渣的成分,以及流程的目的,氯化过程中发生的反应是:6Ca(OH)2+6Cl2===Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O,故A说法正确;B.充分搅拌浆料,加水能使Ca(OH)2溶解,增加反应物的接触面积,减缓通入氯气,让氯气与Ca(OH)2充分反应,故B说法正确;C.因为氯气有部分和Ca(OH)2反应生成Ca(ClO)2和CaCl2,因此滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比小于1∶5,故C说法错误;D.KClO3溶解度比Ca(ClO3)2小,因此通过蒸发浓缩、冷却结晶的方法得到KClO3的晶体,故D说法正确。 答案 C 2.(2018·浙江嘉兴高三二模)高温下焦炭、石英砂的混合物与氯气反应可生成SiCl4。以下是实验室制备SiCl4的装置示意图(注:SiCl4遇水易水解)。 请回答: (1)用MnO2和浓盐酸制取氯气,为了得到纯净干燥的氯气,可将制得的氯气依次通过盛有________、浓硫酸的洗气瓶。 (2)装置C的作用是___________________________________。 (3)设计一个实验方案,用化学方法检验装置D中生成的SO___________________________________________________________。 解析 (1)实验室用MnO2和浓盐酸制取氯气,制得的氯气中含有HCl气体和水蒸气,饱和的食盐水可以吸收HCl气体,不会吸收氯气,因此为了得到纯净干燥的氯气,可将制得的氯气先通过饱和的食盐水、再通过浓硫酸。 (2)SiCl4遇水易水解,利用装置C吸收水蒸气,避免水蒸气进入B中,防止SiCl4水解。 (3)检验SO的方法是先加过量的盐酸,再加BaCl2溶液,因此设计的实验方案为:取少量D中溶液于试管中,先加入足量稀盐酸,再加入BaCl2溶液,若有白色沉淀产生,说明含有SO。 答案 (1)饱和食盐水 (2)避免水蒸气进入B,防止SiCl4水解 (3)取少量D中溶液于试管中,先加入足量稀盐酸,再加入BaCl2溶液,若有白色沉淀产生,说明含有SO 3. (2018·浙江11月选考)已知化合物X由3种元素组成,某学习小组进行了如下实验: ①取适量X,加水完全溶解,无气体产生,溶液呈碱性;进行焰色反应,透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色。 ②取1.685 g X溶于水,加入含HCl 0.020 00 mol的盐酸恰好中和;中和后所得溶液与硝酸酸化的过量AgNO3溶液反应,得到4.305 g白色沉淀。 请回答: (1)X中3种元素是____________(用元素符号表示)。 (2)X与水反应的化学方程式是__________________________________ _________________________________________________________。 (3)X中一种元素对应的单质,可与足量的Na2CO3溶液反应得到Cl2O,写出该反应的化学方程式:__________________________________ _________________________________________________________。 解析 根据①可推断X中含有K+,根据①和②综合推断,X和水反应生成KOH和KCl,其中n(Cl-)=-0.02 mol=0.01 mol,n(K+)=0.01 mol+0.02 mol=0.03 mol,再结合X与水反应无气体放出且呈碱性,可推断X中应含有氧,其物质的量为=0.01 mol,所以X应为K3ClO,与水反应的化学方程式为K3ClO+H2O===2KOH+KCl。(3)2Cl2+H2O===2HCl+Cl2O,2Na2CO3+2HCl===2NaCl+2NaHCO3,所以2Cl2+2Na2CO3+H2O===2NaHCO3+2NaCl+Cl2O。 答案 (1)K、Cl、O (2)K3ClO+H2O===2KOH+KCl (3)2Na2CO3+2Cl2+H2O===Cl2O+2NaHCO3+2NaCl查看更多