2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点8氯及其化合物学案

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第3讲　元素化学 考点8　氯及其化合物 知识条目 必考要求 加试要求 ‎1.氯气的工业制法 a b ‎2.实验室制取氯气的反应原理及其装置 a b ‎3.氯气的物理性质及用途 a a ‎4.氯气的净化、收集和检验，尾气的处理 b b ‎5.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 一、氯气的物理性质 氯气是一种黄绿色，有刺激性气味的气体，有毒，密度比空气大，能溶于水，常温下1体积水溶解约2体积Cl2。‎ 二、从氯的原子结构认识氯气的化学性质——氧化性 ‎1．与金属反应 常见的金属单质中不能被氯气氧化的是金(Au)和铂(Pt)，与变价金属反应生成高价金属氯化物。‎ ‎(1)与钠反应：Na＋Cl22NaCl(白色的烟)‎ ‎(2)与铁反应：2Fe＋3Cl22FeCl3(棕褐色烟，FeCl3水溶液呈黄色)‎ ‎(3)与铜反应：Cu＋Cl2CuCl2(棕黄色烟，CuCl2水溶液呈蓝色)‎ ‎2．与非金属反应 ‎(1)与H2反应：H2＋Cl22HCl 现象— ‎(2)与Si反应：Si＋2Cl2SiCl4‎ ‎3．与水反应 氯气与水反应的化学方程式：Cl2＋H2OHCl＋HClO(Cl2的漂白原理)‎ 次氯酸(HClO)的性质：‎ ‎(1)弱酸性：由反应Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，说明HClO的酸性比H2CO3弱。‎ ‎(2)不稳定性：2HClO2HCl＋O2↑。‎ ‎(3)强氧化性：具有漂白性，能杀菌消毒。‎ ‎4．与碱反应 ‎(1)与烧碱反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O(Cl2的尾气处理原理)‎ ‎(2)制取漂白粉：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O 漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2、CaCl2，有效成分是Ca(ClO)2。‎ 漂白原理：Ca(ClO)2―→HClO，实际起漂白、杀菌作用的是HClO。‎ 使用原理：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO、Ca(ClO)2＋2HCl===CaCl2＋2HClO 漂白粉要密封包装，避光、隔潮存放，防止与空气中的CO2、H2O接触而变质。‎ 注意：氯水能漂白某些有色物质是因为其中的HClO具有漂白性，而这种漂白性源于该物质具有强氧化性。同理，NaClO和Ca(ClO)2的漂白原理也是如此。‎ ‎5．与还原性物质反应 ‎(1)与卤化物反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2　Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2‎ ‎(2)与SO2水溶液反应：Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl ‎(3)与亚铁离子反应：Cl2＋2FeCl2===2FeCl3‎ 三、氯水的多重性质 新制氯水中存在三个平衡关系：‎ Cl2＋H2OHCl＋HClO HClOH＋＋ClO－‎ H2OH＋＋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。‎ 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。‎ 新制氯水和久置氯水比较如下：‎ 新制氯水 久置氯水 成分 Cl2、HClO、H2O、H＋、Cl－、ClO－、OH－‎ H＋、Cl－、H2O、OH－‎ 颜色 淡黄绿色 无色 性质 酸性、漂白性 酸性、无漂白性 原因 Cl2＋H2OHCl＋HClO、2HClO===HCl＋O2↑‎ 四、氯气的制法 ‎1．工业制取 ‎(1)原料：饱和食盐水 以电解饱和食盐水为基础制取氯气(及烧碱、氢气)等产品的工业称为氯碱工业。‎ ‎(2)反应原理：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。‎ ‎2．实验室制取 实验室通常用浓盐酸与二氧化锰共热制取Cl2。‎ 用强氧化剂(如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、MnO2等)氧化浓盐酸 ‎↓ MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 固体＋液体气体 ‎↓‎ 用饱和食盐水除去HCl气体，再用浓H2SO4除去水蒸气 ‎↓‎ 用向上排空气法或排饱和食盐水法 ‎↓‎ 用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收 ‎↓‎ 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。‎ ‎【例1】　下列关于Cl2的说法中，不正确的是(　　)‎ A．Cl2是一种黄绿色、密度比空气大的有毒气体 B．红热的铁丝在Cl2中剧烈燃烧，产生白色烟雾 C．工业上用Cl2和石灰乳为原料制造漂白粉 D．Cl2能与水反应生成盐酸和次氯酸 ‎【解析】　Cl2是一种黄绿色、密度比空气大的有毒气体，故A正确；氯气与铁反应生成氯化铁，反应产生棕褐色的烟，故B错误；氯气与氢氧化钙反应生成氯化钙、次氯酸钙和水，工业上用Cl2和石灰乳为原料制造漂白粉，故C正确；Cl2能与水反应生成盐酸和次氯酸，Cl2＋H2OHCl＋HClO，故D正确。‎ ‎【答案】　B ‎【提炼】　本题考查氯气的性质，熟悉氯气的物理性质和化学性质是解题关键。‎ ‎【例2】　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】　氯水显酸性，能与碳酸氢钠反应生成CO2气体，与氢离子有关，故A正确；氯水中含HClO，具有漂白性，使红色布条褪色，故B正确；氯离子和硝酸银反应生成氯化银白色沉淀，与氯离子有关，故C正确；向FeCl2溶液中滴加氯水，再滴加KSCN溶液，溶液呈红色，是由于氯水中含有Cl2和HClO，都具有强氧化性，可将FeCl2氧化为FeCl3，与HCl无关，故选D。‎ ‎【答案】　D ‎【提炼】　本题考查氯水的组成和性质。氯气与水反应：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，氯水含多种微粒，有H2O、Cl2、HClO、Cl－、ClO－、H＋、OH－(极少量，水微弱电离出来的)，其中HClO、Cl2具有氧化性，HClO具有漂白性，H＋具有酸性，以此解答。‎ ‎【例3】　已知：将a mol Cl2通入含b mol NaOH的溶液中两者恰好完全反应，产物中可能有NaCl、NaClO、NaClO3。温度不同，三者的量也不同。下列说法不正确的是(　　)‎ A．改变温度，当产物中NaClO3的物质的量最大时，发生的离子反应为：‎ ‎3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O B．某温度下，反应后若溶液中c(ClO－)∶c(ClO)＝1∶2，发生的离子反应为：‎ ‎7Cl2＋14OH－11Cl－＋ClO－＋2ClO＋7H2O C．参加反应的Cl2与NaOH的物质的量关系一定是a＝0.5b D．改变温度，反应中转移电子的物质的量可能为b mol ‎【解析】　当产物中NaClO3的物质的量最大时即只生成NaCl和NaClO3，所以根据转移电子守恒得n(Cl－)＝5n(ClO)，则发生的离子反应为：3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2‎ O，A选项正确；某温度下，若反应后溶液中c(ClO－)∶c(ClO)＝1∶2，根据转移电子守恒得n(Cl－)＝5n(ClO)＋n(ClO－)，所以n(Cl－)＝11，所以发生的离子反应为7Cl2＋14OH－11Cl－＋ClO－＋2ClO＋7H2O，B选项正确；钠元素守恒：n(NaOH)＝n(NaClO3)＋n(NaCl)＋n(NaClO)，氯原子守恒：2n(Cl2)＝n(NaClO3)＋n(NaCl)＋n(NaClO)，故参加反应的Cl2与NaOH的物质的量的关系一定是a＝0.5b，C选项正确；根据方程式Cl2＋2OH－Cl－＋ClO－＋H2O、3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O可知，氧化产物只有NaClO时，转移电子数最少，为0.5b mol，氧化产物只有NaClO3，转移电子数最多，为b mol，则反应中转移电子的物质的量不可能为b mol，D项错误。‎ ‎【答案】　D ‎【提炼】　氯气与冷的氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O；与热的氢氧化钠反应生成氯化钠、氯酸钠和水：Cl2＋6NaOH===5NaCl＋NaClO3＋3H2O。解题时运用电子守恒和原子守恒即可。‎ ‎【例4】　高锰酸钾是一种典型的强氧化剂，无论在实验室还是在化工生产中都有重要的应用。如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持设备已略)。‎ ‎(1)制备氯气选用的药品为：高锰酸钾和浓盐酸，相应的离子反应方程式为________________________________________________________________________；‎ ‎(2)装置B的作用是________________________________，监测实验进行时C中可能发生堵塞，请写出发生堵塞时B中的现象________________________________________________________________________；‎ ‎(3)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，为此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入________(选“a”“b”或“c”)；‎ a b c Ⅰ 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 浓硫酸 无水氯化钙 Ⅲ 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中缓缓通入足量氯气时，可以看到无色溶液逐渐变为红棕色，说明氯的非金属性大于溴。打开活塞，将D 中的少量溶液加入E中，振荡E。观察到的现象是________________________________________________________________________；‎ 该现象________(填“能”或“不能”)说明溴的非金属性强于碘，原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎【解析】　(1)高锰酸钾溶液与浓盐酸反应生成锰离子、氯气与水，反应的离子方程式为：2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O；(2)盐酸易挥发，反应制取的氯气中含有氯化氢，装置B中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl；装置B亦是安全瓶，监测实验进行时C中是否发生堵塞，发生堵塞时B中的压强增大，B中长颈漏斗中液面上升，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，要验证干燥氯气无漂白性，湿润的有色布条中，氯气和水反应生成的次氯酸具有漂白性，选项中的Ⅱ中都是干燥剂，根据图示装置可知，Ⅱ中应该为固体干燥剂，氯气干燥后再通入湿润的有色布条不能验证氯气的漂白性，所以装置C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处依次放入湿润的有色布条、无水氯化钙、干燥的有色布条，所以选c；(4)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；观察到的现象是：E中溶液分为两层，上层(苯层)为紫红色；氯气具有强氧化性，过量的氯气能够将碘离子氧化成碘单质，所以该现象不能说明溴的非金属性强于碘。‎ ‎【答案】　(1)2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O ‎(2)除杂和安全瓶　锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升　(3)c ‎(4)E中溶液分为两层，上层(苯层)为紫红色　不能　过量的Cl2也可将I－氧化为I2‎ ‎【提炼】　实验安全装置 ‎(1)防倒吸装置 ‎(2)防堵塞安全装置 ‎(3)防污染安全装置 ‎【例5】　二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色、有刺激性气味的气体，其熔点为－59 ℃，沸点为11.0 ℃，易溶于水，是目前国际上公认的新一代高效、广谱、安全的杀菌保鲜剂，在水处理等方面有广泛应用。与Cl2相比，ClO2不但具有更显著的杀菌能力，而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物。‎ ‎(1)在ClO2的制备方法中，比较实用的有数十种，下列是其中两种方法。‎ 方法一：2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O 方法二：2NaClO3＋H2O2＋H2SO4===2ClO2↑＋O2↑＋Na2SO4＋2H2O 比较方法一和方法二，哪种方法更好？________，说明理由：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 实验室常用氯酸钠(NaClO3)、亚硫酸钠(Na2SO3)和硫酸共热制备二氧化氯，其化学反应方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)工业上用稍潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60 ℃时反应制得。某学生用如图所示的装置模拟工业制取及收集ClO2，其中A为ClO2的发生装置，B为ClO2的凝集装置，C为尾气吸收装置。‎ 请问：A部分还应添加温度控制装置，请你说出一种温度控制方法________________________________________________________________________。‎ B部分还应补充什么装置____________，C中应装的试剂为____________。‎ 我国最近成功研制出制取ClO2的新方法，其反应的微观过程如图所示：‎ 该反应的化学方程式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)二氧化氯做消毒剂时，被还原成Cl－，它的消毒效率是同质量常用消毒剂NaClO(84消毒液的主要成分)的________倍。消毒水时，ClO2还可将Fe2＋、Mn2＋转化成Fe(OH)3、MnO2难溶物除去，请写出二氧化氯与Mn2＋反应的离子方程式________________________________________________________________________。‎ ‎【解析】　(1)从环境、安全和产率角度考虑应选择方法二，原因是方法一的缺点主要是同时产生了大量的氯气，不仅产率低，而且产品难以分离，同时很有可能造成环境污染；方法二的优点是安全性好，没有产生毒副产品。用氯酸钠(NaClO3)、亚硫酸钠(Na2SO3)和硫酸共热制备二氧化氯，还生成硫酸钠和水，化学反应方程式为2NaClO3＋Na2SO3＋H2SO4===2ClO2↑＋2Na2SO4＋H2O；(2)二氧化氯的沸点低，B为ClO2的凝集装置，B装置应补充(冰水)冷凝装置，C为尾气吸收装置，可选择NaOH溶液来吸收尾气；由微观过程可知，氯气与NaClO2反应，由原子及电子守恒可知，反应为2NaClO2＋Cl2===2NaCl＋2ClO2；(3)二氧化氯做消毒剂时，被还原成Cl－，质量是m的二氧化氯转移电子是5m/67.5 mol，次氯酸钠做消毒剂时，被还原成Cl－，质量是m的次氯酸钠转移电子是2m/74.5 mol，所以二者的消毒效率之比是5m/67.5∶2m/74.5≈2.76；ClO2氧化除去Mn2＋的离子方程式为2ClO2＋5Mn2＋＋6H2O===5MnO2↓＋2Cl－＋12H＋。‎ ‎【答案】　(1)方法二　方法一的缺点主要是同时产生了大量的氯气，不仅产率低，而且产品难以分离，同时很有可能造成环境污染；方法二的优点是安全性好，没有产生毒副产品　2NaClO3＋Na2SO3＋H2SO4===2ClO2↑＋2Na2SO4＋H2O ‎(2)水浴加热　(冰水)冷凝　NaOH溶液　2NaClO2＋Cl2===2NaCl＋2ClO2‎ ‎(3)2.76　2ClO2＋5Mn2＋＋6H2O===5MnO2↓＋2Cl－＋12H＋‎ ‎【提炼】　制备物质方法选择时，不仅要考虑产率，还要结合环境友好、安全性等角度综合选定。‎