高考第一轮复习——卤族元素学案含答案

高考第一轮复习——卤族元素学案含答案

年 级 高三 学 科 化学 版 本 苏教版 内容标题 高三第一轮复习：卤族元素 ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容：‎ 卤族元素 二. 教学目标：‎ 了解氯及其重要化合物的主要性质；掌握氯气的实验室制法；‎ 认识氯气及其化合物在生产中的应用；‎ 理解卤素单质和化合物的相似性和递变性；‎ 掌握X－的检验方法；‎ 利用氯、溴、碘单质的氧化性及强弱比较的方法，理解海水中提取溴的方法。‎ 三. 教学重点、难点：‎ 氯及其化合物的性质，卤族元素及其化合物的相似性和递变性，卤离子的检验 ‎［教学过程］‎ 一、卤族元素的“原子结构——性质”的关系 ‎ 结论：结构决定性质，性质反映结构。‎ 二、卤族元素的“性质——制备”的关系 卤族元素的化学性质活泼，所以在自然界中以化合态的形式存在。‎ ‎1、卤素单质的制备（Cl2）——氧化还原法 ‎⑴工业制法：电解饱和食盐水 电解熔融氯化钠 ‎⑵实验室制法：强氧化剂＋浓盐酸反应制取氯气：‎ 原理与装置：‎ ‎2、卤化氢的制备——难挥发酸制挥发性酸 三、卤族元素的“一般——特殊”的归纳 卤族元素的单质及其化合物有许多共性，但也存在诸多特殊之处。‎ ‎（一）单质 ‎1、物理性质 化学式 F2‎ Cl2‎ Br2‎ I2‎ 颜色 淡黄绿色 黄绿色 深红棕色 紫黑色 状态 气体 气体 液体 固体 密度 逐渐增大 熔沸点 逐渐升高 水溶液 浅黄绿色 橙色 黄色 CCl4溶液 黄绿色 橙红色 紫红色 毒性 剧毒 有毒 剧毒 有毒 Cl2、Br2、I2在水中的溶解能力比较小，但较易溶于有机溶剂中，常见的有机溶剂有：汽油、苯、四氯化碳、酒精等。‎ ‎2、化学性质（主要体现强氧化性）‎ ‎⑴与金属反应：Fe、Cu等，但由于氧化能力不同，产物不完全相同 ‎⑵与非金属反应：H2、P等 都可以与氢化合生成相应的氢化物HX，但卤族元素按原子序数递增的顺序从上至下，与氢化合的难易程度逐渐增大，产生的气态氢化物的稳定性逐渐减弱，其水溶液的酸性逐渐增强。‎ ‎⑶与水作用：‎ ‎ （X＝Cl、Br、I）‎ ‎⑷与碱作用：‎ 漂白粉的制备，成分及漂白原理：‎ 氯气通入石灰乳中：‎ 主要成分：、，有效成分：‎ 漂白原理：‎ ‎⑸与Fe2＋、SO2、Na2SO3、Na2S等还原性物质反应，如：‎ X2＋SO2＋2H2O＝H2SO4＋2HX；2Fe2＋＋Cl2＝2Cl－＋2Fe3＋，但：可Fe3＋氧化I－：‎ ‎2I－＋2Fe3＋＝I2＋2Fe2＋‎ ‎⑹与有机物发生加成、取代反应等。注意反应条件、反应产物。‎ ‎⑺卤素单质间的相互置换 ‎（二）化合物：‎ ‎1、卤化氢：卤化氢均为无色有刺激性气味的气体，易溶于水，易挥发与空气中水蒸气 结合形成白雾。HF有剧毒，能腐蚀玻璃：‎ 性质比较：‎ ‎①热稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI ‎②酸性：HF（弱）＜HCl＜HBr＜HI ‎③还原性：HF＜HCl＜HBr＜HI ‎2、卤化银 卤化银 AgF AgCl AgBr AgI 水溶性 可溶 难溶 颜色 白色 浅黄色 黄色 性质 感光性，例：‎ 用途 制作感光材料 胶卷 人工降雨 ‎3、卤离子的检验：用硝酸酸化的硝酸银溶液，观察产生沉淀的颜色。‎ 若有CO32－、SO32－、SO42－等离子干扰，应先加入足量的硝酸钡溶液，取上层清液继续实验。‎ 四、卤族元素及其重要化合物间的转化关系 说明：‎ ‎1、新制氯水的成分：含有Cl2、H2O和HClO以及Cl－、ClO－、H＋及极少量的OH－。久置氯水中由于HClO分解为HCl和O2，因此，久置氯水相当于稀盐酸。‎ 液氯属于纯净物，它具有氯气的性质，不具有漂白性，而氯水属于混合物，它既具有盐酸的性质，又具有氯气和次氯酸的性质，有很强的氧化性和漂白性。‎ 氯水与石蕊试液时先变红再褪色（氯水显酸性，使紫色石蕊试液变红，次氯酸有强氧化性，使有色物质氧化而褪色）‎ 氯水遇湿润淀粉－KI试纸先变蓝再褪色，是由于氯气氧化I－制得单质I2，当氯气过量时，继续氧化单质碘，生成无色的IO3－。‎ ‎2、在不同条件下，新制氯水溶液中起作用的物质（或微粒）有所不同。‎ 抓住诸因素对平衡：Cl2＋H2OHCl＋HClO的影响，合理解释某些具体问题：‎ ‎⑴当加入可溶性氯化物时，c（Cl－‎ ‎）增大，平衡左移，因此可用排饱和食盐水的方法收集Cl2，也可以用排饱和食盐水的方法除去Cl2中的杂质HCl；‎ ‎⑵当加入浓盐酸时，c（Cl－）和c（H＋）都增大，平衡左移，因此，可用氯酸盐和次氯酸盐与浓盐酸反应制取或测漂白粉中的“有效氯”，当加入CaCO3和Na2CO3时，c（H＋）减少，平衡右移，可使氯水中的c（HClO）增大，增强漂白效果；‎ ‎⑶当加入碱溶液时，溶液中c（HClO）和c（H＋）都减少，平衡右移，实验室常用浓碱液来吸收未反应完的Cl2，防止环境污染；‎ ‎⑷氯水光照后，因HClO见光分解，平衡右移，故新制氯水须避光保存，且须现做现配，而久置的氯水就是盐酸。‎ ‎3、关于NO2和Br2的鉴别：‎ ‎⑴不能用KI，要用硝酸银溶液；‎ ‎⑵不能用pH试纸，可用浓氨水；‎ ‎⑶不能用NaOH或水，可用CCl4等有机溶剂。‎ ‎4、当溶液中存在多种还原性物质时，加入氧化剂，还原性强的物质应先被氧化。如：‎ 在FeBr2溶液中通入少量Cl2气体：‎ 在FeBr2溶液中通入足量Cl2气体：‎ 在FeI2溶液中加入少量溴水：‎ 在FeI2溶液中加入足量溴水：‎ ‎5、使溴水褪色的物质有：‎ ‎⑴因萃取作用而使溴水褪色的物质：苯、CCl4、直馏汽油等有机溶剂；‎ ‎⑵能与溴水发生氧化还原反应的还原性无机化合物：H2S、SO2、Fe2＋、I－等；能与溴水发生氧化还原反应的还原性有机化合物：含有醛基的化合物等；‎ ‎⑶能与溴水发生反应的金属，如：Na、Mg、Al等；‎ ‎⑷能与溴水发生加成反应的不饱和有机化合物；‎ ‎⑸能与溴水反应的碱性物质，如：NaOH、Na2CO3等。‎ ‎6、氯气的制取：装置适用于：固体（或液体）和液体反应；在实验前必须检查装置的 气密性：在装入药品前，小火加热，看烧杯中导管口是否有气泡冒出。‎ 产生气体后，由于气体中可能含有挥发出的HCl和水蒸气，欲得到纯净干燥的氯气，防止环境污染，可采用如下的方法处理：‎ ‎①除杂：Cl2（HCl）：饱和食盐水 ‎②干燥：浓硫酸、P2O5（s）、无水CaCl2等 ‎③收集：向上排空气法、排饱和食盐水法 ‎④检验是否集满：湿润的淀粉－KI试纸（变蓝色）或湿润的蓝色石蕊试纸（先变红后褪色）‎ ‎⑤尾气处理：碱液吸收（常用NaOH溶液）‎ ‎7、在制取HBr和HI气体时，由于浓硫酸可将Br－、I－氧化，所以不能用浓硫酸和NaBr、NaI反应制备HBr、HI。应用难挥发的浓磷酸代替浓硫酸。‎ ‎8、特殊性质归纳：‎ ‎⑴常温下溴是唯一的液态非金属单质，极易挥发，保存时用水封；‎ ‎⑵碘易升华，碘单质遇淀粉变蓝。碘单质与铁反应生成FeI2；‎ ‎⑶CaCl2、CaBr2溶于水，但CaF2（俗称萤石）不溶于水；‎ ‎⑷F2和水剧烈反应，所以F2不能将溶液中的 、、氧化，将F2通入某溶液中，应先考虑它和水的反应，再考虑生成的HF能否和溶液中的其它成分反应；‎ ‎⑸卤素单质中，只有F2可与稀有气体反应；‎ ‎⑹卤化氢的水溶液中只有氢氟酸是弱酸，但它能腐蚀玻璃，只能保存在塑料瓶中。‎ ‎9、“类卤素”如（CN）2、（SCN）2、（OCN）2以及卤素互化物如IBr、BrCl3等性 质与卤素单质的氧化性、与碱溶液反应生成卤化物和次卤酸盐、与Ag＋结合的生成物的难溶性等性质相似，但由于上述物质不是由一种元素组成，其组成元素的化合价有差别，以致在参加化学反应时价态的变化与卤素单质不完全相同。‎ ‎【典型例题】‎ 例1. 今有甲、乙、丙三瓶等体积的新制氯水，浓度均为0.1mol/l，如果在甲瓶中加入少量的NaHCO3晶体，在乙瓶中加入少量的NaHSO3晶体，丙瓶不变，片刻后甲、乙、丙三瓶溶液中HClO的物质的量浓度大小关系是〈溶液体积变化忽略不计〉‎ A. 甲＝乙＞丙 B. 甲＞丙＞乙 C. 丙＞甲＝乙 D. 乙＞丙＞甲 解析：氯水中存在下列平衡：Cl2＋H2O＝HCl＋HClO加入NaHCO3后因为酸性HCl＞H2CO3＞HClO，所以甲瓶中NaHCO3与HCl反应，平衡向右移动，HClO浓度增大，又因HClO具有强氧化性，可将NaHSO3氧化，故乙瓶中HClO浓度下降，而丙瓶中没有影响平衡的物质，故HClO浓度不变。所以本题答案为B 答案：B 例2. 用滴管将新制的饱和氯水慢慢滴入含酚酞的NaOH稀溶液中，当滴到最后一滴时红色突然褪去，试回答下列问题；‎ ‎（1）实验室保存饱和氯水的方法是： ；‎ ‎（2）产生上述现象的原因可能有两种（简要文字说明）：‎ ①是 ‎ ②是 ‎ ‎（3）简述怎样用实验证明红色褪去原因是①或②：‎ 解析：（1）新制氯水中，因HClO见光分解，平衡右移，故新制氯水须避光保存，且须现做现配；‎ ‎（2）能使变红的酚酞褪色的原因是溶液碱性减弱或过量氯水中的HClO将变红的酚酞漂白 ‎（3）若要设计实验证明褪色的可能原因，最简便的方法就是在褪色后的溶液中再滴加NaOH溶液，若不出现红色，说明是HClO漂白作用的结果，若再出现红色，说明是氯水与NaOH反应，碱性减弱的原因。‎ 答案：（1）在阴凉处于棕色试剂瓶中密封保存 ‎（2）一是氯水与NaOH反应生成两种盐，碱性减弱。二是氯水过量后HClO的漂白性将溶液变成无色。‎ ‎（3）向无色溶液中再加入NaOH溶液，若不再出现红色，应为原因②，若再出现红色，应为原因①。‎ 例3. 甲、乙、丙三种溶液各含有一种X－（X－为Cl－、Br－、I－）离子，向甲中加淀粉溶液和氯水，则溶液为橙色，再加丙溶液，颜色无明显变化。则甲、乙、丙依次含有 A. Br－、Cl－、I－ B. Br－、I－、Cl－‎ C. I－、Cl－、Br－ D. Cl－、I－、Br－‎ 解析：向甲中加淀粉溶液和氯水，则溶液为橙色，不显蓝色，说明不存在I－，而是Br－，与Cl2作用生成了Br2单质显橙色；再加丙溶液，无明显变化，说明丙溶液与Br2不反应，则丙溶液中也不存在I－，只能存在Cl－，则乙中存在I－，本题答案为B 答案：B 例4. 氰（CN）2、硫氰（SCN）2的化学性质与卤素（X2）很相似，化学上称为拟卤素，如（SCN）2＋H2O＝HSCN＋HSCNO。阴离子的还原性强弱为Cl－＜Br－＜CN－＜SCN－＜I－。试写出：‎ ‎①（CN）2与KOH溶液反应的化学方程式： ；‎ ‎②NaBr和KSCN的混合溶液中加（CN）2反应的离子方程式： 。‎ 解析：本题属于信息题。根据题给信息可知：（CN）2、（SCN）2的化学性质与卤素（X2）相似，则方程①可写成：（CN）2＋2KOH＝KCN＋KCNO＋H2O；而且其阴离子的还原性强弱顺序为：Cl－＜Br－＜CN－＜SCN－＜I－。根据氧化还原反应规律，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，可知：NaBr和KSCN的混合溶液中加（CN）2，（CN）2可与KSCN反应而不与NaBr反应，方程式为：（CN）2＋2SCN－＝2CN－＋（SCN）2‎ 答案：①（CN）2＋2KOH＝KCN＋KCNO＋H2O；‎ ‎②（CN）2＋2SCN－＝2CN－＋（SCN）2‎ 例5. 下图中的每一方格表示有关的一种反应物或生成物，其中粗框表示初始反应物（反应时加入或生成的水，以及生成沉淀J时的其他产物均已略去）。‎ 请填写下列空白：‎ ‎⑴物质B是 ，F是 ，J是 。‎ ‎⑵反应①的离子方程式是 。‎ 解析：本题属于框图题，关键在于如何找到切入点。‎ 从饱和食盐水的电解入手，其反应是：2NaCl＋2H2O＝H2↑＋Cl2↑＋2NaOH产物有A、B、C各三种。从题目所给的框图可以看出，物质B既能与A反应生成D和E，又能与C反应生成G。从电解食盐水的3种产物来看，只有氯气才符合这种特点，它既与氢气在点燃的条件下生成氯化氢：Cl2＋H2＝2HCl；它又与氢氧化钠在常温下生成次氯酸钠和氯化钠：Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O。因而，可以确定物质B是氯气。若将此化学方程式改写作离子方程式，就是本题②的答案。除了水不计外，框图还指出，B与A反应得到两种产物，B与C反应只得到一种产物，可以确定A是氢氧化钠，C是氢气。当然，作为B与C反应而得到的生成物G是氯化氢。下一步需确定物质F。F既能与氯气直接反应生成物质I，又能与氯化氢反应生成物质H和氢气。如果把氯化氢当作溶液看（即盐酸），能与氯气、盐酸都可以发生反应的物质估计可能是一种金属。那么，I和H都应当是此金属的氯化物，且两种金属氯化物之间存在一定的转化关系，说明该金属具有两种可变化合价。从中学范围内无机化合物的知识来看，只有铁才有这种特点：与氯气反应生成＋3价铁的氯化物：2FeCl2＋Cl2＝2FeCl3这样，可以认定物质F应当是金属铁，H是氯化亚铁，至此，框图的大部分都得到了合理的解释。‎ 最后需要确定沉淀J。按图所示，沉淀J可因氯化铁I与D反应而生成，又可因氯化亚铁H和D反应而生成，则J必是含铁的化合物。至此，需反过来对D作出判断。按前述，物质D应是氯化钠和次氯酸钠中的一种，前者不可能分别与铁的两种氯化物反应生成沉淀，这样看来，物质D唯一的可能是次氯酸钠（溶液）。次氯酸钠是一种盐，它除了有盐的通性以外，还有两点特点，即：是一种具有强氧化性的氧化剂；是一种由强碱（氢氧化钠）和弱酸（次氯酸）组成的盐，因而在水中水解呈碱性。当次氯酸钠（溶液）与氯化亚铁H反应时，发挥了其氧化性和碱性的双重作用，将氯化亚铁变成氢氧化铁；与氯化铁I反应时，由于Fe3＋离子不会再被氧化，只显示了其碱性，生成了氢氧化铁。‎ 答案：（1）B是Cl2（或氯气），F是铁（或Fe），J是氢氧化铁（或Fe（OH）3）。‎ ‎（2）Cl2＋2OH－＝ClO－＋Cl－＋H2O 例6. 现用浓盐酸、MnO2共热制Cl2，并用Cl2和Ca（0H）2反应制少量漂白粉，现已知反应：2Cl2＋2Ca（OH）2＝Ca（C10）2＋CaCl2＋2H20（该反应放热）温度稍高即发生副反应：‎ ‎6C‎12＋6Ca（OH）2＝5CaCl2＋Ca（Cl03）2＋6H2O。甲、乙、丙三人分别设计三个实验装置，如下图所示。‎ ‎（1）请从：a不容易控制反应速率；b容易控制反应速率；c有副反应发生；d可防止副反应发生；e污染环境；f可防止污染环境；几个方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点作出评析，并选择符合题目要求的选项填在空格内。‎ 优点 缺点 甲装置 乙装置 丙装置 ‎（2）上图中甲由A、B两部分组成，乙由C、D、E三部分组成，丙由F、G组成，从上述甲、乙、丙三套装置中选出合理的部分（按气流从左到右的方向）组装一套较完善的实验装置（填所选部分的编号） 。‎ ‎（3）实验中若用1L12mol•l－1浓盐酸与足量的MnO2反应，最终生成Ca（ClO）2的物质的量总小于0.15mol，其可能的主要原因是 。‎ 解析：本题综合性较强，既要熟悉Cl2的制法，又要抓住题给信息应用理论知识采取相应的实验措施。根据题给药品，制取Cl2应选用装置C或F，依据题给信息Cl2与Ca(OH)2的反应是放热反应，且温度高时易发生副反应，所以制漂白粉时应采取降温措施。Cl2有毒，又需进行尾气处理。‎ 答案：（1）甲：d，ae 乙：b、f， c 丙b，ce ；‎ ‎（2）C（F）、B、E；‎ ‎（3）MnO2只能氧化浓HCl，随着反应进行，c（Cl—）减小，还原性减弱，反应不能继续进行