通用版高考化学微一轮复习富集在海水中的元素学案20180509112

通用版高考化学微一轮复习富集在海水中的元素学案20180509112

第13讲　富集在海水中的元素——卤素 考纲要求 ‎1.掌握氯元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。‎ ‎2.了解氯元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。‎ ‎3.卤族元素的性质递变规律及与化工生产相结合的资源综合利用。‎ 考点一　氯及其化合物的性质和应用 ‎1．氯气的性质 ‎(1)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 ‎(2)化学性质(写出化学方程式)‎ ‎①与金属NaFe2Fe＋3Cl22FeCl3Cu ‎②与非金属：H2＋Cl22HCl ‎③与水：Cl2＋H2OHCl＋HClO ‎2．氯的化合物 ‎(1)次氯酸(HClO)‎ ‎(2)次氯酸钙[Ca(ClO)2]‎ ‎①Ca(ClO)2是漂白粉的有效成分。‎ ‎②漂白原理：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO。‎ ‎【多维思考】‎ ‎1．若遇到Cl2泄漏，应如何自救？‎ 提示：Cl2的密度比空气大，要逆风向高处跑。由于Cl2易和碱反应，故可用肥皂水或纯碱溶液润湿的毛巾捂住口鼻。‎ ‎2．能否用pH试纸测定氯水的pH?‎ 提示：不能。‎ 氯水的成分及性质 ‎1．成分：三种分子(H2O、Cl2、HClO)、四种离子(ClO－、Cl－、H＋、OH－)。‎ ‎2．性质：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。在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，现列表如下：‎ 参与反应的微粒 所加试剂 实验现象 离子方程式或解释 Cl－‎ AgNO3溶液 白色沉淀 Cl－＋Ag＋===AgCl ↓‎ H＋‎ Na2CO3固体 有气泡产生 ‎2H＋＋CO===‎ CO2↑＋H2O HClO 有色布条 布条颜色褪去 发生氧化还原反应 Cl2‎ FeCl2溶液 溶液变棕黄色 ‎2Fe2＋＋Cl2===‎ ‎2Fe3＋＋2Cl－‎ Cl2、H2O SO2‎ 黄绿色褪去 SO2＋Cl2＋2H2O ===4H＋＋2Cl－＋SO HClO、H＋‎ 石蕊溶液 先变红后褪色 酸性和漂白性 Cl2、H＋‎ 镁粉 氯水的颜色褪去并有气泡产生 Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，H＋被消耗，使Cl2＋H2OHCl＋HClO，平衡右移，Cl2减少，颜色变浅直至褪色 ‎3.氯水的酸性和漂白性 向新制氯水中滴入NaOH等强碱溶液，氯水褪色是因为Cl2与NaOH发生了反应，但向新制氯水中滴入石蕊试液，溶液先变红色，后来颜色又褪去，显红色是因为氯水显酸性，褪色的原因是HClO的强氧化性将色素氧化。‎ 考向一　氯气及其水溶液的性质 ‎1．下列氯化物中，既能由金属和氯气直接反应得到，又能由金属和盐酸反应制得的是 (　　)‎ A．FeCl2　　　　　　 B．AlCl3‎ C．FeCl3 D．CuCl2‎ 答案：B ‎2．用经Cl2消毒的自来水配制下列溶液：①Na2SO3；②KI；③AlCl3；④FeCl2；⑤AgNO3；⑥稀盐酸，发现部分药品变质，它们是 (　　)‎ A．①②④⑤ B．①②③④‎ ‎ C．①②④ D．③⑥‎ 解析：用Cl2消毒的自来水中，含有盐酸和氧化剂HClO，Cl－能使Ag＋沉淀，HClO能将SO、Fe2＋、I－等氧化。‎ 答案：A ‎3．氯水中含有多种成分，因而具有多种性质，根据氯水分别与如图四种物质发生的反应填空(a、b、c、d重合部分代表物质间反应，且氯水足量)。‎ ‎(1)能证明氯水具有漂白性的是________(填“a”“b”“c”或“d”)。‎ ‎(2)c过程中的现象是__________________________________，‎ b过程中反应的离子方程式为___________________________。‎ ‎(3)a过程中反应的化学方程式为________________________。‎ 解析：氯水中Cl2能氧化FeCl2，H＋与Na2CO3、石蕊作用，Cl－能与Ag＋生成AgCl，氯水成分中的HClO，具有漂白性，能使石蕊溶液褪色。‎ 答案：(1)d　(2)产生白色沉淀　2H＋＋CO===H2O＋CO2↑　(3)Cl2＋2FeCl2===2FeCl3‎ 考向二　次氯酸和次氯酸盐 ‎4．下列关于漂白粉的叙述正确的是 (　　)‎ A．漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2和CaCl2‎ B．漂白粉在空气中久置后会变质 C．漂白粉是由Cl2与烧碱制得的 D．在使用漂白粉时应用浓盐酸 解析：Cl2通入石灰乳中制得漂白粉；其有效成分是Ca(ClO)2；漂白粉在空气中发生如下反应Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，漂白粉在空气中久置会变质；D选项中，浓盐酸与漂白粉发生反应，Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O。‎ 答案：B ‎5．氯在饮用水处理中常用作杀菌剂，且HClO的杀菌能力比ClO－强。‎25 ℃‎时氯气—氯水体系中存在以下平衡关系：‎ Cl2(g)Cl2(aq)‎ K1＝10－1.2‎ Cl2(aq)＋H2OHClO＋H＋＋Cl－　K2＝10－3.4‎ HClOH＋＋ClO－　Ka＝？‎ 其中Cl2(aq)、HClO和ClO－分别在三者中所占分数(α)随pH变化的关系如图所示。下列表述正确的是(　　)‎ A．Cl2(g)＋H2O2H＋＋ClO－＋Cl－　K＝10－10.9‎ B．在氯处理水体系中，c(HClO)＋c(ClO－)＝c(H＋)－c(OH－)‎ C．用氯处理饮用水时，pH＝7.5时杀菌效果比pH＝6.5时差 D．氯处理饮用水时，在夏季的杀菌效果比在冬季好 解析：Cl2(g)＋H2O2H＋＋ClO－＋Cl－　K＝K1×K2×Ka，由图可得Ka＝10－7.5，故K值为10－12.1，A项错误；根据电荷守恒得，c(H＋)＝c(OH－)＋c(ClO－)＋c(Cl－)，而c(HClO)由于部分电离而不等于c(Cl－)，B项错误；已知HClO的杀菌能力比ClO－强，从图中可知，c(HClO)在pH＝7.5时此在pH＝6.5时低，则杀菌效果较差，C项正确；夏季温度高，氯的溶解能力变差，杀菌效果也变差，D项错误。‎ 答案：C 考点二　氯气的实验室制法 一、氯气的实验室制法 ‎ ‎1．实验原理：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O ‎ 若无MnO2，可以用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等氧化剂代替，反应不需要加热，如2KMnO4＋16HCl(浓)===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O。‎ ‎2．实验装置 ‎3．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，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。 ‎ ‎(3)实验室制取Cl2时，常常根据集气瓶中气体的颜色判断是否收集满。‎ 二、氯气的性质实验 ‎　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 验证干燥的氯气无漂白作用，湿润的氯气有漂白作用 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，可与金属及还原性化合物反应 E 淀粉－KI溶液 溶液变蓝色 F 铁粉 产生棕色烟 G NaOH溶液 吸收多余的氯气 ‎【感悟测评】 ‎ ‎　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎(1)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 (　　)‎ ‎(2)MnO2与浓盐酸反应制Cl2的离子方程式：MnO2＋4HClMn2＋＋2Cl－＋Cl2↑＋2H2O (　　)‎ ‎(3)氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度 (　　)‎ ‎(4)实验室用MnO2和稀盐酸共热制取少量氯气 (　　)‎ ‎(5)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(　　)‎ 答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×‎ ‎1．反应物的选择：‎ ‎(1)必须用浓盐酸，稀盐酸与MnO2不反应，故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。‎ ‎(2)用KMnO4、KClO3等作氧化剂时，应撤去装置中的酒精灯。‎ ‎2．加热温度：不宜过高，以减少HCl的挥发。‎ ‎3．Cl2的吸收剂：常用NaOH溶液或碱石灰，不用澄清石灰水，因为澄清石灰水中Ca(OH)2浓度小，吸收慢且吸收不完全。‎ ‎4．验满方法：常根据Cl2的黄绿色判断是否收集满，也可用湿润的淀粉－KI试纸或湿润的蓝色石蕊试纸。‎ 考向一　氯气的制备原理和装置 ‎1．实验室制备氯气的装置如图。图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置，其中错误的是(　　)‎ 解析：装置C的导气管，应长进短出。‎ 答案：C ‎2．实验室用下列两种方法制氯气：①用含HCl ‎146 g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用‎87 g MnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气(　　)‎ A．①多　　　　　　　 B．②多 C．一样多 D．无法比较 解析：MnO2‎ 不与稀盐酸反应，①中当反应进行到一定程度，浓盐酸变为稀盐酸时，反应停止，‎146 g HCl不能完全反应，故①产生的Cl2少。‎ 答案：B 考向二　氯气制备和性质的综合探究 ‎3．某校化学实验兴趣小组为了探究在实验室制备Cl2的过程中有水蒸气和HCl挥发出来，同时证明氯气的某些性质，甲同学设计了如图所示的实验装置(部分支撑用的铁架台省略)，按要求回答问题。‎ ‎(1)若用含有0.2 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应制Cl2，制得的Cl2体积(标准状况下)总是小于‎1.12 L的原因是__________________________________________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎(2)①装置B中盛放的试剂名称为_______________________，‎ 作用是________________________________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ 装置C中盛放的试剂足量，其名称为______________________，‎ 作用是_______________________________________________。‎ ‎②装置D和E中出现的现象不同说明的问题是__________________________________________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎③装置F的作用是___________________________________。‎ ‎④写出装置G中发生反应的离子方程式：___________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎ (3)乙同学认为甲同学的实验有缺陷，不能确保最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种。为了确保实验结论的可靠性，证明最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种，乙同学提出在某两个装置之间再加一个装置。你认为该装置应加在________与________之间(填装置字母序号)，装置中应放入____________________________(填写试剂或用品名称)。‎ 解析：(1)加热时HCl挥发，且随着反应的进行浓盐酸变稀，稀盐酸与MnO2不反应，故0.2 mol HCl并不能全部反应，所以制得Cl2的体积小于‎1.12 L。‎ ‎(2)实验的目的是验证Cl2中有H2O(g)和HCl(g)及Cl2的某些性质，故装置B中应盛放无水硫酸铜，证明H2O(g)的存在；装置C中应盛放无水CaCl2，用以除去气体中的水蒸气，防止对装置D、E中的实验造成干扰。装置F的作用是吸收Cl2，装置G的作用是检验是否有HCl。‎ ‎(3)若能证明F中Cl2被吸收完全，则可证明最终通入 AgNO3溶液中的气体只有一种，故可在F、G之间增加装有湿润的淀粉KI试纸(或湿润的有色布条)的装置，用于检验Cl2是否被完全吸收。‎ 答案：(1)随着反应的进行盐酸的浓度会变小，MnO2与稀盐酸不反应；加热时HCl因挥发而损失 ‎(2)①无水硫酸铜　证明有水蒸气　无水氯化钙　除去气体中的水蒸气，防止水蒸气对装置D、E中的实验造成干扰(其他合理答案也可)‎ ‎②氯气无漂白性，次氯酸有漂白性 ‎③吸收氯气　④Ag＋＋Cl－===AgCl↓‎ ‎(3)F　G　湿润的淀粉KI试纸(或湿润的有色布条)‎ 考点三　卤素性质和X－的检验 ‎1．卤素的性质的递变性、相似性 ‎(1)递变性 ‎ (2)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＋H2OHX＋HXO(F2 例外)；‎ ‎④都能与碱液反应：X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O(F2例外)。‎ ‎2．卤素离子的检验方法 ‎(1)AgNO3溶液和稀硝酸—沉淀法 ‎ (2)置换—萃取法 ‎ (3)氧化—淀粉法 ‎【多维思考】‎ ‎1．检验Cl－时加入稀HNO3的作用是什么？能否用稀硫酸代替？‎ 提示：排除HCO、CO等离子的干扰；不能用稀硫酸代替，因为Ag2SO4微溶于水。‎ ‎2．淀粉－KI试纸常用于检验哪些物质？‎ 提示：检验强氧化性物质，如Cl2、Br2、O3、FeCl3溶液等。‎ ‎1．F2、Br2、I2的特殊性 ‎(1)氟元素无正价，F2与H2O发生置换反应：‎2F2＋2H2O===4HF＋O2。‎ ‎(2)Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质；液溴易挥发且有毒，通常用水封来保存。‎ ‎(3)晶体碘易升华，I2能使淀粉变蓝色。‎ ‎2．Cl2、Br2、I2溶于各溶剂后的颜色 溶质 Cl2‎ Br2‎ I2‎ 溶剂 水 CCl4‎ 水 CCl4‎ 水 CCl4‎ 溶液颜色 黄绿色 黄绿色 橙色 橙红色 棕褐色 紫红色 三种物质在其他有机溶剂(如汽油、苯等)中的颜色与在CCl4中的颜色差别不大，而且由于浓度不同，各物质在同一溶剂中的颜色也有差异。‎ 考向一　卤素单质氧化性强弱的实验探究 ‎1．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：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，可知应选A。‎ 答案：A ‎2．某化学小组用如图所示装置验证卤素单质氧化性的相对强弱。下列说法不正确的是(　　)‎ A．E处棉花球变成黄色，说明Cl2的氧化性比Br2强 B．F处棉花球变成蓝色，说明Br2的氧化性比I2强 C．E处发生反应的离子方程式为：Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2‎ D．G装置中NaOH溶液与Cl2反应的离子方程式为2OH－＋Cl2===ClO－＋Cl－＋H2O 解析：Cl2与NaBr反应：Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，故A、C正确；氯气和溴蒸气都能与KI反应生成碘单质，故F处棉花球变成蓝色，不能说明溴的氧化性比碘的强，B错误；Cl2与NaOH反应，其离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，D正确。‎ 答案：B 考向二　卤素离子的检验方法 ‎3．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 解析：氯水中的Cl2分别与NaBr、NaI反应：2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2,2NaI＋Cl2===2NaCl＋I2，均可被CCl4萃取，通过观察CCl4中颜色的不同可鉴别，②正确；Cl－、Br－、I－分别与Ag＋反应，产生白色沉淀AgCl，浅黄色沉淀 ‎ AgBr，黄色沉淀AgI，且均不溶于稀HNO3，可鉴别，④正确；⑤同②类似，可鉴别，正确。‎ 答案：C ‎4．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：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，故不能确定是否含有溴离子；溴离子和碘离子均能使酸性高锰酸钾溶液褪色；加入少量的碘水，再加入CCl4振荡，有机层是萃取单质碘而显色，并没有溴单质产生。‎ 答案：D ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎(1)(2019·高考海南卷，7B)碘化钾与浓硫酸反应可制备碘化氢(　　)‎ ‎(2)(2019·高考江苏卷，3B)ClO2具有还原性，所以可用于自来水的杀菌消毒 (　　)‎ ‎(3)(2019·高考江苏卷，13D)向某黄色溶液中加入淀粉KI溶液，溶液呈蓝色，则溶液中含Br2(　　)‎ ‎(4)(2019·高考天津卷，‎1C)用氯气处理水中的Cu2＋，Hg＋等重金属离子 (　　)‎ ‎(5)(2019·高考天津卷，4D)鉴别NaBr和KI溶液，分别加新制氯水后，用CCl4萃取(　　)‎ ‎(6)(2019·高考全国卷Ⅱ，10D)将Cl2与HCl混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的Cl2(　　)‎ ‎(7)(2019·高考全国卷Ⅲ，‎7C)因为次氯酸盐具有氧化性，所以可用漂白粉漂白织物 (　　)‎ ‎(8)(2019·高考全国卷Ⅲ，‎9C)浓盐酸与MnO2反应制备纯净Cl2，可以将气体产物先通过浓硫酸，后通过饱和食盐水 (　　)‎ ‎(9)(2019·高考全国卷Ⅲ，9D)CCl4萃取碘水中的I2，应先从分液漏斗下口放出有机层，后从上口倒出水层(　　)‎ 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√　(8)×　(9)√‎ ‎2．(2019·高考上海卷)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：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.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，则溶液的漂白性会增强，正确；B.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.加入氯化钙溶液，不能发生反应，溶液的水对氯水起稀释作用，使溶液的漂白性减弱，错误；D.加入二氧化硫的水溶液，与Cl2发生反应，Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Cl－，使化学平衡逆向移动，溶液的漂白性减弱，错误。‎ 答案：A ‎3．(2019·高考北京卷)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：A.消毒液的制备是用NaOH溶液吸收Cl2，发生的离子方程式为：Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O；B.饱和NaClO溶液pH约为11的原因主要是由于溶液中ClO－的水解，水解方程式为：ClO－＋H2OHClO＋OH－该消毒液pH约为12是因为含有一定量的NaOH，其存在会抑制该水解，故B错误；C.该消毒液与洁厕灵(主要成分为HCl)混用会产生有毒的Cl2发生的离子方程式为：2H＋＋Cl－＋ClO－===Cl2↑＋H2O；D.该消毒液加白醋可生成HClO则可增强漂白作用，运用到了强酸制弱酸的原理，发生的离子方程式为：CH3COOH＋ClO－===HClO＋CH3COO－。‎ 答案：B ‎4．(2019·高考全国卷Ⅰ节选)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加MnO2和H2SO4，即可得到I2，该反应的还原产物为________。‎ 解析：浓缩液中的碘元素以I－的形式存在，I－具有还原性，可将MnO2还原为Mn2＋。‎ 答案：MnSO4或(Mn2＋)‎