高考化学一轮总复习考点扫描专题11氯及其化合物学案.docx
《高考化学一轮总复习考点扫描专题11氯及其化合物学案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考化学一轮总复习考点扫描专题11氯及其化合物学案.docx(21页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高考化学一轮总复习考点扫描专题11氯及其化合物学案
专题11氯及其化合物
【复习目标】
1.了解氯单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解氯单质及其重要化合物对环境质量的影响。
3.掌握氯气的实验室制法包括所用试剂、仪器,反应原理和收集方法。
【考情分析】高考对氯及其化合物考查常规实验、基本理论及化学计算相结合考查氯及其化合物的氧化性、特性及用途。
近五年高考新课标卷共考查6次,题型主要为选择题和实验题出现,试题难度一般较大。
【考点过关】
考点一氯气的性质
1.氯气的性质
物理性质
常温下,氯气是黄绿色、有刺激性、能溶于水、比空气重、易液化的有毒气体
化学性质
与金属反应
2Na+Cl2
2NaCl(产生白烟)
Cu+Cl2
CuCl2(产生棕黄色的烟)
2Fe+3Cl2
2FeCl3(产生棕色的烟,常温下干燥的氯气或液氯不与铁反应,所以液氯通常储存在钢瓶中)
与非金属反应
H2+Cl2
2HCl(发出苍白色火焰,有白雾生成,可用于工业制盐酸)
H2+Cl2
2HCl(发生爆炸,不可用于工业制盐酸)
2P+3Cl2
2PCl3(氯气不足;产生白雾)
2P+5Cl2
2PCl5(氯气充足;产生白烟)
与水反应
Cl2+H2O=HCl+HClO()
与碱反应
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(用于除去多余的氯气)
2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O(用于制漂粉精或漂白粉)
与还原性物质反应
2FeCl2+Cl2=2FeCl3
2KI+Cl2=2KCl+I2(使湿润的淀粉-KI试纸变蓝色,用于氯气的检验)
SO2+Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4(将SO2气体和Cl2气体混合后作用于有色溶液,漂白效果将大大减弱)
与某些有机物反应
CH4+Cl2
CH3Cl+HCl(取代反应)
CH2=CH2+Cl2→CH2ClCH2Cl(加成反应)
2.氯水的组成与性质
平衡关系
Cl2+H2O
HCl+HClO(部分反应)
HClO
H++ClO-(少量电离)
H2O
H++OH-(少量电离)
存在微粒
三种分子H2O、Cl2、HClO
四种离子H+、Cl-、ClO-和OH-
新制氯水
浅黄绿色,有强氧化性和漂白性,含有Cl2、HClO、H2O、H+、Cl―、ClO―等微粒
久置氯水
无色,无强氧化性和漂白性,含有H2O、H+、Cl―等微粒
溶液性质
Cl2没有漂白性,但能够氧化Fe2+、Br—、I—、S2—、SO2—等
Cl—与硝酸银生成白色沉淀
HClO不稳定,在强光照射下氯水中有气泡产生,新制氯水应保存在棕色瓶中且置于阴凉处
HClO有漂白性,如氯水漂白物质,用氯水杀菌、消毒
H+表现酸性,能与碱或某些盐作用。
如在Na2CO3溶液中加入氯水,有气泡产生,CO32―+H+==CO2↑+H2O
多微粒同时表现,如将氯水加入石蕊试液中,观察到:
先变红(H+作用),后褪色(HClO作用)
平衡移动
c(Cl-)增大平衡左移,常用饱和食盐水除Cl2中的HCl和用排饱和食盐水法收集Cl2
加入碱,c(H+)减小平衡右移,常用NaOH溶液吸收多余Cl2和工业上制漂白粉
加入CaCO3,c(H+)减小平衡右移,常用制高浓度的HClO溶液
光照。
c(HClO)减小平衡右移,所以氯水避光保存或现用现配
3.次氯酸盐的性质
水解性
ClO-+H2O
HClO+OH-
与强酸反应
Ca(ClO)2+CO2+H2O===2HClO+CaCO3↓(漂白剂或消毒剂的漂白原理和漂白粉变质的原因)
强氧化性
无论在酸性还是在碱性溶液中,ClO―都具有强氧化性。
在酸性条件下,ClO―的氧化性比Cl2的氧化性强,消毒杀菌效果也强一些。
次氯酸及其盐主要用作强氧化剂及杀菌消毒
【考点演练】下列说法正确的是。
①新制氯水显酸性,向其中滴加少量紫色石蕊试液,充分振荡后溶液呈红色A
②将CO2通入次氯酸钙溶液可生成次氯酸
③液氯和氯水是同一物质
④氯气与水的反应中氯是氧化剂,水是还原剂
⑤次氯酸钠水解的溶液呈碱性,说明次氯酸是弱酸
⑥Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能做氧化剂
⑦Cl2+H2O=2H++Cl—+ClO—
⑧氯气作水的杀菌消毒剂时没有发生化学变化
⑨Cl2能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,说明Cl2具有氧化性
⑩Cl2通入NaOH溶液的离子方程式为Cl2+OH-===Cl-+ClO-+H2O
⑪分别加新制氯水后,用CCl4萃取鉴别NaBr和KI溶液
⑫密闭容器中1molPCl3与1molCl2反应制备PCl5(g),增加2NA个P-Cl键
答案:
②④⑨⑪
考点二氯气的实验室制法
实验原理
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O(必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应)
还可以使用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等作氧化剂与浓盐酸反应,使用以上物质时,反应不需要加热,如2KMnO4+16HCl(浓)=2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O
实验装置
除杂方法
Cl2的净化用水或饱和食盐水洗气,除去混在Cl2中的HCl气体
干燥方法
用浓H2SO4除去混在Cl2中的水蒸气
收集方法
由于Cl2的密度比空气大,常用向上排空法收集,还可用排饱和食盐水的方法收集
验满方法
将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸立即变蓝,则证明已集满
将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸先变红后褪色,则证明已集满
尾气吸收
由于Cl2有毒,多余的Cl2不能直接排放,一般用浓NaOH溶液吸收,而不能用水或澄清石灰水吸收。
因Cl2在水中溶解度不大,澄清石灰水中溶解的Ca(OH)2的量很少,只能吸收少量的Cl2
【考点演练】(2016届贵州七校联考)
Ⅰ.实验室常用以下几种方法制取氯气。
(1)二氧化锰与浓盐酸反应制氯气,写出其反应的离子方程式:
______________。
(2)高锰酸钾与浓盐酸反应制氯气,写出其反应的化学方程式:
_____________________。
(3)氯酸钾与浓盐酸反应制氯气,该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。
Ⅱ.某研究性学习小组利用下列装置制备漂白粉,并进行漂白粉有效成分的质量分数的测定。
(4)装置④中的X试剂为______________。
(5)装置③中发生反应的化学方程式为____________________________,该反应是放热反应,反应温度较高时有副反应发生,改进该实验装置以减少副反应发生的方法是____________。
(6)测定漂白粉有效成分的质量分数:
称取1.000g漂白粉于锥形瓶中,加水溶解,调节溶液的pH,以淀粉为指示剂,用0.1000mol·L-1KI溶液进行滴定,溶液出现稳定浅蓝色时为滴定终点。
反应原理为:
3ClO-+I-===3Cl-+IO
,IO
+5I-+3H2O===6OH-+3I2,实验测得数据如下表所示。
滴定次数
1
2
3
KI溶液体积/mL
19.98
20.02
20.00
该漂白粉中有效成分的质量分数为________;若滴定过程中未充分振荡溶液,局部变浅蓝色时就停止滴定,则测定结果将________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
Ⅲ.测定饱和氯水中氯元素的总量
(7)某小组设计的实验方案为:
使用如图装置,加热15.0mL饱和氯水试样,测定产生气体的体积。
此方案不可行的主要原因是____________________________。
(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)
(8)资料:
次氯酸会破坏酸碱指示剂;次氯酸或氯气可被SO2、H2O2、FeCl2等物质还原成Cl-。
根据下列资料,为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节):
________。
答案:
(1)MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O
(2)2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O(3)5∶1(4)NaOH溶液(5)2Ca(OH)2+2Cl2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O将装置③放于冷水浴中进行实验(6)42.90% 偏低(7)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)(8)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)
考点三卤族元素
周期表位置
卤族元素位于周期表ⅦA族,包含氟、氯、溴、碘、砹五种元素
单质的相似性
都能与大多数金属反应,如2Fe+3Br2===2FeBr3,但I2与Fe反应生成FeI2
都能与H2反应生成HX:
X2+H2===2HX(X代表Cl、Br、I)
都能与水反应:
X2+H2O
HX+HXO(F2例外:
2F2+2H2O===4HF+O2)
都能与碱溶液反应:
X2+2NaOH===NaX+NaXO+H2O(F2例外)
单质的递变性
氟、氯、溴、碘四种单质的状态分别为气、气(易液化)、液(易挥发)固(易升华),熔、沸点逐渐升高,颜色逐渐加深(浅黄绿色、黄绿色、红棕色、紫黑色),密度逐渐增大
氯、溴、碘单质的氧化性强弱是Cl2>Br2>I2,阴离子的还原性:
Cl-<Br-<I-。
与氢气化合由难到易,Cl2能从Br-的溶液中置换出Br2,其离子方程式:
Cl2+2Br-===2Cl-+Br2;同理Br2能置换出I2,其离子方程式:
Br2+2I-===2Br-+I2
元素特殊性
氟元素无正价,非金属性最强,F-的还原性最弱;2F2+2H2O===4HF+O2,与H2反应在暗处即爆炸;氢氟酸是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在塑料瓶中
Br2是深红棕色液体,易挥发;Br2易溶于有机溶剂;盛溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴不能用橡胶塞
淀粉遇I2变蓝色;I2加热时易升华;I2易溶于有机溶剂
AgX中只有AgF溶于水,且不具有感光性;CaF2中只有CaF2难溶
离子的检验
AgNO3溶液沉淀法:
置换萃取法:
氧化淀粉检验I-:
【考点演练】下列说法正确的是。
①卤素的钾盐中,最容易被氧化的是氟化钾
②溴化银具有感光性,碘化银不具有感光性
③某溶液与淀粉碘化钾溶液反应出现蓝色,则证明该溶液是氯水或溴水
④从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实,可推出F、Cl、Br、I的非金属性递增的规律
⑤碘在KI溶液中的溶解度大于在纯水中的溶解度
⑥能使润湿的淀粉KI试纸变成蓝色的物质一定是Cl2
⑦某浅黄色的溴水,加入CCl4振荡静置后,上层显橙红色
⑧室温下,向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液,再滴加几滴淀粉溶液,溶液变蓝色,说明Fe3+的氧化性比I2的强
⑨酸性溶液中KIO3与KI反应生成I2:
IO
+I-+6H+===I2+3H2O
⑩用湿润的碘化钾淀粉试纸鉴别Br2(g)和NO2
⑪加碘食盐可用淀粉溶液检验其中的碘
⑫要除去KBr溶液中混有的单质Br2,可用酒精萃取除去
与水互溶,因此不能用酒精萃取溶液中的Br2,⑫错误。
答案:
⑤⑧
【过关练习】
1.(海口2017届模拟)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.FeCl2B.AlCl3C.FeCl3D.CuCl2
解析:
因为Cl2具有较强的氧化性,当Cl2与金属反应时,都可把金属氧化成最高价态的金属氯化物,而盐酸中H+的氧化能力较弱,只能把Fe氧化成Fe2+,而不能把Cu氧化。
答案:
B
2.(中山2017届模拟)氯气溶于水达到平衡后,若其他条件不变,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.加入少量固体NaOH,一定有c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)
D.加入少量水,水的电离平衡向正反应方向移动
3.(福州2017届模拟)某同学用下列装置制备并检验Cl2的性质。
下列说法正确的是( )
A.Ⅰ图中:
如果MnO2过量,浓盐酸就可全部反应B.Ⅱ图中:
量筒中发生了加成反应
C.Ⅲ图中:
生成蓝色的烟D.Ⅳ图中:
湿润的有色布条能褪色
解析:
A项,浓盐酸变稀后,反应不再发生,故浓盐酸不可能全部被消耗;B项,量筒中发生取代反应;C项,生成棕黄色的烟;D项,Cl2与水反应生成HCl和HClO,HClO使湿润的有色布条褪色。
答案:
D
4.(石景山2017届模拟)某混合溶液中含有NaI、NaBr、Na2SO4三种溶质,其物质的量均为1mol,向混合溶液中通入一定量的氯气。
下列说法正确的是( )
A.将溶液蒸干最多可以得到4molNaCl
B.将溶液蒸干并灼烧,得到的固体可能是NaCl、NaBr、Na2SO4
C.向溶液中滴加KI淀粉溶液,溶液变蓝,则氯气一定过量
D.若通入氯气的体积为22.4L(标准状况),反应的离子方程式为2I-+Cl2===I2+2Cl-
5.(河南中原名校2017届联盟模拟)二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色易溶于水的气体,常用作饮用水消毒剂。
实验室通过如图所示过程制备二氧化氯。
下列说法正确的是( )
A.电解时发生反应的离子方程式为NH
+3Cl-2H2↑+NCl3
B.溶液X中大量存在的阴离子有Cl-、OH-
C.可用饱和食盐水除去ClO2中的NH3
D.可用明矾除去饮用水中残留的NaClO2
解析:
A项,电解NH4Cl与盐酸的混合溶液,生成NCl3与H2,发生反应的离子方程式为NH
+2H++3Cl-3H2↑+NCl3,错误;B项,根据元素守恒,溶液X中大量存在的阴离子有Cl-和OH-,正确;C项,ClO2易溶于水,NH3显碱性,因此要除去混有的NH3,应该选择浓硫酸,错误;D项,明矾在水中可电离出Al3+,Al3+水解生成Al(OH)3胶体,Al(OH)3胶体可吸附水中的杂质起到净水作用,但不能用明矾除去NaClO2,错误。
答案:
B
6.(哈尔滨2017届模拟)将氯水分别滴到下列溶液中,由实验现象得出的结论正确的是()
选项
氯水滴入下列溶液中
实验现象
结论
A
滴有KSCN的FeCl2溶液
变红
Cl2具有还原性
B
滴有酚酞的NaOH溶液
褪色
Cl2具有酸性
C
紫色石蕊溶液
先变红后褪色
Cl2具有漂白性
D
淀粉KI溶液
变蓝色
Cl2具有氧化性
解析:
Cl2+2FeCl2===2FeCl3,Cl2显示氧化性,A错误;Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,Cl2显示氧化性和还原性,B错误;Cl2无漂白性,其漂白原理是Cl2+H2OHCl+HClO,HClO具有漂白性,C错误。
答案:
D
7.(衡阳一中2017届模拟)有一混合溶液,其中只含有Fe2+、Cl-、Br-、I-(忽略水的电离),其中Cl-、Br-、I-的个数之比为2∶3∶3,向溶液中通入氯气,使溶液中Cl-和Br-的个数比为7∶3(已知还原性I->Fe2+>Br->Cl-),则通入氯气的物质的量与溶液中剩余的Fe2+的物质的量之比为( )
A.5∶4B.4∶5C.5∶12D.12∶5
8.(六安2017届模拟)某校化学实验小组在“探究卤素单质的氧化性”的系列实验中发现:
在足量的稀氯化亚铁溶液中,加入1~2滴溴水,振荡后溶液呈黄色。
提出问题:
Fe3+、Br2谁的氧化性更强?
(1)猜想:
①甲同学认为氧化性:
Fe3+>Br2,故上述实验现象不是发生化学反应所致,则溶液呈黄色是含________(填化学式,下同)所致。
②乙同学认为氧化性:
Br2>Fe3+,故上述实验现象是发生化学反应所致,则溶液呈黄色是含________所致。
(2)设计实验并验证:
丙同学为验证乙同学的观点,选用下列某些试剂设计出两种方案进行实验,并通过观察实验现象,证明了乙同学的观点确实是正确的。
供选用的试剂:
a.酚酞试液B.四氯化碳C.无水酒精D.硫氰化钾溶液,请你在下列表格中写出丙同学选用的试剂及实验中观察到的现象。
(试剂填字母)
选用试剂
实验现象
方案1
方案2
(3)应用与拓展:
①在足量的稀氯化亚铁溶液中,加入1~2滴溴水,溶液呈黄色所发生反应的离子方程式为_____________。
②在100mL,FeBr2溶液中通入2.24LCl2(标准状况),溶液中有
的溴元素被氧化成单质Br2,则原FeBr2溶液中FeBr2的物质的量浓度为________。
8.解析:
(1)①溴单质溶于水显黄色。
②溴单质的氧化性比Fe3+强,溴单质与Fe2+反应生成Fe3+而使溶液显黄色。
(2)证明溶液中没有溴单质而有Fe3+即可证明乙同学的观点,利用溴溶于四氯化碳,使四氯化碳层显红棕色,Fe3+遇SCN-显红色来设计实验。
(3)①通过上述分析可知,溴单质可以氧化Fe2+生成Fe3+和Br-,离子方程式为2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-。
②FeBr2中通入Cl2,Cl2先和Fe2+反应,后和Br-反应,假设FeBr2的浓度为xmol·L-1,根据得失电子守恒可知x×0.1+2x×0.1×
=
×2,则x=1.2。
答案:
(1)①Br2 ②Fe3+
(2)
选用试剂
实验现象
方案1
b
CCl4层呈无色
方案2
d
溶液变红
(3)①2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-②1.2mol·L-1
9.(西安2017届模拟)当今世界各国充分认识到海洋资源的重要性,海水的综合利用是当今的热点话题之一。
(1)空气吹出法是最早工业化海水提溴的方法,适合从低浓度含溴溶液中提取溴。
①通入空气吹出Br2,并用Na2CO3吸收的目的是________________;
②反应Ⅲ中每生成3molBr2,转移电子的物质的量为________mol;
③为了除去工业Br2中微量的Cl2,可向工业Br2中________(填字母)。
a.通入HBrB.加入NaBr溶液c.加入Na2CO3溶液D.加入Na2SO3溶液
(2)从海水中提纯粗盐后的母液中含有K+、Na+和Mg2+等阳离子。
对母液进行一系列的加工可制得金属镁:
①从离子反应的角度思考,在母液中加入石灰乳所起的作用是__________________________;
②电解熔融的无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境中冷却后即为固体镁。
下列物质中可以用作镁蒸气的冷却剂的是________(填字母)。
A.ArB.CO2C.空气D.O2 E.水蒸气
10.(2017届揭阳模拟)实验室用下图所示装置制备氯气并进行性质实验(必要时可加热,省略夹持装置)。
(1)仪器a的名称是 ;装置B中长颈漏斗的作用是 。
蒸馏烧瓶b中发生反应的化学方程式为 。
(2)洗气装置B中试剂是饱和食盐水,其作用是 ,分液漏斗D中发生反应的化学方程式为 。
(3)装置C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入湿润的有色布条、无水氯化钙、干燥的有色布条,设计C装置的目的是 。
(4)F处为尾气吸收装置,写出实验室利用烧碱溶液吸收Cl2的离子方程式:
。
(5)实验结束后将产生的氯气通入含紫色石蕊溶液的试管中,请填写下表中的空白:
实验现象
原因
溶液最初从紫色逐渐变为 色
氯气与水反应生成的H+使石蕊变色
随后溶液逐渐变为无色
然后溶液从无色逐渐变为 色
答案:
(1)分液漏斗 平衡装置中压强,防止玻璃仪器破裂MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)除去氯气中的氯化氢气体 Cl2+2NaBr=Br2+2NaCl(3)验证是氯气还是次氯酸具有漂白性(4)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O(5)
实验现象
原因
红
氯气与水反应生成的HClO具有漂白性
浅黄绿
过量的氯气溶于水
11.(2017年高考浙江选考卷)氯及其化合物在生活和生产中应用广泛。
(1)已知:
900K时,4HCl(g)+O2(g)
2Cl2(g)+2H2O(g),反应自发。
①该反应是放热还是吸热,判断并说明理由_________。
②900K时,体积比为4:
l的HCl和O2在恒温恒容的密闭容器中发生反应,HCl的平衡转化率α(HCl)随压强(P)变化曲线如图。
保持其他条件不变,升温到TK(假定反应历程不变),请画出压强在1.5×l05~4.5×105Pa范围内,HCl的平衡转化率α(HCl)随压强(P)变化曲线示意图。
(2)已知:
Cl2(g)+2NaOH(aq)=NaCl(aq)+NaClO(aq)+H2O(l)△Hl=―102kJ·mol-1
3Cl2(g)+6NaOH(aq)=5NaCl(aq)+NaClO3(aq)+3H2O
(1)△H2=―422kJ·mol-1
①写出在溶液中NaClO分解生成NaClO3的热化学方程式_____________________。
②用过量的冷NaOH溶液吸收氯气,制得NaClO溶液(不含NaClO3),此时ClO―的浓度为c0mol·L-1;加热时NaClO转化为NaClO3,测得t时刻溶液中ClO―浓度为ctmol·L-1,写出该时刻溶液中Cl―浓度的表达式;c(Cl―)=_________mol·L-1(用c0、ct表示)
③有研究表明,生成NaClO3的反应分两步进行:
I、2ClO―=ClO2―+Cl―,II、ClO2―+ClO―=ClO3―+Cl―。
常温下,反应II能快速进行,但氯气与NaOH溶液反应很难得到NaClO3,试用碰撞理论解释其原因:
_______________________________。
(3)电解NaClO3水溶液可制备NaClO4。
在电解过程中由于阴极上吸附氢气,会使电解电压升高,电解效率下降。
为抑制氢气的产生,可选择合适的物质(不引入杂质),写出该电解的总化学方程式________________________________________。
(2)①已知:
Cl2(g)+2NaOH(aq)=NaCl(aq)+NaClO(aq)+H2O(l)△Hl=―102kJ·mol-1……1,3Cl2(g)+6NaOH(aq)=5NaCl(aq)+NaClO3(aq)+3H2O
(1)△H2=―422kJ·mol-1……2,根据盖斯定律可知:
将2式―1式×3即可得:
3NaClO(aq)=2NaCl(aq)+NaClO3(aq) △H=-116kJ·mol-1。
②已知冷NaOH溶液吸收氯气,制得NaClO溶液(不含NaClO3),此时ClO―的浓度为c0mol·L-1,根据反应的化学方程式,溶液中c(Cl―)=(ClO―)=c0mol·L-1。
加热时NaClO转化为NaClO3,测得t时刻溶液中ClO―浓度为ctmol·L-1,由于NaClO
高,而在温