xs 第四章 第2讲 富集在海水中的元素卤素.docx

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xs第四章第2讲富集在海水中的元素卤素

第2讲　富集在海水中的元素——卤素

【考纲要求】

1.了解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。

【考点分布】

考点一　氯及其化合物的性质和应用

考点二　氯气的实验室制法

考点三　卤素的性质及X－的检验

考点四　卤素单质的工业制法

高考方向与练习

考点一　氯及其化合物的性质和应用

1．氯气的物理性质

颜色

状态

气味

密度

毒性

溶解性

黄绿色

气体

刺激性

比空气大

有毒

1体积水溶解2体积Cl2

注意：

实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是用手在瓶口轻轻扇动，仅使极少量气体飘进鼻孔。

（如图所示）

2．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：

与变价金属反应生成高价金属氯化物。

①与铁反应：

2Fe＋3Cl2

2FeCl3。

②与铜反应：

Cu＋Cl2

CuCl2。

（2）与非金属反应

与H2反应：

H2＋Cl2

2HCl。

现象—

（3）与还原性无机化合物反应：

①与碘化钾溶液反应：

Cl2＋2KI===2KCl＋I2。

②与SO2水溶液反应：

Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。

③与FeCl2溶液反应：

Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－。

3．从化合价的角度认识Cl2的化学性质——歧化反应

氯气与水或碱反应，氯的化合价既有升高又有降低，因而氯气既表现氧化性又表现还原性。

（1）与水反应：

Cl2＋H2O===HCl＋HClO。

（2）与碱反应（完成下列化学方程式）

①与烧碱反应：

Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O；

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。

4．次氯酸和次氯酸盐的性质

（1）次氯酸（HClO）

①不稳定性：

化学方程式为2HClO

2HCl＋O2↑。

②弱酸性：

比碳酸酸性弱，电离方程式为HClO===H＋＋ClO－。

③强氧化性：

具有漂白性。

（2）Ca（ClO）2的主要化学性质

①Ca（ClO）2是漂白粉的有效成分，它的稳定性比HClO强。

②水解显碱性，其水解离子方程式：

ClO－＋H2O===HClO＋OH－。

③与酸反应生成HClO，作为漂白或消毒剂的原理可用化学方程式表示为Ca（ClO）2＋CO2＋H2O===2HClO＋CaCO3↓。

【深度思考】

1．如遇到氯气泄漏应如何自救？

2．将Cl2通入石蕊试液中的现象是什么？

能用pH试纸测定氯水的pH值吗？

3．如何保存氯水、漂白粉？

说明原因。

题组一　氯气的氧化性

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．FeCl2B．AlCl3C．FeCl3D．CuCl2

2．把氯气通入下列各物质的溶液中，阴离子和阳离子都能被氧化的是（　　）

A．NaOHB．Na2SO3C．FeBr2D．FeSO4

3．氯气是一种重要的工业原料。

工业上利用反应3Cl2＋2NH3===N2＋6HCl检查氯气管道是否漏气。

下列说法错误的是（　　）

A．若管道漏气遇氨就会产生白烟B．该反应利用了Cl2的强氧化性

C．该反应属于复分解反应D．生成1molN2有6mol电子转移

题组二　氯水的成分及性质多重性的应用

4．氯水中存在多种分子和离子，它们在不同的反应中表现出不同的性质。

下列结论正确的是（　　）

A．加入有色布条，片刻后有色布条褪色，说明有Cl2存在

B．溶液呈浅黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2存在

C．先加入盐酸酸化，再加入AgNO3溶液，生成白色沉淀，说明有Cl－存在

D．加入NaOH溶液，氯水的浅黄绿色消失，说明有HClO存在

5．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

6．今有甲、乙、丙三瓶等体积的新制氯水，浓度均为0.1mol·L－1。

如果在甲瓶中加入少量的NaHCO3晶体（nmol），在乙瓶中加入少量的NaHSO3晶体（nmol），丙瓶不变。

片刻后，甲、乙、丙三瓶溶液中HClO的物质的量浓度的大小关系是（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

题组三　有关氯水性质的实验探究

7．某学习小组设计以下四个实验探究氯水的成分，请根据下表回答问题。

实验序号

实验方法

实验现象

结论

①

将氯水滴加到AgNO3溶液中

生成白色沉淀

②

将氯水滴加到含有酚酞的NaOH溶液中

③

淀粉KI试纸变蓝色

氯水中含有Cl2

④

将足量的氯水滴加到Na2CO3溶液中

氯水中含有H＋

（1）实验①得出的结论______________________________________________________________。

（2）指出实验②和实验④中的“实验现象”：

②____________________________________，④______________________________________。

（3）实验③中“实验方法”的具体操作过程是_______________________________________________

_____________________________________________________________________。

（4）通过实验②的“实验现象”，同学们得出两个不同的结论。

这两个结论可能是

a._________________________________________________________________，

b．_______________________________________________________________。

请设计简单的实验证明哪一个是正确的________________________________________________。

8．饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓的HClO溶液的方法之一。

某同学运用这一方法，尝试制取HClO溶液并进行了如下定性实验：

①在试管中加入过量的块状碳酸钙，再加入约20mL饱和氯水，充分反应，有少量气泡产生，溶液的黄绿色褪去；

②过滤，将滤液滴在有色布条上，发现其漂白性更强；

③为了确定反应产物，将滤液分为三份，分别进行以下实验：

第一份与石灰水混合，立即产生大量白色沉淀；

第二份与稀盐酸混合，立刻产生大量气泡；

第三份加热，看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生。

经检测，上述实验中产生的无色气体均为CO2气体。

（1）试解释可以在饱和氯水中加入石灰石制备HClO的原因：

__________________________________

__________________________________________________________。

（2）写出步骤③中第一份及第二份滤液发生反应的离子方程式：

第一份__________________________________________________________。

第二份__________________________________________________________。

（3）试根据所学知识推测，在②的滤液中含有的溶质，除了溶解的极少量氯气外，还含有的其他溶质为（写化学式）____________________________________________。

考点二　氯气的实验室制法

氯气是一种性质活泼的气体，以氯气的实验室制备、性质实验为素材的实验题目在高考实验类试题中占有很重要的位置，复习中应高度重视。

题组一　氯气制备原理、装置的考查

1．（2011·上海春季，19）实验室制备氯气的装置如下图。

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（　　）

A．①B．②C．③D．④

2．实验室用下列两种方法制氯气：

①用含HCl146g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87gMnO2与足量浓盐酸反应。

所得的氯气（　　）

A．①比②多B．②比①多C．一样多D．无法比较

题组二　氯气制备与性质实验的综合考查

3．如图所示，是一个制取氯气并以氯气为原料进行特定反应的装置，其中各试剂瓶装的试剂为：

B（氢硫酸）、C（溴化亚铁溶液）、D（KI淀粉溶液）、E（混有二氧化硫的氯化钡溶液）、F（水）、H（紫色石蕊试液）。

（1）A是氯气发生装置，其化学反应方程式是__________________________________________。

（2）Ⅰ中b瓶内加入的液体最好是__________________________。

（3）用图示的Ⅱ或Ⅲ代替Ⅰ是否可行？

__________________。

简要说明理由____________________

________________________________________________________________________。

（4）实验开始时，先点燃A处酒精灯，打开分液漏斗旋塞和Ⅰ处活塞，让氯气充满整个装置，再点燃G处酒精灯，回答下列问题：

①怎样证明氯气已充满了整个装置？

________________________________________。

②下列装置中的现象是C___________________________；D___________________________；

E____________________________；F____________________________________。

（5）G装置的硬质玻璃管内盛有炭粉，发生氧化还原反应，其产物为二氧化碳和氯化氢，写出G中反应的化学方程式：

_________________________________________________。

装置F的作用是_____________________________________________________。

（6）在H处，紫色石蕊试液的颜色由紫色变为红色，再变为无色，其原因是_____________________

_____________________________________________________________________。

【方法指导】

　性质验证型实验题解题策略

解性质验证型实验题的关键是结合题目要求和所给的仪器、装置以及所给的试剂，了解命题的意图。

一般思路是：

（1）明确实验目的（该实验要求做什么）；

（2）明确题干、题图含义（认真理解实验的设计思路、每一个装置的设计意图），理解题目给我们达成实验目的提供了什么依据和有效信息；

（3）明确解答问题的落点是什么？

即试题给我们设置了什么样的问题情境，要求我们回答什么问题。

1．已给出试剂或装置（仪器）的实验

该类题目的关键是通读全题，结合题意或元素化合物的性质，弄清楚在某一仪器处发生的反应或该反应的现象，同时要理解设置的仪器或装置的目的。

这样问题就能迎刃而解。

2．已知反应或反应现象及仪器操作要求

该类题目的关键是根据题目的现象或操作要求等，通过所学元素化合物的性质或化学实验的仪器使用和基本操作，确定此处缺少的试剂或缺少的装置或仪器。

考点三　卤素的性质及X－的检验

1．氯、溴、碘的存在及单质的物理性质

（1）氯、溴以化合态的形式存在于海水和陆地的盐矿中。

碘则主要存在于海草（如海带）中，也存在于海水和盐矿中。

（2）溴、碘单质的物理性质

Br2是一种深红棕色液体，易挥发；I2是一种紫黑色固体，易升华。

Br2溶解在水中的颜色是黄色→橙色，I2溶解在水中的颜色是深黄色→褐色；

Br2溶解在CCl4中的颜色是橙色→橙红色，I2溶解在CCl4中的颜色是紫色→深紫色。

2．氯、溴、碘单质化学性质比较

（1）与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为2NaOH＋X2===NaX＋NaXO＋H2O（X＝Cl、Br、I）。

（2）氧化性

①都能与金属反应生成金属卤化物，如与钠反应的化学方程式为2Na＋X2===2NaX（X＝Cl、Br、I）。

②氯、溴、碘单质的氧化性强弱是Cl2>Br2>I2，阴离子的还原性：

Cl－

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I2，其离子方程式：

Br2＋2I－===2Br－＋I2。

③与一些还原性离子反应，如Br2与SO

、Fe2＋反应的离子方程式分别为SO

＋Br2＋H2O===SO

＋2Br－＋2H＋，2Fe2＋＋Br2===2Br－＋2Fe3＋。

3．卤素离子的检验方法

（1）AgNO3溶液——沉淀法

未知液

生成

（2）置换——萃取法

未知液

有机层呈

（3）氧化——淀粉法检验I－

未知液

蓝色溶液，表明有I－

【深度思考】

1．请列举哪些物质能使溴水褪色？

2．下列哪些事实或实验能说明氧化性：

Cl2>Br2>I2_____________________________。

①氯水分别滴入KBr、NaI溶液中颜色加深，而溴水滴入NaCl溶液中无明显变化，滴入KI淀粉溶液中，溶液变蓝

②H2和Cl2的混合气体光照爆炸，H2和Br2的混合气体加热才能反应，而H2和I2反应更困难

③Fe分别与Cl2、Br2、I2反应生成Fe的化合物的化合价高低

④HCl、HBr、HI的热稳定性越来越差

⑤Cl2、Br2、I2在水中的溶解度逐渐减小

3．淀粉KI试纸常用于检验哪些物质？

4．请设计多种方案鉴别NaCl、NaBr、KI三种白色固体。

题组一　卤素单质氧化性强弱比较

1．（2010·北京理综，27）为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用下图所示装置进行实验（夹持仪器已略去，气密性已检验）。

实验过程：

Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。

Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。

Ⅲ.当B中溶液由黄色变为红棕色时，关闭活塞a。

Ⅳ.……

（1）A中产生黄绿色气体，其电子式是_____________________________________。

（2）验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是________________________________。

（3）B中溶液发生反应的离子方程式是_____________________________________。

（4）为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是_______________________________________

___________________________________________________________________________。

（5）过程Ⅲ实验的目的是________________________________________________。

（6）氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：

同主族元素从上到下____________________，得电子能力逐渐减弱。

2．向含SO

、Fe2＋、Br－、I－各0.1mol的溶液中通入标准状况下的Cl2，通入Cl2的体积和溶液中相关离子的物质的量的关系图正确的是（　　）

题组二　卤素性质的拓展与延伸——卤素互化物和拟卤素的性质

3．溴化碘（IBr）的化学性质与卤素单质相似，能与大多数金属反应生成金属卤化物，和某些非金属单质反应生成相应的卤化物，跟水反应的方程式IBr＋H2O===HBr＋HIO，下列有关IBr的叙述中，不正确的是（　　）

A．IBr是双原子分子

B．在很多反应中，IBr是强氧化剂

C．和NaOH溶液反应生成NaBr和NaIO

D．和水反应时，既是氧化剂又是还原剂

4．氰（CN）2的结构简式为N≡C—C≡N，其化学性质与卤素（X2）很相似，化学上称之为拟卤素，其氧化性介于Br2和I2之间。

下列有关反应的化学方程式不正确的是（　　）

A．（CN）2＋H2===2HCN

B．MnO2＋4HCN

Mn（CN）2＋（CN）2↑＋2H2O

C．向KCN溶液中加入碘水：

I2＋2KCN===2KI＋（CN）2

D．在NaBr和KCN混合液中通入少量Cl2：

Cl2＋2KCN===2KCl＋（CN）2

【反思归纳】

　卤素互化物和拟卤素

1．卤素互化物

由两种卤素互相结合而成的物质叫卤素互化物。

如IBr、ICl、BrF3、ClF3。

卤素互化物与卤素单质的性质相似，有较强的氧化性，如能与金属、H2O、NaOH等反应：

2IBr＋2Mg===MgBr2＋MgI2。

但应注意：

卤素互化物中，非金属性弱的元素显正价，如：

ICl中，I显＋1价，Cl显－1价，所以卤素互化物与水或碱的反应一般属于非氧化还原反应：

IBr＋H2O===HBr＋HIO，IBr＋2NaOH===NaBr＋NaIO＋H2O。

2．拟卤素

有些多原子分子与卤素单质性质相似，其阴离子与卤素阴离子性质相似。

如：

氰（CN）2、硫氰（SCN）2、氧氰（OCN）2。

解答这类题目时可用换元法，如把（SCN）2当作X2，把SCN－当作X－。

考点四　卤素单质的工业制法

1．氯的提取——氯碱工业

海水―→粗盐

饱和食盐水

化学方程式为2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。

2．海水提取溴

（1）流程

（2）发生反应的化学方程式

①2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl；

②Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4；

③2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2。

3．海带中提取碘

（1）流程

（2）发生反应的化学方程式：

Cl2＋2I－===I2＋2Cl－。

题组训练　卤素单质的工业制法

1．空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。

其工艺流程如下：

（1）步骤③的离子方程式：

____________________________________________。

（2）步骤⑤中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。

分离仪器的名称是__________。

（3）溴水混合物Ⅱ中溶有一定量的氯气，因此在步骤⑤中可将蒸馏产生的气体通过__________（填试剂名称）溶液，以除去氯气。

（4）步骤⑤的蒸馏过程中，温度应控制在80～90℃。

温度过高或过低都不利于生产，请解释原因：

________________________________________________________。

（5）步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是______________________________________。

（6）提取溴单质，采用蒸馏“溴水混合物Ⅱ”而不是蒸馏“溴水混合物Ⅰ”，请说明原因：

__________

_________________________________________________________________________________。

2．海带中含有丰富的碘。

为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：

请填写下列空白：

（1）步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是_____________（从下列仪器中选出所需的仪器，将标号字母填写在空白处）。

A．烧杯　　　B．坩埚　　　C．表面皿D．泥三角E．酒精灯F．干燥器

（2）步骤③的实验操作名称是__________；

步骤⑥的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是________。

（3）步骤④反应的离子方程式是_________________________________________________________。

（4）步骤⑤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是_________________________________________

___________________________________________________________。

（5）请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法：

_____________________

_____________________________________________________________________。

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）在“火柴头中氯元素的检验”实验中，摘下几根未燃过的火柴头，将其浸于水中，稍后取少量溶液于试管中，滴加硝酸银溶液和稀硝酸后，即可判断氯元素的存在

（2）根据较强酸可以制取较弱酸的规律，推出CO2通入NaClO溶液中能生成HClO

（3）

①湿润红纸条；②饱和氯水。

①中红纸条褪色

（4）

①酚酞溶液；②浓盐酸。

①中无明显变化

（5）已知I

==I2＋I－，向盛有KI3溶液的试管中加入适量CCl4，振荡静置后CCl4层显紫色，说明KI3在CCl4中的溶解度比在水中的大

（6）漂白粉和水玻璃长期暴露在空气中变质，能用同一原理解释

2．（2012·山东理综，8）下列与含氯化合物有关的说法正确的是（　　）

A．HClO是弱酸，所以NaClO是弱电解质

B．向沸水中逐滴加入少量饱和FeCl3溶液，可制得Fe（OH）3胶体

C．HCl溶液和NaCl溶液均通过离子导电，所以HCl和NaCl均是离子化合物

D．电解NaCl溶液得到22.4LH2（标准状况），理论上需要转移NA个电子（NA表示阿伏加德罗常数）

3．（2012·上海，15）下图所示是验证氯气性质的微型实验，a、b、d、e是浸有相关溶液的滤纸。

向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后，立即用另一培养皿扣在上面。

已知：

2KMnO4＋16HCl―→2KCl＋5Cl2↑＋2MnCl2＋8H2O

对实验现象的“解释或结论”正确的是（　　）

选项

实验现象

解释或结论

A

a处变蓝，b处变红棕色

氧化性：

Cl2>Br2>I2

B

c处先变红，后褪色

氯气与水生成了酸性物质

C

d处立即褪色

氯气与水生成了漂白性物质

D

e处变红色

还原性：

Fe2＋>Cl－