高考化学一轮复习元素化合物专题5氯及其化合物0730333文档格式.docx
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④Cl2使润湿石蕊试先变红后褪色,其原因是Cl2与H2O作用生成的酸使石蕊先变红,HClO强氧化性使变色后的石蕊氧化褪色(漂白)。
⑤光照氯水,黄绿色逐渐褪色,溶液pH逐渐减小(HClO转化成了盐酸)。
⑥氯水应保存在棕色瓶中且置于阴凉处。
(4)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)
温馨提醒:
漂白液的有效成分为NaClO,漂白粉(精)的有效成分为Ca(ClO)2。
漂白粉之所以具有漂白性,原因是:
Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO生成的HClO具有漂白性。
漂白粉久置空气会失效(涉及两个反应):
Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO,
↑,漂白粉变质会有CaCO3存在,外观上会结块,久置空气中的漂白粉加入浓盐酸会有CO2气体生成,含CO2和HCl杂质气体。
所以,漂白粉应密闭保存,避免与空气接触。
(5)与某些还原性物质反应
①2FeCl2+Cl2=2FeCl3
②2KI+Cl2=2KCl+I2(使湿润的淀粉-KI试纸变蓝色,用于氯气的检验)
③SO2+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)
自来水用氯水杀菌消毒,所以用自来水配制以下溶液如KI、KBr、FeCl2、Na2SO3、Na2CO3、NaHCO3、AgNO3、NaOH等溶液会变质。
(6)与某些有机物反应
①CH4+Cl2
CH3Cl+HCl(取代反应)
②CH2=CH2+Cl2→CH2ClCH2Cl(加成反应)
3.氯气的实验室制法
(1)实验原理:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O。
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。
(2)实验装置:
①Cl2的净化用水或饱和食盐水洗气,除去混在Cl2中的HCl气体;
用浓H2SO4除去混在Cl2中的水蒸气。
②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。
③用润湿的KI淀粉试纸检验(放在瓶口),如试纸变蓝,则表示Cl2已收满。
④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。
(3)验满方法:
①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。
②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。
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。
(4)注意事项:
①必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应;
②为了减少制得的Cl2中HCl的含量,加热的温度不宜过高,以减少HCl的挥发;
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,不能用澄清石灰水吸收Cl2,因为溶液中Ca(OH)2浓度小,吸收不完全。
要点2.卤族元素
1.卤素及化合物的性质比较:
氟
氯
溴
碘
单质物理性质
状态
气
气(易液化)
液(易挥发)
固(易升华)
熔、沸点
熔、沸点逐渐升高
颜色
淡黄绿色
黄绿色
红棕色
紫黑色
密度
密度逐渐增大
X2与H2化合
条件
冷暗处
光照
加热
持续加热
程度
剧烈爆炸
爆炸
缓慢
化合同时分解
X2与H2O化合
反应
2F2+2H2O=4HF+O2
X2+H2O=HX+HXO
剧烈
微弱
极弱
水溶性
反应生成氢氟酸
水溶性依次减小,有机溶剂中溶解性依次增大
化合价
只有-1价
有-1、+1、+3、+5、+7等
含氧酸
化学式
无含氧酸
有HXO、HXO2、HXO3、HXO4等
强弱程度
同一价态的酸性依次减弱
卤化银
AgF(白)
AgCl(白)
AgBr(淡黄)
AgI(黄)
易溶
均难溶,且溶解度依次减小
感光性
难分解
见光均易分解,且感光性逐渐增强
2.卤素元素的有关特性:
(1)F2遇水发生置换反应,生成HF并放出O2。
(2)HF是弱酸、剧毒,但能腐蚀玻璃4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O;
HF由于形成分子间氢键相互缔合,沸点反常的高。
(3)溴是唯一的液态非金属,易挥发,少量的液溴保存要用水封。
能使溴水褪色的原因:
被H2S、SO2、SO
、I-等还原剂还原而褪色;
与NaOH、Na2CO3等碱性物质发生反应而褪色;
与较活泼金属(如Mg+Br2===MgBr2)反应而褪色;
能与溴发生加成反应的不饱和烃及其衍生物,如烯烃、炔烃等;
能被溴水氧化的、含有醛基的化合物。
(4)碘易升华,遇淀粉显蓝色;
碘的氧化性较弱,它与变价金属反应时生成低价化合物。
(5)AgX中只有AgF溶于水,且不具有感光性;
CaF2中只有CaF2难溶。
3.卤素间的置换反应及X-离子的检验:
(1)Cl2+2Br-=Br2+2Cl-,Cl2+2I-=I2+2Cl-,Br2+2I-=I2+2Br-。
结论:
氧化性:
Cl2>
Br2>
I2;
还原性:
I->
Br->
Cl-
(2)溴和碘在不同溶剂中所生成溶液(由稀到浓)的颜色变化:
溶剂
溶质
水
苯
汽油
四氯化碳
Br2
黄→橙
橙→橙红
橙→橙红
I2
深黄→褐
淡紫→紫红
淡紫→紫红
紫→深紫
密度
比水轻
比水重
(3)X-离子的检验:
①AgNO3溶液—沉淀法:
②置换—萃取法:
要点3.氯水成分的多样性与多重性
1.氯水中存在的平衡:
Cl2+H2O
H++Cl―+HClO(部分反应)
HClO
H++ClO―(少量电离)
H2O
H++OH―(少量电离)
2.氯水中存在的粒子分子:
H2O、Cl2、HClO;
离子:
H+、Cl―、ClO―、OH―(及其少量)。
3.新制氯水与久置氯水的比较:
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
4.氯水性质的多样性:
H+表现酸性
如在Na2CO3溶液中加入氯水,有气泡产生,CO32―+H+==CO2↑+H2O
HClO表现强氧化性
如氯水漂白物质,用氯水杀菌、消毒
HClO表现强不稳定性
在强光照射下氯水中有气泡产生
Cl―表现的性质
Ag++Cl―==AgCl↓
Cl2表现的性质
如向KBr溶液中滴加氯水,Cl2+2KBr==2KCl+2Br2
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)
5.次氯酸盐的性质
水解反应
ClO―+H2O
HClO+OH―
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
【考点过关】判断正误,正确的画“√”,错误的画“×
”。
(1)1molCl2参加反应转移2mol电子( )
×
在Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O反应中1molCl2参加反应转移1mol电子。
(2)1molCl2溶于水转移1mol电子( )
Cl2+H2O
HCl+HClO反应是可逆反应。
(3)用pH试纸测定氯水的pH( )
氯水中的HClO具有漂白性,不能用pH试纸测定其pH。
(4)氯原子的半径比较小,最外层有7个电子,易得1个电子使最外层达到8电子的稳定结构,故氯气的化学性质比较活泼,在反应中只表现氧化性( )
由Cl2与水、碱的反应可知错误。
(5)氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度( )
√Cl-使Cl2+H2O
HClO+HCl的平衡向左移动,对Cl2与水的反应起到抑制作用。
(6)Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂( )
当Cl2与H2O反应时,Cl2既作氧化剂又作还原剂。
(7)过量的铁与Cl2在一定条件下生成FeCl2( )
铁与Cl2在一定条件下只能生成FeCl3。
(8)在次氯酸钠溶液中通入二氧化硫可得到亚硫酸钠和次氯酸( )
由于ClO-具有较强氧化性,会将SO2氧化为SO
,而自身转化为Cl-。
(9)工业上用氯气与澄清石灰水反应制得漂粉精( )
澄清石灰水浓度太低,应用石灰乳。
(10)用pH试纸测试可知漂粉精溶液呈碱性( )
漂粉精具有漂白性。
(11)漂粉精在空气中会变质,并且有氧化还原反应发生( )
√Ca(ClO)2与空气中的CO2反应生成HClO,HClO见光分解生成氧气。
(12)KI、KIO3能使淀粉变蓝( )
碘使淀粉变蓝,说的是碘单质使淀粉变蓝。
(13)Br2与Fe2+反应,所以可以用溴水检验Fe3+溶液中是否含有Fe2+( )
Br2与Fe2+反应,但溴水与Fe3+溶液均为棕黄色,所以无法判断。
(14)用溴水、CCl4可鉴别NaCl、NaBr、NaI溶液( )
与NaCl、NaBr溶液混合后,实验现象相同。
(15)从海带灰中提取碘的工艺流程为海带灰溶于水→过滤→向滤液中加入CCl4振荡、静置、分液,这样即可获得碘的CCl4溶液( )
因为海水中存在的是Br-、I-,所以从海水中提取溴、碘时一定要先加入氧化剂,生成溴、碘单质,才能萃取。
【高考回顾】
(1)(2017·
江苏)ClO2具有还原性,可用于自来水的杀菌消毒( ×
)
(2)(2016·
四川)氯气作水的杀菌消毒剂时没有发生化学变化( ×
(3)(2016·
上海)Cl2能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,说明Cl2具有氧化性( √ )
(4)(2015·
江苏)氯分子的电子式:
∶
∶( √ )
(5)(2016·
江苏)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( √ )
(6)(2016·
上海)Fe与Cl2反应生成FeCl3,推测Fe与I2反应生成FeI3( ×
(7)(2015·
江苏)酸性溶液中KIO3与KI反应生成I2:
IO
+I-+6H+===I2+3H2O( ×
(8)(2015·
广东)向含I-的无色溶液中滴加少量新制氯水,再滴加淀粉溶液,现象是溶液变成蓝色,说明氧化性:
I2( √ )
(9)(2016·
全国卷Ⅲ)漂白粉能漂白织物的原因是次氯酸盐具有氧化性( √ )
(10)(2014·
全国卷Ⅰ)漂白粉在空气中久置变质,是因为漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成了CaCO3( ×
(11)(2015·
上海)HClO见光不会分解( ×
(12)(2015·
四川)漂粉精作消毒剂,起还原作用( ×
(13)(2014·
安徽)由较强酸可以制取较弱的酸的规律可推出次氯酸溶液无法制取盐酸( ×
(14)(2014·
海南)CCl4可用于鉴别溴水和碘水( √ )
(15)(2014·
重庆)用湿润的碘化钾淀粉试纸鉴别Br2(g)和NO2( ×
(16)(2014·
全国卷)用AgNO3溶液可以鉴别KCl和KI( √ )
(17)(2014·
四川)验证Br2的氧化性强于I2的方法是将少量溴水加入KI溶液中,再加入CCl4振荡、静置,可观察到下层液体呈紫色( √ )
【基础过关】
1.(2018·
苏锡常镇四市调研)下列有关实验装置进行的相应实验,不能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取氯气B.用装置乙除去氯气中的少量氯化氢和水蒸气
C.用装置丙可证明Cl2的氧化性强于SD.用装置丁可以完成“喷泉”实验
解析:
A项,实验室用二氧化锰与浓盐酸在加热的条件下反应制取氯气,故A正确;
B项,应将气体先通入饱和食盐水中除去HCl气体,再通入浓硫酸除去水蒸气,故B错误;
C项,由Cl2+Na2S===2NaCl+S↓可知,Cl2可以置换出S,说明Cl2的氧化性强于S,故C正确;
D项,Cl2能被NaOH溶液吸收,使烧瓶内外产生压强差,从而引发喷泉现象,故D正确。
答案:
B
2.(2016·
上海)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
在氯水中存在反应:
H++Cl-+HClO,若反应使溶液中c(HClO)增大,则溶液的漂白性会增强。
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,溶液的漂白性会增强,A项正确;
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,B项错误;
加入氯化钙溶液,不能发生反应,但对氯水起稀释作用,使溶液的漂白性减弱,C项错误;
加入二氧化硫的水溶液,SO2与Cl2反应,平衡左移,c(HClO)减小,溶液的漂白性减弱,D项错误。
A
3.(2018·
陕西西安八校联考)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,有无色气泡生成(H+)
B.紫色石蕊试液,先变红,后褪色(HCl)
C.向FeCl2溶液中滴加氯水,再滴加KSCN溶液,发现呈血红色(Cl2)
D.滴加AgNO3溶液生成白色沉淀(Cl-)
新制氯水中含有Cl2、HClO和H2O3种分子,H+、Cl-、ClO-和OH-4种离子。
将NaHCO3固体加入新制氯水,H+与HCO
反应生成CO2,A项不符合题意;
将紫色石蕊试液加入新制氯水,H+使石蕊试液变红,HClO使之褪色,B项符合题意;
向FeCl2溶液中滴加氯水,Cl2将FeCl2氧化为FeCl3,C项不符合题意;
滴加AgNO3溶液,Ag+与Cl-反应得到AgCl白色沉淀,D项不符合题意。
4.(2018·
齐齐哈尔五校期末联考)二氧化氯(ClO2)是国际上公认的安全、无毒的绿色消毒剂,对酸性污水中的Mn2+也有明显的去除效果,其反应原理为ClO2+Mn2+―→MnO2↓+Cl-(部分反应物和产物省略、未配平),下列有关该反应的说法正确的是( )
A.工业上可用更为廉价的Cl2来代替ClO2
B.利用该原理处理含Mn2+的污水后溶液的pH升高
C.该反应中氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶5
D.理论上处理含1molMn2+的污水,需要标准状况下的ClO28.96L
氯气是有毒的气体,所以不能代替ClO2,则A项错误;
用ClO2处理酸性污水中的Mn2+,反应的离子方程式为2ClO2+5Mn2++6H2O===5MnO2↓+2Cl-+12H+,所以处理后溶液的pH是减小的,故B项错误;
该反应的氧化产物为MnO2,还原产物为Cl-,由反应方程式可知,二者的物质的量之比为5∶2,故C项错误;
由反应的离子方程式可知,处理1molMn2+,需要2/5mol的ClO2,在标准状况下的体积为8.96L,故D项正确。
D
5.(2018·
湖南五市十校联考)有一种由NaClO2、NaClO3和NaClO4组成的混合物,经测定氯元素的质量分数为35.5%,则此混合物中氧元素的质量分数为( )
A.25.9%B.23%C.41.5%D.无法计算
三种物质的混合可看作NaCl与O原子的混合,由Cl元素的35.5%,可求Na元素为23%,O元素为1-35.5%-23%=41.5%,答案选C。
6.(2018·
日照质检)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,跟水反应的方程式为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溶液反应能生成NaBr和NaIO
D.和水反应时,既是氧化剂又是还原剂
IBr中I为+1价,Br为-1价。
2个原子组成1个IBr分子,A正确;
因为其化学性质与卤素相似,所以在很多反应中,IBr是强氧化剂,B正确;
跟水反应的方程式IBr+H2O===HBr+HIO中,反应前后各元素的化合价均未发生变化,仍然是I为+1价,Br为-1价,故这个反应不是氧化还原反应,D错误;
与碱反应的实质可看成是IBr先与水反应,生成物HBr和HIO再与碱反应,所以2NaOH+IBr===NaBr+NaIO+H2O,C正确。
D
7.(2018·
曲师大附中模拟)某溶液中含有的溶质是FeBr2、FeI2,若先向该溶液中通入一定量的氯气。
再向反应后的溶液中滴加KSCN溶液,溶液变为红色,则下列叙述正确的是( )
①原溶液中的Br-一定被氧化 ②通入氯气之后原溶液中的Fe2+一定有部分或全部被氧化 ③不能确定通入氯气后的溶液中是否存在Fe2+ ④若取少量所得溶液,再加入CCl4溶液充分振荡,静置、分液,向上层溶液中加入足量的AgNO3溶液,只产生白色沉淀,说明原溶液中的I-、Fe2+、Br-均被完全氧化
A.①②③B.②③④C.①③④D.①②③④
由于离子还原性强弱顺序为I->Fe2+>Br-,故先反应的离子是I-,其次是Fe2+,最后是Br-。
加硫氰化钾溶液后,变为红色,证明已经有Fe3+生成,所以I-已经反应完全,但无法得知Fe2+是否反应完,因而不能确定Br-是否反应,①错误,②③正确,若溶液中有碘离子和溴离子,则沉淀颜色不为白色,④正确,故选B。
8.(2017·
南通二模)从海带中制取单质碘需要经过灼烧、溶解、过滤、氧化、萃取、分液、蒸馏等操作。
下列图示对应的装置合理、操作规范的是( )
灼烧需在坩埚中进行,A错误;
过滤要用玻璃棒引流,B错误;
分液要在分液漏斗中进行,下层液体从下口放出,C正确;
蒸馏时,温度计的水银球应放在蒸馏烧瓶的支管口处,且烧杯加热应垫石棉网,D错误。
C
9.(2018·
成都调研)从淡化海水中提取溴的流程如下:
下列有关说法不正确的是( )
A.X试剂可以为Na2SO3饱和溶液B.步骤Ⅲ的离子反应:
2Br-+Cl2===2Cl-+Br2
C.工业上每获得1molBr2,需要消耗Cl244.8LD.步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
Na2SO3+Br2+H2O===Na2SO4+2HBr,A项正确;
步骤Ⅲ利用氯气的氧化性比溴单质的强,利用置换反应原理制取Br2,B项正确;
反应Ⅰ和反应Ⅲ均用到Cl2,故制取1molBr2消耗2mol氯气,但未标明氯气所处的温度和压强,C项错误;
从浓溴水中提取溴,可利用有机溶剂(如苯)萃取溴,然后分液得到含溴单质的有机溶液,再经蒸馏可得到纯净的溴单质,D项正确。
10.(2018·
岳阳期末)下列关于氯气或含氯化合物的叙述不正确的是( )
A.过量的铁粉与氯气反应生成FeCl3B.少量SO2通入Ca(ClO)2溶液生成CaSO3沉淀
C.氯气能使润湿的淀粉碘化钾试纸变蓝D.次氯酸钙比次氯酸稳定
A项,铁在氯气中燃烧生成氯化铁,故A正确;
B项,二氧化硫与次氯酸钙之间发生氧化还原反应,所以最后生成硫酸钙,故B错误;
C项,氯气与碘化钾发生氧化还原反应生成碘单质,碘单质使淀粉变蓝,故C正确;
D项,次氯酸见光易分解,故D正确。
11.(2015·
北京理综)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-+H2O
HClO+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-
A项,NaClO的制备为Cl2与NaOH溶液反应:
Cl2+2OH-===ClO-+Cl-+H2O,正确;
B项,NaClO饱和溶液的pH为11,该消毒液中溶液的pH为12,是由于消毒液中还含有少量的NaOH,故pH增大是由于NaOH电离所致,错误;
C项,该消毒液与洁厕灵混用会发生氧化还原反应:
2H++Cl-+ClO-===Cl2↑+H2O,正确;
D项,因为醋酸的酸性比次氯酸的酸性强,CH3COOH+ClO-===CH3COO-+HClO,HClO浓度增大,漂白性增强,正确。