步步高全国版高考化学一轮复习 第4章 非金属及其化合物 第15讲 富集在海水中的元素卤素讲义.docx

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步步高全国版高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第15讲富集在海水中的元素卤素讲义

第15讲富集在海水中的元素-卤素

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

约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。

（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＋2FeCl2===2FeCl3。

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

氯气与水反应的化学方程式：

Cl2＋H2OHCl＋HClO。

（2）与碱反应（完成下列反应的化学方程式）

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．从平衡的角度理解氯水的成分

氯水中存在三个平衡关系：

（1）Cl2＋H2OHCl＋HClO

（2）HClOH＋＋ClO－

（3）H2OH＋＋OH－

根据可逆反应的特点，即可得出氯水中存在的各种微粒。

①三种分子H2O、Cl2、HClO；

②四种离子H＋、Cl－、ClO－和OH－。

5．次氯酸和次氯酸盐的性质

（1）次氯酸

次氯酸见光分解的化学方程式：

2HClO

2HCl＋O2↑。

（2）Ca（ClO）2的主要化学性质

①Ca（ClO）2的稳定性比HClO强。

②水解显碱性，其水解离子方程式：

ClO－＋H2OHClO＋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↓。

题组一　氯气和氯水的性质

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．FeCl2B．AlCl3C．FeCl3D．CuCl2

答案　B

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。

2．把足量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．Na2SO3

C．FeBr2D．FeSO4

答案　C

解析　Cl2具有较强的氧化性，而Fe2＋、Br－、SO

都能被Cl2氧化，故C项符合要求。

3．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

答案　B

解析　A项，氯水能使有色布条褪色是因为氯水中含有的HClO具有强氧化性；C项，由于加入盐酸酸化的过程中引入了Cl－，所以根据生成白色沉淀无法说明氯水中是否存在Cl－；D项，因Cl2、HCl和HClO均能与NaOH溶液反应，所以加入NaOH溶液时氯水颜色消失不能说明其中有HClO存在。

题组二　从平衡移动的角度分析氯水中的变化

4．在新制饱和氯水中，若只改变某一条件，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．加入少量的碳酸钠粉末，pH增大，溶液漂白性增强

D．光照过程中，有气泡冒出，溶液的导电性减弱

答案　C

解析　饱和氯水不能再溶解氯气，各成分的浓度不变，A项错；SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4，Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO的平衡左移，HClO的浓度减小，漂白性减弱，B项错；加入少量的碳酸钠粉末，消耗H＋，使上述平衡正向移动，HClO的浓度增大，C项正确；光照过程中，HClO分解，生成O2和HCl，溶液中的离子浓度增大，导电性增强，D项错误。

5．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）。

答案　

（1）由于饱和氯水中存在Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，加入CaCO3后，2HCl＋CaCO3===CaCl2＋CO2↑＋H2O，使平衡右移，HClO的浓度增大

（2）Ca2＋＋HCO

＋OH－===CaCO3↓＋H2O

HCO

＋H＋===CO2↑＋H2O

（3）CaCl2、Ca（HCO3）2、HClO

解析　饱和氯水中存在Cl2＋H2OHCl＋HClO的平衡体系，加入过量CaCO3后，2CaCO3＋2HCl===Ca（HCO3）2＋CaCl2，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，使HCl浓度减小，平衡右移，Cl2浓度减小，溶液黄绿色褪去；HClO浓度增大，溶液漂白性增强。

由于滤液中含有HClO、CaCl2、Ca（HCO3）2等成分，Ca（HCO3）2与Ca（OH）2反应生成CaCO3沉淀，与HCl反应产生CO2气体，Ca（HCO3）2受热分解生成CaCO3沉淀和CO2气体。

练后反思归纳总结

1．氯水性质的多重性

新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质，在不同的化学反应中，氯水中参与反应的微粒不同。

2．氯水中平衡移动的应用

向氯水中

加入的物质

浓度变化

平衡移

动的方向

应用

可溶性

氯化物

c（Cl－）增大

左移

①用饱和食盐水除Cl2中的HCl

②用排饱和食盐水法收集Cl2

盐酸

c（H＋）和

c（Cl－）增大

左移

次氯酸盐与浓盐酸反应制Cl2

NaOH

c（H＋）减小

右移

用NaOH溶液吸收多余Cl2

Ca（OH）2

c（H＋）减小

右移

制漂白粉

CaCO3

c（H＋）减小

右移

制高浓度的HClO溶液

光照

c（HClO）减小

右移

氯水避光保存或现用现配

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．某化学小组用如图所示装置制取氯气。

下列说法正确的是（　　）

A．该装置图中至少存在三处明显错误

B．该实验中收集氯气的方法不正确

C．如果需要得到干燥纯净的Cl2，只需在气体发生装置和收集装置之间连接一个装有浓硫酸的洗气瓶即可

D．含有2molHCl的某浓盐酸与足量MnO2混合，在一定条件下反应，转移1mol电子

答案　A

解析　A项，该装置的错误有：

没有用酒精灯加热，MnO2不与浓盐酸发生反应，从而得不到Cl2；装置中没有用分液漏斗而采用长颈漏斗导致气体外逸和HCl的挥发；没有进行尾气处理；B项，Cl2的密度比空气大，该收集方法正确；C项，要得到干燥纯净的Cl2，首先应将气体通过饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸除去水蒸气；D项，根据反应：

MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，盐酸浓度变稀后便不再反应，使产生的Cl2的物质的量小于0.5mol，转移的电子小于1mol。

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

答案　B

解析　146gHCl的物质的量为4mol,87gMnO2的物质的量为1mol，由方程式：

MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O知，1molMnO2可以与4molHCl反应，但是，应注意稀盐酸与MnO2不反应，也就是说1molMnO2与足量浓盐酸反应生成的Cl2多。

3．下图是用KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。

装置B、C、D的作用分别是：

B________________________________________________________________________；

C________________________________________________________________________；

D________________________________________________________________________。

答案　向上排空气收集氯气　安全瓶作用，防止D中的液体倒吸入B中　吸收尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境

题组二　氯气制备与性质实验的融合

4．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，浓盐酸就可全部被消耗

B．Ⅱ图中：

量筒中发生了加成反应

C．Ⅲ图中：

发生的反应不是燃烧反应

D．Ⅳ图中：

湿润的有色布条能褪色，将硫酸溶液滴入烧杯中，至溶液显酸性，结果有Cl2生成

答案　D

解析　A项，稀盐酸与MnO2不反应；B项，发生的为取代反应；C项，Cu在Cl2中发生了燃烧反应；D项，Cl－、ClO－在酸性条件下有Cl2生成。

5．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（浓）===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处变血红色

还原性：

Fe2＋>Cl－

答案　D

解析　选项A的实验现象只能说明氧化性：

Cl2>Br2和Cl2>I2，不能说明氧化性：

Br2>I2；选项B的实验现象还可以说明氯气与水生成了漂白性物质；选项C中，氯气与水生成酸性物质也可以出现对应的实验现象；e处变血红色是氯气氧化Fe2＋生成Fe3＋的结果，选项D正确。

归纳总结

实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2

时应注意以下四点

1．为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热温度不宜过高，以减少HCl的挥发。

2．因Cl－浓度越小，其还原性越弱，所以必须用浓盐酸加热才可反应，稀盐酸不反应。

3．实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2后，再拆卸装置，避免污染空气。

4．尾气吸收时，用NaOH溶液吸收Cl2，不能用澄清石灰水吸收，因为溶液中含Ca（OH）2的量少，吸收不完全。

考点三　卤素的性质及X－的检验

1．溴、碘单质物理性质比较

性质

Br2

I2

颜色

深红棕色

紫黑色

状态

液体

固体

溶

解

性

水中

溶解度不大

溶解度不大

有机溶剂中

易溶

易溶

特性

易挥发、有毒

　①易升华

　②使淀粉变蓝

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．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）海水提溴的过程中不发生氧化还原反应（　　）

（2）可以用淀粉溶液检验加碘食盐中的KIO3（　　）

（3）用CCl4萃取碘水中的碘，先振荡，后静置，液体分层，下层呈无色（　　）

（4）碘易升华，可用加热升华法除去NH4Cl中混有的I2（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×

2．下列哪些事实或实验能说明氧化性：

Cl2>Br2>I2___________________________________

（填序号）。

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

答案　①②④

题组一　卤族元素的性质

1．下列有关卤素的说法错误的是（　　）

A．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

B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱，还原性依次增强

C．淀粉KI溶液在空气中变蓝：

4I－＋O2＋2H2O===2I2＋4OH－

D．碘在KI溶液中的溶解度大于在纯水中的溶解度

答案　A

解析　元素的非金属性强弱与其对应的氢化物溶液的酸性无关，可根据其最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱进行比较，A错误；I2在KI溶液中存在I2＋I－I

，可使其溶解度增大，D正确。

2．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溶液反应生成NaBr和NaIO

D．和水反应时，既是氧化剂又是还原剂

答案　D

解析　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。

3．下列关于卤素的叙述正确的是（　　）

①卤素的钾盐中，最易被氧化的是氟化钾

②溴中溶有少量氯气，可以用加入溴化钠再用汽油萃取的方法提纯

③溴化银具有感光性，碘化银不具有感光性

④氟气跟氯化钠水溶液反应，一定有氟化氢和氧气生成

⑤氯气跟水反应时，水既不是氧化剂也不是还原剂

A．①③④B．②③⑤C．②④⑤D．①③

答案　C

解析　本题涉及卤素单质及其化合物的性质和用途。

易被氧化的物质应具有较强还原性，各卤素离子中，以I－的还原性最强，故卤素的钾盐中，最易被氧化的是碘化钾；卤化银中除氟化银外均有感光性。

题组二　卤素单质及离子的鉴别

4．下列叙述中正确的是（　　）

A．能使润湿的淀粉KI试纸变成蓝色的物质一定是Cl2

B．用硝酸酸化的硝酸银溶液能一次鉴别NaCl、NaBr、KI三种失去标签的溶液

C．某溶液加入CCl4，CCl4层显紫色，证明原溶液中存在I－

D．某浅黄色的溴水，加入CCl4振荡静置后，上层显橙红色

答案　B

解析　还有很多氧化剂（如HNO3、O3等）能将I－氧化为I2，A错；碘单质的CCl4溶液显紫色，C项错；CCl4的密度比水大，应下层显橙红色，D项错。

5．鉴别NaCl、NaBr、NaI可以选用的试剂是（　　）

①碘水、淀粉溶液　②氯水、CCl4　③溴水、苯　④稀硝酸、AgNO3溶液　⑤氯水、苯　⑥FeCl3溶液、CCl4

A．①②④B．②③⑥C．②④⑤D．④⑤⑥

答案　C

解析　①NaCl、NaBr、NaI中加碘水和淀粉溶液均变蓝色；②氯水加入NaBr、NaI中后，再加CCl4萃取，下层分别为橙红色和紫红色，加入NaCl中不发生反应，可以鉴别；③溴水与NaCl、NaBr不反应，与NaI反应生成I2用苯萃取后，前两种上层均为橙红色，无法鉴别；④NaCl、NaBr、NaI与AgNO3溶液反应分别生成AgCl、AgBr、AgI沉淀，且均不溶于稀HNO3，沉淀颜色依次为白色、淡黄色、黄色；⑤与②的原理相似，只是有色层在上层；⑥FeCl3溶液只能氧化I－生成I2，不能鉴别。

题组三　卤素单质氧化性强弱的实验探究方法

6．某学生做如下实验：

第一步，在淀粉KI溶液中滴入少量NaClO溶液，并加入少量稀硫酸，溶液立即变蓝；第二步，在上述蓝色溶液中，滴加足量的Na2SO3溶液，蓝色逐渐消失。

下列对实验原理的解释和所得结论错误的是（　　）

A．第一步反应的离子方程式ClO－＋2I－＋2H＋===I2＋Cl－＋H2O

B．淀粉KI溶液变蓝是因为I－被氧化为I2，I2使淀粉变蓝色

C．蓝色逐渐消失的原因是Na2SO3溶液具有漂白性

D．微粒的氧化性由强到弱的顺序是ClO－>I2>SO

答案　C

解析　分析题目信息可知，在淀粉KI溶液中滴入少量NaClO溶液，并加入少量稀硫酸后，发生的反应为ClO－＋2I－＋2H＋===I2＋Cl－＋H2O，生成的I2使淀粉溶液变蓝，再滴加足量的Na2SO3溶液，发生反应SO

＋I2＋H2O===SO

＋2H＋＋2I－，随着I2的减少蓝色逐渐消失，由此可以得出微粒的氧化性由强到弱的顺序是ClO－>I2>SO

。

7．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。

答案　

（1）

（2）湿润的淀粉KI试纸变蓝

（3）Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－

（4）打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡，静置后CCl4层变为紫红色

（5）确认C的黄色溶液中无Cl2，排除Cl2对溴置换碘实验的干扰　（6）原子半径逐渐增大

解析　A中滴加浓盐酸后，发生反应：

2KMnO4＋16HCl（浓）===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，生成黄绿色气体Cl2，在A、B、C中分别发生反应：

Cl2＋2KI===2KCl＋I2，Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，由于B、C中生成了Br2而使溶液变为黄色，打开活塞b，C中生成的Br2在D中发生反应：

Br2＋2KI===2KBr＋I2。

过程Ⅲ实验，当B中黄色溶液继续通入过量Cl2时，溶液变为红棕色，以此为对照，说明C中黄色溶液无Cl2，从而排除Cl2对溴置换碘实验的干扰。

归纳总结

卤素单质性质的特殊性

1．Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质；液溴易挥发且有毒，通常用水液封来保存。

2．I2易升华，I2遇淀粉变蓝。

3．Br2和I2都可被某些有机溶剂（如四氯化碳、苯）萃取。

4．氟元素无正价，F2与H2O发生置换反应生成O2：

2F2＋2H2O===4HF＋O2。

5．F2不能从NaX溶液中置换出X2（X代表Cl、Br、I）。

考点四　氯、溴、碘单质的工业制法

1．氯的提取——氯碱工业

化学方程式为2Na