届高考化学一轮复习学案富集在海水中的元素氯.docx

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届高考化学一轮复习学案富集在海水中的元素氯

富集在海水中的元素——氯

考点一　氯及其重要化合物的性质及应用

[知识梳理]

一、氯气的性质

1．氯气的物理性质

颜色

状态

气味

密度

毒性

溶解性

特性

黄绿色

气体

有刺激

性气味

比空

气大

有毒

能溶于水，1体积水约溶解2体积Cl2

易液化

2.从氯的原子结构认识氯气的化学性质——氧化性

依据氯气的氧化性完成下列方程式：

（1）与金属反应

①Fe：

2Fe＋3Cl2

2FeCl3，棕红色烟。

②Cu：

Cu＋Cl2

CuCl2，棕黄色烟。

（2）与非金属反应

H2：

H2＋Cl2

2HCl，苍白色火焰；

H2和Cl2的混合气体光照时会发生爆炸。

（3）与还原性无机化合物反应

①与碘化钾溶液反应：

Cl2＋2I－===2Cl－＋I2（填离子方程式）。

②与SO2水溶液反应：

Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl，Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO

＋2Cl－（填化学方程式和离子方程式）。

③与FeCl2溶液反应：

Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－（填离子方程式）。

3．从化合价的角度认识氯气的化学性质——歧化反应

氯气与水或碱反应，氯元素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

化学方程式：

Cl2＋H2OHCl＋HClO；

离子方程式：

Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO。

（2）与碱反应

①与烧碱反应：

Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O（填化学方程式）；

②制取漂白粉：

2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O（填化学方程式）。

4．从平衡的角度理解氯水的成分和性质

（1）氯水中存在三个平衡关系

①Cl2＋H2OHCl＋HClO

②HClOH＋＋ClO－

③H2OH＋＋OH－

（2）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。

注：

氯水常代替氯气进行溶液中的实验。

（3）Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO平衡移动的应用

向氯水中

加入的物质

（或改变的

条件）

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气体

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

二、次氯酸和次氯酸盐的性质

1．次氯酸

2．次氯酸盐

（1）“84”消毒液

有效成分为NaClO，它与洁厕灵（主要成分为盐酸）混合立即会产生氯气，其离子方程式是ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O。

（2）漂白粉

①成分：

漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca（ClO）2，其中有效成分是Ca（ClO）2，其水溶液显碱性，原因是ClO－＋H2OHClO＋OH－。

②漂白原理：

在潮湿的空气中能吸收CO2，化学方程式为Ca（ClO）2＋CO2＋H2O===2HClO＋CaCO3↓。

次氯酸和次氯酸盐均具有强氧化性，故与I－、S2－、SO

、Fe2＋等还原性离子不能大量共存。

ClO－不论是酸性还是碱性条件下都具有较强的氧化性，NO

不同于ClO－，在酸性条件下NO

具有强氧化性，与Fe2＋、I－、S2－、SO

不能大量共存，而在碱性条件下，NO

与I－、S2－、SO

可以大量共存。

[自主检测]

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）（2019·高考全国卷Ⅲ，12A）将Cl2通入碳酸钠溶液中制取较高浓度的次氯酸溶液。

（　　）

（2）（2018·高考江苏卷）KClO碱性溶液与Fe（OH）3反应：

3ClO－＋2Fe（OH）3===2FeO

＋3Cl－＋4H＋＋H2O。

（　　）

（3）（2017·高考江苏卷）Fe

FeCl2

Fe（OH）2所示的物质间转化可以实现。

（　　）

（4）将Cl2与HCl混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的Cl2。

（　　）

（5）氯气溶于水得氯水，溶液呈酸性且可以导电，所以氯气是电解质。

（　　）

（6）氯气可以使湿润的有色布条褪色，但是实际起漂白作用的物质是次氯酸，而不是氯气。

（　　）

（7）标准状况下，11.2LCl2与水充分反应转移电子数为0.5NA。

（　　）

（8）“84”消毒液的消毒原理与H2O2相同，都是利用强氧化性。

（　　）

（9）漂白粉溶液在空气中失效的离子方程式：

ClO－＋CO2＋H2O===HClO＋HCO

。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）√　（7）×　（8）√　（9）×

2．在空气中长时间放置的漂白粉，最终得到的主要固体物质是________________________，其原因是_______________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________（用化学方程式说明）。

答案：

CaCO3和CaCl2　Ca（ClO）2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO，2HClO

2HCl＋O2↑，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O

3．根据下列装置图回答问题：

（1）装置A、B通入Cl2后，观察到的现象是_______________________________________

________________________________________________________________________，

根据现象可得出的结论是________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）装置B中发生反应的离子方程式是________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）装置F的作用是_________________________________________________________。

（4）实验开始后，观察到装置C中的现象是________________________________

________________________________________________________________________。

（5）装置E中发生反应的离子方程式是_________________________________________

________________________________________________________________________。

（6）通入Cl2时装置D中发生反应的离子方程式是_______________________________

________________________________________________________________________。

答案：

（1）干燥的红色（或A中）布条不褪色，湿润的红色（或B中）布条褪色　Cl2无漂白性，Cl2与水反应生成的HClO有漂白性

（2）Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO

（3）吸收氯气，防止污染环境

（4）溶液先变红色，后褪色

（5）2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

（6）H2O＋SO

＋Cl2===2H＋＋SO

＋2Cl－

演练一　氯气和氯水的性质

1．氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质，它具有较强的氧化性。

下列叙述中不正确的是（　　）

A．红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧，生成棕黄色的烟

B．通常状况下，干燥的氯气能和Fe反应

C．纯净的H2在Cl2中安静地燃烧，发出苍白色火焰，集气瓶瓶口呈现雾状；光照H2和Cl2的混合气体时，因迅速化合而爆炸

D．氯气能与水反应生成HClO和HCl，久置氯水最终变为稀盐酸

解析：

选B。

Cl2与Fe反应需要加热，所以在通常状况下，干燥的Cl2与Fe不反应。

2．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：

选A。

氯水中存在平衡：

Cl2＋H2OHCl＋HClO。

加入CaCO3粉末时，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，使平衡右移，c（HClO）增大，漂白能力增强；加入稀硫酸，c（H＋）增大，平衡左移，c（HClO）减小；C项，相当于加水稀释，c（HClO）减小；D项，Cl2＋SO2＋2H2O===2HCl＋H2SO4，平衡左移，c（HClO）减小。

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

解析：

选B。

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，加入NaOH溶液时氯水的浅黄绿色消失，说明其中有Cl2存在。

氯水的组成及性质在应用中的常见误区

（1）氯水中因HClO见光分解，随着HClO的消耗，最后成为盐酸，故久置氯水酸性增强，无漂白性。

因此，氯水要现用现配。

（2）制取氯水的反应为Cl2＋H2OHCl＋HClO，反应中Cl2既是氧化剂，又是还原剂，且1molCl2参加反应，转移电子数为NA。

（3）Cl2尽管有较强的氧化性，但没有漂白性，氯水具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了具有强氧化性的HClO。

（4）ClO－与Fe2＋、I－、S2－、HS－、SO

等离子因发生氧化还原反应而不能大量共存。

演练二　氯的含氧酸盐和含氯消毒剂（热点）

4．

（1）[2018·高考全国卷Ⅲ，27

（2）改编]在KClO3氧化I2制备KIO3工艺中“酸（HCl）化反应”的产物为KH（IO3）2、Cl2和KCl，则该反应的化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）（2017·高考江苏卷）NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）①NaClO2中Cl的化合价为________。

②利用NaClO3、硫酸和SO2制备ClO2，反应中有副产物NaHSO4生成，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

③少量的ClO2尾气可用双氧水和氢氧化钠溶液吸收，产物之一为NaClO2，其氧化剂与还原剂的物质的量之比为________，该反应中氧化产物是________。

（4）①NaClO2的化学名称为________。

②NaClO2溶液是脱硝反应的吸收剂，其与NO反应生成的产物之一为NO

的离子方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨（又称肼，N2H4，无色液体），反应的化学方程式为_______________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（6）ClO2是一种优良的消毒剂，可用氯酸钠和双氧水在酸性条件下制备，其反应的化学方程式为________NaClO3＋________H2O2＋H2SO4===________ClO2↑＋________O2↑＋Na2SO4＋________。

答案：

（1）I2＋2KClO3＋HCl===KH（IO3）2＋Cl2↑＋KCl

（2）4Ag＋4NaClO＋2H2O===4AgCl＋4NaOH＋O2↑

（3）①＋3　②2NaClO3＋SO2＋H2SO4===2NaHSO4＋2ClO2　③2∶1　O2

（4）①亚氯酸钠　②4NO＋3ClO

＋4OH－===4NO

＋2H2O＋3Cl－

（5）NaClO＋2NH3===N2H4＋NaCl＋H2O

（6）2　1　2　1　2H2O

（1）含氯消毒剂的共同特点是利用本身的强氧化性，或与水反应产生HClO，杀灭具有生命活性的微生物。

解答这类题目，一般要从氧化性、得电子数目以及平衡移动等角度分析思考。

（2）ClO2主要表现氧化性，做氧化剂时本身被还原为Cl－，可做消毒剂、漂白剂。

　考点二　氯气的实验室制法

[知识梳理]

实验室制取气体装置由发生装置、净化装置、收集装置以及尾气吸收装置组成。

以Cl2的实验室制法为例（见下图）：

（1）反应原理：

用MnO2（或其他强氧化剂，如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等）氧化浓盐酸。

MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，该反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－

Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。

其他制取Cl2的反应原理：

①16HCl＋2KMnO4===2KCl＋2MnCl2＋8H2O＋5Cl2↑；

②6HCl（浓）＋KClO3===KCl＋3H2O＋3Cl2↑；

③4HCl＋Ca（ClO）2===CaCl2＋2H2O＋2Cl2↑。

（2）制备装置类型：

固体＋液体

气体

（3）净化方法：

用饱和食盐水除去HCl气体，再用浓硫酸除去水蒸气。

（4）收集气体：

向上排空气法或排饱和食盐水法。

（5）尾气吸收：

用强碱溶液（如NaOH溶液）吸收，不用Ca（OH）2溶液吸收的原因是Ca（OH）2溶解度小，溶液浓度低，吸收不完全。

（6）验满方法：

将湿润的淀粉KI试纸靠近盛Cl2的集气瓶瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满；或将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的集气瓶瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。

[自主检测]

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）含4molHCl的浓盐酸与足量MnO2反应，可制备22.4LCl2。

（　　）

（2）必须用浓盐酸与MnO2反应制Cl2，因为稀盐酸与MnO2不反应。

（　　）

（3）用饱和NaHCO3溶液除去Cl2中混有的HCl气体。

（　　）

（4）用浓硫酸或碱石灰干燥Cl2。

（　　）

（5）可用排饱和食盐水法收集Cl2。

（　　）

（6）常用饱和石灰水吸收尾气中的Cl2。

（　　）

（7）用干燥的淀粉碘化钾试纸检验Cl2是否收集满。

（　　）

（8）用NaOH溶液吸收多余的Cl2时，为防止倒吸，导气管不能伸入液面以下。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）√　（6）×　（7）×　（8）×

2．Ca（ClO）2、KClO3、KMnO4均能将盐酸中的Cl－氧化成Cl2，试分别写出反应的离子方程式。

（1）_____________________________________________________________________。

（2）_____________________________________________________________________。

（3）_____________________________________________________________________。

答案：

（1）ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O

（2）ClO

＋5Cl－＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O

（3）2MnO

＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O

3．（规范简答题）下图是用KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。

思考装置B、C、D的作用分别是：

（1）B_____________________________________________________________________；

（2）C____________________________________________________________________；

（3）D____________________________________________________________________。

答案：

（1）向上排空气法收集氯气　

（2）安全瓶作用，防止装置D中的液体倒吸入装置B中　（3）吸收尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境

演练一　制取氯气相关仪器的连接及实验操作

1．（教材改编题）实验室用MnO2和浓盐酸反应制Cl2时，有如下操作：

①连好装置，检查气密性；②缓缓加热；③加入MnO2粉末；④从装有浓盐酸的分液漏斗中加入浓盐酸；⑤将多余氯气用NaOH溶液吸收；⑥用向上排空气法收集氯气。

操作顺序正确的是（　　）

A．①②③④⑥⑤B．③④②①⑥⑤

C．①④③②⑥⑤D．①③④②⑥⑤

解析：

选D。

制取氯气的正确操作步骤：

先连接装置、检查气密性，然后装入药品：

先向烧瓶中装入二氧化锰，再向分液漏斗中装入浓盐酸，下一步进行加热制取、收集氯气，由于氯气有毒，最后需要进行尾气吸收处理，故正确的操作顺序为①③④②⑥⑤。

2．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（　　）

A．①②④B．①②③

C．①③④D．②③④

解析：

选D。

②除HCl气体应用饱和NaCl溶液，③洗气瓶干燥应从长管进气，短管出气，④尾气吸收应用NaOH溶液。

3．（2020·绵阳中学月考）氯气是一种重要的工业原料。

资料显示：

Ca（ClO）2＋CaCl2＋2H2SO4

2CaSO4＋2Cl2↑＋2H2O。

某学习小组利用此原理设计如图所示装置制取氯气并探究其性质：

（1）在该实验中，甲部分的装置是________（填字母）。

（2）乙装置中FeCl2溶液与Cl2反应的离子方程式是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）丙装置中通入少量Cl2，可制得某种生活中常用的漂白、消毒的物质。

已知碳酸的酸性强于次氯酸，则丙中发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）该实验存在明显的缺陷，改进的方法是____________________________________

________________________________________________________________________。

答案：

（1）c　

（2）2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

（3）Cl2＋2Na2CO3＋H2O===NaCl＋NaClO＋2NaHCO3

（4）在丙装置后连接一个盛有氢氧化钠溶液的尾气处理装置

实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2时的注意事项

（1）反应物的选择：

必须用浓盐酸，稀盐酸与MnO2不反应，且随着反应的进行，浓盐酸变为稀盐酸时，反应停止，故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。

（2）加热温度不宜过高，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，因为石灰水中含Ca（OH）2的量少，吸收不完全。

演练二　含氯化合物的制备

4．Cl2O是黄棕色具有强烈刺激性气味的气体，是一种强氧化剂，易溶于水且会与水反应生成次氯酸，与有机物、还原剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。

一种制取Cl2O的装置如图所示。

已知：

Cl2O的熔点为－116℃，沸点为3.8℃；Cl2的沸点为－34.6℃；HgO＋2Cl2===HgCl2＋Cl2O。

下列说法中不正确的是（　　）

A．装置②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸

B．通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释，减小爆炸危险

C．从装置⑤中逸出气体的主要成分是Cl2O

D．装置④与⑤之间不用橡胶管连接，是为了防止橡胶管燃烧和爆炸

解析：

选C。

制取Cl2O需要干燥纯净的氯气，所以②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸，A项正确；高浓度的Cl2O易爆炸，所以通入干燥空气的目的是将生成的

Cl2O稀释，减小爆炸危险，B项正确；装置⑤是收集Cl2O，所以温度低于3.8℃，此时氯气呈气态，逸出的气体主要是空气和剩余的Cl2，C项错误；Cl2O与有机物接触会发生燃烧并爆炸，装置④与⑤之间不用橡胶管连接，是为了防止Cl2O与橡胶管接触发生燃烧和爆炸，D项正确。

5．某同学设计用如图所示装置制备少量的AlCl3（易水解）。

下列说法错误的是（　　）

A．装置B中所装试剂为饱和NaCl溶液，其作用是除去