第四章第二讲富集在海水中的元素.docx

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第四章第二讲富集在海水中的元素

第二讲　富集在海水中的元素——卤素

[2017高考导航]

考纲要求

真题统计

命题趋势

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）。

4．了解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。

2015，卷Ⅰ28T

（1）；

2015，卷Ⅱ12T、28T；

2014，卷Ⅰ8T（B）；

2014，卷Ⅱ27T

（2）（3）；

2013，卷Ⅰ7T（C）、13T（A）

　　本部分的主要考查内容有以生产实际为背景考查卤素单质及其化合物的性质和应用；以实验设计为中心考查有关氯单质及其化合物的实验及综合应用。

题型以选择题、实验题为主，难度较大。

预计2017年高考将以卤素单质及其化合物知识与现代生产、日常生活、医疗保健科学技术等各方面的联系为载体进行考查，也可能以卤素单质及其化合物的基础知识为主要内容，同时兼顾相关的基本概念和基本理论，尤其是氧化还原反应、离子反应等内容进行考查。

复习备考时，关注氯气的氧化性和实验室制法。

考点一　氯单质及其重要化合物的性质及应用[学生用书P85]

一、氯气

1．物理性质

（1）色、味、态：

黄绿色有刺激性气味的气体。

（2）水溶性：

能溶于水。

（3）毒性：

有毒。

2．化学性质（未特别注明的填化学方程式）

（1）与金属反应

（2）与非金属反应

（3）与水反应：

H2O＋Cl2

HCl＋HClO。

（4）与碱液反应

（5）与还原性物质反应

1．次氯酸

（1）不稳定性：

2HClO

2HCl＋O2↑。

氯水须现用现配，保存在棕色瓶中，置于冷暗处。

（2）强氧化性

①能将有色物质氧化为无色物质，有漂白性。

②可用于杀菌、消毒。

（3）弱酸性

NaClO溶液中通少量CO2，化学方程式为NaClO＋CO2＋H2O===NaHCO3＋HClO。

2．漂白粉

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）燃烧反应一定是O2参加的氧化还原反应。

（　　）

（2）Cl2与H2O或NaOH的反应中氯气既是氧化剂又是还原剂。

（　　）

（3）要证明Cl2无漂白性而HClO有漂白性的实验方法，可以先让干燥Cl2通入干燥的有色布条，然后再通入湿润的有色布条看是否褪色。

（　　）

（4）氯气可用于消灭田鼠，为此，可将氯气用软管通入到田鼠洞中，这是利用了氯气的毒性和密度比空气大的性质。

（　　）

（5）久置的氯水比新制氯水氧化性更强。

（　　）

（6）能用pH试纸测定氯水的pH。

（　　）

（7）漂白粉和明矾都常用于处理自来水，二者的作用原理是不同的。

（　　）

（8）工业上将Cl2通入石灰水中制取漂白粉。

（　　）

（9）能用同一原理解释ClO－与Fe2＋、H＋均不能大量共存。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）√　（3）√　（4）√　（5）×　（6）×

（7）√　（8）×　（9）×

2．（2016·潍坊高三联考）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与铁的反应需要加热，所以在通常状况下，干燥的Cl2与Fe不能反应。

名师点拨

（1）氯气具有强氧化性，与变价金属反应时均生成高价态的金属氯化物，如FeCl2不能由单质化合生成。

（2）氯气没有漂白性，不能使干燥的有色布条褪色，但可使湿润的有色布条褪色，实际起漂白作用的是HClO。

（3）HClO不稳定，不能单独存在，只存在于氯水、次氯酸盐溶液或次氯酸盐与酸反应的混合物中。

（4）工业上制取漂白粉是用氯气与石灰乳反应制得，而不是用氯气与石灰水反应。

（5）氯水中的HClO见光易分解，通常保存在棕色试剂瓶中并置于阴暗处。

　（2014·高考江苏卷）在探究新制饱和氯水成分的实验中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是（　　）

A．氯水的颜色呈浅黄绿色，说明氯水中含有Cl2

B．向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀，说明氯水中含有Cl－

C．向氯水中加入NaHCO3粉末，有气泡产生，说明氯水中含有H＋

D．向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液颜色变成棕黄色，说明氯水中含有HClO

[解析]　A．Cl2的颜色为黄绿色，正因为氯水中溶解了黄绿色的Cl2，才使得氯水显示了浅黄绿色，A选项正确。

B.Cl－与Ag＋结合生成AgCl白色沉淀，B选项正确。

C.Cl2与水反应生成HCl和HClO，H＋与NaHCO3反应生成CO2气体，C选项正确。

D.氯水中的Cl2也能将Fe2＋氧化为Fe3＋，D选项错误。

[答案]　D

若要增加氯水中HClO的浓度，可以向新制氯水中加入哪些物质？

答案：

由于次氯酸是比碳酸还弱的酸，因此在理论上可以加入只与盐酸反应但不与次氯酸反应的物质就能促进氯气与水反应的平衡右移，从而达到目的，如CaCO3、NaHCO3、醋酸钠等物质。

氯水的成分及性质

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。

题组一　氯气的性质

1．分别向盛有Cl2的三个集气瓶甲、乙、丙中各注入下列液体中的一种，经过振荡，现象如下图所示，则甲、乙、丙中注入的液体分别是（　　）

①AgNO3溶液　②NaOH溶液　③水

A．①②③　　　　　　　　　B．②①③

C．③②①D．①③②

解析：

选B。

甲中气体和溶液都无色，说明不存在氯气，是加入NaOH溶液；乙中气体无色且溶液中出现白色浑浊，说明不存在氯气且溶液中生成了白色沉淀，是加入AgNO3溶液；丙中气体和溶液都呈浅黄绿色，说明存在氯气分子，是加入水。

2．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处变红色

还原性：

Fe2＋>Cl－

解析：

选D。

A项，由现象得氧化性：

Cl2>Br2、Cl2>I2，但无法判断Br2与I2的氧化性强弱；B项，由现象可知在此过程中有酸性物质生成，同时生成了漂白性物质；C项，在此过程中只能判断溶液不再显碱性，无法判断有无漂白性物质生成；D项，此时Fe2＋被Cl2氧化为Fe3＋，而Cl2被还原为Cl－，还原剂Fe2＋的还原性强于还原产物Cl－。

题组二　氯水性质的多重性

3．用经Cl2消毒的自来水配制下列溶液：

①Na2SO3；②KI；③AlCl3；④FeCl2；⑤AgNO3；⑥稀盐酸，发现部分药品变质，它们是（　　）

A．①②④⑤　　　　　　　　　B．①②③④

C．①②④D．③⑥

解析：

选A。

用Cl2消毒的自来水中，含有盐酸和氧化剂HClO，Cl－能使Ag＋沉淀，HClO能将SO

、Fe2＋、I－等氧化。

4．为了研究氯水能否和碳酸钙发生化学反应，某学生设计如下实验：

实验一：

向盛有饱和氯水的锥形瓶中加入大理石，并充分振荡，观察到氯水的黄绿色褪去并同时产生少量气体。

实验二：

取上述实验一后锥形瓶中清液，进行如下实验：

①该清液滴在有色布条上有极强的漂白作用。

②该清液中滴加碳酸钠溶液产生白色沉淀。

③该清液中滴加盐酸可产生大量气体。

④该清液加热后变浑浊并产生大量气体。

实验三：

该学生设想用下列装置收集实验二中产生的气体作进一步检验。

回答下列问题：

（1）在实验二中，清液滴在有色布条上有极强的漂白作用说明该清液中含有________（写化学式）；清液中滴加碳酸钠溶液产生白色沉淀说明该清液中含有________离子；清液中滴加盐酸产生的气体是________；清液加热后产生浑浊的原因是因为生成了________（用化学式表示）。

（2）实验三中，洗气装置内的洗涤液一般用________溶液。

该学生要收集实验二中产生的气体，应选用上图装置中的____________（填“A”或“B”）。

（3）该学生通过上述实验，写出了氯水和碳酸钙反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。

解析：

氯气溶于水发生反应：

Cl2＋H2O

HCl＋HClO，生成的HCl与CaCO3发生反应：

2H＋＋CaCO3===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，因实验一只产生少量气体，再结合“该清液加热后变浑浊”现象，故知发生反应CaCO3＋CO2＋H2O===Ca（HCO3）2。

答案：

（1）HClO　Ca2＋　CO2　CaCO3

（2）饱和NaHCO3　B

（3）2CaCO3＋2Cl2＋2H2O===Ca（HCO3）2＋2HClO＋CaCl2

题组三　有关氯的重要化合物的实验探究

5．某学生对SO2与漂粉精的反应进行实验探究：

操作

现象

取4g漂粉精固体，加入100mL水

部分固体溶解，溶液略有颜色

过滤，测漂粉精溶液的pH

pH试纸先变蓝（约为12），后褪色

ⅰ.液面上方出现白雾；

ⅱ.稍后，出现浑浊，溶液变为黄绿色；

ⅲ.稍后，产生大量白色沉淀，黄绿色褪去

（1）Cl2和Ca（OH）2制取漂粉精的化学方程式是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）pH试纸颜色的变化说明漂粉精溶液具有的性质是________________________________________________________________________

__________________________。

（3）向水中持续通入SO2，未观察到白雾。

推测现象ⅰ的白雾由HCl小液滴形成，进行如下实验：

a．用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾，无变化；

b．用酸化的AgNO3溶液检验白雾，产生白色沉淀。

①实验a的目的是________________________________________________________________________。

②仅由实验a、b不能判断白雾中含有HCl，理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）现象ⅱ中溶液变为黄绿色的可能原因：

随溶液酸性的增强，漂粉精的有效成分和Cl－发生反应。

通过进一步实验确认了这种可能性，其实验方案是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）将A瓶中混合物过滤、洗涤，得到沉淀X。

①向沉淀X中加入稀HCl，无明显变化。

取上层清液，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀。

则沉淀X中含有的物质是________________________________________________________________________

__________。

②用离子方程式解释现象ⅲ中黄绿色褪去的原因：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（1）Cl2和Ca（OH）2制取漂粉精的化学方程式为2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O。

（2）由pH试纸先变蓝后褪色可知，漂粉精溶液具有碱性和漂白性。

（3）向水中通入过量SO2不能形成白雾，说明二氧化硫不能形成白雾；用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾，无变化，说明白雾中不含氯气；仅根据实验a、b不能判断白雾中含有HCl，因为白雾中混有SO2时也能满足实验a、b的现象，最终生成硫酸银白色沉淀。

（4）现象ⅱ中溶液变为黄绿色，说明有氯气生成，即发生反应：

Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O，为确认这种可能性，可向漂粉精溶液中逐滴加入硫酸，观察溶液是否变为黄绿色。

（5）①向沉淀X中加入稀HCl，无明显变化。

取上层清液，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明上层清液中含有SO

，则沉淀X中含有CaSO4。

答案：

（1）2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O　

（2）碱性、漂白性　（3）①检验白雾中是否含有Cl2，排除Cl2干扰　②白雾中混有SO2，SO2可与酸化的AgNO3反应生成白色沉淀　（4）向漂粉精溶液中逐滴加入硫酸，观察溶液是否变为黄绿色　（5）①CaSO4　②SO2＋Cl2＋2H2O===SO

＋2Cl－＋4H＋

1．Cl2＋H2O

HCl＋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，

c（HClO）

减小

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

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

盐酸

c（H＋）和

c（Cl－）增大

左移

洁厕剂和“84”消毒液不宜混用

NaOH

c（H＋）减小

右移

用NaOH吸收多余的Cl2

光照

c（HClO）

减小

右移

氯水应避光保存或现用现配

碳酸钙

c（HClO）

增大

右移

制取次氯酸浓度较大的氯水

2.卤素单质的水溶液与SO2反应的化学方程式可表示为

SO2＋X2（X＝Cl、Br、I）＋2H2O===H2SO4＋2HX。

考点二　氯气的实验室制法[学生用书P87]

1．实验室制取、收集干燥纯净氯气的装置

2．验满方法

（1）将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近收集Cl2的瓶口，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收集Cl2的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。

1．某学生在实验室制取Cl2时可能进行如下操作：

①连接好装置检查气密性　②缓慢加热　③加入MnO2粉末　④由分液漏斗向烧瓶里加浓盐酸　⑤多余的Cl2用NaOH吸收　⑥用向上排空气法收集Cl2

其正确操作顺序是（　　）

A．①②③④⑤⑥　　　　　　　　B．③④②①⑥⑤

C．①③④②⑥⑤D．③①④②⑥⑤

答案：

C

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

解析：

选B。

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不反应的事实，也就是说1molMnO2与足量浓盐酸反应生成的Cl2多。

名师点拨

　用MnO2和浓盐酸制取Cl2时应注意4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）必须用浓盐酸加热才可反应，稀盐酸不反应。

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。

（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，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为澄清石灰水中含Ca（OH）2量少，吸收不完全。

　（2016·新郑校级模拟）某化学学习小组设计如图实验装置（夹持装置略去）制备Cl2，并探究氯气的相关性质。

（1）若A装置中固体药品为MnO2，其化学方程式为________________________________________________；若A装置中固体药品为KClO3，则反应中每生成1molCl2时转移电子的物质的量为__________mol。

（2）装置B的作用：

________________________________________________________________________。

（3）装置C的作用是验证氯气是否具有漂白性，Ⅰ处是湿润的有色布条，则Ⅱ、Ⅲ处应加入的物质分别是______________________________、____________________________。

（4）设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。

但有同学认为该设计不够严密，他的理由可能是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）请用化学方程式说明装置F的作用：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（6）甲同学提出，装置F中的试剂可改用过量的Na2SO3溶液，乙同学认真思考后认为此法不可行。

请用离子方程式解释乙认为不可行的原因：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

[解析]　

（1）若A装置中固体药品为MnO2，其化学方程式为MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；若A装置中固体药品为KClO3，则化学方程式为KClO3＋6HCl（浓）===KCl＋3Cl2↑＋3H2O，生成3molCl2时转移电子的物质的量为5mol，每生成1molCl2时转移电子的物质的量为

mol。

（2）装置B用饱和食盐水吸收氯化氢，如果实验过程中装置C发生堵塞，长颈漏斗中的液面就会上升，所以装置B的作用是既能除去氯气中混有的氯化氢，还能检测实验过程中装置C是否发生堵塞。

（3）装置C的作用是验证氯气是否具有漂白性，Ⅰ处是湿润的有色布条，则Ⅱ处应加入干燥剂，Ⅲ处放置干燥的有色布条。

（4）设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。

但该设计不够严密，若D中溶有过量的氯气，不能保证是溴将碘离子氧化的，无法证明溴与碘的非金属性强弱。

（5）装置F的作用是吸收多余的氯气，防止污染环境，化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。

（6）Na2SO3溶液能吸收氯气：

SO

＋Cl2＋H2O===SO

＋2Cl－＋2H＋，过量的Na2SO3遇酸产生SO2仍不可避免污染环境：

SO

＋2H＋===SO2↑＋H2O。

[答案]　

（1）MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　

（2）既能除去氯气中混有的氯化氢，还能检测实验过程中装置C是否发生堵塞

（3）无水氯化钙（或硅胶、P2O5）　干燥的有色布条

（4）若D中溶有过量的氯气，无法证明溴与碘的非金属性强弱

（5）Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O

（6）SO

＋Cl2＋H2O===SO

＋2Cl－＋2H＋，SO

＋2H＋===SO2↑＋H2O

实验室制取氯气时多余的尾气常用氢氧化钠溶液吸收，请写出反应的化学方程式，该装置需要设计防倒吸吗？

答案：

Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O；氯气不属于易溶气体，用氢氧化钠溶液吸收速率不快，不需要防倒吸。

氯气的制取实验中发生装置的选择

若用MnO2固体与浓盐酸反应需要加热，发生装置为固液加热型；若用KMnO4、KClO3、K2Cr2O7等强氧化剂代替MnO2固体时，不需要加热，发生装置为固液不加热型。

题组　氯气的制法

1．（2014·高考江苏卷）下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验，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

C．用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液

D．用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O

解析：

选C。

A.MnO2固体与浓HCl要在加热条件下发生反应制取Cl2，缺少加热装置。

B.除去Cl2中混有的HCl气体，应将混合气体从长导气管通入盛有饱和食盐水的洗气瓶洗气，较纯净的气体从短导气管流出。

选用饱和NaHCO3溶液，可使Cl2中混入CO2气体。

C.制取Cl2实验结束后，将剩余物过滤除去未反应的MnO2，得到MnCl2溶液，从而回收MnCl2。

D.MnCl2为强酸弱碱盐，易发生水解反应，直接蒸发溶剂，不能得到纯净的MnCl2·4H2O。

2．如图是某研究性学习小组设计制取氯气并以氯气为反应物进行特定反应的装置。

（1）要将C装置接入B和D之间。

正确的接法是a→______→______→d。

（2）实验开始先点燃A处的酒精灯，打开旋塞K，让Cl2充满整个装置，再点燃D处酒精灯。

Cl2通过C装置后进入D，D装置内盛有炭粉，发生氧化还原反应，生成CO2和HCl，发生反应的化学方程式为________________________________________________。

为了使C装置发挥更好的作用，可向烧杯中加入浓硫酸，加入浓硫酸的作用是________________________________________________________________________

_________________________________________________