通用版版高考化学微一轮复习第13讲富集在海水中的元素学案.docx
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通用版版高考化学微一轮复习第13讲富集在海水中的元素学案
第13讲 富集在海水中的元素——卤素
考纲要求
1.掌握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。
考点一 氯及其化合物的性质和应用
1．氯气的性质
（1）物理性质
颜色
气味
毒性
密度
特性
黄绿色
强烈刺激性气味
有毒
比空气大
易液化
（2）化学性质（写出化学方程式）
①与金属Na
Fe2Fe＋3Cl2
2FeCl3Cu
②与非金属：
H2＋Cl2
2HCl
③与水：
Cl2＋H2O
HCl＋HClO
2．氯的化合物
（1）次氯酸（HClO）
（2）次氯酸钙[Ca（ClO）2]
①Ca（ClO）2是漂白粉的有效成分。
②漂白原理：
Ca（ClO）2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO。
【多维思考】
1．若遇到Cl2泄漏，应如何自救？
提示：
Cl2的密度比空气大，要逆风向高处跑。
由于Cl2易和碱反应，故可用肥皂水或纯碱溶液润湿的毛巾捂住口鼻。
2．能否用pH试纸测定氯水的pH?
提示：
不能。
氯水的成分及性质
1．成分：
三种分子（H2O、Cl2、HClO）、四种离子（ClO－、Cl－、H＋、OH－）。
2．性质：
氯水的多种成分决定了它具有多重性质
①Cl2的强氧化性；②HCl的强酸性；③HClO的强氧化性、弱酸性；④Cl－的性质。
在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，现列表如下：
参与反应的微粒
所加试剂
实验现象
离子方程式或解释
Cl－
AgNO3溶液
白色沉淀
Cl－＋Ag＋===AgCl↓
H＋
Na2CO3固体
有气泡产生
2H＋＋CO
===
CO2↑＋H2O
HClO
有色布条
布条颜色褪去
发生氧化还原反应
Cl2
FeCl2溶液
溶液变棕黄色
2Fe2＋＋Cl2===
2Fe3＋＋2Cl－
Cl2、H2O
SO2
黄绿色褪去
SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO
HClO、H＋
石蕊溶液
先变红后褪色
酸性和漂白性
Cl2、H＋
镁粉
氯水的颜色褪去并有气泡产生
Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，H＋被消耗，使Cl2＋H2O
HCl＋HClO，平衡右移，Cl2减少，颜色变浅直至褪色
3.氯水的酸性和漂白性
向新制氯水中滴入NaOH等强碱溶液，氯水褪色是因为Cl2与NaOH发生了反应，但向新制氯水中滴入石蕊试液，溶液先变红色，后来颜色又褪去，显红色是因为氯水显酸性，褪色的原因是HClO的强氧化性将色素氧化。
考向一 氯气及其水溶液的性质
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．FeCl2 B．AlCl3
C．FeCl3D．CuCl2
答案：
B
2．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．①②④⑤B．①②③④
C．①②④D．③⑥
解析：
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。
答案：
A
3．氯水中含有多种成分，因而具有多种性质，根据氯水分别与如图四种物质发生的反应填空（a、b、c、d重合部分代表物质间反应，且氯水足量）。
（1）能证明氯水具有漂白性的是________（填“a”“b”“c”或“d”）。
（2）c过程中的现象是__________________________________，
b过程中反应的离子方程式为___________________________。
（3）a过程中反应的化学方程式为________________________。
解析：
氯水中Cl2能氧化FeCl2，H＋与Na2CO3、石蕊作用，Cl－能与Ag＋生成AgCl，氯水成分中的HClO，具有漂白性，能使石蕊溶液褪色。
答案：
（1）d
（2）产生白色沉淀 2H＋＋CO
===H2O＋CO2↑ （3）Cl2＋2FeCl2===2FeCl3
考向二 次氯酸和次氯酸盐
4．下列关于漂白粉的叙述正确的是（ ）
A．漂白粉的有效成分是Ca（ClO）2和CaCl2
B．漂白粉在空气中久置后会变质
C．漂白粉是由Cl2与烧碱制得的
D．在使用漂白粉时应用浓盐酸
解析：
Cl2通入石灰乳中制得漂白粉；其有效成分是Ca（ClO）2；漂白粉在空气中发生如下反应Ca（ClO）2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，漂白粉在空气中久置会变质；D选项中，浓盐酸与漂白粉发生反应，Ca（ClO）2＋4HCl（浓）===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O。
答案：
B
5．氯在饮用水处理中常用作杀菌剂，且HClO的杀菌能力比ClO－强。
25℃时氯气—氯水体系中存在以下平衡关系：
Cl2（g）Cl2（aq）
K1＝10－1.2
Cl2（aq）＋H2O
HClO＋H＋＋Cl－ K2＝10－3.4
HClO
H＋＋ClO－ Ka＝？
其中Cl2（aq）、HClO和ClO－分别在三者中所占分数（α）随pH变化的关系如图所示。
下列表述正确的是（ ）
A．Cl2（g）＋H2O
2H＋＋ClO－＋Cl－ K＝10－10.9
B．在氯处理水体系中，c（HClO）＋c（ClO－）＝c（H＋）－c（OH－）
C．用氯处理饮用水时，pH＝7.5时杀菌效果比pH＝6.5时差
D．氯处理饮用水时，在夏季的杀菌效果比在冬季好
解析：
Cl2（g）＋H2O2H＋＋ClO－＋Cl－ K＝K1×K2×Ka，由图可得Ka＝10－7.5，故K值为10－12.1，A项错误；根据电荷守恒得，c（H＋）＝c（OH－）＋c（ClO－）＋c（Cl－），而c（HClO）由于部分电离而不等于c（Cl－），B项错误；已知HClO的杀菌能力比ClO－强，从图中可知，c（HClO）在pH＝7.5时此在pH＝6.5时低，则杀菌效果较差，C项正确；夏季温度高，氯的溶解能力变差，杀菌效果也变差，D项错误。
答案：
C
考点二 氯气的实验室制法
一、氯气的实验室制法
1．实验原理：
MnO2＋4H＋＋2Cl－
Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
若无MnO2，可以用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等氧化剂代替，反应不需要加热，如2KMnO4＋16HCl（浓）===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O。
2．实验装置
3．验满方法
（1）将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛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盛Cl2的瓶口，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。
二、氯气的性质实验
常见实验形式如图所示：
装置
试剂
实验现象
实验目的
A
浓硫酸
验证干燥的氯气无漂白作用，湿润的氯气有漂白作用
B
干燥红布条
无明显变化
C
湿润红布条
红布条褪色
D
FeCl2溶液
溶液由浅绿色变棕黄色
验证氯气具有强氧化性，可与金属及还原性化合物反应
E
淀粉－KI溶液
溶液变蓝色
F
铁粉
产生棕色烟
G
NaOH溶液
吸收多余的氯气
【感悟测评】
判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）除去Cl2中少量HCl气体的方法是将混合气体依次通入盛有饱和食盐水和浓H2SO4的洗气瓶（ ）
（2）MnO2与浓盐酸反应制Cl2的离子方程式：
MnO2＋4HCl
Mn2＋＋2Cl－＋Cl2↑＋2H2O（ ）
（3）氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度（ ）
（4）实验室用MnO2和稀盐酸共热制取少量氯气（ ）
（5）用NaOH溶液吸收多余的Cl2时，导气管不能伸到液面以下，原因是防止倒吸（ ）
答案：
（1）√
（2）× （3）√ （4）× （5）×
1．反应物的选择：
（1）必须用浓盐酸，稀盐酸与MnO2不反应，故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。
（2）用KMnO4、KClO3等作氧化剂时，应撤去装置中的酒精灯。
2．加热温度：
不宜过高，以减少HCl的挥发。
3．Cl2的吸收剂：
常用NaOH溶液或碱石灰，不用澄清石灰水，因为澄清石灰水中Ca（OH）2浓度小，吸收慢且吸收不完全。
4．验满方法：
常根据Cl2的黄绿色判断是否收集满，也可用湿润的淀粉－KI试纸或湿润的蓝色石蕊试纸。
考向一 氯气的制备原理和装置
1．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（ ）
解析：
装置C的导气管，应长进短出。
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多 B．②多
C．一样多D．无法比较
解析：
MnO2不与稀盐酸反应，①中当反应进行到一定程度，浓盐酸变为稀盐酸时，反应停止，146gHCl不能完全反应，故①产生的Cl2少。
答案：
B
考向二 氯气制备和性质的综合探究
3．某校化学实验兴趣小组为了探究在实验室制备Cl2的过程中有水蒸气和HCl挥发出来，同时证明氯气的某些性质，甲同学设计了如图所示的实验装置（部分支撑用的铁架台省略），按要求回答问题。
（1）若用含有0.2molHCl的浓盐酸与足量的MnO2反应制Cl2，制得的Cl2体积（标准状况下）总是小于1.12L的原因是__________________________________________________________
_________________________________________________________。
（2）①装置B中盛放的试剂名称为_______________________，
作用是________________________________________________
_________________________________________________________。
装置C中盛放的试剂足量，其名称为______________________，
作用是_______________________________________________。
②装置D和E中出现的现象不同说明的问题是__________________________________________________________
_________________________________________________________。
③装置F的作用是___________________________________。
④写出装置G中发生反应的离子方程式：
___________________
_________________________________________________________。
（3）乙同学认为甲同学的实验有缺陷，不能确保最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种。
为了确保实验结论的可靠性，证明最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种，乙同学提出在某两个装置之间再加一个装置。
你认为该装置应加在________与________之间（填装置字母序号），装置中应放入____________________________（填写试剂或用品名称）。
解析：
（1）加热时HCl挥发，且随着反应的进行浓盐酸变稀，稀盐酸与MnO2不反应，故0.2molHCl并不能全部反应，所以制得Cl2的体积小于1.12L。
（2）实验的目的是验证Cl2中有H2O（g）和HCl（g）及Cl2的某些性质，故装置B中应盛放无水硫酸铜，证明H2O（g）的存在；装置C中应盛放无水CaCl2，用以除去气体中的水蒸气，防止对装置D、E中的实验造成干扰。
装置F的作用是吸收Cl2，装置G的作用是检验是否有HCl。
（3）若能证明F中Cl2被吸收完全，则可证明最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种，故可在F、G之间增加装有湿润的淀粉KI试纸（或湿润的有色布条）的装置，用于检验Cl2是否被完全吸收。
答案：
（1）随着反应的进行盐酸的浓度会变小，MnO2与稀盐酸不反应；加热时HCl因挥发而损失
（2）①无水硫酸铜 证明有水蒸气 无水氯化钙 除去气体中的水蒸气，防止水蒸气对装置D、E中的实验造成干扰（其他合理答案也可）
②氯气无漂白性，次氯酸有漂白性
③吸收氯气 ④Ag＋＋Cl－===AgCl↓
（3）F G 湿润的淀粉KI试纸（或湿润的有色布条）
考点三 卤素性质和X－的检验
1．卤素的性质的递变性、相似性
（1）递变性
（2）相似性
①都能与大多数金属反应：
2Fe＋3Br2===2FeBr3；I2＋Fe===FeI2；
②都能与H2反应：
H2＋X2===2HX；
③都能与H2O反应：
X2＋H2O
HX＋HXO（F2例外）；
④都能与碱液反应：
X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O（F2例外）。
2．卤素离子的检验方法
（1）AgNO3溶液和稀硝酸—沉淀法
（2）置换—萃取法
（3）氧化—淀粉法
【多维思考】
1．检验Cl－时加入稀HNO3的作用是什么？
能否用稀硫酸代替？
提示：
排除HCO
、CO
等离子的干扰；不能用稀硫酸代替，因为Ag2SO4微溶于水。
2．淀粉－KI试纸常用于检验哪些物质？
提示：
检验强氧化性物质，如Cl2、Br2、O3、FeCl3溶液等。
1．F2、Br2、I2的特殊性
（1）氟元素无正价，F2与H2O发生置换反应：
2F2＋2H2O===4HF＋O2。
（2）Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质；液溴易挥发且有毒，通常用水封来保存。
（3）晶体碘易升华，I2能使淀粉变蓝色。
2．Cl2、Br2、I2溶于各溶剂后的颜色
溶质
Cl2
Br2
I2
溶剂
水
CCl4
水
CCl4
水
CCl4
溶液颜色
黄绿色
黄绿色
橙色
橙红色
棕褐色
紫红色
三种物质在其他有机溶剂（如汽油、苯等）中的颜色与在CCl4中的颜色差别不大，而且由于浓度不同，各物质在同一溶剂中的颜色也有差异。
考向一 卤素单质氧化性强弱的实验探究
1．已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现按下图进行卤素的性质实验。
玻璃管内分别装有滴有不同溶液的白色棉球，反应一段时间后，对图中指定部分颜色描述正确的是（ ）
选项
①
②
③
④
A
黄绿色
橙色
蓝色
白色
B
无色
橙色
紫色
白色
C
黄绿色
橙色
蓝色
无色
D
黄绿色
无色
紫色
白色
解析：
由①处产生的Cl2通过②时发生反应Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，通过③时发生反应Cl2＋2KI===2KCl＋I2，通过④时发生反应Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，因Cl2为黄绿色，Br2为橙色，淀粉遇I2变蓝，可知应选A。
答案：
A
2．某化学小组用如图所示装置验证卤素单质氧化性的相对强弱。
下列说法不正确的是（ ）
A．E处棉花球变成黄色，说明Cl2的氧化性比Br2强
B．F处棉花球变成蓝色，说明Br2的氧化性比I2强
C．E处发生反应的离子方程式为：
Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2
D．G装置中NaOH溶液与Cl2反应的离子方程式为2OH－＋Cl2===ClO－＋Cl－＋H2O
解析：
Cl2与NaBr反应：
Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，故A、C正确；氯气和溴蒸气都能与KI反应生成碘单质，故F处棉花球变成蓝色，不能说明溴的氧化性比碘的强，B错误；Cl2与NaOH反应，其离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，D正确。
答案：
B
考向二 卤素离子的检验方法
3．鉴别NaCl、NaBr、NaI溶液可以选用的试剂是（ ）
①碘水、淀粉溶液 ②氯水、CCl4 ③溴水、苯 ④硝酸、AgNO3溶液 ⑤氯水、苯 ⑥氯水、己烯
A．①②④ B.②③⑥
C．②④⑤D．④⑤⑥
解析：
氯水中的Cl2分别与NaBr、NaI反应：
2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2,2NaI＋Cl2===2NaCl＋I2，均可被CCl4萃取，通过观察CCl4中颜色的不同可鉴别，②正确；Cl－、Br－、I－分别与Ag＋反应，产生白色沉淀AgCl，浅黄色沉淀AgBr，黄色沉淀AgI，且均不溶于稀HNO3，可鉴别，④正确；⑤同②类似，可鉴别，正确。
答案：
C
4．下列能够检验出KI中是否含有Br－的实验是（ ）
A．加入足量的新制氯水，溶液变色则有Br－
B．加入酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色是否褪去
C．加入少量的碘水，再加入CCl4振荡，有机层有色，则有Br－
D．加入足量FeCl3溶液，用CCl4萃取后，取无色的水层并加入AgNO3溶液，有淡黄色沉淀生成，则含有Br－
解析：
在KI中加入足量新制氯水，也会置换出单质碘而使溶液变色，故不能确定是否含有溴离子；溴离子和碘离子均能使酸性高锰酸钾溶液褪色；加入少量的碘水，再加入CCl4振荡，有机层是萃取单质碘而显色，并没有溴单质产生。
答案：
D
1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）（2017·高考海南卷，7B）碘化钾与浓硫酸反应可制备碘化氢（ ）
（2）（2017·高考江苏卷，3B）ClO2具有还原性，所以可用于自来水的杀菌消毒（ ）
（3）（2017·高考江苏卷，13D）向某黄色溶液中加入淀粉KI溶液，溶液呈蓝色，则溶液中含Br2（ ）
（4）（2017·高考天津卷，1C）用氯气处理水中的Cu2＋，Hg＋等重金属离子（ ）
（5）（2017·高考天津卷，4D）鉴别NaBr和KI溶液，分别加新制氯水后，用CCl4萃取（ ）
（6）（2016·高考全国卷Ⅱ，10D）将Cl2与HCl混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的Cl2（ ）
（7）（2016·高考全国卷Ⅲ，7C）因为次氯酸盐具有氧化性，所以可用漂白粉漂白织物（ ）
（8）（2016·高考全国卷Ⅲ，9C）浓盐酸与MnO2反应制备纯净Cl2，可以将气体产物先通过浓硫酸，后通过饱和食盐水（ ）
（9）（2016·高考全国卷Ⅲ，9D）CCl4萃取碘水中的I2，应先从分液漏斗下口放出有机层，后从上口倒出水层（ ）
答案：
（1）×
（2）× （3）× （4）× （5）√ （6）× （7）√ （8）× （9）√
2．（2016·高考上海卷）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：
在氯水中存在反应：
Cl2＋H2O
H＋＋Cl－＋HClO，若反应使溶液中c（HClO）增大，则溶液的漂白性会增强。
A.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，则溶液的漂白性会增强，正确；B.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，错误，C.加入氯化钙溶液，不能发生反应，溶液的水对氯水起稀释作用，使溶液的漂白性减弱，错误；D.加入二氧化硫的水溶液，与Cl2发生反应，Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO
＋2Cl－，使化学平衡逆向移动，溶液的漂白性减弱，错误。
答案：
A
3．（2015·高考北京卷）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－
解析：
A.消毒液的制备是用NaOH溶液吸收Cl2，发生的离子方程式为：
Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O；B.饱和NaClO溶液pH约为11的原因主要是由于溶液中ClO－的水解，水解方程式为：
ClO－＋H2O
HClO＋OH－该消毒液pH约为12是因为含有一定量的NaOH，其存在会抑制该水解，故B错误；C.该消毒液与洁厕灵（主要成分为HCl）混用会产生有毒的Cl2发生的离子方程式为：
2H＋＋Cl－＋ClO－===Cl2↑＋H2O；D.该消毒液加白醋可生成HClO则可增强漂白作用，运用到了强酸制弱酸的原理，发生的离子方程式为：
CH3COOH＋ClO－===HClO＋CH3COO－。
答案：
B
4．（2015·高考全国卷Ⅰ节选）大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加MnO2和H2SO4，即可得到I2，该反应的还原产物为________。
解析：
浓缩液中的碘元素以I－的形式存在，I－具有还原性，可将MnO2还原为Mn2＋。
答案：
MnSO4或（Mn2＋）
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