【知识·链接】
①碘的氧化性较弱,遇变价金属得低价化合物。
如碘与铁反应生成FeI2
②氯、溴、碘的单质都能与H2反应,生成HX;HCl、HBr、HI都易溶于水,且都是强酸。
③氯、溴、碘的单质都能与水反应:
X2+H2O=HX+HXO,但反应程度依次减弱。
④AgBr为浅黄色难溶物;AgI为黄色难溶物。
二者见光都易分解。
⑤卤素离子的检验:
在含有Cl-、Br-、I-的溶液中加入硝酸银溶液分别生成白色、浅黄色、黄色的卤化银沉淀,若再加入稀硝酸.沉淀不溶解(AgF能溶于水)。
4.海水提溴与海洋的综合利用
(1)海水提溴:
溴单质的氧化性介于氯和碘之间,因此海水提溴可以选取氯气作氧化剂。
大体分为三个步骤:
浓缩:
海水中的Br-的浓度很小,大约0.067g/L,海水晒盐剩下的苦卤中的Br-浓度较大,可作提取溴的原料。
氧化:
向苦卤中通入氯气。
Cl2+2Br-=2Cl-+Br2
提取:
向溶有溴的苦卤中鼓入热空气或水蒸气,使溴挥发而分离出来。
溴的用途很广泛。
可用于制造燃料的抗爆剂、感光材料、杀虫剂、镇静剂等。
(2)海水的综合利用
目前,我国海水资源的综合利用,以及从海水中直接提取溴、钾等还处在发展中,海水中大量的宝藏还有待于进一步开发,随着科学技术的进步,我国海水资源的开发和利用,必将为我国的经济建设提供越来越多的重要物质。
典例5:
a、b、c、d四个集气瓶中装有Cl2、H2、HCl、HBr中的任一种气体。
若a、d两瓶气体混合见光爆炸,a、b两瓶气体混合瓶壁出现暗红色小液滴。
则c瓶装的气体是
A.HBrB.HClC.Cl2D.H2
研析:
a、d两瓶气体混合见光爆炸,必为H2和Cl2。
而a、b两瓶气体混合瓶壁出现暗红色小液滴(液溴),必为Cl2和HBr(发生了Cl2+2HBr=2HCl+Br2的反应)。
则c中必盛有HCl,同时推出a中为Cl2,b中为HBr,d中为H2。
答案:
B
典例6:
从海水里提取溴的过程中,有如下反应:
5NaBr+NaBrO3+3H2SO4=3Br2+3Na2SO4+3H2O。
与上述反应在原理上最相似的反应是
A.2NaBr+Cl2=Br2+2NaClB.2KI+Br2=I2+2KBr
C.2H2S+SO2=3S+2H2OD.Cl2+H2O=HCl+HClO
研析:
在5NaBr+NaBrO3+3H2SO4=3Br2+3Na2SO4+3H2O反应中,反应物中Br-被氧化,BrO-3被还原,最后都生成Br2。
也就是在此反应中被氧化和被还原的为不同价态的同一元素(溴),而且都被还原和氧化成同一价态物质。
在4个答案中,只有C中被氧化和被还原的元素为不同价态同一元素(硫),最后都生成单质硫,两者原理最相似。
答案:
C
探究解题新思路
▲基础思维探究
题型一、有关镁及其化合物的简单计算
典例1:
把等质量的金属镁分别放在:
①纯氧气(O2)中;②二氧化碳气体中;③空气中。
完全燃烧后,得到的固体物质的质量分别对应的是w1g,w2g和w3g。
以上三者的关系正确的是
A.w1>w2>w3B.w3>w1>w2
C.w3>w2>w1D.w2>w1>w3
研析:
镁在氧气,空气或二氧化碳中燃烧反应的化学方程式共有:
2Mg+O2
2MgO3Mg+N2
Mg3N22Mg+CO2
3MgO+C
由于镁在氧气中燃烧只生成MgO,而镁在二氧化碳气体中燃烧生成MgO和C;所以W2>W1。
而镁在空气中燃烧,除生成MgO外,还有少量Mg3N2。
设1mol镁完全与O2反应生成1molMgO,其固体质量为40g;1molMg与氮气完全反应,生成1/3molMg3N2。
固体质量为33.3g,故题中生成的固体质量应在40g与33.3g之间。
所以有W1>W3。
综合上述分析,得关系式为W2>W1>W3。
答案:
D
方法导引:
既然Mg的质量相等,不妨设为1mol,可以降低计算难度。
空气中主要含有N2和O2,比较Mg在O2与空气中燃烧产物质量的不同,也就是比较Mg在O2与N2中燃烧产物质量的不同,因此又不妨将空气极限为N2而比之。
忽视Mg与CO2反应产生的C也是固体,是导致本题误解的主要因素。
拓展变式
1.下列物质分别与100mL2mol/L的盐酸恰好反应时,所得溶液的溶质的物质的量浓度的大小关系是:
①镁粉②氧化镁③氢氧化镁④碳酸镁
A.①>②>③>④B.①>②=④>③
C.①>④>③=②D.④>①>②=③
1.研析:
写出方程式,分析溶液中的溶质是相等的,溶液质量的计算,只要考虑水的质量,水多,则溶质的质量分数小。
答案:
B
题型二、卤素单质的氧化性
典例2:
在100mL含等物质的量HBr和H2SO3的溶液里通入0.01molCl2,有一半Br-变为Br2(已知Br2能氧化H2SO3)。
原溶液中HBr和H2SO3的浓度都等于
A.0.0075mol·L-1B.0.18mol·L-1
C.0.075mol·L-1D.0.08mol·L-1
研析:
当氯气通入含有等物质的量的HBr和H2SO3的溶液中,因H2SO3的还原性比Br-强,氯气先氧化H2SO3,再氧化Br-。
设原溶液中HBr和H2SO3的物质的量浓度都为x。
由题意可知:
0.1L×x×1/2+0.1L×x×2=0.01mol×2(电子守恒)。
解得x=0.08mol·L-1。
答案:
D
友情提醒:
一种氧化剂同时与几种还原剂相遇时,还原性强的首先被氧化;这是氧化还原反应的规律。
此外,“还原剂的还原性强于还原产物”,这也是重要反应规律。
掌握好这些基本规律,是解决氧化还原反应问题的前提。
拓展变式
2.向NaBr、NaI、Na2SO3混和液中,通入一定量氯气后,将溶液蒸干并充分灼烧,得到的固体剩余物质的组成可能是
A.NaCl、Na2SO4B.NaCl、NaBr、Na2SO4
C.NaCl、Na2SO4、I2D.NaCl、NaI、Na2SO4
2.研析:
已知:
Cl2+2Br-=2Cl-+Br2;Br2+2I-=2Br-+I2;H2O+I2+SO32-=2I-+SO42-+2H+。
所以,氧化性Cl2>Br2>I2>SO42-;还原性:
SO32->I->Br->Cl-。
在向NaBr、NaI、Na2SO3混和液中,先通入一定量氯气,后又将溶液蒸干并充分灼烧的过程中,还原剂被氧化的先后顺序是Na2SO3、NaI、NaBr,至于具体反应到哪一种物质,要取决于Cl2的用量。
答案:
A、B
▲综合思维探究
题型一、学科内综合题
典例3:
化学上将SCN-、OCN-、CN-等离子称为“类卤离子”。
现将KSCN溶液滴加到酸性Fe3+溶液中,溶液立即变成红色。
将此红色溶液分成两份:
一份中加入KMnO4溶液,红色褪去;
(1)向另一份中通入SO2时,红色也消失;
(2)再滴加少量KMnO4溶液,其紫色也褪去。
(3)试用离子方程式解释以上三部分颜色变化的原因(方程式可以不配平)。
研析:
此题解答的关键是抓住“类卤离子”的信息。
SCN-与Cl-相似,被氧化后则生成(SCN)2。
Fe3+与SCN-形成的络离子和分子有6种,在书写离子方程式时,有多种写法,均属合理答案。
此题涉及的知识点有:
氧化性:
MnO4->(SCN)2>Fe3+.所以.MnO4-滴入Fe(SCN)2+溶液中.将SCN-氧化为(SCN)2,使血红色褪去;滴入Fe2+的溶液中,MnO4-的紫色褪去。
Fe3+可氧化SO2而破坏Fe(SCN)+2的组成,所以,SO2通入Fe(SCN)+2后,也使血红色褪去。
答案:
(1)Fe(SCN)2++MnO4-+H+→Fe3++(SCN)2+Mn2++H2O
(2)Fe(SCN)2++SO2+H2O→Fe2++SO42-+SCN-+H+
(3)Fe2++MnO4-+H+→Fe3++Mn2++H2O
考向指南:
《考试大纲》明确规定,考生必须要具备一定的接受信息,处理信息的能力,因此像这种信息题是高考的必考题型。
“类卤素”是经常考到的知识点,我们应该可以依据卤素的性质推测“类卤素”的性质,并进行应用。
“类卤素”如:
(CN)2、(SCN)2、(OCN)2、IBr等性质与卤素相似,表现在氧化性、与碱溶液反应生成卤化物和次卤酸盐、与Ag+结合的生成物的难溶性等。
但是,由于类卤素的组成不是一种元素,其各元素的化合价有差别,以致在参加化学反应中价态的变化与卤素单质不完全相同。
如IBr+H2O=HBr+HIO的反应不属于氧化还原反应等。
拓展变式
3.向溴水中加入下列物质.不能使溴水的颜色变为无色的是
A.加入CCl4多次萃取B.加入适量KI溶液
C.加入适量的镁粉D.加入适量的K2CO3溶液
3.研析:
能使溴水褪色的物质有①还原性物质H2S、SO2、Na2SO3、Mg粉等。
②促进Br2与H2O反应的物质有NaOH、Na2CO3、AgNO3等。
③有机溶剂的多次萃取也可使溴水几乎无色。
④有的物质虽可与溴水反应(如KI、FeCl2等),由于生成有颜色的物质(I2、Fe3+),溴水的颜色不会褪去。
答案:
B
题型二、实际应用题
典例4:
为实现中国消除碘缺乏病的目标,卫生部规定食盐必须加碘,其中的碘以碘酸钾(KIO3)形式存在。
已知在溶液中IO3-可和I-发生反应:
IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O根据此反应,可用试纸和一些生活中常见的物质进行实验,证明在食盐中存在IO3-。
可供选用的物质有:
①自来水,②蓝色石蕊试纸,③碘化钾淀粉试纸,④淀粉,⑤食糖,⑥食醋,⑦白酒。
进行上述实验时必须使用的物质是(碘单质可使淀粉变蓝色,用于碘的检验)
A.①③B.③⑥C.②④⑥D.①②④⑤⑦
研析:
这是一道涉及日常生活的设计性实验题,其实验原理已由题给的化学方程式表明。
根据题意及化学方程式可知,该实验除需提供食盐样品外,还应供给水、淀粉、I-及H+等。
能满足上述要求的选供物质有①自来水、③碘化钾淀粉试纸、④淀粉、⑤食醋。
但自来水中含有Cl2、HClO等氧化性物质,易将I-氧化为I2,造成判断失误,故自来水不能使用。
碘化钾淀粉试纸能提供I-及淀粉,根据简单性原则,淀粉可以省略。
食醋的主要成分是含3%~5%醋酸的溶液,既含H2O,又含H+,一举两得。
通过分析,实验时必须使用的物质是:
碘化钾淀粉试纸、食醋和食盐(样品)。
答案:
B
总结提升:
是物质检验实验方案设计类型题。
解答的关键是依据反应原理IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O,分析检验实验所用的药品,并在给定的范围内选出,然后逐步讨论实验操作步骤。
本题的易错点是多选自来水。
拓展变式
4.
(1)一种变色眼镜的镜片和普通照相感光胶片中含有卤化银。
镜片变化是因为卤化银在光的作用下发生化学反应,其反应式是,照相感光胶片曝光的化学反应是
。
(2)在我国干旱严重的华北地区,近年来利用飞机、高炮或火箭等运载工具向过冷支层中播撒碘化银(AgI)或干冰,实现人工增雨(或人工增雪),达到减灾的目的。
下列有关人工增雨的评述中,你认为不甚理智的是
A.它对农业生产条件和大气环境的改善有一定的效益
B.它使用的碘化银中的重金属元素对土壤造成污染
C.它使用的AgI如换成干冰,可避免重金属元素对土壤的污染
D.它是人类彻底战胜自然的表现,体现了人类的力量是无穷的
4.研析:
变色玻璃中是把卤化银与微量的氧化铜密封到玻璃中。
当太阳光或紫外线照射时,卤化银会分解产生银原子。
银原子能吸收可见光,玻璃变暗。
当放到暗处,在氧化铜的催化下Ag原子和卤原子结合。
答案:
(1)2AgX
2Ag+X22AgBr
2Ag+Br2
(2)D
题型三、学科间渗透题
典例5:
碘缺乏症遍及全球,多发生于山区。
南美的安第斯山区、欧洲的阿尔卑斯山区和亚洲的喜马拉雅山区是高发病地区。
我国云南、河南等10余省的山区发病率也较高。
据估计我国患者大约有1000万人。
为控制该病的发生,较为有效的方法是食用含碘食盐,我国政府以国家标准的方式规定在食盐中添加碘酸钾(KIO3)。
据此回答下列问题:
(1)碘是合成下列哪种激素的主要原料之一
A.胰岛素B.甲状腺激素C.生长激素D.雄性激素
(2)长期生活在缺碘山区,又得不到碘盐的供应,易患
A.甲状腺亢进B.佝偻病C.地方性甲状腺肿D.糖尿病
(3)可用盐酸酸化的碘化钾和淀粉检验食盐中的碘酸钾。
反应的化学方程式为。
氧化产物与还原产物的物质的量之比为。
能观察到的明显现象是。
(4)已知KIO3可用电解方法制得。
总反应化学方程式为:
KI+3H2O
KIO3+3H2↑。
在某温度下.若以12A的电流强度电解KI溶液10min.理论上可得标况下氢气___________L。
研析:
此题重点考查了一些卫生保健的常识及与其有关的化学知识。
碘是合成甲状腺激素的主要原料之一,缺碘易患地方性甲状腺肿。
这一病症可用食含碘食盐的方法来预防,这些内容属于卫生保健的常识性知识。
但检验食盐中是否含碘及如何制取碘盐中所需的KIO3,则需用化学知识来解决。
在酸性条件下,IO3-可氧化I-生成单质碘,碘遇淀粉变为蓝色。
反应的化学方程式为:
5KI+KIO3+6HCl=6KCl+3I2+3H2O。
I2既是氧化产物,又是还原产物,其物质的量之比为5∶1。
本题的第(4)小题是利用电学知识解决化学问题。
依据Q=It和1个电子的电量为1.60×10-19C
n(e-)=
=7.475×10-2mol
V(H2)=
mol×22.4L·mol-1=0.837L
答案:
(1)B
(2)C
(3)5KI+KIO3+6HCl===6KCl+3I2+3H2O5∶1溶液变蓝
(4)0.837
友情提醒:
卤素及其化合物在化学学科内卤素有明显的交汇、综合,这一知识正符合“3+X”的学科内综合。
由于微量元素碘对生物体的生命活动起着重要作用(碘是合成甲状腺激素不可缺少的原料,体内缺碘,易患“大脖子病”)。
因此,以碘为素材的学科间综合也应引起注意。
拓展变式
5.在下图装置中,烧瓶中充满干燥气体A,将滴管中的液体B挤入烧瓶内,轻轻振荡烧瓶,然后打开弹簧夹,尖嘴管有液体呈喷泉状喷出,最终几乎充满烧瓶。
(1)若A为HCl气体,B为石蕊试液,则形成红色的喷泉。
试分析红色喷泉形成的原因。
(2)请你根据喷泉形成的原理,选择适当的A和B来完成喷泉实验(至少通过三种途径且其中一种喷泉为有色)。
将你的选择填入下表。
A
B
喷泉颜色
途径1
途径2
途径3
(3)已知气体压强p、体积V、温度T、物质的量n之间的关系可用克拉珀龙方程式表示:
pV=nRT(R为常数).你能否根据此关系再找出能够完成喷泉实验的其他条件?
5.研析:
本题既是结论开放型试题,又是内容开放型试题和思维策略开放型试题。
在内容上联系物理知识,注重学科间的横向联系,对学生的知识综合运用能力提出了较高的要求;在考虑喷泉形成的途径和喷泉实验成功的因素