







2025版高考化学一轮总复习第4章非金属及其化合物第11讲氯及其重要化合物课件
展开考点1 氯及其化合物的性质及应用
知识梳理1.氯的原子结构及存在
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,使极少量气体飘进鼻孔(如图所示)。
3.Cl2的化学性质Cl2是活泼的非金属单质,能氧化许多金属、非金属的单质以及一些具有还原性的化合物。写下列反应的化学方程式和相应反应现象,指出Cl2在反应中表现氧化性还是还原性。
[微点归纳] (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不能由两种单质直接化合生成。(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,起漂白作用的物质是HClO。
4.氯水的成分和性质——从平衡的角度理解氯气能溶于水,氯气的水溶液称为氯水,溶于水的氯气只有少量与水反应。(1)氯水中存在三种平衡关系和一个完全电离
氯水中存在着上述关系中的各种微粒:
(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。
[微点归纳] ①氯水常代替氯气进行溶液中的实验。②1 ml Cl2与水反应时(可逆反应),转移电子数小于NA,而1 ml Cl2与足量冷的NaOH溶液(或石灰乳)反应时,转移电子数为NA。
(3)氯水性质的探究实验
5.氯的重要化合物——次氯酸与次氯酸盐(1)次氯酸的性质HClO的电子式:________________,结构式________________。
①不稳定性:________________________________(见光易分解),HClO不能单独存在,只存在溶液中。氯水需现用现配,保存在__________中,置于冷暗处。②强氧化性:比Cl2的氧化性强。能使某些染料和有机色素褪色,可用作棉、麻和纸张的漂白剂;可用于自来水的杀菌、消毒。向NaClO溶液中通少量CO2,化学方程式为_______________________________________。
NaClO+CO2+H2O===NaHCO3+HClO
(2)次氯酸盐①“84”消毒液(漂白液)
[微点归纳] 洁厕灵的主要成分是盐酸,“84”消毒液与洁厕灵不能混合:ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O。
6.氯气的用途(1)制漂白液、__________、漂粉精。(2)工业制________。(3)合成塑料、________、人造________、农药、药品等。
自主小练1.易错辨析:正确的打“√”,错误的打“×”。(1)Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂。( )[提示] Cl2中氯元素化合价为0价,中间价态可升可降。(2)氯气能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,说明Cl2具有氧化性。( )[提示] Cl2将I-氧化为I2,表现了氧化性。(3)实验室常用pH试纸测定氯水、次氯酸盐溶液的pH。( )(4)氯气具有漂白性,可用作棉、麻和纸张的漂白剂。( )
(5)在空气中氯水长时间敞口放置,其酸性增强,氧化性减弱。( )(6)Cu、Fe在Cl2中燃烧均生成金属高价氯化物。( )(7)工业上利用Cl2与石灰乳反应制取漂白粉,而不是用Cl2与石灰水反应。( )(8)漂白液呈碱性的原因是ClO-水解。( )(9)漂白粉在空气中久置可生成CaCO3。( )(10)用Cl2消毒的自来水中可能含有有机氯化物对人体有害。( )
(11)漂白粉溶液中通入SO2的离子方程式为2ClO-+SO2+Ca2++H2O===2HClO+CaSO3↓。( )[提示] 向漂白粉溶液中通入SO2,生成的是CaSO4,而不是CaSO3。(12)氯水放置数天后,pH将变小。( )(13)为测定新制氯水的pH,用玻璃棒蘸取液体滴在pH试纸上,与标准比色卡对照即可。( )[提示] 氯水中的HClO具有漂白性,能将pH试纸氧化而褪色。不能用pH试纸测定其pH。
(14)漂白粉溶液在空气中失效的离子方程式:(15)漂白粉在空气中久置变质是由于漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3。( )(16)1 ml Cl2参加反应转移2 ml电子。( )[提示] 在Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O反应中1 ml Cl2参加反应转移1 ml电子。
2.(1)向新制氯水中加入碳酸钙粉末,能增加氯水中HClO的浓度吗?为什么?
(2)漂白粉长期露置于空气中,最终得到的物质是什么?写出反应的化学方程式。
1.(2024·河北衡水高三检测)如图是某同学设计的氯气制备及性质验证实验装置。相关说法正确的是( )
微考点1 氯气的性质及应用
A.脱脂棉中的无水氯化钙可以用碱石灰代替B.该实验装置可证明干燥的氯气没有漂白作用C.湿润的紫色石蕊试纸变红色,说明反应生成了酸性物质D.湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色,然后又逐渐褪去,说明氯气具有漂白性
[解析] 氯气能与碱石灰反应,脱脂棉中的无水CaCl2不能用碱石灰代替,A错误;生成的氯气经过干燥后不能使品红试纸褪色,该实验装置可证明干燥的氯气没有漂白作用,B正确;生成的氯气中含有挥发出的HCl,HCl也能使湿润的紫色石蕊试纸变红色,不能说明反应生成了酸性物质,C错误;湿润的淀粉KI试纸变蓝色,然后又逐渐褪去,是因为氯气首先氧化I-生成单质碘,然后氯气继续氧化单质碘,氯气没有漂白性,D错误。
2.(2024·湖南湘潭高三检测)已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气,现按如图进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球,反应一段时间后,对图中指定部位颜色描述正确的是( )
[解析] 常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出Cl2,①处充满黄绿色Cl2;氯气进入玻璃管后与②处NaBr溶液发生置换反应生成Br2,白色棉球变为橙色;氯气和③处KI溶液反应置换出I2,遇淀粉变蓝;④处利用氯气与碱液反应进行Cl2的尾气吸收,尽管反应生成的物质均为无色,但棉球本身是白色的,所以④处的颜色为白色,故A正确。
【对点训练】1.(2024·湖南长沙模拟)下列关于Cl2性质的说法正确的是( )A.可与NaOH溶液反应B.是无色无味的气体C.能使干燥的有色布条褪色D.密度比空气小[解析] 氯气与NaOH溶液反应生成NaCl和NaClO,故A正确;氯气是黄绿色有刺激性气味的气体,故B错误;氯气本身不具有漂白性,不能使干燥的有色布条褪色,故C错误;氯气的相对分子质量为71,大于空气的平均相对分子质量29,所以密度比空气大,故D错误。
2.(2024·山东青岛高三检测)常温下,将Cl2缓慢通入水中至饱和,然后改向其中滴加浓NaOH溶液。整个实验过程中的pH变化曲线如图所示,不考虑次氯酸分解与溶液体积变化,下列叙述正确的是( )A.实验过程中可以用pH试纸测定溶液的pHB.a→b过程中,溶液中HClO的浓度增大C.b点时溶解的Cl2全部与水发生了反应D.c点以后溶液呈碱性,没有漂白性
1.(2024·河北衡水高三检测)探究新制氯水的成分及性质的实验中,依据下列方法和现象,不能得出相应结论的是( )
微考点2 氯水的成分及性质
2.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____________________________。
Cl2+2FeCl2===2FeCl3
【对点训练】1.(2024·山东滨州高三检测)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.氯水的性质很稳定,保存在无色试剂瓶中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Na2CO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+D.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2
2.(2024·上海浦东新区模拟)向新制氯水中加入过量下列物质,能增强溶液漂白能力的是( )A.碳酸钠溶液B.稀硫酸C.碳酸氢钠溶液D.二氧化硫水溶液
液氯、新制氯水、久置氯水的比较
氯水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。
1.(2024·华南师大附中模拟)部分含氯物质的分类与相应氯元素的化合价关系如下图所示。下列说法错误的是( )
微考点3 氯及其重要化合物的转化
A.a与d、a与e均能反应得到bB.c为一种新型自来水消毒剂,c代替b的原因是c不属于危险化学品C.向b的水溶液中加入CaCO3,可以增加d的产量D.e的某种固体可用于实验室制O2
2.(2024·河北衡水高三检测)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-+H2OB.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
【对点训练】1.市场上销售的某消毒液,其商标上有如下说明:①本产品为无色液体,呈弱碱性;②使用时,加水稀释;③可对餐具、衣服进行消毒,也可用于漂白浅色衣物。据此推断,该产品的有效成分可能是( )A.HClOB.NaClC.NaClOD.KMnO4[解析] HClO溶液为酸性,故A错误;NaCl溶液为中性,故B错误;NaClO溶液为无色,水解显碱性,且具有强氧化性,可作消毒剂、漂白剂,故C正确;KMnO4溶液为紫色,与无色液体不符,故D错误。
2.(2024·广东湛江模拟)部分常见含氯物质的分类与相应化合价关系如图所示,设相应的盐中的阳离子均为Na+。下列推断不合理的是( )A.a既可被氧化,也可被还原B.d的浓溶液可与c的固体反应生成b与eC.实验室可通过加热MnO2与d的浓溶液制得aD.可存在a→c→e→d→b→a的循环转化关系
次氯酸的漂白原理、特点及应用范围
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。
考点2 氯气的实验室制法及性质实验探究
知识梳理1.Cl2的实验室制法(1)制取原理强氧化剂[如KMnO4、KClO3、MnO2、Ca(ClO)2等]与浓盐酸反应可制取氯气。如MnO2和浓盐酸反应的化学方程式为________________ ________________________________。浓盐酸表现的性质为__________和________。
其他制备氯气的反应原理①14HCl+K2Cr2O7===2KCl+2CrCl3+7H2O+3Cl2↑②16HCl+2KMnO4===2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑③6HCl(浓)+KClO3===KCl+3H2O+3Cl2↑④4HCl+Ca(ClO)2===CaCl2+2H2O+2Cl2↑
(3)制取过程(以MnO2与浓盐酸反应为例)
[微点归纳] 实验室制取Cl2各部分装置及试剂的选择依据
(2)依据Cl2及所含杂质的性质,选择除杂试剂和装置:利用饱和食盐水除去HCl,利用浓硫酸除去H2O(g)。注意气体通过洗气瓶时“长进短出”。
(3)加热时的温度:不宜过高,以减少HCl的挥发。(4)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。(5)尾气吸收时,用NaOH溶液吸收Cl2,不能用澄清石灰水吸收,因为澄清石灰水中含Ca(OH)2的量少,吸收不完全。
2.Cl2的工业制法(1)电解饱和食盐水:______________________________________。(2)电解熔融NaCl:______________________________。
3.Cl2性质实验探究的示例分析
自主小练1.易错辨析:正确的打“√”,错误的打“×”。(1)用浓硫酸或碱石灰干燥Cl2。( )[提示] 碱石灰不能用于干燥氯气。(2)常用饱和石灰水吸收尾气中的Cl2。( )[提示] 饱和石灰水浓度较小,不能完全吸收尾气,应选用氢氧化钠溶液。(3)MnO2与浓盐酸共热制取Cl2,加热温度不宜过高,以减少HCl的挥发。( )
(4)实验过程中,可用饱和NaHCO3溶液除去Cl2中混有的HCl。( )(5)用MnO2和浓盐酸制取Cl2的反应中,氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶4。( )(6)MnO2与浓盐酸反应制Cl2的离子方程式:
(7)氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度。( )
(8)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。( )[提示] 吸收Cl2时,为了吸收充分,应将导气管伸到液面以下。(9)一套完整的制气装置包括:发生装置→净化装置→收集或性质验证装置→尾气处理装置。( )(10)用干燥的淀粉-碘化钾试纸检验Cl2是否收集满。( )[提示] 干燥的淀粉碘化钾试纸与Cl2不反应。
(11)含4 ml HCl的浓盐酸与足量MnO2反应,可制备22.4 L Cl2。( )[提示] 浓盐酸变稀后不再反应,4 ml HCl有剩余,且未知是否是标准状况,无法计算生成的气体的体积。(12)过量浓盐酸与一定量的二氧化锰反应,MnO2能完全反应。( )
2.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2 ml HCl的某浓盐酸与足量MnO2混合,在一定条件下反应,转移1 ml电子
[提示] 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,浓盐酸变稀后便不再反应,使产生的Cl2的物质的量小于0.5 ml,转移的电子小于1 ml。
3.下图是KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。
(1)A中发生反应的化学方程式:___________________________ _________________________________。
2KMnO4+16HCl(浓)=== 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(2)装置B、C、D的作用分别是B______________________;C________________________________________;D__________________________________________。(3)含0.4 ml HCl的浓盐酸与足量的MnO2共热,能否得到0.1 ml Cl2?为什么?[提示] 不能。随着反应进行,浓盐酸变为稀盐酸,不能再被MnO2氧化;同时由于盐酸具有挥发性,反应过程中HCl也会挥发。
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
1.(2024·河北衡水中学调研)金属锡是一种具有银白色金属光泽且质地较软的低熔点金属,常温下SnCl4为无色液体,沸点为114 ℃,在空气中易水解为锡酸与HCl。可用Cl2与熔融金属锡反应制备SnCl4,装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是( )
微考点1 氯气的制备与性质实验探究
A.用注射器代替长颈漏斗能更好地控制产生氯气的速率B.装置戊的作用是冷凝、收集SnCl4C.实验过程中应该先点燃酒精灯熔化金属锡,再向甲中注入浓盐酸D.用装有碱石灰的干燥管代替装置己中NaOH溶液更合理
[解析] KMnO4与浓盐酸反应剧烈,故用注射器代替长颈漏斗能控制滴加盐酸的速率,进而控制反应的速率,A正确;常温下SnCl4为无色液体,沸点为114 ℃,故需要进行冷凝液化收集,B正确;先点燃酒精灯熔化金属锡时会与空气中的氧气反应,应该先制备氯气,将装置中空气排尽后再加热金属锡,C错误;装置己中水蒸气会进入戊装置中,导致SnCl4水解,换用碱石灰既能吸收多余的氯气,又能防止水蒸气扩散至戊装置中,D正确。
2.(2024·河北衡水高三检测)实验室利用下面的装置制取并收集氯气,有关描述正确的是( )
A.发生装置应先加热再逐滴加入浓盐酸B.饱和食盐水可以用饱和碳酸氢钠溶液代替C.若用稀盐酸代替浓盐酸则不能制得氯气,说明浓盐酸的氧化性较强D.可以通过观察集气瓶中气体的颜色判断氯气是否收集满[解析] 发生装置应先加入适量浓盐酸再加热,A不正确;饱和食盐水不能用饱和碳酸氢钠溶液代替,否则会引入杂质二氧化碳气体,B不正确;若用稀盐酸代替浓盐酸则不能制得氯气,说明浓盐酸的还原性较强,C不正确;氯气是黄绿色气体,可以通过观察集气瓶中气体的颜色判断氯气是否收集满,D正确。
【对点训练】1.(2022·广东卷)实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是( )
[解析] 浓盐酸易挥发,制备的氯气中含有HCl,可用饱和食盐水除去HCl,Cl2可用浓硫酸干燥,故A不符合题意;氯气的密度大于空气的密度,可用向上排空气法收集,故B不符合题意;湿润的红布条褪色,干燥的红布条不褪色,可验证干燥的氯气不具有漂白性,故C不符合题意;氯气在水中的溶解度较小,应用NaOH溶液吸收尾气,故D符合题意。
2.(2024·湖南湘潭高三检测)某小组同学利用一定浓度的HCl溶液和MnO2制备Cl2。为了防止制备的Cl2逸散,该小组同学设计装置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。
试回答下列问题。(1)发生装置选择________(填“图甲”“图乙”或“图丙”)。(2)①若用所选的发生装置和装置Ⅰ制取氯气,b瓶加入的液体一般为______________。反应开始后,关闭活塞K时,发现c中液面上升不明显,可能的原因是____________,检查的简单方法是____________ __________________________________________________________________________。②装置Ⅰ能防止多余气体逸散的原因是________________________ __________________________________________________________________________________。
用湿润的碘化钾淀粉试纸靠近各接口处检验,漏气处试纸变蓝(或涂肥皂水等合理方法均可)
关闭活塞后,若a中仍有气体生成,气体压强增大,将b中液体压入c中,整个装置成为储气装置,不会有气体逸出
③欲用装置Ⅱ(或装置Ⅲ)代替装置Ⅰ中的b~c部分(试剂相同),装置Ⅱ______(填“是”或“否”)可行,理由是_________________ ___________。装置Ⅲ______(填“是”或“否”)可行,理由是__________________________________________________。
装置Ⅱ的原理与装置Ⅰ相同
c瓶因密闭,体积不能改变,压强增大时易发生危险
[解析] 利用一定浓度的HCl溶液和MnO2制备Cl2,需要加热,生成的氯气中含有挥发出的氯化氢气体,需要利用饱和食盐水除去氯化氢,依据Cl2的性质和装置特点分析解答。(1)反应需要加热,图丙装置中恒压分液漏斗能使液体顺利滴下,因此发生装置选择图丙。(2)①若用所选的发生装置和装置Ⅰ制取氯气,为了除去氯气中的氯化氢气体,b瓶加入的液体一般为饱和食盐水。反应开始后,关闭活塞K时,发现c中液面上升不明显,可能的原因是装置漏气。氯气具有强氧化性,则检查氯气是否泄漏的简单方法是用湿润的碘化钾淀粉试纸靠近各接口处检验,漏气处试纸变蓝。
1.(2024·河北衡水高三检测)实验室中利用如图装置模拟制备“84”消毒液(有效成分为NaClO),下列说法不正确的是( )
微考点2 其他含氯化合物的制备
A.为除去Cl2中的HCl,装置a中的试剂为饱和Na2CO3溶液B.盛放浓盐酸的仪器是分液漏斗C.装置b中,采用冰水浴冷却有利于NaClO的生成D.装置c的作用是吸收尾气[解析] 为除去Cl2中的HCl,装置a中的试剂为饱和NaCl溶液,故A错误;装置b中,反应放热,采用冰水浴冷却有利于NaClO的生成,防止温度高时产生副产品NaClO3,故C正确。
2.(2024·山东青岛高三检测)三氯化碘(ICl3)在药物合成中用途非常广泛,其熔点为33 ℃,沸点为73 ℃,氯气与单质碘需在温度稍低于70 ℃下反应制备ICl3,实验室制备装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.装置A可选用的药品为高锰酸钾与浓盐酸B.装置B的作用是除杂,也作安全瓶,在本实验中可以和装置C互换位置C.装置C中的硅胶可用浓硫酸代替D.装置D最恰当的加热方式是用酒精灯先预热再集中加热
[解析] 高锰酸钾与浓盐酸在常温下发生氧化还原反应生成氯气,不需要加热装置,故A正确;装置B中饱和食盐水可除去氯气中混有的HCl杂质气体,装置C是干燥装置,两者位置不能互换,故B错误;装置C是利用硅胶吸收水蒸气,U形管内装固体干燥剂,浓硫酸是液体干燥剂,不能用浓硫酸代替,故C错误;装置D中碘和氯气反应生成ICl3,三氯化碘(ICl3)熔点为33 ℃,沸点为73 ℃,该反应需在温度稍低于70 ℃下进行,则最恰当的加热方式是用水浴加热,故D错误。
【对点训练】1.(2024·河北保定模拟)反应2NaClO+C3H3N3O3===C3N3O3Cl2Na+NaOH+H2O可制备广谱消毒剂C3N3O3Cl2Na,装置如图所示(夹持装置已略去)。下列说法错误的是( )
A.按气流从左至右,装置中导管连接顺序为f→c→d→a→b→eB.升高温度不利于装置A中产品的生成C.当加入4 ml NaOH时,最多消耗氰尿酸(C3H3N3O3)1 mlD.装置D中橡皮管可平衡气压,便于浓盐酸顺利流下
[解析] A为制取C3N3O3Cl2Na的装置、B为除去氯气中HCl的装置、C为处理尾气装置、D为制取氯气装置,所以完成上述实验,按气流从左至右,导管连接顺序为f→c→d→a→b→e,A正确;升高温度,氯气和NaOH溶液反应生成NaClO3,生成NaClO浓度减少,不利于装置A中产品的生成,B正确;由反应方程式:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O、2NaClO+C3H3N3O3===C3N3O3Cl2Na+NaOH+H2O,可得关系式:4NaOH~2NaClO~C3H3N3O3,加入4 ml NaOH时,可消耗1 ml C3H3N3O3,由于产物也生成NaOH,则消耗氰尿酸大于1 ml,C错误;装置D是浓盐酸和Ca(ClO)2反应生成Cl2,由于产生气体装置D内压强较大,使用橡皮管可平衡气压,便于浓盐酸顺利流下,D正确。
2.(2024·山东潍坊高三检测)Cl2O是黄棕色具有强烈刺激性气味的气体,也是一种强氧化剂,易溶于水且会与水反应生成次氯酸,与有机化合物、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Cl2OD.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] 制取Cl2O需要干燥纯净的氯气,则②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸,A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正确;装置⑤用于收集Cl2O,温度低于3.8 ℃,此时氯气是气体,逸出的气体主要是空气和剩余的Cl2,C错误;Cl2O与有机化合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,是为了防止橡胶管燃烧和爆炸,D正确。
改进实验室制取Cl2的发生装置(1)用KMnO4代替MnO2,常温下即可反应;(2)橡皮管的作用是保持分液漏斗和圆底烧瓶内气体压强平衡,便于液体顺利流下。
改进实验室制取Cl2的除杂装置(1)该装置的作用之一是观察生成气体的速率;(2)长颈漏斗用于检查整套装置是否发生堵塞。
考点3 卤素的性质及卤素离子的检验
知识梳理1.卤素单质的物理性质
2.氯、溴、碘的化学性质比较
[微点归纳] F2与水剧烈反应,故F2不能从其他卤化物的水溶液中将卤素单质置换出来。
3.卤素离子(X-)的检验(1)AgNO3溶液——沉淀法
(3)氧化——淀粉法检验I-
4.卤素单质及其化合物的特殊性
(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,通常用水液封保存,不能用橡胶塞。(3)I2易升华,淀粉遇I2变蓝。食用盐中加KIO3可防治甲状腺肿大。(4)AgF易溶于水,无感光性。AgBr可用于感光材料,AgI可用于人工降雨。
5.卤素的提取(1)海水提取氯——氯碱工业
电解过程反应的化学方程式为_______________________________ _______________________
(2)海水提取溴①工艺流程
(3)海带提取碘①实验流程②加入适量Cl2时发生反应的离子方程式:____________________。
Cl2+2I-===I2+2Cl-
自主小练1.易错辨析:正确的打“√”,错误的打“×”。(1)能使湿润的淀粉KI试纸变成蓝色的物质一定是Cl2。( )[提示] 可将碘离子氧化成碘单质的物质不止Cl2。(2)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。( )[提示] 分别生成AgCl(白色)、AgBr(淡黄色)、AgI(黄色)沉淀。(3)某溶液加入CCl4,CCl4层显紫色,证明原溶液中存在I-。( )[提示] 碘单质易溶于有机溶剂,呈紫色。
(4)碘易溶于酒精,微溶于水,故可用酒精萃取碘水中的碘。( )(5)液溴易挥发,存放液溴的试剂瓶中要加水封。( )(6)由Fe与Cl2反应生成FeCl3可推测Fe与I2反应生成FeI3。( )[提示] Fe与I2反应生成FeI2。(7)Cl2、F2与H2O反应的原理相同,不属于置换反应。( )[提示] F2与H2O反应属于置换反应。(8)只用AgNO3溶液可鉴别Na2CO3、NaCl和KBr。( )[提示] 只用AgNO3溶液不可鉴别Na2CO3、NaCl,均生成白色沉淀。
(9)F非金属性最强,F-的还原性最强。( )[提示] F非金属性最强,F-的还原性最弱。(10)为验证Br2的氧化性强于I2,将少量溴水加入KI溶液中,再加入CCl4,振荡,静置,可观察到下层液体呈紫红色。( )[提示] 碘单质萃取时呈紫红色。(11)Br2、I2在有机溶剂中的溶解度大于其在水中的溶解度,利用此性质可以用四氯化碳将Br2、I2从其水溶液中萃取出来。( )(12)海水提取溴和碘既涉及物理过程又涉及化学过程。( )(13)碘的CCl4溶液可以采用蒸馏法分离。( )
(15)砹(At)是卤族元素中位于碘下面的元素,则At2容易与H2化合,且生成的砹化氢很稳定不易分解。( )(16)用CCl4萃取碘水中的碘,先振荡,后静置,液体分层,下层呈无色。( )(17)用湿润的淀粉-碘化钾试纸鉴别Br2(g)和NO2。( )
2.下列关于卤素(用X表示)的叙述,错误的是( )B.HX都极易溶于水,它们的热稳定性随X的核电荷数的增加而减小C.卤素单质的颜色由F2→I2随相对分子质量增大而变深D.X-的还原性由弱到强的顺序为F-
(2)检验Cl-时加入稀HNO3的作用是什么?能否用稀硫酸代替?(3)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。(4)依据卤素单质的物理性质的递变规律,试推测砹的颜色和状态。[提示] 卤素单质自上而下,颜色逐渐加深,熔点依次升高,状态由气态→液态→固态,故砹为黑色固体。
(5)氯气能从NaBr溶液中置换出Br2,F2比Cl2更活泼,F2也能从NaBr溶液中置换出Br2吗?[提示] F2性质活泼,是氧化性最强的非金属单质,在溶液中会与水反应生成HF和O2,故不能从NaBr溶液中置换出Br2。
1.(2024·河北衡水高三检测)某同学进行如下实验:
微考点1 卤素单质的性质及卤离子检验
下列分析不正确的是( )A.Ⅰ中CCl4层显橙色,说明CCl4层含Br2B.Ⅱ中的现象说明I2在CCl4中的溶解性大于在水中的溶解性C.Ⅲ中CCl4层显紫色,说明Cl2的氧化性强于I2D.Ⅲ中CCl4层变为橙色时,水层中仍含有大量I-
2.(2024·辽宁实验中学等三校联考)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、CCl4A.①②④B.②③⑥C.②④⑤D.④⑤⑥
[解析] ①向NaCl、NaBr、NaI的溶液中加碘水和淀粉溶液均变蓝色;②将氯水分别加入NaBr、NaI溶液后,再加CCl4萃取,下层分别为橙红色和紫红色,将氯水加入NaCl溶液不发生反应,可以鉴别;③溴水与NaCl、NaBr均不反应,能与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,且均不溶于稀硝酸,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。
【对点训练】1.(2024·山东滨州高三检测)下列关于卤素的叙述正确的是( )A.卤素的钾盐中,最易被氧化的是KFB.溴中溶有少量氯气,可加入溴化钠再用裂化汽油萃取提纯C.氟气跟氯化钠水溶液反应,一定有NaF和Cl2生成D.氯气跟水反应时,水既不是氧化剂也不是还原剂[解析] 还原性:F-
下列对实验的分析不合理的是( )A.实验1中,白烟是NH4ClB.根据实验1和实验2判断还原性:Br->Cl-C.根据实验3判断还原性:I->Br-D.上述实验利用了浓硫酸的氧化性、难挥发性等性质
[解析] 实验1,试管口挥发出的氯化氢气体与浓氨水挥发出的氨气反应生成白烟氯化铵,故A合理;实验1溶液颜色无明显变化说明浓硫酸不能氧化氯离子,实验2溶液变黄说明浓硫酸能氧化溴离子,所以判断还原性Br->Cl-,故B合理;②中溶液含有浓硫酸和溴单质,加入碘化钠生成碘单质,可能是浓硫酸把碘离子氧化为碘单质,不能得出还原性I->Br-,故C不合理;实验1体现浓硫酸的难挥发性,实验2体现浓硫酸的氧化性,故D合理。
1.(2024·东北师大附中等三校联考)溴及其化合物广泛用于医药、塑料阻燃剂等。苦卤提溴的一种工业流程如下
微考点2 卤素单质的提取及分析
下列说法错误的是( )A.向吹出塔中通空气的目的是将溴吹出C.用稀硫酸酸化的过程是溴重新生成的过程D.在蒸馏过程中应避免溴接触橡胶制品
2.(2024·江西高三检测)海带中含有丰富的碘元素,某化学兴趣小组设计的海带提碘实验流程如下图,下列说法正确的是( )
A.上述流程中各步操作用到的仪器包括:B.“氧化”时,试剂可选用O2、H2O2或Br2C.上述流程包括三个氧化还原反应和三种分离操作
[解析] 海带提取碘的流程中灼烧用到坩埚,萃取分液用到分液漏斗,蒸馏用到直形冷凝管和蒸馏烧瓶,过滤用到普通漏斗,A正确;氧化过程将碘离子氧化成碘单质,可选用的氧化剂为O2、H2O2,若用Br2氧化会引入杂质,B错误;该过程中海带灼烧、氧化过程中碘离子被氧化成碘单质、反萃取过程中碘单质与氢氧化钠溶液反应、酸化分离过程中生成碘单质都发生氧化还原反应,涉及过滤、分液、蒸馏三种分离操作,C错误;反萃取时反应的离子方程式为I2+2OH-===I-+IO-+H2O,D错误。
【对点训练】1.(2024·河北衡水高三检测)溴被称为“海洋元素”,从海水中提取的溴占世界溴年产量的三分之一左右,部分工艺流程如图:
下列说法错误的是( )A.试剂X为硫酸,其作用是提高氯气的利用率B.通入热空气将溴吹出,利用了溴的易挥发性C.试剂Y可以选用SO2D.操作Z所需的玻璃仪器为蒸馏烧瓶、直形冷凝管、牛角管、锥形瓶[解析] 试剂X为硫酸,使溶液显酸性,其作用是提高氯气的利用率,故A正确;溴单质具有挥发性,可通入热空气将溴吹出,故B正确;吸收塔中溴单质转化为溴离子,试剂Y可以选用SO2,故C正确;操作Z是蒸馏,所需的玻璃仪器为蒸馏烧瓶、直形冷凝管、牛角管、锥形瓶、温度计和酒精灯,故D错误。
2.(2024·天津高三检测)下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是( )
A.用装置甲灼烧碎海带B.用装置乙过滤海带灰的浸泡液C.用装置丙制备用于氧化浸泡液中I-的Cl2D.用装置丁吸收氧化浸泡液中I-后的Cl2尾气[解析] 灼烧碎海带应在坩埚中进行,不能用烧杯,装置甲不能达到实验目的,A错误;用装置乙过滤海带灰浸泡液能达到实验目的,B正确;用浓盐酸和MnO2制取氯气时需要加热,装置丙不能达到实验目的,C错误;吸收Cl2应用NaOH溶液,装置丁不能达到实验目的,D错误。
1.(2024·河北衡水高三检测)一溴化碘(IBr)是一种易溶于液溴的黑褐色晶体,常用于有机合成等研究。工业上制备IBr的方法如下:
微考点3 类卤素、拟卤素
下列说法错误的是( )A.过程①加入过量Br2的目的是提高I2的转化率B.过程②在高温下进行对制得IBr的量无影响C.过程③通入CO2,可吹出过量的Br2D.过程③可采用水浴加热
[解析] 过程①加入过量Br2的目的是提高I2的转化率,故A正确;I2易升华,Br2易挥发,过程②在高温下进行,会减少IBr产量,故B错误;通入CO2,可吹出过量的Br2,提高产品纯度,故C正确;过程③在50 ℃进行,用水浴加热,故D正确。
2.(2024·山东滨州高三检测)已知(CN)2与Cl2性质相似,氧化性(CN)2
(3)化学性质①都具有氧化性,都是氧化剂。②大多不稳定,如氟化碘容易歧化分解为碘和五氟化碘。③与许多金属、非金属生成相应的卤化物。如2IBr+2Mg===MgBr2+MgI2。④水解时产生卤离子和卤氧离子。如IBr中,I显+1价,Br显-1价,所以卤素互化物与水或碱的反应一般属于非氧化还原反应:IBr+H2O===HBr+HIO,IBr+2NaOH===NaBr+NaIO+H2O。
拟卤素(1)某些由两种或两种以上非金属原子形成的阴离子,在性质上与卤素相似,这些离子称为拟卤素离子。拟卤素离子对应的分子即为拟卤素,例如氰(CN)2,硫氰(SCN)2,氧氰(OCN)2等。(2)化学性质①游离状态是双聚的易挥发分子。②它们与许多金属反应生成盐,其中Ag+、Hg+、Pb2+盐难溶于水。如AgCN、AgSCN是难溶于水的白色沉淀。③它们与氢气反应生成HX。
【对点训练】1.(2024·天津期中)“XYn”表示不同卤素原子之间通过共用电子对形成的卤素互化物(非金属性:X
命 题 分 析本讲在高考命题中一般融合元素周期律和元素周期表考查氯及其化合物的制备和性质探究;融合化学实验考查氯及其化合物的制备和性质探究;融合化学反应原理,在化工生产中考查氯及其化合物的应用及绿色化学;以卤族元素化合物的性质与化工生产、日常生活、科学技术等方面的联系为载体,与氧化还原反应、离子反应、化学实验方案的设计与评价等知识结合起来综合考查卤族元素及其化合物的性质和应用,要将知识点与实际生活联系起来,关注我国化学前沿的成就和成果。
真 题 演 练1.(2023·江苏卷,3,3分)实验室制取Cl2的实验原理及装置均正确的是( )
[解析] A项,实验室利用浓盐酸与MnO2加热制Cl2,错误;B项,应采取长进短出的方式洗气,除去Cl2中的HCl,错误;D项,应用NaOH溶液吸收Cl2,错误。
2.(2023·湖北卷,2,3分)下列化学事实不符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点的是( )A.石灰乳中存在沉淀溶解平衡B.氯气与强碱反应时既是氧化剂又是还原剂C.铜锌原电池工作时,正极和负极同时发生反应D.Li、Na、K的金属性随其核外电子层数增多而增强[解析] 石灰乳中既有沉淀也有溶解,沉淀、溶解对立统一。氯气与强碱反应既被氧化又被还原,氧化、还原对立和统一。铜锌电池中正极和负极分别发生还原反应和氧化反应,氧化、还原对立统一。而Li、Na、K金属性的递变性只是体现了统一性,故选D。
3.(2021·北京卷,19,13分)某小组探究卤素参与的氧化还原反应,从电极反应角度分析物质氧化性和还原性的变化规律。(1)浓盐酸与MnO2混合加热生成氯气。氯气不再逸出时,固液混合物A中仍存在盐酸和MnO2。①反应的离子方程式是______________________________________ _________。②电极反应式:ⅰ.还原反应:MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2Oⅱ.氧化反应:________________________________。
2Cl--2e-===Cl2↑
③根据电极反应式,分析A中仍存在盐酸和MnO2的原因。ⅰ.随c(H+)降低或c(Mn2+)升高,MnO2氧化性减弱。ⅱ.随c(Cl-)降低,____________________。
④补充实验证实了③中的分析。
a是________________,b是__________________。
(2)利用c(H+)对MnO2氧化性的影响,探究卤素离子的还原性。相同浓度的KCl、KBr和KI溶液,能与MnO2反应所需的最低c(H+)由大到小的顺序是_______________________________,从原子结构角度说明理由____________________________________________________________ ____________________________________________________。(3)根据(1)中结论推测:酸性条件下,加入某种化合物可以提高溴的氧化性,将Mn2+氧化为MnO2。经实验证实了推测。该化合物是______________。
c(H+)KCl>c(H+)KBr>c(H+)KI
Cl、Br、I为同主族元素,电子层数I>Br>Cl,离子半径I->Br->Cl-,失电子能力I->Br->Cl-,还原性I->Br->Cl-
(4)Ag分别与1 ml·L-1的盐酸、氢溴酸和氢碘酸混合,Ag只与氢碘酸发生置换反应。试解释原因:__________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________。(5)总结:物质氧化性和还原性变化的一般规律是______________ ________________________________________________________________________________________________________________________。
溶解度AgI
[解析] (1)②MnO2与浓盐酸反应时,Cl-被MnO2氧化为Cl2。③结合ⅰ中分析可知,随Cl-浓度降低,其还原性减弱。④实验Ⅰ增大c(H+),实验Ⅱ增大c(Cl-),两组实验均有Cl2产生;实验Ⅲ中无Cl2产生,结合③中分析,应是同时增大c(Mn2+)和c(Cl-)。(2)还原性:Cl-
(1)制备SiHCl3时进行操作:(ⅰ)……;(ⅱ)将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中;(ⅲ)通入HCl,一段时间后接通冷凝装置,加热开始反应。操作(ⅰ)为____________________;判断制备反应结束的实验现象是____________________________,图示装置存在的两处缺陷是__________________________________________________。(2)已知电负性:Cl>H>Si,SiHCl3在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为__________________________________________________。
球形冷凝管下端无液体滴下
缺少H2的尾气处理装置;C、D之间缺少干燥装置
SiHCl3+5NaOH===Na2SiO3+3NaCl+2H2O+H2↑
(3)采用如下方法测定溶有少量HCl的SiHCl3纯度。m1 g样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后,进行如下实验操作:①________,②________(填操作名称),③称量等操作,测得所得固体氧化物质量为m2 g,从下列仪器中选出①,②中需使用的仪器,依次为________(填序号)。测得样品纯度为________________(用含m1,m2的代数式表示)。
[解析] (1)本实验中产品易水解,实验时需隔绝空气,故连接实验装置后,先检查装置的气密性,然后添加药品,再通入一段时间的HCl排尽装置中的空气后开始实验;管式炉内反应生成的气态SiHCl3会在球形冷凝管中冷凝成液体滴入蒸馏烧瓶中,当球形冷凝管下端没有液体滴下时,表示反应结束。本实验需保证收集装置处于无水条件下,则需要在C、D之间加一个干燥装置,同时H2属于易燃易爆气体,需要进行尾气处理。(2)根据电负性顺序可知,SiHCl3中Si显+4价,H显-1价,该反应可看作SiHCl3先与水反应生成H2SiO3、HCl、H2后,H2SiO3、HCl再与NaOH反应,则化学方程式为SiHCl3+5NaOH===Na2SiO3+3NaCl+2H2O+H2↑。
1.特殊的颜色和状态Cl2——黄绿色气体Br2——深红棕色液体I2——紫黑色固体2.特殊的成分新制氯水中含三分子(Cl2、HClO、H2O)、四离子(Cl-、ClO-、 H+、OH-)。熟记氯水的四个性质:氧化性、酸性、漂白性和不稳定性。
6.熟记溴提取反应的离子方程式(1)第一次被氧化:Cl2+2Br-===Br2+2Cl-(3)第二次被氧化:Cl2+2Br-===Br2+2Cl-7.熟记碘提取反应的离子方程式(1)Cl2+2I-===I2+2Cl-(2)H2O2+2I-+2H+===I2+2H2O
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