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新教材(广西专版)高考化学一轮复习第4章第1讲氯、卤族元素及其重要化合物课件
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这是一份新教材(广西专版)高考化学一轮复习第4章第1讲氯、卤族元素及其重要化合物课件，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，强基础增分策略，增素能精准突破，研专项前沿命题，明考向真题演练，本章体系构建，课程标准，2氯水的性质，漂白粉，实验装置等内容，欢迎下载使用。
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氯及其重要化合物的主要性质。2.认识氯及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。
一、氯气的性质1.氯气的物理性质
微点拨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,仅使极少量气体飘进鼻孔(如图所示)。
2.氯气的化学性质(1)从原子结构角度认识Cl2的氧化性
氯元素在元素周期表中处于第 三 周期第 ⅦA 族,其原子结构示意图为 ,最外层有7个电子,在反应中易 得到 1个电子,故Cl2具有较强的 氧化 性。
(2)从化合价角度认识Cl2与水、碱的反应Cl2中氯元素为0价,处于氯元素的中间价态,因此Cl2既具有氧化性又具有还原性。常温下,Cl2与水或碱溶液反应时,Cl2发生“歧化反应”,氯元素由0价变为+1价和-1价。
微点拨1 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.从平衡的角度认识氯水的成分和性质(1)氯水的成分新制氯水的多种成分决定了具有多重性质,在不同的化学反应中,氯水中参与反应的微粒不同氯气能溶于水(1∶2),氯气的水溶液称为氯水,溶于水的氯气只有少量与水反应。氯水中存在三种平衡关系:
二、次氯酸和次氯酸盐1.次氯酸(HClO)
2.漂白液(“84”消毒液)
应用提升 HClO的弱酸性及分析(1)由于酸性:H2CO3>HClO> ,向NaClO溶液中通入CO2,无论CO2是否过量,反应均生成 和HClO。(2)向NaClO溶液中通入少量CO2,离子方程式为ClO-+CO2+H2O === +HClO。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)铁与稀盐酸、少量氯气反应均生成FeCl2。( × )(2)Cl2与NaOH溶液反应时,Cl2既是氧化剂又是还原剂。( √ )(3)实验室常用pH试纸测定氯水、“84”消毒液的pH。( × )(4)次氯酸具有强氧化性,可用作棉、麻和纸张的漂白剂。( √ )(5)使用氯气对自来水消毒时,氯气会与水中的有机化合物发生反应,生成的有机氯化物可能对人体有害。( √ )
三、氯气的实验室制法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。实验室常用MnO2制取氯气的化学方程式为
应用提升 实验室中制取气体时装置的设计(1)实验室中制取气体的装置包括发生装置、除杂装置、收集装置和尾气处理装置等。(2)选择各部分装置的依据:①发生装置——反应物的状态和反应条件;②除杂装置——气体及其所含杂质的性质;③收集装置——气体的密度、气体在水中的溶解性,以及是否与水、空气中的成分反应;④尾气处理装置——尾气的性质。(3)实验装置的连接顺序:发生装置→除杂装置→收集装置→尾气处理装置。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)足量MnO2与含4 ml HCl的浓盐酸混合加热,充分反应后,可收集到22.4 L Cl2(标准状况)。( × )(2)实验室常用饱和食盐水除去Cl2中的HCl气体。( √ )(3)将干燥的淀粉KI试纸放在集气瓶口检验Cl2是否收集满。( × )(4)用NaOH溶液吸收多余Cl2时,为防止倒吸,导气管不能插入NaOH溶液中。( × )
四、卤素单质的性质及卤素离子(X-)的检验1.卤素单质的相似性
2.卤素单质的递变性
4.卤素离子的检验方法(1)AgNO3溶液——沉淀法
(2)置换——萃取法
(3)氧化——淀粉法检验I-
五、从海水中提取溴和碘1.从海水中提取溴(1)海水提溴的工艺流程
(2)主要过程及反应原理
2.从海带中提取碘的实验流程
考向1.氯气的制备与性质实验的综合典例突破
(2023广西贵港模拟)实验室中利用MnO2制备干燥的Cl2及少量氯水并收集Cl2,下列图示装置和原理不能达到实验目的的是( )
A.连接图1、图2装置,向分液漏斗中注水,打开K1,关闭K2,检查装置气密性B.图1装置中,滴加浓盐酸,点燃酒精灯,可制备Cl2C.可通过图2装置干燥并收集一定量的Cl2D.连接图1、图3装置,打开K1,点燃酒精灯,可制备少量氯水
答案 A解析 检验装置的气密性利用的是在装置内形成气压差而产生明显的现象来判定的,图1中为恒压漏斗,注水后无论气密性是否良好,都能顺利流下,不能检验装置的气密性,A符合题意;图1装置中,浓盐酸与二氧化锰在加热的条件下反应可制备Cl2,B不符合题意;饱和食盐水除去氯气中的HCl气体,浓硫酸除去水蒸气,干燥氯气,故可通过图2装置干燥并收集一定量的Cl2,C不符合题意;连接图1、图3装置,打开K1,点燃酒精灯,制备氯气,氯气进入水中,可制备少量氯水,D不符合题意。
针对训练(2023广东深圳联考)漂白粉与硫酸溶液反应可制取氯气,某实验小组设计如图实验装置制取氯气并验证其性质。下列叙述正确的是( )
A.A装置中反应的化学方程式为Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO4 2CaSO4+2Cl2↑+2H2OB.B装置中溶液先变蓝色后褪色,其原因是淀粉被Cl2氧化C.取C装置中的溶液,滴加BaCl2溶液产生白色沉淀,可证明Na2SO3已被氧化D.D装置溶液变黄色,证明还原性:I->Fe2+
答案 A解析 漂白粉的主要成分为氯化钙和次氯酸钙,酸性条件下发生归中反应生成氯气,故漂白粉与硫酸溶液反应可制取氯气,反应为Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO4 2CaSO4+2Cl2↑+2H2O,A正确;B装置中氯气和碘离子反应生成碘单质使淀粉变蓝色,变色后溶液不会褪色,B错误;亚硫酸钠和氯化钡也会生成亚硫酸钡沉淀,C错误;反应生成的铁离子、碘溶液均为黄色,不能判断碘离子和亚铁离子的还原性,D错误。
归纳总结实验室制取Cl2各部分装置及试剂的选择依据(1)依据反应物的状态和反应条件,选择Cl2的发生装置。利用MnO2与浓盐酸制取Cl2选择“固体+液体 气体”的装置;利用KClO3、KMnO4等氧化剂与浓盐酸制取Cl2选择“固体+液体→气体”的装置。(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)。(3)依据Cl2的密度,采用向上排空气法收集。(4)依据Cl2的性质,一般用NaOH溶液吸收尾气。
考向2.氯气与其他含氯化合物制备的综合典例突破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
答案 C解析 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;⑤是收集Cl2O的装置,所以温度低于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,则装置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。
针对训练1.四氯化钛(TiCl4)极易水解,遇空气中的水蒸气即产生“白烟”,常用作烟幕弹。其熔点为-25 ℃,沸点为136.4 ℃。某实验小组设计如下装置(部分加热和夹持装置省略),用Cl2与炭粉、TiO2制备TiCl4。下列说法不正确的是( )
A.②中应盛装浓硫酸B.冷凝管有冷凝、回流和导气的作用C.反应结束时,应先停止①处的加热,后停止③处的加热D.该设计存在不足,如④⑤之间缺少防止水蒸气进入④的装置
答案 C解析 四氯化钛极易水解,遇空气中的水蒸气即产生“白烟”,而制得的氯气中混有水蒸气,则②中应盛装浓硫酸除水蒸气,A正确;TiCl4的熔、沸点较低,制得的TiCl4应经过冷凝处理,则该装置中冷凝管具有冷凝、回流和导气的作用,B正确;反应结束时,应先停止③处的加热,后停止①处的加热,可以使制得的TiCl4在氯气氛围中冷却,防止空气进入装置中使TiCl4变质,C错误;因四氯化钛极易水解,所以应在装置④和⑤之间增加一个防止水蒸气进入④的装置,D正确。
2.ICl(氯化碘)是红棕色液体,熔点为27 ℃,沸点为97.4 ℃,易水解,接触空气时能形成五氧化二碘,能与许多单质发生作用,溶于乙醇、乙醚等。某校研究性学习小组的同学拟用下列仪器制备氯化碘。回答下列问题:
(1)检查A装置气密性的方法为 。 (2)上述装置,按气流方向连接的顺序为 (装置可重复使用),A装置中发生反应的离子方程式为 。 (3)C装置的作用是 。 (4)E装置中的物质反应时需放在水中,控制温度大约40 ℃,其目的是 。 (5)按上述连接好的装置进行实验,实验步骤如下:①检查装置气密性后,装入药品 ②打开分液漏斗活塞 ③关闭分液漏斗活塞 ④停止加热E,充分冷却 ⑤水浴加热E请按正确的顺序填入上述步骤的序号: 。
(6)在A装置后可连接如图所示装置,当反应结束关闭分液漏斗活塞后,关闭K,该装置的作用是 。 (7)ICl和水反应的化学方程式为 。
答案 (1)从A装置的导管口连接一个导管伸入水中,关闭分液漏斗活塞,手握圆底烧瓶,若导管口有气泡冒出,手放开烧瓶后,有一段水柱倒吸入导管,说明A装置气密性良好(合理即可)(2)ACBEBD MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O(3)除去Cl2中混有的HCl(4)加快反应速率,减少I2的升华和ICl的挥发(5)①②⑤④③ (6)储存多余的Cl2(7)ICl+H2O === HIO+HCl
解析 (2)利用二氧化锰与浓盐酸加热制备氯气,氯气中含有氯化氢、水蒸气,因此混合气体先通过饱和食盐水除去氯化氢,再通过浓硫酸除去水蒸气,得到干燥、纯净的氯气,氯气进入装置E中与碘进行反应,由于ICl(氯化碘)是红棕色液体,易水解,所以还必须连接装置B,最后多余的尾气被碱液吸收,按气流方向装置的连接顺序为ACBEBD;A装置中发生反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O。(5)装置连接好后,首先检查装置的气密性,不漏气后,加入药品,打开分液漏斗活塞,反应开始进行,水浴加热装置E,反应结束后,停止加热E,充分冷却后,关闭分液漏斗活塞,正确的实验步骤为①②⑤④③。
归纳总结(1)制备Cl2及含氯化合物实验装置的连接顺序:发生装置→除杂装置→收集装置→尾气处理装置,注意气体通过洗气瓶时“长进短出”。(2)吸收尾气时,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。(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。
典例突破(2023广东汕头三模)碘元素在人体内发挥着重要作用。某实验小组从海带中提取碘的工艺流程如图,下列有关说法错误的是( )
A.灼烧时需要用到玻璃棒、酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚和坩埚钳B.操作①和③均为过滤C.反应②中的离子方程式为2I-+H2O2+2H+ === I2+2H2OD.采用减压蒸馏,可以降低萃取剂的沸点,便于I2和CCl4的分离
答案 B解析 将海带灼烧得到海带灰,经过溶解,浸泡得到海带灰悬浊液,过滤后得到含碘离子的溶液,向其中加入过氧化氢溶液和稀硫酸,碘离子被氧化为碘单质,得到含碘水溶液,加入CCl4进行萃取,得到碘的CCl4溶液,再经过减压蒸馏得到单质碘。灼烧用到的仪器有:坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚架、酒精灯、玻璃棒,A项正确;操作①是过滤得到海带浸取原液,操作③是将碘的CCl4溶液进行萃取,B项错误;反应②中加入过氧化氢溶液和稀硫酸,将碘离子氧化为碘单质,反应的离子方程式为2I-+H2O2+2H+ === I2+2H2O,C项正确;减压蒸馏能够降低萃取剂的沸点,便于I2和CCl4的分离,D项正确。
针对训练1.(2023广东名校联考)下列是制取Cl2、用Cl2氧化I-并回收I2的实验流程,实验原理和装置都正确的是( )
答案 D解析 制取Cl2应用浓盐酸与MnO2反应,A项错误;通入Cl2应长口进短口出,B项错误;渗析是分离出胶体粒子的方法,碘单质是固体,分离出粗碘应过滤,C项错误;粗碘中的I2受热会升华,碘蒸气通过滤纸在漏斗壁处又凝华成纯净的碘固体,故可通过该方法提纯I2,D项正确。
2.实验室从含碘废液(除H2O外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程如下:
(1)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为I-,其离子方程式为 ;该操作将I2还原为I-的目的是 。
(2)氧化时,在三颈烧瓶中将含I-的水溶液用盐酸调至pH约为2,缓慢通入Cl2,在40 ℃左右反应(实验装置如图所示)。
实验控制在较低温度下进行的原因是 (写出一条);锥形瓶里盛放的溶液为 。
(2)使氯气在溶液中有较大的溶解度(或防止I2升华或防止I2进一步被氧化) NaOH溶液(合理即可)(3)从水层取少量溶液,加入1~2 mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有I-;若溶液不变蓝,说明废水中不含有I-;另从水层取少量溶液,加入1~2 mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有 ,若溶液不变蓝,说明废水中不含有
I-的目的是使CCl4中的碘进入水层。(2)实验控制在较低温度下进行,是为了使氯气在溶液中有较大的溶解度,也可防止I2升华或防止I2进一步被氧化。锥形瓶中溶液的作用是吸收过量的Cl2,故锥形瓶中盛放的溶液可以是NaOH溶液。(3)检验I-,可以利用I-的还原性,先加入淀粉溶液,再加盐酸酸化,最后滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,则说明废水中含有I-,若溶液不变蓝,则说明废水中不含有I-;检验 ,可以利用 的氧化性,先加入淀粉溶液,再加盐酸酸化,最后滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,则说明废水中含有 ,若溶液不变蓝,则说明废水中不含有 。
归纳总结(1)海水中溴元素以Br-形式存在,海带中碘元素以I-形式存在,提取Br2和I2的过程中必须加入氧化剂(如Cl2、H2O2等)将Br-、I-氧化生成Br2和I2。(2)离子的还原性:I->Fe2+>Br->Cl-,通入Cl2的量将影响氧化反应及产物;过量的Cl2可将I2进一步氧化生成HIO3。(3)加碘食盐中含KIO3,利用淀粉KI溶液检验食盐中碘元素的原理:
含氯化合物的制备及性质探究
例题.二氧化氯(ClO2)是极易溶于水且不与水发生化学反应的黄绿色气体,沸点为11 ℃,某小组在实验室中制备ClO2所用的装置如图:
(已知:SO2+2NaClO3+H2SO4 === 2ClO2+2NaHSO4)下列说法正确的是( )A.装置C中装的是饱和食盐水,导管口a流出气体为SO2B.装置D放冰水的目的是液化二氧化硫防止污染环境C.连接装置时,导管口a可接h或g,导管口c接eD.可以选用装置A利用3 ml·L-1盐酸与MnO2反应制备氯气
思路指导装置C的作用是吸收SO2尾气,防止污染环境,可选择NaOH溶液,A错误;装置D的作用为冷凝并收集ClO2,B错误;二氧化硫从a口进入装置B中反应,为防止倒吸,应在进入装置B之前装有安全瓶,则a→g→h(或h→g)→b,二氧化氯沸点较低,为充分冷却,便于收集,c连接e,在D中用冰水浴收集,最后用氢氧化钠溶液吸收未反应的二氧化硫,防止污染空气,连接顺序为a→g→h(或h→g)→b→c→e→f→d,C正确;实验室制氯气需要选择浓盐酸和二氧化锰混合加热,3 ml·L-1盐酸在加热条件下不能与MnO2反应生成Cl2,D错误。答案 C
突破方法 “四步法”突破含氯化合物的制备及性质探究的题目
针对训练以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下:
(1)制备之前,通常将电石渣进行粉碎,原因为 。 (2)“氯化”过程控制电石渣过量,在75 ℃左右进行。氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应,Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2,少量Ca(ClO)2分解为CaCl2和O2。①生成Ca(ClO)2的化学方程式为 。 ②“氯化”时要适当减缓通入Cl2速率的目的是 。
(3)“氯化”过程中Cl2转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为6Ca(OH)2+6Cl2 ══ Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O,氯化完成后过滤。①滤渣的主要成分为 、 (填化学式)。 ②滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n[Ca(ClO3)2]∶n(CaCl2) (填“>”“<”或“=”)1∶5。
(4)向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3,各物质溶解度随温度变化如图所示,从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是 、 、过滤、洗涤、干燥。
答案 (1)增大接触面积,加快打浆速率并提高原料利用率(2)①2Cl2+2Ca(OH)2 ══ Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O ②使氯气被氢氧化钙充分吸收而反应,可以提高氯气转化率(3)①CaCO3 Ca(OH)2 ②<(4)蒸发浓缩 冷却结晶解析 (3)碳酸钙不溶于水,与氯气不反应,氢氧化钙微溶于水,因此滤渣的主要成分为CaCO3、Ca(OH)2。由于氯气还能与氢氧化钙反应生成次氯酸钙、氯化钙和水,因此滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n[Ca(ClO3)2]∶n(CaCl2)<1∶5。(4)根据图像可知氯酸钾的溶解度受温度影响较大,且低温时溶解度较小,因此从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶。
1.(2022辽宁卷)镀锌铁钉放入棕色的碘水中,溶液褪色;取出铁钉后加入少量漂白粉,溶液恢复棕色;加入CCl4,振荡,静置,液体分层。下列说法正确的是( )A.褪色原因为I2被Fe还原B.液体分层后,上层呈紫红色C.镀锌铁钉比镀锡铁钉更易生锈D.溶液恢复棕色的原因为I-被氧化
答案 D解析 Zn比Fe活泼,更容易失电子,还原性更强,先与I2发生氧化还原反应,故溶液褪色的原因为I2被Zn还原,A错误;液体分层后,I2在CCl4层,CCl4的密度比水的大,则下层呈紫红色,B错误;若镀层金属的活动性大于Fe,则Fe不易生锈,反之,若Fe的活动性大于镀层金属,则Fe更易生锈,由于活动性: Zn>Fe>Sn,则镀锡铁钉更易生锈,C错误;漂白粉的有效成分为Ca(ClO)2,其具有强氧化性,可将I-氧化,D正确。
2.(2023浙江卷)探究卤族元素单质及其化合物的性质,下列方案设计、现象和结论都正确的是( )
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氯及其重要化合物的主要性质。2.认识氯及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。
一、氯气的性质1.氯气的物理性质
微点拨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,仅使极少量气体飘进鼻孔(如图所示)。
2.氯气的化学性质(1)从原子结构角度认识Cl2的氧化性
氯元素在元素周期表中处于第 三 周期第 ⅦA 族,其原子结构示意图为 ,最外层有7个电子,在反应中易 得到 1个电子,故Cl2具有较强的 氧化 性。
(2)从化合价角度认识Cl2与水、碱的反应Cl2中氯元素为0价,处于氯元素的中间价态,因此Cl2既具有氧化性又具有还原性。常温下,Cl2与水或碱溶液反应时,Cl2发生“歧化反应”,氯元素由0价变为+1价和-1价。
微点拨1 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.从平衡的角度认识氯水的成分和性质(1)氯水的成分新制氯水的多种成分决定了具有多重性质,在不同的化学反应中,氯水中参与反应的微粒不同氯气能溶于水(1∶2),氯气的水溶液称为氯水,溶于水的氯气只有少量与水反应。氯水中存在三种平衡关系:
二、次氯酸和次氯酸盐1.次氯酸(HClO)
2.漂白液(“84”消毒液)
应用提升 HClO的弱酸性及分析(1)由于酸性:H2CO3>HClO> ,向NaClO溶液中通入CO2,无论CO2是否过量,反应均生成 和HClO。(2)向NaClO溶液中通入少量CO2,离子方程式为ClO-+CO2+H2O === +HClO。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)铁与稀盐酸、少量氯气反应均生成FeCl2。( × )(2)Cl2与NaOH溶液反应时,Cl2既是氧化剂又是还原剂。( √ )(3)实验室常用pH试纸测定氯水、“84”消毒液的pH。( × )(4)次氯酸具有强氧化性,可用作棉、麻和纸张的漂白剂。( √ )(5)使用氯气对自来水消毒时,氯气会与水中的有机化合物发生反应,生成的有机氯化物可能对人体有害。( √ )
三、氯气的实验室制法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。实验室常用MnO2制取氯气的化学方程式为
应用提升 实验室中制取气体时装置的设计(1)实验室中制取气体的装置包括发生装置、除杂装置、收集装置和尾气处理装置等。(2)选择各部分装置的依据:①发生装置——反应物的状态和反应条件;②除杂装置——气体及其所含杂质的性质;③收集装置——气体的密度、气体在水中的溶解性,以及是否与水、空气中的成分反应;④尾气处理装置——尾气的性质。(3)实验装置的连接顺序:发生装置→除杂装置→收集装置→尾气处理装置。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)足量MnO2与含4 ml HCl的浓盐酸混合加热,充分反应后,可收集到22.4 L Cl2(标准状况)。( × )(2)实验室常用饱和食盐水除去Cl2中的HCl气体。( √ )(3)将干燥的淀粉KI试纸放在集气瓶口检验Cl2是否收集满。( × )(4)用NaOH溶液吸收多余Cl2时,为防止倒吸,导气管不能插入NaOH溶液中。( × )
四、卤素单质的性质及卤素离子(X-)的检验1.卤素单质的相似性
2.卤素单质的递变性
4.卤素离子的检验方法(1)AgNO3溶液——沉淀法
(2)置换——萃取法
(3)氧化——淀粉法检验I-
五、从海水中提取溴和碘1.从海水中提取溴(1)海水提溴的工艺流程
(2)主要过程及反应原理
2.从海带中提取碘的实验流程
考向1.氯气的制备与性质实验的综合典例突破
(2023广西贵港模拟)实验室中利用MnO2制备干燥的Cl2及少量氯水并收集Cl2,下列图示装置和原理不能达到实验目的的是( )
A.连接图1、图2装置,向分液漏斗中注水,打开K1,关闭K2,检查装置气密性B.图1装置中,滴加浓盐酸,点燃酒精灯,可制备Cl2C.可通过图2装置干燥并收集一定量的Cl2D.连接图1、图3装置,打开K1,点燃酒精灯,可制备少量氯水
答案 A解析 检验装置的气密性利用的是在装置内形成气压差而产生明显的现象来判定的,图1中为恒压漏斗,注水后无论气密性是否良好,都能顺利流下,不能检验装置的气密性,A符合题意;图1装置中,浓盐酸与二氧化锰在加热的条件下反应可制备Cl2,B不符合题意;饱和食盐水除去氯气中的HCl气体,浓硫酸除去水蒸气,干燥氯气,故可通过图2装置干燥并收集一定量的Cl2,C不符合题意;连接图1、图3装置,打开K1,点燃酒精灯,制备氯气,氯气进入水中,可制备少量氯水,D不符合题意。
针对训练(2023广东深圳联考)漂白粉与硫酸溶液反应可制取氯气,某实验小组设计如图实验装置制取氯气并验证其性质。下列叙述正确的是( )
A.A装置中反应的化学方程式为Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO4 2CaSO4+2Cl2↑+2H2OB.B装置中溶液先变蓝色后褪色,其原因是淀粉被Cl2氧化C.取C装置中的溶液,滴加BaCl2溶液产生白色沉淀,可证明Na2SO3已被氧化D.D装置溶液变黄色,证明还原性:I->Fe2+
答案 A解析 漂白粉的主要成分为氯化钙和次氯酸钙,酸性条件下发生归中反应生成氯气,故漂白粉与硫酸溶液反应可制取氯气,反应为Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO4 2CaSO4+2Cl2↑+2H2O,A正确;B装置中氯气和碘离子反应生成碘单质使淀粉变蓝色,变色后溶液不会褪色,B错误;亚硫酸钠和氯化钡也会生成亚硫酸钡沉淀,C错误;反应生成的铁离子、碘溶液均为黄色,不能判断碘离子和亚铁离子的还原性,D错误。
归纳总结实验室制取Cl2各部分装置及试剂的选择依据(1)依据反应物的状态和反应条件,选择Cl2的发生装置。利用MnO2与浓盐酸制取Cl2选择“固体+液体 气体”的装置;利用KClO3、KMnO4等氧化剂与浓盐酸制取Cl2选择“固体+液体→气体”的装置。(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)。(3)依据Cl2的密度,采用向上排空气法收集。(4)依据Cl2的性质,一般用NaOH溶液吸收尾气。
考向2.氯气与其他含氯化合物制备的综合典例突破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
答案 C解析 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;⑤是收集Cl2O的装置,所以温度低于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,则装置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。
针对训练1.四氯化钛(TiCl4)极易水解,遇空气中的水蒸气即产生“白烟”,常用作烟幕弹。其熔点为-25 ℃,沸点为136.4 ℃。某实验小组设计如下装置(部分加热和夹持装置省略),用Cl2与炭粉、TiO2制备TiCl4。下列说法不正确的是( )
A.②中应盛装浓硫酸B.冷凝管有冷凝、回流和导气的作用C.反应结束时,应先停止①处的加热,后停止③处的加热D.该设计存在不足,如④⑤之间缺少防止水蒸气进入④的装置
答案 C解析 四氯化钛极易水解,遇空气中的水蒸气即产生“白烟”,而制得的氯气中混有水蒸气,则②中应盛装浓硫酸除水蒸气,A正确;TiCl4的熔、沸点较低,制得的TiCl4应经过冷凝处理,则该装置中冷凝管具有冷凝、回流和导气的作用,B正确;反应结束时,应先停止③处的加热,后停止①处的加热,可以使制得的TiCl4在氯气氛围中冷却,防止空气进入装置中使TiCl4变质,C错误;因四氯化钛极易水解,所以应在装置④和⑤之间增加一个防止水蒸气进入④的装置,D正确。
2.ICl(氯化碘)是红棕色液体,熔点为27 ℃,沸点为97.4 ℃,易水解,接触空气时能形成五氧化二碘,能与许多单质发生作用,溶于乙醇、乙醚等。某校研究性学习小组的同学拟用下列仪器制备氯化碘。回答下列问题:
(1)检查A装置气密性的方法为 。 (2)上述装置,按气流方向连接的顺序为 (装置可重复使用),A装置中发生反应的离子方程式为 。 (3)C装置的作用是 。 (4)E装置中的物质反应时需放在水中,控制温度大约40 ℃,其目的是 。 (5)按上述连接好的装置进行实验,实验步骤如下:①检查装置气密性后,装入药品 ②打开分液漏斗活塞 ③关闭分液漏斗活塞 ④停止加热E,充分冷却 ⑤水浴加热E请按正确的顺序填入上述步骤的序号: 。
(6)在A装置后可连接如图所示装置,当反应结束关闭分液漏斗活塞后,关闭K,该装置的作用是 。 (7)ICl和水反应的化学方程式为 。
答案 (1)从A装置的导管口连接一个导管伸入水中,关闭分液漏斗活塞,手握圆底烧瓶,若导管口有气泡冒出,手放开烧瓶后,有一段水柱倒吸入导管,说明A装置气密性良好(合理即可)(2)ACBEBD MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O(3)除去Cl2中混有的HCl(4)加快反应速率,减少I2的升华和ICl的挥发(5)①②⑤④③ (6)储存多余的Cl2(7)ICl+H2O === HIO+HCl
解析 (2)利用二氧化锰与浓盐酸加热制备氯气,氯气中含有氯化氢、水蒸气,因此混合气体先通过饱和食盐水除去氯化氢,再通过浓硫酸除去水蒸气,得到干燥、纯净的氯气,氯气进入装置E中与碘进行反应,由于ICl(氯化碘)是红棕色液体,易水解,所以还必须连接装置B,最后多余的尾气被碱液吸收,按气流方向装置的连接顺序为ACBEBD;A装置中发生反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O。(5)装置连接好后,首先检查装置的气密性,不漏气后,加入药品,打开分液漏斗活塞,反应开始进行,水浴加热装置E,反应结束后,停止加热E,充分冷却后,关闭分液漏斗活塞,正确的实验步骤为①②⑤④③。
归纳总结(1)制备Cl2及含氯化合物实验装置的连接顺序:发生装置→除杂装置→收集装置→尾气处理装置,注意气体通过洗气瓶时“长进短出”。(2)吸收尾气时,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。(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。
典例突破(2023广东汕头三模)碘元素在人体内发挥着重要作用。某实验小组从海带中提取碘的工艺流程如图,下列有关说法错误的是( )
A.灼烧时需要用到玻璃棒、酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚和坩埚钳B.操作①和③均为过滤C.反应②中的离子方程式为2I-+H2O2+2H+ === I2+2H2OD.采用减压蒸馏,可以降低萃取剂的沸点,便于I2和CCl4的分离
答案 B解析 将海带灼烧得到海带灰,经过溶解,浸泡得到海带灰悬浊液,过滤后得到含碘离子的溶液,向其中加入过氧化氢溶液和稀硫酸,碘离子被氧化为碘单质,得到含碘水溶液,加入CCl4进行萃取,得到碘的CCl4溶液,再经过减压蒸馏得到单质碘。灼烧用到的仪器有:坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚架、酒精灯、玻璃棒,A项正确;操作①是过滤得到海带浸取原液,操作③是将碘的CCl4溶液进行萃取,B项错误;反应②中加入过氧化氢溶液和稀硫酸,将碘离子氧化为碘单质,反应的离子方程式为2I-+H2O2+2H+ === I2+2H2O,C项正确;减压蒸馏能够降低萃取剂的沸点,便于I2和CCl4的分离,D项正确。
针对训练1.(2023广东名校联考)下列是制取Cl2、用Cl2氧化I-并回收I2的实验流程,实验原理和装置都正确的是( )
答案 D解析 制取Cl2应用浓盐酸与MnO2反应,A项错误;通入Cl2应长口进短口出,B项错误;渗析是分离出胶体粒子的方法,碘单质是固体,分离出粗碘应过滤,C项错误;粗碘中的I2受热会升华,碘蒸气通过滤纸在漏斗壁处又凝华成纯净的碘固体,故可通过该方法提纯I2,D项正确。
2.实验室从含碘废液(除H2O外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程如下:
(1)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为I-,其离子方程式为 ;该操作将I2还原为I-的目的是 。
(2)氧化时,在三颈烧瓶中将含I-的水溶液用盐酸调至pH约为2,缓慢通入Cl2,在40 ℃左右反应(实验装置如图所示)。
实验控制在较低温度下进行的原因是 (写出一条);锥形瓶里盛放的溶液为 。
(2)使氯气在溶液中有较大的溶解度(或防止I2升华或防止I2进一步被氧化) NaOH溶液(合理即可)(3)从水层取少量溶液,加入1~2 mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有I-;若溶液不变蓝,说明废水中不含有I-;另从水层取少量溶液,加入1~2 mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有 ,若溶液不变蓝,说明废水中不含有
I-的目的是使CCl4中的碘进入水层。(2)实验控制在较低温度下进行,是为了使氯气在溶液中有较大的溶解度,也可防止I2升华或防止I2进一步被氧化。锥形瓶中溶液的作用是吸收过量的Cl2,故锥形瓶中盛放的溶液可以是NaOH溶液。(3)检验I-,可以利用I-的还原性,先加入淀粉溶液,再加盐酸酸化,最后滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,则说明废水中含有I-,若溶液不变蓝,则说明废水中不含有I-;检验 ,可以利用 的氧化性,先加入淀粉溶液,再加盐酸酸化,最后滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,则说明废水中含有 ,若溶液不变蓝,则说明废水中不含有 。
归纳总结(1)海水中溴元素以Br-形式存在,海带中碘元素以I-形式存在,提取Br2和I2的过程中必须加入氧化剂(如Cl2、H2O2等)将Br-、I-氧化生成Br2和I2。(2)离子的还原性:I->Fe2+>Br->Cl-,通入Cl2的量将影响氧化反应及产物;过量的Cl2可将I2进一步氧化生成HIO3。(3)加碘食盐中含KIO3,利用淀粉KI溶液检验食盐中碘元素的原理:
含氯化合物的制备及性质探究
例题.二氧化氯(ClO2)是极易溶于水且不与水发生化学反应的黄绿色气体,沸点为11 ℃,某小组在实验室中制备ClO2所用的装置如图:
(已知:SO2+2NaClO3+H2SO4 === 2ClO2+2NaHSO4)下列说法正确的是( )A.装置C中装的是饱和食盐水,导管口a流出气体为SO2B.装置D放冰水的目的是液化二氧化硫防止污染环境C.连接装置时,导管口a可接h或g,导管口c接eD.可以选用装置A利用3 ml·L-1盐酸与MnO2反应制备氯气
思路指导装置C的作用是吸收SO2尾气,防止污染环境,可选择NaOH溶液,A错误;装置D的作用为冷凝并收集ClO2,B错误;二氧化硫从a口进入装置B中反应,为防止倒吸,应在进入装置B之前装有安全瓶,则a→g→h(或h→g)→b,二氧化氯沸点较低,为充分冷却,便于收集,c连接e,在D中用冰水浴收集,最后用氢氧化钠溶液吸收未反应的二氧化硫,防止污染空气,连接顺序为a→g→h(或h→g)→b→c→e→f→d,C正确;实验室制氯气需要选择浓盐酸和二氧化锰混合加热,3 ml·L-1盐酸在加热条件下不能与MnO2反应生成Cl2,D错误。答案 C
突破方法 “四步法”突破含氯化合物的制备及性质探究的题目
针对训练以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下:
(1)制备之前,通常将电石渣进行粉碎,原因为 。 (2)“氯化”过程控制电石渣过量,在75 ℃左右进行。氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应,Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2,少量Ca(ClO)2分解为CaCl2和O2。①生成Ca(ClO)2的化学方程式为 。 ②“氯化”时要适当减缓通入Cl2速率的目的是 。
(3)“氯化”过程中Cl2转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为6Ca(OH)2+6Cl2 ══ Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O,氯化完成后过滤。①滤渣的主要成分为 、 (填化学式)。 ②滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n[Ca(ClO3)2]∶n(CaCl2) (填“>”“<”或“=”)1∶5。
(4)向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3,各物质溶解度随温度变化如图所示,从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是 、 、过滤、洗涤、干燥。
答案 (1)增大接触面积,加快打浆速率并提高原料利用率(2)①2Cl2+2Ca(OH)2 ══ Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O ②使氯气被氢氧化钙充分吸收而反应,可以提高氯气转化率(3)①CaCO3 Ca(OH)2 ②<(4)蒸发浓缩 冷却结晶解析 (3)碳酸钙不溶于水,与氯气不反应,氢氧化钙微溶于水,因此滤渣的主要成分为CaCO3、Ca(OH)2。由于氯气还能与氢氧化钙反应生成次氯酸钙、氯化钙和水,因此滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n[Ca(ClO3)2]∶n(CaCl2)<1∶5。(4)根据图像可知氯酸钾的溶解度受温度影响较大,且低温时溶解度较小,因此从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶。
1.(2022辽宁卷)镀锌铁钉放入棕色的碘水中,溶液褪色;取出铁钉后加入少量漂白粉,溶液恢复棕色;加入CCl4,振荡,静置,液体分层。下列说法正确的是( )A.褪色原因为I2被Fe还原B.液体分层后,上层呈紫红色C.镀锌铁钉比镀锡铁钉更易生锈D.溶液恢复棕色的原因为I-被氧化
答案 D解析 Zn比Fe活泼,更容易失电子,还原性更强,先与I2发生氧化还原反应,故溶液褪色的原因为I2被Zn还原,A错误;液体分层后,I2在CCl4层,CCl4的密度比水的大,则下层呈紫红色,B错误;若镀层金属的活动性大于Fe,则Fe不易生锈,反之,若Fe的活动性大于镀层金属,则Fe更易生锈,由于活动性: Zn>Fe>Sn,则镀锡铁钉更易生锈,C错误;漂白粉的有效成分为Ca(ClO)2,其具有强氧化性,可将I-氧化,D正确。
2.(2023浙江卷)探究卤族元素单质及其化合物的性质,下列方案设计、现象和结论都正确的是( )
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