2019高考化学高分突破二轮复习专题十二氯、溴、碘及其化合物学案

专题十二　氯、溴、碘及其化合物
[考试标准]
考点
知识条目
必考要求
加试要求
考情分析
氯及其重要化合物
氯气的工业制法
a
b
2015.10T19
实验室制取氯气的反应原理及其装置
a
b
2017.4T31
氯气的净化、收集和检验，尾气的处理
b
b
2017.4T31
氯气的物理性质及用途
a
a
2015.10T19、2016.4T6、2018.6T7
氯气的化学性质(跟某些金属、H2、H2O、碱的反应)，HClO的漂白作用
c
c
2015.10T24、2016.10T30、2017.4T15、2017.11T6、2018.6T24
溴、碘及其重要化合物
溴、碘单质的物理性质
a
a
2015.10T14、2016.10T15、2017.11T6、10、2018.4T10、2018.6T10
氯、溴、碘单质间的置换反应
b
b
2016.4T14、2017.4T24、2018.4T7、2018.6T19
海水中提取溴、碘

b
2017.4T10、2018.6T23
检验Br－、I－的常用方法

b
2016.10T15、2018.6T23、28

考点一：氯气的性质
1.(2018·嘉兴一中)铁屑和氯气在500～600 ℃下可制取无水FeCl3，实验装置如下图。下列说法正确的是(　　)

A.分液漏斗中盛放的试剂是稀盐酸
B.实验时应先点燃I处的酒精灯，再点燃Ⅲ处的酒精灯
C.装置Ⅱ中盛放的试剂是饱和食盐水
D.烧杯中盛放的试剂是石灰水，目的是吸收尾气
解析　A.装置Ⅰ是制备氯气，分液漏斗中应该盛放的试剂是浓盐酸，选项A错误；B.实验时应先点燃I中酒精灯先制备氯气，用氯气排尽装置Ⅲ中的空气后，再点燃Ⅲ中酒精灯，选项B正确；C.洗气瓶中盛放的试剂是浓硫酸，干燥氯气，选项C错误；D.澄清石灰水对氯气的吸收效果差，烧杯中盛放的试剂是浓氢氧化钠溶液，目的是吸收尾气，避免污染空气，选项D错误。答案选B。
答案　B
考点二：氯水的成分和性质
2.(2018·浙江省桐乡一中高一)常温下，将Cl2缓慢通入100 mL水中至饱和，然后向所得饱和氯水中逐滴加入0.1 mol/L NaOH溶液，整个过程中pH的变化如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)

A.曲线③④段有离子反应：HClO＋OH－===ClO－＋H2O
B.可依据②处数据计算所溶解的n(Cl2)
C.③处表示氯气与氢氧化钠溶液恰好反应完全
D.①处c(H＋)约为②处c(H＋)的2倍
解析　由题图看出③处pH＝7，此时溶液中的溶质为NaCl、NaClO、HClO，所以③④段有化学反应：HClO＋NaOH===NaClO＋H2O，其离子方程式为HClO＋OH－===H2O＋ClO－，A正确；由②处数据无法计算所溶解的n(Cl2)，B错；Cl2与NaOH恰好完全反应时产物为NaCl、NaClO，溶液显碱性，pH不等于7，C错；②处pH小于①处，所以②处c(H＋)大于①处，D错。
答案　A
考点三：氯气制备的综合考查
3.(2018·浙江省桐乡一中)某化学兴趣小组为探究Cl2、Br2、Fe3＋的氧化性强弱，设计如下实验：

(1)①检查气体发生装置A的气密性的操作是___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
②整套实验装置存在一处明显的不足，请指出：___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(2)用改正后的装置进行实验，实验过程如下：
实验操作
实验现象
结论
打开活塞a，向圆底烧瓶中滴入适量浓盐酸；然后关闭活塞a，点燃酒精灯
D装置中：溶液变红
E装置中：水层溶液变黄，振荡后，CCl4层无明显变化
Cl2、Br2、Fe3＋的氧化性由强到弱的顺序为____________________
____________________
(3)因忙于观察和记录，没有及时停止反应，D、E中均发生了新的变化。D装置中：红色慢慢褪去。E装置中：CCl4层先由无色变为橙色，后颜色逐渐加深，直至变成红色。为探究上述实验现象的本质，小组同学查得资料如下：
Ⅰ.(SCN)2性质与卤素单质类似。氧化性：Cl2>(SCN)2。
Ⅱ.Cl2和Br2反应生成BrCl，它呈红色(略带黄色)，沸点约5 ℃，与水发生水解反应。
Ⅲ.AgClO、AgBrO均可溶于水。
①请用平衡移动原理(结合化学用语)解释Cl2过量时D中溶液红色褪去的原因___________________________________________________________
___________________________________________________________，
请设计简单实验证明上述解释：___________________________________。
②欲探究E中颜色变化的原因，设计实验如下：用分液漏斗分离出E的下层溶液，蒸馏、收集红色物质，取少量，加入AgNO3溶液，结果观察到仅有白色沉淀产生。请结合化学用语解释仅产生白色沉淀的原因：________________________
___________________________________________________________。
③将少量BrCl通入到碘化钾溶液中，该反应的化学方程式为___________________________________________________________。
解析　(1)①检查装置A的气密性一般采用热膨胀法：关闭活塞a，打开止水夹b，将长导管末端浸入水中，并用酒精灯对圆底烧瓶微热(或用手捂热)，如果导管口有气泡冒出，撤去酒精灯(或松开手)后导管中上升一段水柱，则装置气密性良好。②氯气有毒，必须有尾气处理装置。(2)E装置中的现象说明溶液中Fe2＋被氧化而Br－未被氧化，所以Fe2＋的还原性强于Br－，即Br2的氧化性强于Fe3＋。(3)①D中溶液呈红色是由于发生反应：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，根据资料知过量氯气能与SCN－反应，使上述平衡逆向移动，故红色会褪去；红色褪去是由于SCN－浓度减小，所以，可以向褪色后的溶液中滴加KSCN溶液，观察溶液是否重新变红。②根据资料推测E中生成物是BrCl，该物质水解生成HBrO和HCl，向其中加入硝酸银溶液，只能生成白色沉淀AgCl。③反应原理：BrCl中＋1价的Br首先生成HBrO，该物质具有氧化性，被I－还原成KBr，I－被氧化为I2，另一种生成物是KCl。
答案　(1)①关闭活塞a，打开止水夹b，将长导管末端浸入水中，用手捂住圆底烧瓶，管口有气泡；松开手后，导管中上升一段水柱，则装置气密性良好　②缺少尾气处理装置
(2)Cl2>Br2>Fe3＋
(3)①过量氯气和SCN－反应：2SCN－＋Cl2===2Cl－＋(SCN)2，使SCN－浓度减小，则Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3平衡逆向移动而褪色　取少量褪色后的溶液，滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则上述推测合理
②BrCl＋H2O===HBrO＋HCl，反应只产生Cl－，不产生Br－
③BrCl＋2KI===KCl＋KBr＋I2
考点四：卤素单质之间的相互转化
4.(2017·浙江省温州中学)A、B、C三支试管中分别盛有Cl－、Br－、I－的溶液.向试管A中加入淀粉溶液和新制氯水，溶液变成橙色；再将此溶液倒入试管C中，无明显现象。A、B、C三支试管中所含有的离子依次是(　　)
A.I－、Br－、Cl－ B.Br－、Cl－、I－
C.Cl－、I－、Br－ D.Br－、I－、Cl－
解析　已知氧化性Cl2＞Br2＞I2，向A中加淀粉溶液和新制的Cl2水变为橙色，发生的反应为：2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－，说明A中含有Br－，再将此溶液(含有溴单质)倒入C试管中，无变化，证明C中一定不含I－，则C中含有Cl－，所以B中含有I－，则A、B、C三支试管中所盛有的离子依次是Br－、I－、Cl－。
答案　D
考点五：卤素离子的检验
5.(2016·浙江省嘉兴一中高一上期末)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　A项，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，故不能根据溶液变色确定是否含有溴离子；B项，溴离子和碘离子均能使酸性高锰酸钾溶液褪色；C项，加入少量的碘水，再加入CCl4振荡，有机层可能是萃取单质碘而显色，并没有溴单质产生。
答案　D
考点六：海水中提取溴、碘(加试)
6.(2018·浙江绍兴高三适应性测试)实验室从含碘废液(除H2O外，含有CCl4、I2、I－等)中回收碘，其操作流程如下：

下列说法不正确的是(　　)
A.还原时，发生的主要反应为：SO＋I2＋H2O===SO＋2I－＋2H＋
B.加入Na2SO3溶液的目的是使碘元素进入水层
C.操作X的名称为萃取，应在分液漏斗中操作
D.氧化时，应控制在较低温度(40 ℃左右)，可增大Cl2的溶解度并减少I2的损失
解析　A.还原时，I2做氧化剂，亚硫酸钠做还原剂，发生的主要反应为：SO＋I2＋H2O===SO＋2I－＋2H＋，故A正确；B.加入Na2SO3溶液的目的是使CCl4层中的碘元素进入水层，故B正确；C.操作X的名称为分液，应在分液漏斗中操作，故C错；D.氧化时，应控制在较低温度(40 ℃左右)，可增大Cl2的溶解度并减少I2被氧化而的损失，故D正确。
答案　C
考点七：海水资源的开发和利用
7.(2017·宁波北仑中学)Ⅰ.我国有丰富的海水资源，开发和利用海水资源是当前科学研究的一项重要任务。
(1)被称作海洋元素的是________(写元素符号)。
(2)工业上常以食盐为原料制备氯气，再用氯气制备漂白粉，请写出漂白粉长期露置在空气中变质失效的化学反应方程式___________________________
___________________________________________________________。
(3)从海水中提取食盐和溴的过程如下：

①步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br－，其目的为富集溴元素，请写出步骤Ⅱ的化学方程式_____________________________________
___________________________________________________________。
②在3 mL溴水中，加入1 mL四氯化碳，振荡、静置后，观察到试管里的分层现象为图中________。

Ⅱ.某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料，Br2的沸点为59 ℃，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，设计了如下装置简图：

请你回答下列问题：
(1)仪器B的名称为________。
(2)实验装置气密性良好，要在C中获得纯净的液溴即达到提纯溴的目的，操作中控制的关键条件是：__________________________________________
___________________________________________________________。
(3)为除去该产物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入________溶液，充分反应后，再进行的分离操作是_________________________________________
___________________________________________________________。
解析　(1)溴的存在绝大多数是在海水中的，所以被称为“海洋元素”；(2)漂白粉长期露置在空气中变质失效主要是生成碳酸钙和次氯酸，而次氯酸见光或受热易分解，Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===2HClO＋CaCO3，2HClO2HCl＋O2↑；(3)Ⅰ.①步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br－，其目的为富集溴元素，利用二氧化硫的还原性把单质溴还原成溴离子，进行富集，方程式：SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr。②四氯化碳作萃取剂在下层，而萃取的作用之一是富集，因此必须少量才能浓度变大，选D；Ⅱ.(1)考查蒸馏装置的仪器之一冷凝管的识别；(2)蒸馏是利用沸点不同的物理性质达到分离的目的，因此控制温度达59 ℃使溴单质蒸馏可以分离；(3)除杂不能带入新的杂质，因此除去氯气用NaBr溶液最合理，最后的分离看状态，溴单质在水中溶解性较小，分层，因此可以用分液的方法分离。
答案　(1)Br　(2)Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===2HClO＋CaCO3，2HClO2HCl＋O2↑
(3)Ⅰ.①SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr　②D
Ⅱ.(1)冷凝管　(2)控制温度达59℃　(3)NaBr　分液

易错点一　对氯气、氯水和液氯认识的常见误区
1.误认为Cl2具有漂白性。其实不然，只有Cl2遇到水生成的HClO具有漂白性，干燥的Cl2没有漂白性。
2.液氯密封在钢瓶中，而氯水、次氯酸应保存在棕色试剂瓶中。
3.1 mol Cl2 参加反应，转移电子数可能为2NA、1NA或小于1NA(Cl2和H2O的反应为可逆反应)。
4.氯水和液氯是不同的。氯气的水溶液称为氯水，其中会存在H2O、Cl2、HClO、H＋、Cl－、ClO－、OH－；液氯是纯净物，只含有Cl2。
5.忽视新制氯水同时具有酸性和漂白性。氯水中的次氯酸(HClO)是一种弱酸，并具有强氧化性，能杀死水中的病菌；它还可以使有机色素褪色，所以氯水具有杀菌消毒和漂白的作用。
6.氯水中含有强氧化性的物质有Cl2和HClO，但由于c(Cl2)远大于c(HClO)，所以氯水加入还原性较强的溶液(如Fe2＋、SO、S2－、I－等)中时一般只考虑Cl2参加反应，不考虑HClO。
[易错训练1]　(2017·浙江宁波北仑中学)如图所示是一种研究某气体化学性质的实验装置，图中B为开关。如先打开B，在A处通入干燥氯气，C中红色布条颜色无变化；当关闭B时，C处红色布条颜色褪去。则D瓶中盛有的溶液是(　　)

A.浓H2SO4 B.石灰乳
C.浓NaOH溶液 D.饱和NaCl溶液
解析　打开开关B，气体直接进入C试管中，布条并不褪色，这是因为干燥的氯气没有漂白作用。关闭开关B，氯气经过洗气瓶的溶液后再进入试管C中。氯气经过D中的溶液时存在两种情况：①气体可能会与溶液中的物质反应，如选项C中NaOH溶液和选项B中石灰乳，这种情况下，氯气被消耗，试管C中的红色布条因接触不到湿润的氯气而保持颜色不变；②气体会把溶液中的水分带出，如选项D中的饱和NaCl溶液，此时干燥的氯气变为湿润的，可以使红色布条颜色褪去，故D瓶中盛有的溶液是饱和NaCl溶液。
答案　D
易错点二　对氯气制备的认识误区
1.实验室制Cl2，除了用MnO2和浓盐酸反应外，还可以用KMnO4、KClO3、NaClO与浓盐酸反应且都不需要加热，如ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O。
2.酸性KMnO4溶液，用的是H2SO4酸化而不是盐酸。
3.MnO2与浓盐酸必须在加热条件下制取氯气，MnO2与稀盐酸不反应。
4.工业上制备氯气，利用电解饱和食盐水的方法，化学方程式为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
[易错训练2]　(2017·浙江义乌群星外国语学校)用1 mol MnO2和含HCl为4 mol的浓盐酸充分反应(共热)，在不考虑HCl挥发的情况下，得到的氯气的物质的量(　　)
A.等于2 mol B.等于1 mol
C.小于1 mol D.大于2 mol
解析　实验室制取氯气的化学方程式为：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，假设二者能完全反应，则生成氯气为1 mol，而MnO2不能氧化稀盐酸，随着反应的进行，浓HCl变稀，稀盐酸不能与MnO2反应，故反应中产生的氯气小于1 mol。
答案　C
易错点三　对次氯酸盐的认识误区
1.ClO－不论在酸性环境中还是在碱性环境中均能体现强氧化性，如ClO－与SO、I－、Fe2＋均不能大量共存；ClO－体现水解性，因HClO酸性很弱，ClO－水解显碱性，如Fe3＋＋3ClO－＋3H2O===Fe(OH)3↓＋3HClO，所以ClO－与Fe3＋、Al3＋均不能大量共存。
2.将少量CO2通入Ca(ClO)2溶液中会产生CaCO3沉淀，误认为将少量的SO2气体通入Ca(ClO)2溶液中也会产生CaSO3沉淀。其实不然，这是因为SO2具有还原性，HClO具有强氧化性，两者会发生氧化还原反应生成CaSO4。
[易错训练3]　(2018·浙江舟山中学)实验室用图示装置制备KClO溶液，再与KOH、Fe(NO3)3溶液反应制备高效净水剂K2FeO4。

查阅资料　Cl2与KOH溶液在20 ℃以下反应生成KClO，在较高温度下则生成KClO3；K2FeO4易溶于水，微溶于浓KOH溶液，在0 ℃～5 ℃的强碱性溶液中较稳定。
(1)装置C中三颈瓶置于冰水浴中的目的是_______________________。
(2)装置B吸收的气体是________，装置D的作用是___________________。
(3)C中得到足量KClO后，将三颈烧瓶上的导管取下，依次加入KOH溶液、Fe(NO3)3溶液，水浴控制反应温度为25 ℃，搅拌1.5 h，溶液变为紫红色(含K2FeO4)，该反应的离子方程式为_________________________________
___________________________________________________________。
再加入饱和KOH溶液，析出紫黑色晶体，过滤，得到K2FeO4粗产品。
(4)K2FeO4粗产品含有Fe(OH)3、KCl等杂质，其提纯步骤为：
①将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol/LKOH溶液中。
②过滤。
③___________________________________________________________。
④搅拌、静置、过滤，用乙醇洗涤2～3次。
⑤在真空干燥箱中干燥。
解析　根据实验装置图可知，A装置中用二氧化锰与浓盐酸加热制得氯气，氯气中有挥发出来的氯化氢，所以B装置中饱和食盐水是除去氯气中的氯化氢，装置C中用氯气与氢氧化钾溶液应制得次氯酸钾，为防止在较高温度下生成KClO3，C装置中用冰水浴，反应的尾气氯气用D装置中氢氧化钠吸收。
(1)根据装置图可知Cl2与KOH溶液在20 ℃以下反应生成KClO，在较高温度下则生成KClO3，所以冰水浴的目的是防止Cl2与KOH反应生成KClO3；
(2)氯气中有氯化氢需要除去，氯气有毒，需要进行尾气吸收，所以装置B吸收的气体是HCl，装置D的作用是吸收Cl2，防止污染空气；
(3)足量KClO中依次加入KOH溶液、Fe(NO3)3溶液，发生氧化还原反应生成K2FeO4、KCl和水，反应的离子方程式为3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O；
(4)K2FeO4易溶于水、微溶于浓KOH溶液，所以提纯K2FeO4粗产品时可以①将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol/LKOH溶液中，②过滤，③将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液，④搅拌、静置、过滤，用乙醇洗涤2～3次，⑤在真空干燥箱中干燥，故答案为：将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液。
答案　(1)防止Cl2与KOH反应生成KClO3　(2)HCl　吸收Cl2，防止污染空气　(3)3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O　(4)将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液

1.(2018·新高考研究联盟)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：

下列说法不正确的是(　　)
A.氯化过程中主反应为：6Ca(OH)2＋6Cl2===Ca(ClO3)2＋5CaCl2＋6H2O
B.适当减缓通Cl2速率，充分搅拌浆料，加水使Ca(OH)2完全溶解，均有利于氯气的吸收
C.滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n[Ca(C1O3)]∶n[CaCl2]＝1∶5
D.向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3，通过蒸发浓缩、冷却结晶的方法析出KClO3晶体
解析　A.根据电石渣的成分，以及流程的目的，氯化过程中发生的反应是：6Ca(OH)2＋6Cl2===Ca(ClO3)2＋5CaCl2＋6H2O，故A说法正确；B.充分搅拌浆料，加水能使Ca(OH)2溶解，增加反应物的接触面积，减缓通入氯气，让氯气与Ca(OH)2充分反应，故B说法正确；C.因为氯气有部分和Ca(OH)2反应生成Ca(ClO)2和CaCl2，因此滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比小于1∶5，故C说法错误；D.KClO3溶解度比Ca(ClO3)2小，因此通过蒸发浓缩、冷却结晶的方法得到KClO3的晶体，故D说法正确。
答案　C
2.(2018·浙江嘉兴高三二模)高温下焦炭、石英砂的混合物与氯气反应可生成SiCl4。以下是实验室制备SiCl4的装置示意图(注：SiCl4遇水易水解)。

请回答：
(1)用MnO2和浓盐酸制取氯气，为了得到纯净干燥的氯气，可将制得的氯气依次通过盛有________、浓硫酸的洗气瓶。
(2)装置C的作用是___________________________________。
(3)设计一个实验方案，用化学方法检验装置D中生成的SO___________________________________________________________。
解析　(1)实验室用MnO2和浓盐酸制取氯气，制得的氯气中含有HCl气体和水蒸气，饱和的食盐水可以吸收HCl气体，不会吸收氯气，因此为了得到纯净干燥的氯气，可将制得的氯气先通过饱和的食盐水、再通过浓硫酸。
(2)SiCl4遇水易水解，利用装置C吸收水蒸气，避免水蒸气进入B中，防止SiCl4水解。
(3)检验SO的方法是先加过量的盐酸，再加BaCl2溶液，因此设计的实验方案为：取少量D中溶液于试管中，先加入足量稀盐酸，再加入BaCl2溶液，若有白色沉淀产生，说明含有SO。
答案　(1)饱和食盐水　(2)避免水蒸气进入B，防止SiCl4水解　(3)取少量D中溶液于试管中，先加入足量稀盐酸，再加入BaCl2溶液，若有白色沉淀产生，说明含有SO
3. (2018·浙江11月选考)已知化合物X由3种元素组成，某学习小组进行了如下实验：
①取适量X，加水完全溶解，无气体产生，溶液呈碱性；进行焰色反应，透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色。
②取1.685 g X溶于水，加入含HCl 0.020 00 mol的盐酸恰好中和；中和后所得溶液与硝酸酸化的过量AgNO3溶液反应，得到4.305 g白色沉淀。
请回答：
(1)X中3种元素是____________(用元素符号表示)。
(2)X与水反应的化学方程式是__________________________________
_________________________________________________________。
(3)X中一种元素对应的单质，可与足量的Na2CO3溶液反应得到Cl2O，写出该反应的化学方程式：__________________________________
_________________________________________________________。
解析　根据①可推断X中含有K＋，根据①和②综合推断，X和水反应生成KOH和KCl，其中n(Cl－)＝－0.02 mol＝0.01 mol，n(K＋)＝0.01 mol＋0.02 mol＝0.03 mol，再结合X与水反应无气体放出且呈碱性，可推断X中应含有氧，其物质的量为＝0.01 mol，所以X应为K3ClO，与水反应的化学方程式为K3ClO＋H2O===2KOH＋KCl。(3)2Cl2＋H2O===2HCl＋Cl2O，2Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋2NaHCO3，所以2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===2NaHCO3＋2NaCl＋Cl2O。
答案　(1)K、Cl、O
(2)K3ClO＋H2O===2KOH＋KCl
(3)2Na2CO3＋2Cl2＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl