考点12 氯、溴、碘及其化合物——2023年江苏省普通高中化学学业水平合格性考试专项精讲+测试

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考点12 氯、溴、碘及其化合物
【学业要求】
1.了解氯及其重要化合物的主要物理性质。2.了解氯单质及其重要化合物的主要用途。3.了解氯气的氧化性(与氢气、钠、铁、某些盐等的反应)及其与水、碱的反应。4.知道氯水的消毒和漂白原理。5.了解次氯酸的强氧化性。6.学会Cl－的检验方法。

一、氯气的性质
1．氯的原子结构及存在
(1)原子结构
原子结构示意图为 ，氯原子容易得到1个电子而形成Cl－结构示意图为。
(2)存在：氯在自然界中以化合态存在，海水中主要以NaCl的形式存在。

2．物理性质
颜色
状态
气味
毒性
溶解性
黄绿色
气体
刺激性
有毒
1体积水溶解2体积氯气
3.化学性质
(1)与金属的反应

反应现象
化学方程式
Na
剧烈燃烧，黄色火焰，产生大量白烟
2Na＋Cl22NaCl
Fe
Fe丝在氯气中燃烧，产生棕色烟
干燥的氯气在常温下不与铁反应，因此液氯可用钢瓶贮存
2Fe＋3Cl22FeCl3
Cu
Cu丝在氯气中燃烧，产生棕黄色烟，溶于水后，溶液呈蓝绿色
Cu＋Cl2CuCl2

氯气在加热条件下能与大多数金属化合，生成高价态的金属氯化物。
(2)与非金属反应
与H2反应：反应方程式：H2＋Cl22HCl，反应现象：H2在Cl2中能安静地燃烧，发出苍白色火焰，瓶口有白雾，工业上用电解饱和食盐水得到的氯气和氢气制取盐酸，若将H2与Cl2混合点燃或强光照射会发生爆炸。
(3)氯气与水的反应
①反应的化学方程式是：Cl2＋H2O HCl＋HClO。
②次氯酸(HClO)是易溶于水的弱酸，比碳酸酸性弱；次氯酸不稳定，见光易分解，化学方程式：2HClO2HCl＋O2↑。次氯酸具有强氧化性，可用于自来水的杀菌消毒，还可以用作漂白剂。
(4)氯气与碱的反应
①Cl2与NaOH溶液的反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。该反应可应用于氯气的尾气处理和工业上制取漂白剂，漂白剂的有效成分为NaClO。
②工业上制漂白粉：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
漂白粉的主要成分为：CaCl2、Ca(ClO)2，其有效成分为：Ca(ClO)2。
漂白粉的漂白原理：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3＋2HClO。
漂白粉的保存：漂白粉应密封、避光保存，并置于阴凉干燥处。
二、　氯气的实验室制法
1.反应原理：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
2.实验装置图：
3.装置类型：固体＋液体气体
4.氯气的净化：Cl2(HCl、水蒸气)Cl2(水蒸气)纯净干燥的Cl2(一定要先除氯化氢再除水蒸气，顺序不能颠倒)。
5.氯气的收集：向上排空气法或排饱和食盐水法。
6.气体的验满：①将湿润的淀粉­碘化钾试纸靠近盛Cl2的集气瓶口，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的集气瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。
7.尾气处理：用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。
三、氯气的工业生产原理
1．氯碱工业：以电解饱和食盐水为基础制取氯气、烧碱等产品的工业，是目前化学工业的重要支柱之一。
2．氯气生产的化学原理
(1)电解装置和现象

(2)电解产物的验证
实验操作
实验现象
实验结论

试管移近酒精灯以后，发出“噗”的响声(或爆鸣声)
与电源负极相连的铁棒上逸出氢气

湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
与电源正极相连的石墨棒上逸出氯气

溶液颜色变红
左管溶液中有__NaOH产生
(3)电解饱和食盐水的化学方程式为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
四、卤素单质及卤素离子的检验
1.氯、溴、碘单质的比较

常温下
水
CCl4
相互转化
Cl2
黄绿色
淡黄绿色
黄绿色
Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2
Cl2＋2KI===2KCl＋I2
Br2＋2KI===2KBr＋I2
Br2
深红棕色
黄→橙
橙→橙红
I2
紫黑色
棕黄→褐
紫红→深紫

2.Cl－、Br－、I－及I2的检验
微粒
选用试剂
主要实验现象
有关离子方程式
Cl－
AgNO3、HNO3
产生白色沉淀，不溶于稀硝酸
Ag＋＋Cl－===AgCl↓
Br－
AgNO3、HNO3
产生淡黄色沉淀，不溶于稀硝酸
Ag＋＋Br－===AgBr↓
I－
AgNO3、HNO3
产生黄色沉淀，不溶于稀硝酸
Ag＋＋I－===AgI↓
I2
淀粉溶液
溶液变蓝色


【真题演练】
例1．(2017·江苏学测)已知：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。实验室用足量NaOH溶液吸收从浓盐酸和MnO2反应体系中导出的气体。当吸收温度不同时，生成的产物可能是NaClO、NaClO3、NaCl中的两种或三种。下列说法正确的是(　　)
A.若产物为NaClO、NaCl，则吸收后的溶液中n(ClO－)＝n(Cl－)
B.若产物为NaClO3、NaCl，则参加反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶5
C.若产物为NaClO、NaClO3、NaCl，则由吸收后的溶液中n(Cl－)和n(ClO－)可计算吸收的n(Cl2)
D.若产物为NaClO、NaClO3、NaCl，则NaOH与Cl2相互反应的物质的量之比为2∶1
【答案】D　
【解析】
若产物为NaClO、NaCl，因盐酸有挥发性，则吸收后的溶液中n(ClO－)＜n(Cl－)，故A错误；若产物为NaClO3、NaCl，则NaClO3为氧化产物，NaCl为还原产物，根据电子守恒可知，参加反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为5∶1，故B错误；若产物为NaClO、NaClO3、NaCl，因盐酸有挥发性，无法由吸收后的溶液中的n(Cl－)和n(ClO－)计算吸收的n(Cl2)，原因是溶液中的Cl－有部分来自盐酸的挥发，故C错误；若产物为NaClO、NaClO3、NaCl，生成NaClO3的反应为3Cl2＋6NaOH===NaClO3＋5NaCl＋3H2O，生成NaClO的反应为Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O，则NaOH与Cl2相互反应的物质的量之比为2∶1，故D正确。
例2．(2010·江苏学测)某化学兴趣小组在实验室制取漂白粉，并探究氯气与石灰乳反应的条件和产物。已知：
①二氧化锰与浓盐酸反应可制备氯气，同时生成MnCl2。
②氯气和碱的反应为放热反应。温度较高时，氯气和碱还能发生如下反应：3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O。该兴趣小组设计了下列实验装置，进行实验。

请回答下列问题：
(1)①甲装置用于制备氯气，乙装置的作用是__________________________________
________________________________________________________________________。
②该兴趣小组用100 mL 12 mol·L－1盐酸与8.7 g MnO2制备氯气，并将所得氯气与过量的石灰乳反应，则理论上最多可制得Ca(ClO)2____________________g。
(2)小组成员发现，产物中Ca(ClO)2的质量明显小于理论值。他们讨论后认为，部分氯气未与石灰乳反应而逸出，以及温度升高是可能原因。为了探究反应条件对产物的影响，他们另取一定量的石灰乳，缓慢、匀速地通入足量氯气，得出了ClO－、ClO两种离子的物质的量(n)与反应时间(t)的关系曲线，粗略表示为图2(不考虑氯气和水的反应)。

①图中曲线I表示________________的物质的量随反应时间变化的关系。
②所取石灰乳中含有Ca(OH)2的物质的量为________mol。
③另取一份与②等物质的量的石灰乳，以较大的速率通入足量氯气，反应后测得产物中Cl－的物质的量为0.37 mol，则产物中＝__________________。
(3)为了提高Ca(ClO)2的产率，可对丙装置作适当改进。请你给出一种改进方法：_____。
【答案】(1)①除去氯气中混有的氯化氢　②7.15
(2)①ClO－　②0.25　③7∶6
(3)将丙装置浸在盛有冷水的水槽中
【解析】
(1)①浓盐酸和二氧化锰反应过程中会挥发出氯化氢气体，所以通过饱和食盐水的作用是除去Cl2中混有的HCl气体。②可以依据反应MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O，得到定量关系：8.7 g MnO2物质的量为0.1 mol，盐酸过量；
2MnO2～Ca(ClO)2
2　　　　　1
0.1 mol　　0.05 mol
所以理论上最多可制得Ca(ClO)2的质量＝0.05 mol×143 g·mol－1＝7.15 g。
(2)①当温度低时，氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙和次氯酸钙；当温度高时，生成氯酸钙和氯化钙，刚开始反应时，温度较低，氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙和次氯酸钙，所以图2中曲线Ⅰ表示离子ClO－的物质的量随反应时间变化的关系；②根据氧化还原反应中得失电子数相等计算Cl－的物质的量，设被还原的氯离子的物质的量为n，则n×1＝0.10 mol×1＋0.05 mol×5＝0.35 mol，含氯离子的物质的量为0.35 mol＋0.1 mol＋0.05 mol＝0.5 mol，氯化钙、次氯酸钙、氯酸钙中钙离子和含氯离子的个数比为1∶2，所以所取石灰乳中含有Ca(OH)2的物质的量为0.25 mol；③取一份与②等物质的量的石灰乳，物质的量为0.25 mol，根据氧化还原反应中得失电子数相等，生成氯离子得到电子和生成次氯酸根和氯酸根失去的电子守恒，
设n(ClO－)＝x，n(ClO)＝y；则得到：0.37 mol＝x×1＋y×5；
依据氯化钙、次氯酸钙、氯酸钙中钙离子和含氯元素的物质的量比为1∶2，得到氯元素物质的量为0.5 mol；x＋y＋0.37 mol＝0.5 mol，解得：x＝0.07 mol，y＝0.06 mol，则产物中 ＝7∶6。
(3)由于反应在高温度下发生副反应，所以改进措施可以把丙装置放入冷水中，避免发生3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O，应将丙装置浸在盛有冷水的水槽中。
【核心归纳】1．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。

2．氯气的实验室制取流程及相应原理

【过关检测】
1.(2022·江苏合格考模拟)下表各组物质中，物质之间通过一步反应就能实现如下图所示转化的是(　　)

物质
选项
a
b
c
d
A
Al
Al(OH)3
NaAlO2
NaOH
B
N2
NO
NO2
O2
C
Na2CO3
NaHCO3
NaOH
CO2
D
Cl2
FeCl3
FeCl2
Fe

2.(2022·江都中学、扬中、华罗庚、宜兴、常熟、溧水六校联考)下列离子方程式中正确的是(　　)
A.氢氧化钠与稀醋酸反应：H＋＋OH－===H2O
B.氢氧化钡与稀硫酸反应：Ba2＋＋SO===BaSO4↓
C.铁粉与氯化铁溶液反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
D.氯气和冷的氢氧化钠溶液反应：2Cl2＋2OH－===3Cl－＋ClO－＋ H2O
3.(2022·宿迁合格考模拟)下列离子方程式正确的是(　　)
A.稀醋酸与碳酸钠反应：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O
B.FeCl2溶液中通入Cl2：Fe2＋＋ Cl2===Fe3＋＋ 2Cl－
C.铜片与稀HNO3反应：Cu＋2H＋===Cu2＋ ＋H2↑
D.用NaOH溶液吸收多余Cl2：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
4.(2022·连云港合格考模拟)下列反应的离子方程式书写正确的是(　　)
A.工业上用FeCl3溶液腐蚀铜电路板：Fe3＋＋Cu===Fe2＋＋Cu2＋
B.实验室制氯气：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
C.实验室用铁粉与稀硫酸反应制氢气：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑
D.用CH3COOH除水垢(主要成分CaCO3)：CO＋2H＋===H2O＋CO2↑
5.(2022·镇江合格考模拟)下列有关Cl2性质的说法错误的是(　　)
A.是无色无味的气体
B.不能使干燥的有色布条褪色
C.与石灰乳反应可制得漂白粉
D.通入海水提取食盐后的母液中，可将Br－氧化成Br2
6.下列各化合物不能由单质直接化合制取的是(　　)
A.FeCl3 B.CuCl2
C.AlCl3 D.FeCl2
7.在氯水中存在多种分子和离子，可通过实验的方法加以确定，下列说法中可能错误的是(　　)
A.加入含有NaOH的酚酞溶液，红色褪去，说明有H＋存在
B.加入有色布条后，有色布条褪色，说明有HClO分子存在
C.氯水呈浅黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2分子存在
D.加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀，说明有Cl－存在
8.(2022·扬州合格考第三次模拟)关于反应：NaClO＋H2O＋CO2===HClO＋NaHCO3，下列说法正确的是(　　)
A.该反应是氧化还原反应 B.该反应是分解反应
C.该反应是置换反应 D.该反应能证明碳酸酸性比次氯酸强
9.下列离子方程式书写不正确的是(　　)
A.氯水和碘化钾反应：Cl2＋2I－===2Cl－＋I2
B.二氧化锰和浓盐酸制氯气：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
C.氢氧化钙溶液吸收氯气：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
D.氯气和水反应：Cl2＋H2O2H＋＋Cl－＋ClO－
10.某同学用以下装置制备并检验Cl2的性质。下列说法正确的是(　　)

A.图Ⅰ：若MnO2过量，则浓盐酸可全部消耗完
B.图Ⅱ：仅证明新制氯水具有酸性
C.图Ⅲ：产生了棕黄色的雾
D.图Ⅳ：湿润的有色布条褪色
11.(2022·扬州合格考模拟)漂白粉的主要成分是CaCl2和(　　)
A.Ca(ClO3)2 B.Ca(ClO)2 C.NaClO D.NaHCO3
12.下列物质均可用于漂白，漂白原理不同于其他的是(　　)
A.次氯酸钙 B.次氯酸钠 C.氯水 D.活性炭
13.(2022·金陵中学合格考模拟)NaCl是一种化工原料，可以制备一系列物质(见下图)。下列说法正确的是(　　)

A.25 ℃时，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大
B.石灰乳与Cl2的反应中，Cl2既是氧化剂，又是还原剂
C.常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮存，所以Cl2不与铁反应
D.图中所示转化反应都是氧化还原反应
14.(2022·连云港合格考模拟)方志敏烈士生前在狱中曾用米汤(内含淀粉)给鲁迅先生写信，鲁迅先生收到信后，为了看清信中内容，可使用的化学试剂是(　　)
A.碘化钾 B.溴水　C.碘水 D.碘化钾淀粉溶液
15.下列各种描述中，正确的是(　　)
A.氯水具有杀菌消毒作用，其中起作用的物质是氯气
B.加碘食盐中所加的“碘”一般是碘化钾
C.区别氯化铁溶液和氢氧化铁胶体可以用丁达尔效应
D.用干燥的有色布条可以检验氯化氢气体中是否混有氯气
16.下图所示是验证氯气性质的微型实验，a、b、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4晶体中滴加一滴浓盐酸后，立即用另一培养皿扣在上面。
已知：2KMnO4＋16HCl===2KCl＋5Cl2↑＋2MnCl2＋8H2O

对实验现象的“解释或结论”正确的是(　　)
选项
实验现象
解释或结论
A
a处变蓝，b处变红棕色
氧化性：Cl2＞Br2＞I2
B
c处先变红，后褪色
氯气与水生成了酸性物质
C
d处立即褪色
氯气与水生成了漂白性物质
D
e处变红色
还原性：Fe2＋＞Cl－

17.(1)法医做指纹显影实验时，先对准指纹处喷洒AgNO3溶液，使之与人体分泌出的汗水中的某种离子结合，然后进行光照处理，就可显出指纹。整个实验过程中所涉及的化学方程式为___________________________________________________________(写出一个即可)。
(2)新制氯水中含有Cl2、H2O、HClO、H＋、Cl－等粒子，根据下列性质选择恰当的粒子进行填空。
①使新制氯水呈现浅黄绿色的物质是________。
②能起杀菌消毒作用，光照易分解的物质是________。
(3)洪灾过后，饮用水的消毒杀菌成为抑制大规模传染性疾病爆发的有效方法之一。漂白粉是常用的消毒剂。
①工业上将氯气通入石灰乳[Ca(OH)2]制取漂白粉，化学方程式为__________________。
②漂白粉的有效成分是__________(填化学式)。
③漂白粉溶于水后，受空气中的CO2作用，即产生有漂白、杀菌作用的次氯酸，反应的化学方程式为：________________________________________________________________。
18.(2022·镇江合格考模拟)中学化学中几种常见物质的转化关系如下图所示(图中部分反应物或生成物及反应条件未列出)。

已知：A、B、C、D是单质，其余是化合物，其中B、D是常见金属；A在C中点燃有苍白色火焰。
(1)W的电子式是________。
(2)N的化学式是________，写出由饱和的N溶液制备红褐色胶体的化学方程式：
_________________________________________________________________________。
(3)写出下列反应的离子方程式。
反应①___________________________________________________________________，
反应②___________________________________________________________________。


【答案解析】
1.D　2.C　3.D　4.B　5.A
6.D　[因Cl2化学性质很活泼，与变价金属反应时生成高价态金属氯化物，Fe元素有＋2价、＋3价，Cu元素有＋1价、＋2价，Al元素只有＋3价，所以选D。]
7.A　[氯气溶于水，且与水发生反应，氯水的成分呈现多样性，加入含有NaOH的酚酞溶液，红色褪去，可能是氯水中的H＋恰好与OH－中和，也可能是被HClO漂白，A项错误；HClO有强氧化性，可使有色布条褪色，B项正确；氯水中因含有Cl2分子而呈浅黄绿色，C项正确；氯水中含有Cl－，与硝酸酸化的AgNO3溶液反应产生白色沉淀，D项正确。]
8.D
9.D　[HClO为弱酸，离子方程式应写成分子的形式。]
10.D　[MnO2和浓盐酸在加热条件下反应，随着反应的进行，浓盐酸浓度变小，MnO2不与稀盐酸反应，即使MnO2过量，盐酸也不能全部消耗完，A项错误；图Ⅱ不仅能证明新制氯水具有酸性，还可以证明新制氯水具有漂白性，B项错误；铜丝在Cl2中燃烧，生成棕黄色的烟，C项错误。]
11.B　[漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2，故选B。]
12.D
13.B　[ 25 ℃，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的要小，A错；石灰乳与Cl2的反应中，氯气发生歧化反应，Cl2既是氧化剂，又是还原剂，B正确；常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮存仅代表常温下Cl2与铁不反应，但加热、高温时可以反应，C错；在侯氏制碱法中的反应不涉及氧化还原反应，D错。]
14.C　[米汤中含有淀粉，淀粉遇碘单质变蓝色，因碘水中含有碘单质，遇信纸上的淀粉变蓝色，淀粉与A、B、D中的物质不反应，故选C。]
15.C　[氯水具有杀菌消毒作用，其中起作用的物质是氯气与水反应产生的次氯酸，A项错误；加碘食盐中所加的“碘”一般是碘酸钾，B项错误；氯气没有漂白性，次氯酸有漂白性，所以用干燥的有色布条不能检验氯化氢气体中是否混有氯气，D项错误。]
16.D　[a处发生反应2I－＋Cl2===I2＋2Cl－，氧化性Cl2＞I2，b处：Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，氧化性Cl2＞Br2，不能得出氧化性Cl2＞Br2＞I2的结论，A不正确；c处石蕊试纸变红是HCl的作用，后褪色是由于HClO的强氧化性，B不正确；d处褪色可能是因为生成酸性物质，C不正确；e处变红色，由于2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，还原性Fe2＋＞Cl－，D正确。]
17.(1)AgNO3＋NaCl===AgCl↓＋NaNO3(或2AgCl2Ag＋Cl2↑)
(2)①Cl2　②HClO
(3)①2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O
②Ca(ClO)2　③Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO
解析　(1)人体汗液留在指纹里，汗液中有Cl－，当对准指纹处喷洒AgNO3溶液时，加入的Ag＋与指纹里的Cl－结合生成AgCl，然后AgCl见光分解生成黑色的Ag，从而显出清晰的指纹。(2)①氯气为黄绿色气体，新制氯水呈现浅黄绿色，原因是溶解了Cl2。②HClO不稳定，见光易分解。(3)②漂白粉的主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2，有效成分为Ca(ClO)2。
18.(1)H
(2)FeCl3　FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl
(3)2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO＋3H2↑
解析　A在C中点燃有苍白色火焰，应为H2在Cl2中的燃烧，则A为H2，C为Cl2，W为HCl；反应①应为电解饱和食盐水的反应，则X为NaCl溶液，Y为NaOH；能与NaOH反应生成H2的金属为Al，则D为Al，Z为NaAlO2，K为AlCl3，M为Al(OH)3；由转化关系可知B应为变价金属，应为Fe，则N为FeCl3，H为FeCl2。