衔接点16 氯离子的检验方法和卤素的性质-2022年高一化学预科班 含答案 解析
展开目标导学
1.了解卤族元素的性质与氯的相似之处。
2.巩固氯气的化学性质,初步掌握卤素离子的检验方法。
温故知新
1.完成有关氯气的化学方程式。
Fe + Cl2
Cl2 + H2O
Cl2+NaOH
Cl2+Ca(OH)2
2.请写出SO42-离子的检验方法。
3.NaCl、盐酸与AgNO3反应的化学方程式及离子方程式。
一、卤素
(一)卤素的原子结构
1.卤素原子结构的相似性:最外层电子数都是7个。
2.卤素原子结构的递变性:按氟、氯、溴、碘的顺序,核电荷数逐渐增大,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱,氧化性逐渐减弱。
(二)卤素单质的物理性质
(三)卤素单质的化学性质
1.卤素单质化学性质相似性的理论推测
氯原子的最外层电子层上有7个电子,在化学反应中容易得到1个电子,形成8个电子的稳定结构,化学性质很活泼.氟、溴、碘的原子最外电子层上也有7个电子,根据元素的性质主要由最外层电子数决定,氟、溴、碘的化学性质跟氯具有相似性.
2.卤素单质化学性质递变性的理论推测
由于氟、氯、溴、碘的原子核外电子层数各不相同,所以,原子核对外层电子的引力不同.原子半径小的,最外层电子受核的引力较强,得电子能力较强,氧化性较强;原子半径大的,最外层电子受核的引力较弱,得电子能力较弱,氧化性较弱。因此,随着氟、氯、溴、碘原子的核外电子层数增多,得电子能力(氧化性)逐渐减弱。
3.卤素单质化学性质相似性的实验事实
(1)卤素都能跟金属反应:
2Na+F2=2NaF
2Na+Cl2=2NaCl
2Na+Br2=2NaBr
2Na+I2=2NaI
(2)与变价金属反应,F2、Cl2、Br2能使变价金属显高价,I2只能使变价金属显低价
2Fe+3F2=2FeF3
2Fe+3Cl2=2FeCl3
2Fe+3Br2=2FeBr3
Fe+I2=FeI2
(3)卤素都能跟氢气反应:
H2+F2=2HF(暗处爆炸)
H2+Cl2=2HCl(光照爆炸)
H2+Br2=2HBr(500℃)
H2+I22HI(不断加热)
上述反应说明,卤素单质氧化性:F2>Cl2>Br2>I2,卤化氢稳定性:HF>HCl>HBr>HI
(4)卤素都能跟水反应:
F2+2H2O =2HF+O2
Cl2+H2O =HCl+HClO
Br2+H2O=HBr+HBrO
I2+H2O =HI+HIO
(5)卤素都能跟碱反应:
F2与NaOH溶液反应,产物复杂,高中不研究。
2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O
2NaOH+Br2=NaBr+NaBrO+H2O;
2NaOH+I2=NaI+NaI+H2O
(6)卤素单质间的置换反应
①新制的饱和氯水与NaBr溶液、KI溶液的反应
2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2
2KI+Cl2=2KCl+I2
现象:加入四氯化碳振荡,四氯化碳层分别呈橙色和紫红色。
②溴水加入NaCl溶液、KI溶液
溴水与NaCl溶液不发生反应
溴水与KI溶液的反应:2KI+Br2=2KBr+I2
现象:加入四氯化碳振荡后,四氯化碳层呈紫红色.
4.卤素单质的特性
①溴是唯一易挥发的液态非金属单位。
②淀粉遇碘变蓝色,常用于鉴别I2或淀粉的存在。
③碘易升华,常利用该性质来分离或提纯碘。
5.卤化银
(1)AgF易溶于水,AgCl白色不溶于水,AgBr淡黄色不溶于水,Agl黄色不溶于水。AgCl、AgBr、Agl也不溶于稀硝酸。
(2)除AgF外 ,均有感光性,其中AgBr作感光材料,应用于照相工业。
(3)AgI可进行人工降雨。
二、氯离子的检验方法
【实验4-6】要求完成实验
1.检验试剂:硝酸银和稀硝酸。
2.实验步骤:向待测溶液中先加入AgNO3溶液,然后加入稀硝酸。
3.实验现象:产生白色沉淀;白色沉淀不溶于稀硝酸。
4.原理:溶液中的Cl-与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀,AgCl白色沉淀遇稀硝酸不溶解。
5.实验结论:待测溶液中含有Cl-。
6.有关反应:Ag++Cl- = AgCl↓
7.干扰离子:
CO32-:它Ag+反应生成Ag2CO3白色沉淀,但此白色沉淀溶于稀硝酸中:2Ag++CO32- =Ag2CO3↓,Ag2CO3+2HNO3 = 2AgNO3+H2O+CO2↑。
POeq \\al(3-,4):也能与Ag+ 发生反应生成Ag3PO4的黄色沉淀,此沉淀也可溶于稀硝酸。
SOeq \\al(2-,4):由于SOeq \\al(2-,4)可以与Ag+ 生成白色微溶物Ag2SO4且不溶于稀硝酸,则在检验Cl- 之前,需先用Ba(NO3)2溶液除去SOeq \\al(2-,4),再加入硝酸酸化的AgNO3溶液检验Cl-的存在。
8.氯离子(Cl-)的检验方法:往某溶液中加入AgNO3溶液,若产生白色沉淀,再加稀硝酸后,白色沉淀不溶解,则证明含有Cl-;反之,加稀硝酸后,白色沉淀溶解,则证明含有Cl-。
实验探究
例.为了研究氯水能否和碳酸钙发生化学反应,某学生设计如下实验:
实验一:向盛有饱和氯水的锥形瓶中加入大理石,并充分振荡,观察到氯水的黄绿色褪去并同时产生少量气体。
实验二:取上述实验一后锥形瓶中清液,进行如下实验:
(1)该清液滴在有色布条上有极强的漂白作用。
(2)该清液中滴加碳酸钠溶液产生白色沉淀。
(3)该清液中滴加盐酸可产生大量气体。
(4)该清液加热后变浑浊并产生大量气体。
实验三:该学生设想用下列装置收集实验二中产生的气体作进一步检验。
回答下列问题:
(1)在实验二中,清液滴在有色布条上有极强的漂白作用说明该清液中含有 (写化学式);清液中滴加碳酸钠溶液产生白色沉淀说明该清液中含有 离子;清液中滴加盐酸产生的气体
是 ;清液加热后产生浑浊的原因是因为生成了 (用化学式表示)。
(2)实验三中,洗气装置内的洗涤液一般用 溶液。
(3)该学生通过上述实验,写出了氯水和碳酸钙反应的化学方程式 。
准确性训练
1.鉴别氯水和盐酸两种物质时,最合适的试剂是 ( )
A.硝酸银溶液 B.碘化钾淀粉溶液 C.碳酸钠溶液 D.酚酞溶液
2.下列有关说法正确的是 ( )
A.在饱和氯水中Cl-、NOeq \\al(-,3)、Na+、SOeq \\al(2-,3)可以大量共存
B.常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮运,所以Cl2不与铁反应
C.向无色溶液中滴加氯水和CCl4,振荡、静置,下层溶液显紫色说明原溶液中有I-
D.SO2通入碘水中,反应的离子方程式为SO2+I2+H2O===SOeq \\al(2-,3)+2I-+2H+
3.氯气和盐酸分别跟铁反应,每个铁原子失去的电子数 ( )
A.前者大于后者 B.前者小于后者 C.相等 D.不能确定
4.检验某未知溶液中是否含有氯离子(Cl-),正确的操作是 ( )
A.向未知溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉定产生
B.向未知溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀产生,加入盐酸,沉淀不消失
C.向未知溶液中加入稀HNO3酸化后,再加入AgNO3溶液,有白色沉淀产生
D.向未知溶液中加入稀盐酸酸化后,再加入AgNO3溶液,有白色沉淀产生
5.检验某无SOeq \\al(2-,4)的溶液中是否含有Cl-,正确的操作是 ( )
A.取样,滴加AgNO3溶液,看是否有白色沉淀
B.取样,先加盐酸酸化,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成
C.取样,先加稀HNO3酸化,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成
D.取样,加少量AgNO3溶液,有白色沉淀,再加稀HNO3,看白色沉淀是否消失
敏捷性训练
1.向下列溶液中分别加AgNO3溶液和稀HNO3,能生成不溶于稀HNO3的白色沉淀的是 ( )
①氯水 ②氯酸钾 ③氯化钠 ④四氯化碳
A.①② B.②③ C.①③ D.②④
2.2008年5月29日上午,因连日下雨,雨水漏进北川县擂鼓镇一间存放消毒用漂白粉的屋子,屋内物质之间发生化学反应,冒出浓烟。据了解,由于风向比较复杂,整个营地的两千多人被紧急疏散。在排险过程中,有61名官兵因氯气中毒,被紧急送往医院救治。下列说法正确的是 ( )
A.人群应该向着低洼处紧急疏散
B.可能是漂白粉内的物质在一定条件下发生氧化还原反应而散发出氯气
C.紧急疏散人群的同时,应向散发氯气的地方喷洒氢氧化钠浓溶液
D.漂白粉若长时间放置在露天仓库中变质,其中只发生了一个化学反应
3.2008年8月26日江西一家大型化工厂发生爆炸,有大量的Cl2扩散,下列应急措施不正确的是 ( )
A.向顺风方向的低洼处跑
B.用浸有纯碱液的毛巾捂住口鼻迅速逃离
C.向逆风方向的高处跑
D.来不及逃离的可用浸湿的棉被堵好门窗,并及时请求救援
4.2009年3月29日,由山东济宁开往南京金陵石化公司的装有近30吨液氯的罐装车在京沪高速公路淮安段撞上一辆迎面驶来的货车,引起罐装液氯泄漏,造成公路旁3个乡镇的村民重大伤亡。如果你刚好住在公路旁的村子里,当你闻到氯气味时,你的选择是 ( )
A.立即关闭大门,躲到床下
B.伏倒在地,观察情况变化
C.冲出家门,向洼地转移
D.用湿毛巾捂住口腔和鼻子,朝上风口走,迅速离开村子
5.向盛有氯气的三个集气瓶中,分别注入约五分之一的下列液体并振荡,观察下图所记录的现象,则各瓶注入的液体依次正确的组合为 ( )
①AgNO3溶液 ②NaOH溶液 ③水,
A.①②③ B.②①③ C.①③② D.③①②
广阔性训练
1.用玻璃棒蘸取新制氯水点在pH试纸上,观察到的现象是 ( )
2.在下列各反应中,盐酸既表现出酸性又表现出还原性的是 ( )
A.HCl+NaOH===NaCl+H2O B.Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
C.HCl+AgNO3===AgCl↓+HNO3 D.MnO2+4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O
3.向NaI和NaBr的混合溶液中通入足量的氯气,充分反应后将溶液蒸干,灼烧上述残留物,最后得到的物质是 ( )
A.NaCl、I2 B.NaCl、NaBr C.NaBr、I2 D.NaCl
4.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.Ⅰ图:若MnO2过量,则浓盐酸可全部消耗完 B.Ⅱ图:证明新制氯水仅具有酸性
C.Ⅲ图:产生了棕黄色的雾 D.Ⅳ图:湿润的有色布条褪色
5.下列有关化学反应过程或实验现象的叙述中,正确的是 ( )
A.氯气的水溶液可以导电,说明氯气是电解质
B.漂白粉和明矾都常用于自来水的处理,二者的作用原理是相同的
C.氯气可以使湿润的有色布条褪色,但实际起漂白作用的物质是次氯酸而不是氯气
D.在滴有酚酞的Na2CO3溶液中,加入BaCl2溶液后溶液的红色褪去,说明BaCl2溶液具有酸性
灵活性训练
1.检验Cl-所用的试剂为AgNO3和HNO3,HNO3的作用是 ( )
A.防止COeq \\al(2-,3)的干扰 B.防止Cl-的干扰 C.生成AgNO3沉淀 D.防止NOeq \\al(-,3)的干扰
2.关于氯化钠、氯化钙、氯化钾的下列说法正确的是 ( )
A.工业上利用钠与氯气反应制取氯化钠
B.向氯化钠的饱和溶液中加入少量钠无明显现象
C.氯化钙是漂白粉的有效成分
D.向氯化钠、氯化钙、氯化钾的溶液中分别加入少量硝酸银溶液,均出现白色沉淀
3.氯化碘(ICl)的化学性质跟Cl2相似,预计它跟水反应的最初生成物是 ( )
A.HI和HClO B.HCl和HIO C.HClO3和HIO D.HClO和HIO
4.自来水是用Cl2杀菌消毒的,不法商贩用自来水冒充纯净水出售,为辨真伪,可用下列哪一种试剂鉴别
( )
A.金属钠 B.FeCl3溶液 C.AgNO3溶液 D.NaOH溶液
5.下列离子方程式错误的是 ( )
A.实验室制Cl2:MnO2+4H++2Cl- eq \(=====,\s\up7(△))Mn2++Cl2↑+2H2O
B.在NaCl溶液中滴入AgNO3试液:Ag++Cl- = AgCl↓
C.Cl2溶于水:Cl2+H2O = 2H++Cl-+ClO-
D.用NaOH溶液吸收Cl2:Cl2+2OH- = Cl-+ClO-+H2O
准确性训练
1【答案】B
【解析】氯水和盐酸与硝酸银溶液反应都能生成白色沉淀;与碳酸钠溶液反应都有气泡冒出;遇到酚酞都没有明显变化。
2【答案】C
【解析】在饱和氯水中SOeq \\al(2-,3)能发生反应SOeq \\al(2-,3)+Cl2+H2O===SOeq \\al(2-,4)+2Cl-+2H+,不能大量存在,且在酸性条件下,NOeq \\al(-,3)与SOeq \\al(2-,3)不共存,A错;氯气在点燃的条件下能与铁反应,B错;氯水将I-氧化为I2,I2在有机溶剂中显紫色,C正确;SO2通入碘水中,反应的离子方程式为SO2+I2+2H2O = SOeq \\al(2-,4)+2I-+4H+,D错。
3【答案】A
【解析】Fe和Cl2、HCl都能反应,但是生成的产物不同,与Cl2反应生成FeCl3,与HCl反应生成FeCl2,所以有1 ml Fe发生反应时,前者失去的电子数大于后者失去的电子数。
4【答案】C
【解析】A操作不正确,它不能排除COeq \\al(2-,3)的干扰;B操作不正确,因为Ag2CO3跟HCl反应时,生成的AgCl仍是白色沉淀;C操作正确;D操作用盐酸酸化,加入了Cl-,无法确定原溶液中是否有Cl-。
5【答案】D
【解析】A选项可能含有COeq \\al(2-,3)、SOeq \\al(2-,3),则不能确定是否有Cl-;B选项加盐酸,引入了Cl-;C选项可能含有SOeq \\al(2-,3),被HNO3氧化为SOeq \\al(2-,4),Ag2SO4微溶物。
敏捷性训练
1【答案】C①氯水和③氯化钠的溶液中均含有氯离子,A能生成AgCl沉淀,溶液中分别加入AgNO3溶液和稀HNO3,能生成不溶于稀HNO3的白色沉淀,沉淀为AgCl。选C
2【答案】B
【解析】A项Cl2的密度大于空气的密度,人应该向高处疏散;B项漂白粉的主要成分为CaCl2、Ca(ClO)2,在酸性环境中,Cl-、ClO-发生氧化还原反应而产生氯气:Cl-+ClO-+2H+=Cl2↑+H2O;C项浓NaOH有强腐蚀性,应喷洒石灰;D项漂白粉变质的过程中发生了如下反应Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO与2HClOeq \(=====,\s\up7(光照))2HCl+O2↑两个反应。
3【答案】A
【解析】氯气是一种比空气密度大的有毒气体,故应向逆风方向的高处跑;氯气能溶于水和碱性溶液,故可用浸水或碱液织物临时阻挡Cl2进入口鼻或室内。
4【答案】D
【解析】依据Cl2的性质进行判断:Cl2密度大于空气,泄漏后会在地面聚集,所以A、B、C均不合适。正确的选择是:用湿毛巾(或是蘸有肥皂水、纯碱水的毛巾)捂住口腔和鼻子,逆风向高处转移,尽量第一时间通知其他人员和报警。
5【答案】B
【解析】①中Cl2完全被NaOH溶液吸收,生成两种可溶性盐,故上下均显无色;②中Cl2跟水作用生成HCl,再跟AgNO3溶液充分作用,生成白色难溶盐AgCl,故上显无色,下显白色浑浊;③中少量Cl2溶于水形成氯水,故上、下均呈浅黄绿色。
广阔性训练
1【答案】B
【解析】新制氯水中存在HCl(强酸)和HClO(弱酸),二者电离出H+使溶液显酸性,故试纸变为红色,后因HClO具有强氧化性又会使红色(中间部分)褪去,故B正确。
2【答案】D
【解析】盐酸表现酸性,应有氯化物生成;表现还原性,则氯的化合价升高。
3【答案】D
【解析】通入足量的氯气时,发生反应:Cl2+2I- = I2+2Cl-,Cl2+2Br- =Br2+2Cl-,故最后将溶液蒸干,I2受热升华,Br2挥发,最后物质为NaCl。
4【答案】D
【解析】A、Ⅰ图中:如果MnO2过量,浓盐酸随着反应进行,浓度减小到一定程度,不再与二氧化锰继续反应,所以盐酸不能全部消耗,故A错误;
B、Ⅱ图中氯水中氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,滴入石蕊试液遇到石蕊变红证明酸性,但次氯酸存在溶液最后会褪色,即证明氯水的酸性,也能证明氯水的强氧化性,故B错误;
C、Ⅲ图中:铜在氯气中燃烧产生棕色的烟,故C错误;
D、Ⅳ图中:湿润的有色布条能褪色,是因为氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,次氯酸具有漂白性,使有色布条褪色,剩余氯气通入到盛氢氧化钠溶液的烧杯中发生反应为Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,故D正确;故选B。
5【答案】C
【解析】A项,电解质必须是化合物;B项,漂白粉是利用强氧化性消毒,而明矾净水是利用Al3+水解生成的Al(OH)3胶体粒子来吸附杂质;D项,加入BaCl2生成BaCO3沉淀,COeq \\al(2-,3)浓度变小,水解产生的c(OH-)变小,酚酞褪色。
灵活性训练
1【答案】A
【解析】检验Cl-时, 加入AgNO3会生成AgCl白色沉淀,而Ag2CO3同样是白色沉淀,但加入稀HNO3后,AgCl不溶解,而Ag2CO3溶解于稀HNO3,所以加稀HNO3的作用是防止COeq \\al(2-,3)的干扰。
2【答案】D
【解析】工业上利用海水晒盐制取氯化钠,A错误;钠与水剧烈反应,生成氢氧化钠和氢气,B错误;漂白粉的有效成分是次氯酸钙,C错误;溶液中氯离子与银离子反应产生氯化银白色沉淀,D正确。
3【答案】B
【解析】Cl2跟H2O反应生成含-1价氯的无氧酸和含+1价氯的含氧酸:Cl2+H2OHCl+HClO;ICl跟H2O反应也应生成类似于HCl和HClO的两种酸。在Cl2中氯元素的化合价是0价,在ICl中氯元素的化合价是-1价,碘元素的化合价是+1价。因此,ICl跟H2O反应后,eq \(Cl,\s\up6(-1))生成HCl,eq \(I,\s\up6(+1))生成HIO。
4【答案】C
【解析】自来水中的Cl-、Cl2、HClO都是微量的,要鉴别,就必须有明显的现象,D选项虽有反应但无明显现象,A选项Na与水反应具有同样现象,而Ag+与Cl-的反应灵敏,可看到浑浊现象。
5【答案】C
【解析】本题中HClO是弱电解质应写成分子形式。单质
颜色和状态(常态)
密度
熔点℃
沸点℃
溶解度(100g水中)
F2
淡黄绿色的气体
1.69g/L
-219.6
-188.1
与水反应
Cl2
黄绿色气体
3.124g/L
-101
-34.6
226cm3
Br2
深红棕色液体
3.119g/cm3
-7.2
58.78
4.16g
I2
紫黑色固体
4.93g/cm3
113.5
184.4
0.029g
实验现象
解释或化学方程式
加入AgNO3溶液后
加入稀硝酸后
稀盐酸
白色沉淀
白色沉淀无变化
Ag++Cl- = AgCl↓,AgCl不溶于硝酸
NaCl溶液
白色沉淀
白色沉淀无变化
Ag++Cl- = AgCl↓,AgCl不溶于硝酸
Na2CO3溶液
白色沉淀
白色沉淀溶解
2Ag++CO32- =Ag2CO3↓
Ag2CO3+2HNO3=2AgNO3+H2O+CO2↑
自来水
有少量白色沉淀
白色沉淀无变化
Ag++Cl- = AgCl↓,AgCl不溶于硝酸
蒸馏水
无现象
无现象
蒸馏水中无Cl-
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