第12讲 氯及其化合物(课件)-2024年高考化学一轮复习(新教材新高考)
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考点要求考题统计考情分析物质的组成、性质、分类2023**卷**题,**分2022**卷**题,**分2021**卷**题,**分……传统文化中的性质与变化2023**卷**题,**分2022**卷**题,**分2021**卷**题,**分
知识点1 氯气的性质及用途
【特别提醒】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。
1)从氯的原子结构认识氯气的氧化性:
依据氯气的氧化性完成下列方程式:
注:H2和Cl2的混合气体光照时会发生爆炸。
(3)与还原性无机化合物反应:
①与碘化钾溶液反应:Cl2+2KI=2KCl+I2。
②与SO2水溶液反应:Cl2+SO2+2H2O=H2SO4+2HCl。
③与FeCl2溶液反应:Cl2+2FeCl2=2FeCl3。
2)从化合价的角度认识Cl2的歧化反应
Cl2中氯元素化合价为0,为中间价态,可升可降,氯气与水或碱反应,氯的化合价既有升高又有降低,因而氯气既表现氧化性又表现还原性。
(1)与水反应
(2)与碱反应
①与烧碱反应:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O。
②制取漂白粉:2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
3.氯气的用途
(2)工业制盐酸
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(制漂白液)。
(1)制漂白液、漂白粉、漂粉精
2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(制漂白粉、漂粉精)。
(3)合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、染料和药品等。
(3)工业制漂白粉应选择石灰乳,而不是石灰水、石灰粉。
(2)1 ml Cl2与足量H2完全反应转移电子数为2NA,1 ml Cl2与足量强碱完全反应转移电子数为NA,1 ml Cl2与足量水充分反应转移电子数小于NA(可逆反应)。
(1)常温下液态氯与铁不反应,故可用钢瓶贮运液氯。
1.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,氯水中存在一个完全电离和三个平衡:
知识点2 氯水的成分和性质——从平衡的角度理解
2.根据可逆反应的特点,氯水中存在着上述关系中的各种微粒:
3.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。
4.液氯、新制氯水、久置氯水的比较
【易错警示】氯水的组成及性质在应用中的常见误区
(3)Cl2尽管有较强的氧化性,但没有漂白性,氯水具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了强氧化性的HClO。
(2)不能用pH试纸测量氯水、次氯酸盐溶液的pH。
(1)氯水中因HClO见光分解,随着HClO的消耗,最后成为盐酸,故久置氯水酸性增加,无漂白性。因此,氯水要现用现配。
(4)ClO-与Fe2+、I-、S2-、HS-、SO32-等在水中因发生氧化还原反应而不能大量共存。
1.一氧化二氯
③制法:用新制备的黄色氧化汞与氯气反应可制得一氧化二氯:
②外观与性状:棕黄色气体,有刺激性气味。
知识点3 氯的常见氧化物
①性质:次氯酸的酸酐,溶于水产生不稳定的次氯酸并最终变为盐酸。
2HgO+2Cl2=Cl2O+HgCl2·HgO;
也可以用氯气与潮湿的碳酸钠反应来制取:
2Na2CO3+H2O+2Cl2=2NaCl+2NaHCO3+Cl2O。
或:5NaClO2+4HCl=4ClO2↑+5NaCl+2H2O。
②制取:Cl2+2NaClO2=2ClO2+2NaCl
①物理性质:是一种黄绿色到橙黄色的气体,极易溶于水。
③用途:是一种广谱、高效的灭菌剂。
1.氯的含氧酸
(2)氯的含氧酸的性质
HClO(次氯酸)、HClO2(亚氯酸)、HClO3(氯酸)、HClO4(高氯酸)。
知识点4 氯的含氧酸及其盐
(1)氯的含氧酸的种类
酸性:HClO4>HClO3>HClO2>HClO
氧化性:HClO>HClO2>HClO3>HClO4。
a.能将有机有色物质氧化为无色物质,作漂白剂。
向NaClO溶液中通入少量CO2,离子方程式为ClO-+CO2+H2O=HCO3-+HClO。
④次氯酸的漂白原理、特点及应用范围
亚氯酸(HClO2,英文名:chlrus acid)氧化性很强,比氯酸和高氯酸,氧化性HClO>HClO2>HClO3>HClO4。是目前所知唯一的亚卤酸。同时,它也是氯的含氧酸中最不稳定的。亚氯酸很不稳定,容易分解,在几分钟之内便可生成Cl2、ClO2和H2O,8HClO2=Cl2+6ClO2+4H2O ,但生成的盐类——亚氯酸盐相对稳定,亚氯酸钠是生产二氧化氯的原料之一
①ClO2在水中分解:2ClO2+H2O=HClO2+HClO3
②通ClO2于Na2O2或NaOH与H2O2可得亚氯酸盐
2ClO2+Na2O2=2NaClO2+O2;2ClO2+H2O2+OH-=2ClO2-+O2+H2O
③HClO2可由亚氯酸钡与稀硫酸的反应制备:Ba(ClO2)2+H2SO4=BaSO4+2HClO2
滤去硫酸钡沉淀即可得亚氯酸溶液。
①非常不稳定的化合物,但亚氯酸盐较稳定。
②具有漂白性(HClO,HClO2,HClO3都有漂白性,一般用NaClO2加到水中从而生成HClO2)
化学式HClO3,仅存在于稀溶液中。水溶液在真空中可浓缩到质量百分浓度为40%,加热到40°C时即分解爆炸:仅存在于稀溶液中。水溶液在真空中可浓缩到质量百分浓度为40%,加热到40°C时即分解爆炸:26HClO3=10HClO4+15O2+8Cl2+8H2O,浓酸为浅黄色,有类似硝酸的刺激性气味;稀酸无色,在常温时没有气味。有强烈氧化性,当与纸张、棉花等接触时就燃烧。氯酸是强酸,它的电离近似硝酸和盐酸。当将稀的氯酸溶液剧烈冷却时,它将变得粘稠但不结晶。氯酸钡与硫酸作用后经过滤蒸馏而得氯酸。其酸的重要盐类是钾盐和钠盐,氯酸钾不潮解,氯酸钠潮解。
化学式HClO4,通常是无色 、极易吸湿的液体,在空气中强烈冒烟,熔点为-112°C,沸点为16°C(2.4×103Pa)。无水高氯酸不稳定,储藏时有时会爆炸,因此应特别注意!但它的水溶液是稳定的。溅于皮肤上会引起灼伤。高氯酸与水结合形成水合物HClO4·nH2O,式中n=1,2,2.5,3,3.5,皆为晶体。其中最稳定的为1水合物,熔点为50°C,沸点为110°C,热到近沸点也不分解,它可写为[H3O][ClO4]。在无水的高氯酸中,显然有部分形成这种化合物:3HClO4=[H3O][ClO4]+Cl2O7,七氧化二氯也易分解:2 Cl2O7=4ClO2+3O2,这就是无水酸易爆炸的原因。
高氯酸是普通含氧酸中的最强者,在水中完全电离。高氯酸的氧化力不如氯酸强,但在加热与高浓度时为强氧化剂,与有机物质发生猛烈作用。高氯酸根离子非常稳定,它的结构是正四面体形,故较氯酸根离子(ClO3ˉ)稳定的多。二氧化硫、硫化氢、亚硝酸、氢碘酸、锌、铝等皆不能使它还原,氯酸却为这些还原剂还原。但低价钛、钒、钼等化合物可以使之还原,高氯酸根离子还有一种特性,即对金属离子的配位作用很弱,所以在研究溶液的反应时,为保持溶液的离子强度不变,常用它作稀释剂。高氯酸盐的溶解度有些异常,高氯酸的锂、钙、镁等盐在水中溶解度很高,而钾、铷、铯的盐皆难溶于水。高氯酸镁、高氯酸钡的去水作用很强,故为优良的脱水剂。高氯酸铵分解放出大量氧等气体,如:2NH4ClO4=N2↑+Cl2↑+2O2↑+4H2O,它可作火箭推进剂,高氯酸可用于医药和电镀铅等方面。高氯酸钾与浓硫酸在140~190°C的油浴上减压蒸馏可的高氯酸。
1)“84”消毒液:主要成分为NaCl、NaClO,有效成分为NaClO,它与洁厕灵(主要成分盐酸)混合立即会产生氯气,其离子方程式是ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O。
①成分:漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2,其中有效成分是Ca(ClO)2。
②化学性质:水解呈碱性,具有强氧化性。
③漂白原理:在潮湿的空气中能吸收CO2,化学方程式为Ca(ClO)2+CO2+H2O=2HClO+CaCO3↓。
3)NaClO2(亚氯酸钠)
①性质:呈碱性,是一种强氧化剂,遇酸放出ClO2气体。
②用途:是一种高效氧化性漂白剂。主要用于棉纺、亚麻、纸浆漂白、食品消毒、水处理、杀菌灭藻和鱼药制造。
氯胺是由氯气遇到氨气反应生成的一类化合物,主要包括一氯胺、二氯胺和三氯胺(NH2Cl,NHCl2和NCl3),是常用的饮用水二级消毒剂。
2.氯胺的化合价:氯胺中氯为+1,N为-3,H为+1。
3.氯胺的消毒原理:氯胺在水中发生缓慢水解生成次氯酸,发挥消毒杀菌作用,水解方程式如下:
①向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2,发生的反应为Ca2++2ClO-+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO。
②向Ca(ClO)2溶液中通入SO2,生成的是CaSO4而不是CaSO3。
③次氯酸盐(ClO-)无论是在酸性、碱性还是中性条件下,均具有强氧化性,均能氧化I-、Fe2+、SO32-、S2-等还原性离子。
④84消毒液(主要成分NaClO)和洁厕灵(主要成分HCl)不能混合使用,否则会产生有毒气体——氯气。
⑤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,起漂白作用的是HClO。
⑥常温下干燥的氯气或液氯均不与铁反应,故液氯通常储存在钢瓶中。
例1.(2023·江苏镇江·江苏省镇江第一中学校考一模)氯及其化合物应用广泛。氯的单质Cl2可由MnO2与浓盐酸共热得到,Cl2能氧化Br-,可从海水中提取Br2;氯的氧化物ClO2可用于自来水消毒,ClO2是一种黄绿色气体,易溶于水,与碱反应会生成ClO2-与ClO3-,在稀硫酸和NaClO3的混合溶液中通入SO2气体可制得ClO2;漂白液和漂白粉的有效成分是次氯酸盐,可作棉、麻的漂白剂。下列关于氯及其化合物的性质与用途具有对应关系的是A.NaClO3具有氧化性,可用于制取ClO2B.Cl2有还原性,可用于从海水中提取溴C.HClO不稳定,可用于棉、麻漂白D.FeCl3溶液呈酸性,可用于蚀刻印刷电路板
考向1 考查氯及其重要化合物的性质和应用
【变式训练】(2023·上海·统考模拟预测)向饱和氯水中加入少量亚硫酸钠固体,下列说法正确的是A.溶液pH减小B.溶液颜色变深C.漂白性增强D.导电性减弱
考向2 考查含氯消毒剂的性质及应用
【变式训练2】(2023·上海·模拟预测)春季是流感、诺如病毒等疾病的高发期,需要对重点场所做好定期清洁消毒。下列物质中,不是消毒剂的是A.漂粉精B.洁厕灵C.碘酒D.臭氧
知识点1 氯气的实验室制法
实验室通常用强氧化剂MnO2、KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、Ca(ClO)2等氧化浓盐酸制取氯气。
(2)其他制备Cl2的化学反应原理(特点:不需要加热)
①14HCl(浓)+K2Cr2O7=2KCl+2CrCl3+7H2O+3Cl2↑
②16HCl(浓)+2KMnO4=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑
③6HCl(浓)+KClO3=KCl+3H2O+3Cl2↑
④4HCl(浓)+Ca(ClO)2=CaCl2+2Cl2↑+2H2O
橡皮管a的作用:使圆底烧瓶与分液漏斗内气压相等,保证液体顺利流下。
①装置中长颈漏斗的作用除用于检查装置气密性外,还可以检查整套装置是否发生堵塞。若发生堵塞现象为:长颈漏斗中液面上升。
②该装置的作用之一是观察气体的生成速率。
用无水氯化钙或五氧化二磷固体同样能吸收氯气中的水蒸气,且操作方便安全,但不能用碱石灰。
(2)净化方法:用饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸除去水蒸气。
(3)收集方法:①氯气的密度比空气大,可用向上排空气法收集②氯气在饱和食盐中的溶解度较小,可用排饱和食盐水法收集。
(4)验满方法:①将湿润的淀粉KI试纸靠近盛Cl2的试剂瓶口,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的试剂瓶口,观察到试纸先变红后退色,则证明已集满;③根据氯气的颜色,装置充满了黄绿色气体,则证明已集满。
(5)尾气吸收:用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收,不用Ca(OH)2溶液吸收的原因是Ca(OH)2溶解度小,溶液浓度低,吸收不完全。
【特别提醒】实验室制取氯气的注意事项
(2)加热温度:不宜过高,以减少HCl挥发。
(1)反应物的选择:必须用浓盐酸,稀盐酸与MnO2不反应,且随着反应的进行,浓盐酸变为稀盐酸时,反应停止,故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。
(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。
(4)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。
考向1 考查氯气的制法
考向2 考查含氯化合物的制备
(2)在E、G处收集产物是利用了FeCl3________的性质。(3)实验过程中若F处出现堵塞,则在B处可观察到的现象是___________。可通过________________(填简单操作),使实验能继续进行。(4)I中反应的离子方程式为___________________________。(5)某同学用5.60 g干燥铁粉制得无水FeCl3样品13.00 g,该次实验的产率是____。(6)实验室中还常用SOCl2与FeCl3·6H2O晶体共热制备无水FeCl3,其化学反应方程式为________________________________________。检验水合三氯化铁原料中是否存在FeCl2的试剂是________________。
1.溴、碘单质的物理性质
2.卤素单质性质的相似性
(1)都能与大多数金属反应,如溴与铁反应生成FeBr3,但I2与Fe反应生成FeI2。
(2)都能与H2反应生成HX(X代表F、Cl、Br、I)。
(4)都能与碱溶液反应。
(1)氟①无正价,非金属性最强,F-的还原性最弱;②F2与H2反应在暗处即爆炸,F2与水剧烈反应,化学方程式:2F2+2H2O=4HF+O2;③氢氟酸是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在塑料瓶中。
(2)溴:①Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质;②Br2易溶于有机溶剂;③液态Br2有剧毒,易挥发,故盛溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴不能用橡胶塞
(3)碘:①淀粉遇I2变蓝色;②I2加热时易升华;③I2易溶于有机溶剂;④I2易与Na2S2O3反应:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,此反应常用于滴定法(以淀粉为指示剂)来定量测定碘的含量。
(4)卤化银:AgBr、AgI均具有感光性,见光易分解。AgBr可用于制照相底片或感光纸,AgI可用于人工降雨。
5.卤素单质溶于水或有机溶剂所呈现的颜色
6.卤族化合物的相似性和递变性
(1)卤素化合物的性质
①F2能与水反应放出O2,故F2不能从其他卤化物的水溶液中将卤素单质置换出来。
②氯、溴单质的氧化性较强,能与一些还原性离子反应,如Br2与SO32-、Fe2+反应的离子方程式分别为SO32-+Br2+H2O=SO42-+2Br-+2H+、2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-。
③卤族元素的单质F2、Cl2、Br2均能将Fe氧化为Fe3+,而I2只能将铁氧化为Fe2+。
④加碘食盐中的碘是KIO3而不是I2或KI。
知识点2 卤素互化物、拟卤素
(1)概念:由两种卤素互相结合而成的物质叫卤素互化物。如IBr、ICl、BrF3、ClF3。
(2)性质:卤素互化物与卤素单质的性质相似,有较强的氧化性,如能与金属、H2O、NaOH等反应:2IBr+2Mg=MgBr2+MgI2。
卤素互化物中,非金属性弱的元素显正价,如:ICl中,I显+1价,Cl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。
有些多原子分子与卤素单质性质相似,其阴离子与卤素阴离子性质相似。如:氰(CN)2、硫氰(SCN)2、氧氰(OCN)2。解答这类题目时可用换元法,如把(SCN)2当作X2,把SCN-当作X-。卤素单质和“类卤素”的氧化性由强到弱的顺序为:F2、(OCN)2、Cl2、Br2、(CN)2、(SCN)2、I2
知识点3 卤素离子的检验方法
1.AgNO3溶液——沉淀法
3.氧化——淀粉法检验I-
1.氯的提取——氯碱工业
知识点4 卤素的提取
(2)发生反应的化学方程式
①2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl;
②Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4;
③2HBr+Cl2=2HCl+Br2。
Cl2+2I-=I2+2Cl-。
考向1 考查卤素的性质及其应用
考向2 考查卤素离子的检验
例1.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-
考向3 考查卤素互化物、拟卤素的性质、制法及其应用
1.(2023·湖北·统考高考真题)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
3.(2023·浙江·高考真题)物质的性质决定用途,下列两者对应关系不正确的是A.SO2能使某些色素褪色,可用作漂白剂B.金属钠导热性好,可用作传热介质C.NaClO溶液呈碱性,可用作消毒剂D.Fe2O3呈红色,可用作颜料
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