2020年高考化学一轮总复习文档：第四章第14讲氯及其重要化合物 学案

第14讲　氯及其重要化合物

一、氯气及其化合物的性质及应用

1．氯气的物理性质

2．氯气的化学性质

(1)与金属反应

与变价金属反应生成最高价态金属氯化物。

①与铁反应：2Fe＋3Cl22FeCl3。

②与铜反应：Cu＋Cl2CuCl2。

(2)与非金属反应

与H2反应：H2＋Cl22HCl，

(3)与水反应

溶于水的氯气部分与水反应，离子方程式为

Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO。

(4)与碱反应

与NaOH溶液反应，离子方程式为

Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。

(5)与还原性无机化合物反应

①与碘化钾溶液反应：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－。

②与SO2水溶液反应：Cl2＋SO2＋2H2O===2Cl－＋SO＋4H＋。

③与FeCl2溶液反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

3．次氯酸的性质

(1)不稳定性：2HClO2HCl＋O2↑(填化学方程式)；氯水须现用现配，保存在棕色瓶中，置于冷暗处。

(2)强氧化性

①能将有机物中有颜色物质氧化为无色物质，作漂白剂。

②杀菌、消毒。

(3)弱酸性

NaClO溶液中通入少量CO2，化学方程式为

ClO－＋CO2＋H2O===HClO＋HCO。

4．漂白粉的性质

二、氯气的制备

1．实验室制取、收集氯气的装置

2．氯气的工业制备

(1)电解饱和食盐水(氯碱工业)

化学方程式：

2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；

离子方程式：

2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑。

(2)电解熔融的氯化钠

化学方程式：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。

三、卤素的性质、卤素离子的检验

1．卤素单质性质的相似性

(1)都能与大多数金属反应，如2Fe＋3Br2===2FeBr3，但I2与Fe反应生成FeI2。

(2)都能与H2反应生成HX：X2＋H2===2HX(X代表F、Cl、Br，I2与H2反应可逆)。

(3)都能与水反应：X2＋H2OHX＋HXO(F2例外：2F2＋2H2O===4HF＋O2)。

(4)都能与碱溶液反应：X2＋2OH－===H2O＋X－＋XO－(F2例外)。

2．递变性

3．特殊性

(1)氟

①无正价，非金属性最强，F－的还原性最弱。

②2F2＋2H2O===4HF＋O2，与H2反应在黑暗处即爆炸。

③氢氟酸是弱酸，能腐蚀玻璃，故应保存在塑料瓶中；有毒。

(2)溴

①Br2是深红棕色液体，易挥发。

②Br2易溶于有机溶剂。

③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与Fe、Cu反应时，生成的是FeI2和CuI。

四、工业上制备Br2和I2

1．海水中提取溴

(1)流程

(2)主要过程及反应原理

2．海带中提取碘

(1)流程

(2)通入Cl2

发生反应的离子方程式：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－。

1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，并指明错因。

(1)过量的铁粉在少量氯气中加热，充分反应后产物为FeCl2。(×)

错因：无论Fe是否过量，其与Cl2反应产物均是FeCl3。

(2)氯气溶于水得氯水，溶液呈酸性且可以导电，所以氯气是电解质。(×)

错因：Cl2是单质，既不是电解质也不是非电解质。

(3)碘易升华，可用加热升华法除去NH4Cl中混有的I2。(×)

错因：加热时，I2升华，NH4Cl也会分解生成NH3和HCl。

(4)实验室保存少量液溴时常加少量水液封，并用橡胶塞密封。(×)

错因：盛液溴的试剂瓶不能用橡胶塞。

(5)类比Fe与Cl2反应，可知Fe与I2反应产物为FeI3。(×)

错因：Fe与I2反应生成FeI2。

(6)用湿润的碘化钾淀粉试纸鉴别Br2(g)和NO2。(×)

错因：Br2(g)和NO2都能将I－氧化为I2，都能使湿润的淀粉－KI试纸变蓝。

(7)除去Cl2中少量HCl气体，可用饱和食盐水，也可用饱和碳酸氢钠溶液。(×)

错因：NaHCO3溶液也能吸收Cl2。

(8)标准状况下，11.2 L Cl2与水充分反应转移电子数为0.5NA。(×)

错因：Cl2与H2O的反应是可逆的。

2．教材改编题

(据人教必修一P87T2)下列物质能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色的是(　　)

①氯气　②液氯　③新制的氯水　④氯气的酒精溶液　⑤盐酸　⑥盐酸酸化的漂白粉溶液

A．①②③   B．①②③⑥

C．③⑥   D．②④⑤⑥

答案　C

考点　氯及其化合物的性质和应用

[典例1]　(2018·宁德模拟)某同学在一pH试纸上滴几滴新制的氯水，现象如图所示，下列有关该实验的说法中正确的是(　　)

A．该实验说明Cl2分子具有漂白性

B．该实验说明H＋扩散速度比HClO分子快

C．将实验后的pH试纸在酒精灯上微热，试纸又恢复为原来的颜色

D．若用久置的氯水进行实验，现象相同

解析　氯气本身无漂白性，只有生成HClO时才有漂白性，A项错误；H＋使pH试纸显红色，HClO能漂白pH试纸，由实验现象可知，B项正确；HClO是永久的不可恢复的漂白，C项错误；久置氯水中无HClO，故D项错误。

答案　B

名师精讲

1．氯水的成分及性质模型

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。

2．氯水的组成及应用中需注意的问题

(1)氯水中因HClO见光分解，随着HClO的消耗，最后成为盐酸，故久置氯水酸性增强，无漂白性。因此，氯水要现用现配；新制氯水与久置氯水的成分不同。

(2)制取氯水的反应为Cl2＋H2OHCl＋HClO，反应中Cl2既是氧化剂，又是还原剂，且向水中通入1 mol Cl2，转移电子数小于NA。

(3)Cl2尽管有较强氧化性，但没有漂白性，湿润Cl2具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了强氧化性的HClO。

(4)Cl2＋H2OHCl＋HClO平衡移动的应用

3.HClO及次氯酸盐的强氧化性

(1)HClO的强氧化性

①漂白性：氯水能使紫色石蕊溶液、蓝色石蕊试纸、pH试纸等先变红后褪色。不能用pH试纸测定氯水的pH。

②能氧化还原性离子：HClO能氧化I－、S2－、SO、Fe2＋等还原性离子。

(2)次氯酸盐的强氧化性

①漂白性：ClO－是一种弱酸的酸根离子。漂白液或漂白粉在潮湿的空气中，会与二氧化碳反应生成HClO，故漂白液、漂白粉具有漂白性。

②强氧化性：ClO－不论在酸性还是碱性条件下都能跟I－、Fe2＋、S2－、SO等发生氧化还原反应，即ClO－与I－、Fe2＋、S2－、SO不能大量共存。

如漂白粉遇到亚硫酸盐：Ca2＋＋ClO－＋SO===CaSO4↓＋Cl－。

1．下列关于氯气的叙述中正确的是(　　)

A．钠在氯气中燃烧产生白烟

B．红热的铜丝在氯气中燃烧生成CuCl

C．纯净的氢气可以在氯气中安静地燃烧，发出黄色火焰

D．氯气的水溶液可以导电，说明氯气是电解质

答案　A

解析　钠在氯气中燃烧，生成NaCl固体小颗粒，形成白烟，A项正确；红热的铜丝在氯气中燃烧生成CuCl2，B项错误；氢气在氯气中燃烧发出苍白色火焰，C项错误；Cl2是单质，既不是电解质，也不是非电解质，D项错误。

2．(2018·济南模拟)在新制饱和氯水中，若只改变某一条件，下列叙述正确的是(　　)

A．再通入少量氯气，减小

B．通入少量SO2，溶液漂白性增强

C．加入少量的碳酸钠粉末，pH增大，溶液漂白性增强

D．光照过程中，有气泡冒出，溶液的导电性减弱

答案　C

解析　饱和氯水不能再溶解氯气，各成分的浓度不变，A项错误；SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4，Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO的平衡左移，HClO的浓度减小，漂白性减弱，B项错误；加入少量的碳酸钠粉末，消耗H＋，使上述平衡正向移动，HClO的浓度增大，C项正确；光照过程中，HClO分解，生成O2和HCl，溶液中的离子浓度增大，导电性增强，D项错误。

考点　氯气的制备

[典例2]　(2018·南昌模拟)如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(加热及夹持装置已略)。

(1)制备氯气选用的药品为固体二氧化锰和浓盐酸，相应的化学方程式为　　　　　　　　　　　。

(2)装置B中饱和食盐水的作用是_________________________________。

同时装置B亦是安全瓶，当C中发生堵塞时，B中的现象为_________________。

(3)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，因此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入的物质为___________ (填字母)。

(4)设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。当向D中缓慢通入一定量的氯气时，可以看到无色溶液逐渐变为__________色，说明氯的非金属性大于溴的。

(5)打开活塞，将装置D中少量溶液滴入装置E中，振荡。观察到的现象是______________________________________。

(6)装置F中用足量的Na2SO3溶液吸收多余的氯气，试写出相应的离子反应方程式：______________________________。

解析　(1)二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水。

(2)饱和食盐水可吸收HCl，装置B中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl；若装置C堵塞，B中压强增大，长颈漏斗中液面会上升，形成水柱。

(3)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，氯气和水反应生成的次氯酸具有漂白性，则可通过将Cl2依次通入湿润的有色布条、干燥剂、干燥的有色布条来验证氯气的漂白性。Ⅱ中应放固体干燥剂，所以选d。

(4)当向D中缓慢通入少量氯气时，Cl2＋2NaBr===Br2＋2NaCl，所以可以看到无色溶液逐渐变为橙红色。

(5)打开活塞，将装置D中含溴单质的少量溶液加入含碘化钾和苯的装置E中，溴单质和碘化钾反应生成碘单质，碘单质溶于苯呈紫红色，振荡后观察到的现象：E中溶液分为两层，上层(苯层)为紫红色。

(6)Cl2具有氧化性，可将SO氧化为SO。

答案　(1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

(2)除去Cl2中的HCl　B中长颈漏斗中液面上升，形成水柱

(3)d　(4)橙红

(5)E中溶液分为两层，上层(苯层)为紫红色

(6)SO＋Cl2＋H2O===SO＋2Cl－＋2H＋

名师精讲

氯气制取过程中的四注意

(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。

(2)加热温度：不宜过高，以减少HCl挥发。

(3)实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气。

(4)尾气吸收：Cl2有毒，必须有尾气吸收装置，常用吸收剂为NaOH溶液或碱石灰，不用澄清石灰水，因澄清石灰水中Ca(OH)2浓度小，吸收慢且吸收不完全。

3．实验室用MnO2和浓盐酸制Cl2时，有如下操作：①连好装置，检查气密性；②缓缓加热；③加入MnO2粉末；④从装有浓盐酸的分液漏斗中加入浓盐酸；⑤将多余氯气用NaOH溶液吸收；⑥用向上排气法收集氯气。顺序正确的是(　　)

A．①②③④⑥⑤   B．③④②①⑥⑤

C．①④③②⑥⑤   D．①③④②⑥⑤

答案　D

解析　先连接好装置并检查其气密性，加好药品后，先把浓盐酸加入到圆底烧瓶(防止热的固体遇冷的溶液烧裂烧瓶)，再缓缓加热(减少HCl的挥发)，然后收集氯气，由于氯气有毒，需用NaOH吸收尾气中的氯气。

4．已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用下图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并使它与金属反应。每个虚线框表示一个单元装置，其中错误的是(　　)

A．①和②   B．②

C．②和③   D．②③④

答案　D

解析　NaOH与氯气反应，不能用氢氧化钠溶液除去氯气中的氯化氢杂质，②错误；③中的进气管短，出气管浸入液面下，错误；④不应为密闭装置，错误。

 考点　卤素的性质和卤离子的检验

[典例3]　为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。

实验过程：

Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。

Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。

Ⅲ.当B中溶液由黄色变为红棕色时，关闭活塞a。

Ⅳ.……

(1)A中产生黄绿色气体，其电子式是_________。

(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是___________________________。

(3)B中溶液发生反应的离子方程式是_________________________________

____________________________________________________________________。

(4)为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

________________________________________________________________。

(5)过程Ⅲ实验的目的是________________________________________。

(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下________，得电子能力逐渐减弱。

解析　(1)A中产生的黄绿色气体为Cl2，其电子式为

。

(2)氯气遇湿润的淀粉­KI试纸时，发生反应：Cl2＋2KI===I2＋2KCl，产生的I2遇淀粉变蓝，可以证明氯气的氧化性强于碘。

(3)B中Cl2与NaBr发生置换反应，离子方程式为Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2。

(4)C中NaBr与氯气反应生成NaCl和Br2，将C中溶液滴入D中，振荡，发生反应：Br2＋2KI===I2＋2KBr，静置后D中溶液分层，下层为碘的四氯化碳溶液，显紫红色，可以说明溴的氧化性强于碘。

(5)过程Ⅲ主要是为了确认C的黄色溶液中无Cl2，排除对溴置换碘实验的干扰。

(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱，是因为从Cl到I，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱。

答案　(1)

(2)淀粉­KI试纸变蓝

(3)Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－

(4)打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡；静置后溶液分层，CCl4层变为紫红色

(5)确认C的黄色溶液中无Cl2，排除Cl2对溴置换碘实验的干扰

(6)原子半径逐渐增大

名师精讲

1．卤素单质及其化合物的特性

(1)Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质；液溴易挥发且有毒，通常用水液封来保存。

(2)I2易升华，I2使淀粉变蓝。

(3)Br2和I2都可被某些有机溶剂(如四氯化碳、汽油、苯)萃取。

(4)氟元素无正价，F2与H2O发生置换反应生成O2(2F2＋2H2O===4HF＋O2)，F2与Xe、Kr等稀有气体可反应生成氟化物。

(5)氢氟酸是氢卤酸(HX)中唯一的弱酸，且是与SiO2反应的唯一酸，能腐蚀玻璃，应保存在铅制器皿或塑料瓶中。

(6)X－的还原性：F－<Cl－<Br－<I－。

2．卤素离子的检验方法

(1)AgNO3溶液——沉淀法

未知液生成

(2)置换——萃取法

未知液

有机层呈

(3)氧化——淀粉法检验I－

未知液蓝色溶液，表明有I－

5．鉴别NaCl、NaBr、NaI溶液可以选用的试剂是(　　)

①碘水、淀粉溶液　②氯水、CCl4　③溴水、苯　④硝酸、AgNO3溶液　⑤氯水、苯　⑥氯水、己烯

A．①②④   B．②③⑥ 

C．②④⑤   D．④⑤⑥

答案　C

解析　氯水中的Cl2分别与NaBr、NaI反应：2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2,2NaI＋Cl2===2NaCl＋I2，均可被CCl4萃取，通过观察CCl4中颜色的不同可鉴别，②正确；Cl－、Br－、I－分别与Ag＋反应，产生白色沉淀AgCl，浅黄色沉淀AgBr，黄色沉淀AgI，且均不溶于稀HNO3，可鉴别，④正确；⑤与②类似，可鉴别，正确；己烯会与残留的氯气、溴单质和碘单质发生加成反应，使得反应颜色区分不明显。

6．已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现按下图进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球，反应一段时间后，对图中指定部分颜色描述正确的是(　　)

答案　A

解析　由①处产生的Cl2通过②时发生反应Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，通过③时发生反应Cl2＋2KI===2KCl＋I2，通过④时发生反应Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，因Cl2为黄绿色，溴水为橙色，I2遇淀粉变蓝，Cl2遇碱生成NaCl、NaClO可知应选A。