第10讲 氯及其化合物-2022年高考化学一轮复习名师精讲练

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第10讲 氯及其化合物
【知识梳理】
一、氯气
1．物理性质：常温下，氯气是黄绿色、有刺激性、能溶于水、比空气重、易液化的有毒气体。
温馨提示：闻有毒气体及未知气体的方法是用手在瓶口轻轻煽动，仅使极少量气体进入鼻孔。
2. 化学性质：氯气化学性质非常活泼，很容易得到电子，作强氧化剂，能与金属、非金属、水以及碱反应。
（1）与金属反应（与变价金属反应，均是金属氧化成高价态）
①2Na＋Cl22NaCl（产生白烟）
②Cu＋Cl2CuCl2（产生棕黄色的烟）
③2Fe＋3Cl22FeCl3（产生棕色的烟）
温馨提示：常温下干燥的氯气或液氯不与铁反应，所以液氯通常储存在钢瓶中。
（2）与非金属反应
①H2＋Cl22HCl（发出苍白色火焰，有白雾生成）——可用于工业制盐酸
H2＋Cl22HCl（会发生爆炸）——不可用于工业制盐酸
温馨提示：①HCl极易溶于水而成盐酸。②氢气在氯气中燃烧现象：安静地燃烧，发出苍白色火焰；光照H2和Cl2的混合气时，发生爆炸，因此工业生产中不能用光照的方法来制取盐酸。③所有发光发热的剧烈化学反应都叫做燃烧，不一定要有氧气参加。
②2P＋3Cl22PCl3（氯气不足；产生白雾）
2P＋5Cl22PCl5（氯气充足；产生白烟）
（3）与水反应：Cl2＋H2O = HCl＋HClO
温馨提示：①将氯气溶于水得到氯水（浅黄绿色），氯水含多种微粒，其中有H2O、Cl2、HclO、Cl－、H+、OH－(极少量，水微弱电离出来的)。②氯气溶于水生成的HClO是一种极弱的酸，但是一种强氧化剂，能漂白、杀菌，它的漂白是一种氧化性漂白，与Na2O2、H2O2的漂白原理是一样的。③Cl2可使润湿的有色布条褪色，不能使干燥的有色布条褪色，说明Cl2没有漂白性，而是HClO起漂白作用。④Cl2使润湿石蕊试先变红后褪色，其原因是Cl2与H2O作用生成的酸使石蕊先变红，HClO强氧化性使变色后的石蕊氧化褪色（漂白）。⑤光照氯水，黄绿色逐渐褪色，溶液pH逐渐减小（HClO转化成了盐酸）。⑥氯水应保存在棕色瓶中且置于阴凉处。
（4）与碱反应
Cl2＋2NaOH = NaCl＋NaClO＋H2O（用于除去多余的氯气）
2Cl2＋2Ca(OH)2 = Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O（用于制漂粉精或漂白粉）
温馨提醒：漂白液的有效成分为NaClO，漂白粉（精）的有效成分为Ca(ClO)2。漂白粉之所以具有漂白性，原因是：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O = CaCO3↓+2HClO生成的HClO具有漂白性。漂白粉久置空气会失效（涉及两个反应）：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO，↑，漂白粉变质会有CaCO3存在，外观上会结块，久置空气中的漂白粉加入浓盐酸会有CO2气体生成，含CO2和HCl杂质气体。所以，漂白粉应密闭保存，避免与空气接触。
（5）与某些还原性物质反应
①2FeCl2＋Cl2 = 2FeCl3
②2KI＋Cl2 = 2KCl + I2（使湿润的淀粉-KI试纸变蓝色，用于氯气的检验）
③SO2＋Cl2＋2H2O = 2HCl + H2SO4（将SO2气体和Cl2气体混合后作用于有色溶液，漂白效果将大大减弱）
温馨提醒：自来水用氯水杀菌消毒，所以用自来水配制以下溶液如KI、KBr、FeCl2、Na2SO3、Na2CO3、NaHCO3、AgNO3、NaOH等溶液会变质。
（6）与某些有机物反应
①CH4＋Cl2 CH3Cl + HCl（取代反应）
②CH2=CH2＋Cl2 → CH2ClCH2Cl（加成反应）
3. 氯气的实验室制法
(1)实验原理：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
温馨提示：还可以使用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等作氧化剂与浓盐酸反应，使用以上物质时，反应不需要加热，如2KMnO4＋16HCl(浓)=2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O。
(2)实验装置：


温馨提示：①Cl2的净化用水或饱和食盐水洗气，除去混在Cl2中的HCl气体；用浓H2SO4除去混在Cl2中的水蒸气。②由于Cl2的密度比空气大，常用向上排空法收集，还可用排饱和食盐水的方法收集。③用润湿的KI淀粉试纸检验（放在瓶口），如试纸变蓝，则表示Cl2已收满。④由于Cl2有毒，多余的Cl2不能直接排放，一般用浓NaOH溶液吸收，而不能用水或澄清石灰水吸收。因Cl2在水中溶解度不大，澄清石灰水中溶解的Ca(OH)2的量很少，只能吸收少量的Cl2。
(3)验满方法：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。③实验室制取Cl2时，常常根据集气瓶中气体的颜色判断是否收集满。
（4）注意事项：①必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应；②为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热的温度不宜过高，以减少HCl的挥发；③实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气；④尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为溶液中Ca(OH)2浓度小，吸收不完全。
例题1、下列说法正确的是 。
①新制氯水显酸性，向其中滴加少量紫色石蕊试液，充分振荡后溶液呈红色A
②将CO2通入次氯酸钙溶液可生成次氯酸
③液氯和氯水是同一物质
④氯气与水的反应中氯是氧化剂，水是还原剂
⑤次氯酸钠水解的溶液呈碱性，说明次氯酸是弱酸
⑥Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能做氧化剂
⑦Cl2 +H2O=2H++Cl—+ClO—
⑧氯气作水的杀菌消毒剂时没有发生化学变化
⑨Cl2能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，说明Cl2具有氧化性
⑩Cl2通入NaOH溶液的离子方程式为Cl2＋OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
⑪分别加新制氯水后，用CCl4萃取鉴别NaBr和KI溶液
⑫密闭容器中1 mol PCl3与1 mol Cl2反应制备 PCl5（g），增加2NA个P-Cl键
二、卤族元素
1．卤素及化合物的性质比较:


氟
氯
溴
碘
单质物理性质
状态
气
气（易液化）
液（易挥发）
固（易升华）
熔、沸点
熔、沸点逐渐升高
颜色
淡黄绿色
黄绿色
红棕色
紫黑色
密度
密度逐渐增大
X2与H2化合
条件
冷暗处
光照
加热
持续加热
程度
剧烈爆炸
爆炸
缓慢
化合同时分解
X2与H2O化合
反应
2F2+2H2O=4HF+O2
X2 + H2O = HX + HXO
程度
剧烈
缓慢
微弱
极弱
水溶性

反应生成氢氟酸
水溶性依次减小，有机溶剂中溶解性依次增大
化合价

只有-1价
有-1、+1、+3、+5、+7等
含氧酸
化学式
无含氧酸
有HXO、HXO2、HXO3、HXO4等
强弱程度

同一价态的酸性依次减弱
卤化银
颜色
AgF（白）
AgCl（白）
AgBr（淡黄）
AgI（黄）
水溶性
易溶
均难溶，且溶解度依次减小
感光性
难分解
见光均易分解，且感光性逐渐增强
2．卤素元素的有关特性：
（1）F2遇水发生置换反应，生成HF并放出O2。
（2）HF是弱酸、剧毒，但能腐蚀玻璃4HF + SiO2 = SiF4↑ + 2H2O；HF由于形成分子间氢键相互缔合，沸点反常的高。
（3）溴是唯一的液态非金属，易挥发，少量的液溴保存要用水封。
温馨提示：能使溴水褪色的原因：被H2S、SO2、SO、I－等还原剂还原而褪色；与NaOH、Na2CO3等碱性物质发生反应而褪色；与较活泼金属(如Mg＋Br2===MgBr2)反应而褪色；能与溴发生加成反应的不饱和烃及其衍生物，如烯烃、炔烃等；能被溴水氧化的、含有醛基的化合物。
（4）碘易升华，遇淀粉显蓝色；碘的氧化性较弱，它与变价金属反应时生成低价化合物。
（5）AgX中只有AgF溶于水，且不具有感光性；CaF2中只有CaF2难溶。
3．卤素间的置换反应及X-离子的检验：
（1）Cl2 + 2Br- = Br2 + 2Cl-， Cl2 + 2I- = I2 + 2Cl-， Br2 + 2I- = I2 + 2Br-。结论：氧化性：Cl2 > Br2 > I2；还原性：I- > Br- > Cl-
（2）溴和碘在不同溶剂中所生成溶液（由稀到浓）的颜色变化：
溶剂
溶质
水
苯
汽 油
四氯化碳
Br2
黄 → 橙
橙 → 橙红
橙 → 橙红
橙→ 橙红
I2
深黄→ 褐
淡紫 → 紫红
淡紫→ 紫红
紫→ 深紫
密 度

比 水 轻
比 水 轻
比 水 重
（3）X-离子的检验：
①AgNO3溶液—沉淀法：

②置换—萃取法：


例题2、下列说法正确的是 。
①卤素的钾盐中，最容易被氧化的是氟化钾
②溴化银具有感光性，碘化银不具有感光性
③某溶液与淀粉­碘化钾溶液反应出现蓝色，则证明该溶液是氯水或溴水
④从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，可推出F、Cl、Br、I的非金属性递增的规律
⑤碘在KI溶液中的溶解度大于在纯水中的溶解度
⑥能使润湿的淀粉­KI试纸变成蓝色的物质一定是Cl2
⑦某浅黄色的溴水，加入CCl4振荡静置后，上层显橙红色
⑧室温下，向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液，再滴加几滴淀粉溶液，溶液变蓝色，说明Fe3＋的氧化性比I2的强
⑨酸性溶液中KIO3与KI反应生成I2：IO＋I－＋6H＋===I2＋3H2O
⑩用湿润的碘化钾淀粉试纸鉴别Br2(g)和NO2
⑪加碘食盐可用淀粉溶液检验其中的碘
⑫要除去KBr溶液中混有的单质Br2，可用酒精萃取除去
【课时练习】
1．下列关于氯气的叙述不正确的是（ ）
A．氯气是一种黄绿色、有刺激性气味、有毒的气体
B．氯气溶于水得到浅黄绿色的氯水，该过程涉及化学变化
C．氯气化学性质活泼，因此自然界中不存在游离态的氯元素
D．氢气在盛有氯气的集气瓶中燃烧，产生苍白色火焰和白烟
2．下列说法正确的是（ ）
①把氯气通入到湿润的有色布条集气瓶中，有色布条的颜色褪去，说明氯气具有漂白性　②实验室制取氯气时，为了防止环境污染，多余的氯气可以用澄清石灰水吸收　③久置氯水的酸性强于新制氯水 ④检验HCl气体中是否混有Cl2，方法是将气体通入硝酸银溶液　⑤除去HCl气体中的Cl2，可将气体通入到氢氧化钠溶液中
A．①③④ B．①②③ C．③ D．①②⑤
3．在探究新制饱和氯水成分的实验中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是
A．氯水的颜色呈浅绿色，说明氯水中含有Cl2
B．向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀，说明氯水中含有Cl－
C．向氯水中加入NaHCO3粉末，有气泡产生，说明氯水中含有H＋
D．向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液颜色变成棕黄色，说明氯水中含有HClO
4．下列卤族元素有关性质比较不正确的是( )
A．新制氯水久置后酸性增强
B．HF是弱酸，且酸性强弱关系为：HF