专题42 卤素及其化合物 讲高考化学一轮复习讲练测解析版Word文档下载推荐.docx
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H++Cl-+HClO。
(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。
4.从平衡的角度理解氯水的成分和性质
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。
(1)氯水中存在三种平衡关系:
①Cl2+H2O
HCl+HClO
②HClO
H++ClO-
③H2O
H++OH-
(2)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。
【易错警示】氯水的组成及性质在应用中的常见误区
(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。
(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1molCl2参加反应,转移电子数为NA。
(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。
(4)ClO-与Fe2+、I-、S2-、HS-、SO
等在水中因发生氧化还原反应而不能大量共存。
二、次氯酸和次氯酸盐的性质
1.次氯酸
(1)不稳定性
次氯酸分解反应的化学方程式为2HClO
2HCl+O2↑。
(2)强氧化性
①能将有色物质氧化为无色物质,作漂白剂。
②杀菌、消毒。
(3)弱酸性
向NaClO溶液中通入少量CO2,离子方程式为
ClO-+CO2+H2O===HCO
+HClO。
2.次氯酸盐
(1)“84”消毒液
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。
(2)漂白粉
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↓。
【特别提醒】
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+、SO
、S2-等还原性离子。
三、氯气的实验室制法
1.实验室制取气体装置一般由发生装置、净化装置、收集装置以及尾气吸收装置组成。
以Cl2的实验室制法为例(见下图):
(1)反应原理:
用强氧化剂(如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、MnO2等)氧化浓盐酸。
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)制备装置类型:
固体+液体
气体
(3)净化方法:
用饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸除去水蒸气。
(4)收集方法:
向上排空气法或排饱和食盐水法。
(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。
(6)验满方法:
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;
或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。
【特别提醒】实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2时应注意以下四点
(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,因为溶液中含Ca(OH)2的量少,吸收不完全。
2.其他制备Cl2的化学反应原理
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
3.装置拓展
(1)制备装置
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。
(2)净化装置
问题:
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。
4.工业制法
电解饱和食盐水,反应的化学方程式为2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑。
【典例1】
(东北育才中学2019届模拟)下列物质能使紫色石蕊溶液由紫色变红又褪色的是( )
①Cl2 ②盐酸 ③氯水 ④盐酸酸化的漂白粉 ⑤木炭 ⑥Na2O2
A.①③④B.①②③⑥
C.②③④D.①③④⑤⑥
【答案】A
【解析】①Cl2与水反应生成盐酸和次氯酸,盐酸能使紫色石蕊溶液由紫色变红,次氯酸的强氧化性能使溶液褪色;
②盐酸能使紫色石蕊溶液由紫色变红,不能褪色;
③氯水中含盐酸和次氯酸,能使紫色石蕊溶液由紫色变红,后褪色;
④盐酸酸化的漂白粉中含有盐酸和次氯酸,能使紫色石蕊溶液由紫色变红,后褪色;
⑤木炭不能使紫色石蕊溶液变红;
⑥Na2O2与水反应生成碱,使紫色石蕊溶液变蓝。
【变式1】
(江苏省丹阳高级中学2019届模拟)下列装置应用于实验室制取氯气并回收二氯化锰的实验,能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取氯气
B.用装置乙除去氯气中的少量氯化氢
C.用装置丙分离二氧化锰和浓盐酸反应后的溶液
D.用装置丁蒸干反应后的溶液制MnCl2·
4H2O
【答案】C
【解析】用二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气需要加热,A不能达到实验目的;
气体通过乙装置时应长进短出,除杂试剂应选用饱和食盐水,B不能达到实验目的;
二氧化锰不溶解,C能达到实验目的;
蒸干溶液会引起MnCl2·
4H2O分解,D不能达到实验目的。
知识点二卤素的性质及X-的检验
1.卤素单质的递变性
F2 Cl2 Br2 I2
熔、沸点
水溶性
氧化性
氧化性Cl2>
Br2>
I2
还原性(X-)
阴离子还原性由强到弱顺序是I->
Br->
Cl-
①Cl2通入NaBr溶液中的离子反应:
Cl2+2Br-===Br2+2Cl-
②Br2加入KI溶液中的离子反应:
Br2+2I-===I2+2Cl-
2.相似性
①都能与大多数金属反应:
2Fe+3Br2===2FeBr3;
I2+Fe===FeI2;
②都能与H2反应:
H2+X2===2HX;
③都能与H2O反应:
X2+H2O
HX+HXO(F2例外);
④都能与碱液反应:
X2+2NaOH===NaX+NaXO+H2O(F2例外)。
3.性质的特殊性
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
溴
①Br2常温下是深红棕色液体,是唯一的液态非金属单质
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
碘
①淀粉遇I2变
色
②I2加热时易升华
③I2易溶于有机溶剂
④I2易与Na2S2O3反应:
I2+2S2O
===2I-+S4O
,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
【特别提醒】
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SO
、Fe2+反应的离子方程式分别为SO
+Br2+H2O===SO
+2Br-+2H+、2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-。
4.卤素单质溶于水或有机溶剂所呈现的颜色
单质
水
CCl4
汽油(或苯)
酒精
Cl2
淡黄→黄绿
黄绿
Br2
黄→橙
橙→橙红
深黄→褐
紫→深紫
淡紫→紫红
5.卤族化合物的相似性和递变性
(1)卤素化合物的性质
化合物
性质
备注
氢化物
稳定性:
HF>
HCl>
HBr>
HI
还原性:
HF<
HCl<
HBr<
水溶液的酸性:
F<
HF几乎没有还原性;
HF为弱酸,HCl、HBr、HI均为强酸
金属卤
化物
卤素离子的还原性:
F-<
Cl-<
Br-<
I-
I-的还原性很强,能被Fe3+、HNO3、MnO
(H+)、H2O2、O2、ClO-、ClO
等氧化剂氧化
次卤酸
盐(XO-、
F除外)
均具有氧化性(填“氧化”或“还原”)
次卤酸盐能氧化相应的卤素离子生成卤素单质(F除外):
如ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O
卤酸盐
(XO
、
卤酸盐能氧化相应的卤素离子生成卤素单质(F除外):
如ClO
+5Cl-+6H+===3Cl2↑+3H2O
(2)卤化银的性质
溶解性
AgCl、AgBr、AgI均不溶于水和稀硝酸,而AgF可溶于水
AgF、AgCl均为白色,AgBr为浅黄色,AgI为黄色
感光性
除AgF外,均有感光性,其中AgBr常作感光材料
【特别提醒】实验室里常用萤石(CaF2)与浓H2SO4反应来制取HF,反应的化学方程式为CaF2+H2SO4
CaSO4+2HF↑。
6.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
有机层呈
(3)氧化——淀粉法检验I-
蓝色溶液,表明有I-
【典例2】
(杭州外国语学校2019届模拟)为验证卤素单质氧化性的相对强弱,某小组用如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______色气体。
(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。
【答案】
(1)黄绿
(2)湿润的淀粉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
【解析】
(1)A中产生的黄绿色气体为Cl2。
(2)Cl2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Cl2的氧化性强于I2。
(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Cl2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CCl4溶液,显紫红色,可以说明溴的氧化性强于碘。
(5)过程Ⅲ的B中溶液由黄色变为棕红色说明仍有Br2生成,由于B与C中溶液相同,故C中通入Cl2不足,NaBr过量,故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。
【变式2】
(湖北黄冈中学2019届模拟)IBr、ICl、BrF3等称为卤素互化物,(CN)2、(SCN)2、(OCN)2等称为拟卤素,它们的化学性质均与卤素单质相似,请回答下列问题。
(1)氯化碘(ICl)中碘元素的化合价为________;
它与水反应的化学方程式为ICl+H2O===HIO+HCl,该反应的反应类型为________(填中学常见的无机反应类型)。
(2)溴化碘(IBr)具有强氧化性,能与Na2SO3溶液反应,发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(3)①已知某些离子的还原性强弱顺序为I->
SCN->
CN->
Cl-。
现将几滴KSCN溶液滴入到含少量Fe3+的溶液中,溶液立即变红,向其中逐滴滴入酸性KMnO4溶液,观察到红色逐渐褪去,请利用平衡移动原理解释这一现象:
________________________。
②下列物质中,也可以使该溶液红色褪去的是________(填字母)。
A.新制氯水 B.碘水
C.SO2D.盐酸
(4)KCN为剧毒物质,处理含有KCN的废水常用的方法:
在碱性条件下用NaClO溶液将CN-氧化为CO
和一种单质气体,该反应的离子方程式为_____________________。
(5)已知HCN的电离常数K=6.2×
10-10,H2CO3的电离常数K1=4.5×
10-7,K2=4.7×
10-11,则下列离子方程式能发生的是________(填字母)。
A.CN-+CO2+H2O===HCN+HCO
B.2HCN+CO
===2CN-+CO2↑+H2O
C.2CN-+CO2+H2O===2HCN+CO
D.HCN+CO
===CN-+HCO
(1)+1 复分解反应
(2)IBr+SO
+H2O===I-+Br-+SO
+2H+
(3)①酸性高锰酸钾溶液将SCN-氧化,减小了SCN-的浓度,使反应Fe3++3SCN-Fe(SCN)3的平衡不断向左移动,最终Fe(SCN)3完全反应,红色消失 ②AC
(4)2CN-+5ClO-+2OH-===2CO
+5Cl-+N2↑+H2O
(5)AD
(1)Cl得电子能力强于I,则ICl中Cl元素显-1价、I元素显+1价;
此反应中没有化合价的变化,属于复分解反应(非氧化还原反应)。
(2)IBr具有强氧化性,I元素显+1价,被还原成I-,SO
被氧化成SO
,因此离子方程式为IBr+SO
+2H+。
(3)①溶液立即变红,发生反应Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,加入酸性KMnO4溶液红色褪去,说明KMnO4把SCN-氧化,促使上述平衡向逆反应方向移动,最终Fe(SCN)3完全反应,溶液红色褪去;
②能使红色褪去的物质,可以具有强氧化性,如新制氯水中Cl2将SCN-氧化,也可以具有还原性,如SO2将Fe3+还原,故A、C正确。
(4)CN-中N元素显-3价,C元素显+2价,另一种单质气体为N2,因此反应的离子方程式为2CN-+5ClO-+2OH-===2CO
+N2↑+5Cl-+H2O。
(5)根据电离常数大小,推出酸电离出氢离子的能力强弱顺序(酸性强弱)为H2CO3>
HCN>
HCO
,根据“强酸制取弱酸”的规律知,A、D正确。
考点一氯气的性质
【典例1】下列说法错误的是( )
A.(2019浙江)液氯可以储存在钢瓶中
B.(2018年全国卷II)漂白粉可用于生活用水的消毒
C.(2017天津)用氯气处理水中的Cu2+、Hg+等重金属离子
D.(2019江苏)MnO2和稀盐酸反应制取Cl2
【答案】C
【解析】液氯就是液态的氯气,与钢瓶不反应,可以储存在钢瓶中,A正确;
漂白粉具有强氧化性,可用于生活用水的消毒,B正确;
氯气可用于水的消毒杀菌,对重金属离子没有作用,可以加入硫化物生成硫化物沉淀来处理重金属,C错误;
二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应制取氯气,故D错误。
【变式1】下列说法不正确的是( )
A.(2018·
全国卷Ⅱ,7B)漂白粉可用于生活用水的消毒
B.(2018·
北京,9B)石蕊溶液滴入氯水中,溶液变红,随后迅速褪色,不涉及氧化还原反应
C.(2018·
海南,5D)氯水具有较强的氧化性,可用于漂白纸张、织物等
D.(2017·
全国卷Ⅲ,9B)清洗碘升华实验所用试管,先用酒精清洗,再用水清洗
【答案】B
【解析】B项,红色褪去是HClO表现强氧化性;
D项,碘易溶于酒精,可用酒精清洗碘,又由于酒精与水互溶,再用水清洗即可洗净,正确。
考点二氯水的性质
【典例2】(2019·
江西九江一中期末)下列关于新制氯水及久置氯水的说法,不正确的是( )
A.新制的氯水呈浅黄绿色,而久置的氯水无色
B.新制的氯水漂白作用强,而久置的氯水漂白作用很弱
C.新制的氯水所含成分多,而久置的氯水所含成分少
D.新制的氯水中无氯离子,而久置的氯水中则含氯离子
【答案】D
【解析】新制氯水中含有氯气,呈浅黄绿色,而久置氯水溶质为HCl,溶液为无色,A正确;
新制氯水含有次氯酸,具有漂白性,HClO不稳定,见光易分解,久置氯水中HClO浓度较小,漂白作用很弱,B正确;
氯气与水发生反应:
HCl+HClO,HClO不稳定,见光易分解,促进平衡向正反应方向移动,久置的氯水所含Cl2少,新制氯水含有Cl2、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-等粒子,C正确、D错误。
【方法技巧】液氯、新制氯水、久置氯水的比较
液氯
新制氯水
久置氯水
分类
纯净物
混合物
浅黄绿色
无色
酸性、氧化性、漂白性
酸性
粒子
种类
Cl2、HClO、H2O、H+、
Cl-、ClO-、OH-
H2O、H+、
Cl-、OH-
(2019·
宁夏银川一中模拟)在探究新制氯水成分及性质的实验中,依据下列方法和现象,不能得出相应结论的是( )
选项
方法
现象
结论
A
观察氯水颜色
氯水呈浅黄绿色
氯水中含Cl2
B
向饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水
有无色气体产生
氯水中含HClO
C
向红色纸条上滴加氯水
红色纸条褪色
氯水具有漂白性
D
向FeCl2溶液中滴加氯水
溶液变成棕黄色
氯水具有氧化性
【解析】氯气为黄绿色气体,氯水呈浅黄绿色,是因为溶解了氯气,A正确;
向饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水,有无色气体产生,是因为HCO
与氯水中的H+发生反应生成水和二氧化碳,B错误;
红色纸条褪色,说明氯水具有漂白性,C正确;
向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液变成棕黄色,是因为发生反应2FeCl2+Cl2===2FeCl3,说明氯水具有氧化性,D正确。
考点三氯气的实验室制法
【典例3】(2019·
山东泰安一中模拟)如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持装置已略)。
(1)制备氯气选用的试剂为漂粉精固体和浓盐酸,则相关反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)装置B中饱和食盐水的作用是________________________________________;
同时装置B也是安全瓶,监测实验进行时装置C是否发生堵塞,请写出发生堵塞时装置B中的现象:
________________________________________________________________________________________。
(3)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性,为此装置C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处依次放入________(填字母)。
a
b
c
d
Ⅰ
干燥的
有色布条
湿润的
Ⅱ
碱石灰
硅胶
浓硫酸
无水氯化钙
Ⅲ
(4)设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。
当向D装置中缓缓通入一定量氯气时,可以看到无色溶液逐渐变为________色,说明氯的非金属性强于溴。
(5)打开活塞,将装置D中少量溶液加入装置E中,振荡后静置。
观察到的现象是________________________________________________________________________。
(1)根据氧化还原反应的规律,次氯酸钙与浓盐酸反应生成氯化钙、氯气与水,反应的化学方程式为Ca(ClO)2+4HCl(浓)===CaCl2+2Cl2↑+2H2O。
(2)浓盐酸易挥发,反应制取的氯气中含有HCl,装置B中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl;
若装置C发生堵塞,装置B中的压强会增大,长颈漏斗中液面上升,形成水柱。
(3)验证氯气是否具有漂白性,要对比验证干燥氯气和湿润氯气有无漂白性,因此Ⅰ处应为湿润的有色布条,Ⅱ处应为干燥剂,Ⅲ处应为干燥的有色布条,U形管中
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