化学高考分考点精讲精析含真题富集在海水中的元素卤素.docx
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化学高考分考点精讲精析含真题富集在海水中的元素卤素
2014化学高考分考点精讲精析(含2013真题):
分子结构与性质 富集在海水中的元素——卤素
[考纲要求] 1.了解氯元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解氯元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。
3.卤族元素的性质递变规律及与化工生产相结合的资源综合利用。
考点一 氯及其化合物的性质和应用
知识梳理
1.氯气的物理性质
颜色状态气味密度毒性溶解性[来源:
GKSTK.Com]
黄绿色气体刺激性比空气大有毒1体积水溶解
2体积Cl2
注意 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。
(如图所示)
2.从氯的原子结构认识氯气的化学性质——氧化性
――――→得1e-H2,Fe,I-
(1)与金属反应:
与变价金属反应生成高价金属氯化物。
①与铁反应:
2Fe+3Cl2=====点燃2FeCl3。
②与铜反应:
Cu+Cl2=====点燃CuCl2。
(2)与非金属反应
与H2反应:
H2+Cl2=======点燃或光照2HCl。
现象—――→燃烧时安静燃烧,发出苍白色火焰,瓶口有白雾――→光照时剧烈反应,发生爆炸,瓶口有白雾
(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+2Fe2+===2Fe3++2Cl-。
3.从化合价的角度认识Cl2的化学性质——歧化反应
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
氯气与水反应的化学方程式:
Cl2+H2OHCl+HClO。
(2)与碱反应(完成下列化学方程式)
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。
漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2、CaCl2,有效成分是Ca(ClO)2。
4.次氯酸和次氯酸盐的性质
(1)次氯酸(HClO)
①不稳定性:
化学方程式为2HClO=====光(或△)2HCl+O2↑。
②弱酸性:
比碳酸酸性弱,电离方程式为HClOH++ClO-。
③强氧化性:
具有漂白性。
(2)Ca(ClO)2的主要化学性质
①Ca(ClO)2是漂白粉的有效成分,它的稳定性比HClO强。
②水解显碱性,其水解离子方程式:
ClO-+H2OHClO+OH-。
③与酸反应生成HClO,作为漂白或消毒剂的原理可用化学方程式表示为Ca(ClO)2+CO2+H2O===2HClO+CaCO3↓。
深度思考
1.如遇到氯气泄漏应如何自救?
答案 Cl2密度比空气大,因此要逆着风向往高处转移。
由于Cl2易和碱反应,可用蘸有肥皂水或纯碱溶液的毛巾捂住鼻子。
2.将Cl2通入石蕊试液中的现象是什么?
能用pH试纸测定氯水的pH值吗?
答案 现象是先变红后褪色。
不能用pH试纸测定,因为氯水中的HClO能将pH试纸漂白。
3.如何保存氯水、漂白粉?
说明原因。
答案 应避光(棕色试剂瓶中),密封保存。
原因:
氯水中的HClO见光易分解,氯水具有挥发性,易挥发出Cl2,漂白粉易吸收空气中的CO2和水蒸气生成HClO,HClO见光分解而使漂白粉失效。
题组一 氯气的氧化性
1.下列氯化物中,既能由金属和氯气直接反应得到,又能由金属和盐酸反应制得的是
( )
A.FeCl2B.AlCl3C.FeCl3D.CuCl2
答案 B
解析 因为Cl2具有较强的氧化性,当Cl2与金属反应时,都可把金属氧化成最高价态的金属氯化物,而盐酸中H+的氧化能力较弱,只能把Fe氧化成Fe2+,而不能把Cu氧化。
2.把氯气通入下列各物质的溶液中,阴离子和阳离子都能被氧化的是( )
A.NaOHB.Na2SO3C.FeBr2D.FeSO4
答案 C
解析 Cl2具有较强的氧化性,而Fe2+、Br-、SO2-3都能被Cl2氧化。
故C项符合要求。
3.氯气是一种重要的工业原料。
工业上利用反应3Cl2+2NH3===N2+6HCl检查氯气管道是否漏气。
下列说法错误的是( )
A.若管道漏气遇氨就会产生白烟
B.该反应利用了Cl2的强氧化性
C.该反应属于复分解反应
D.生成1molN2有6mol电子转移
答案 C
解析 根据题给反应知,其产物氯化氢遇氨产生白色NH4Cl固体,产生白烟现象,A正确;从方程式看Cl元素化合价降低,氮元素化合价升高,所以Cl2为氧化剂,B正确;生成1molN2时,2个N从-3价升高到0价转移6mol电子,故D正确;根据复分解反应的定义,C错。
题组二 氯水的成分及性质多重性的应用
4.氯水中存在多种分子和离子,它们在不同的反应中表现出不同的性质。
下列结论正确的是( )
A.加入有色布条,片刻后有色布条褪色,说明有Cl2存在
B.溶液呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2存在
C.先加入盐酸酸化,再加入AgNO3溶液,生成白色沉淀,说明有Cl-存在
D.加入NaOH溶液,氯水的浅黄绿色消失,说明有HClO存在
答案 B
解析 A项,氯水能使有色布条褪色是因为氯水中含有的HClO具有强氧化性;C项,由于加入盐酸酸化的过程中引入了Cl-,所以根据生成白色沉淀无法说明氯水中是否存在Cl-;D项,因Cl2、HCl和HClO均能与NaOH溶液反应,所以加入NaOH溶液时氯水颜色消失不能说明其中有HClO存在。
5.氯气溶于水达到平衡后,若其他条件不变,只改变某一条件,下列叙述正确的是( )
A.再通入少量氯气,c(H+)c(ClO-)减小
B.通入少量SO2,溶液漂白性增强
C.加入少量固体NaOH,一定有c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)
D.加入少量水,水的电离平衡向正反应方向移动
答案 D
解析 Cl2溶于水后,存在如下平衡Cl2+H2OH++Cl-+HClO,HClOH++ClO-,前者程度大,后者程度小,c(H+)增大的多,c(ClO-)增大的少,c(H+)c(ClO-)增大,A错;SO2+Cl2+2H2O===2HCl+H2SO4,溶液漂白性减弱,B错;加入少量NaOH固体后,当溶液pH=7时选项中式子成立,故C错;D中加入水后,溶液中c(H+)减小,平衡向c(H+)增大的方向移动,因此水的电离平衡向正反应方向移动,D对。
6.今有甲、乙、丙三瓶等体积的新制氯水,浓度均为0.1mol•L-1。
如果在甲瓶中加入少量的NaHCO3晶体(nmol),在乙瓶中加入少量的NaHSO3晶体(nmol),丙瓶不变。
片刻后,甲、乙、丙三瓶溶液中HClO的物质的量浓度的大小关系是(溶液体积变化忽略不计)( )
A.甲=乙>丙B.甲>丙>乙C.丙>甲=乙D.乙>丙>甲[来源:
GKSTK.Com]
答案 B
解析 氯水中存在下列平衡:
Cl2+H2OHCl+HClO,加入NaHCO3后,因为酸性:
HCl>H2CO3>HClO,所以NaHCO3与HCl反应而不与HClO反应,平衡向右移动,HClO浓度增大;乙瓶中因HClO具有强氧化性,可将NaHSO3氧化,从而使HClO浓度下降。
题组三 有关氯水性质的实验探究
7.某学习小组设计以下四个实验探究氯水的成分,请根据下表回答问题。
实验序号实验方法实验现象结论
①将氯水滴加到AgNO3溶液中生成白色沉淀
②将氯水滴加到含有酚酞的NaOH溶液中
③淀粉KI试纸变蓝色氯水中含有Cl2
④将足量的氯水滴加到Na2CO3溶液中氯水中含有H+
(1)实验①得出的结论________________________________________________。
(2)指出实验②和实验④中的“实验现象”:
②________________,④__________________。
(3)实验③中“实验方法”的具体操作过程是_______________________________
_____________________________________________________________________。
(4)通过实验②的“实验现象”,同学们得出两个不同的结论。
这两个结论可能是a._________________________________________________________________,
b._______________________________________________________________。
请设计简单的实验证明哪一个是正确的_________________________________。
答案
(1)氯水中含有Cl-
(2)溶液褪色 有气泡冒出
(3)取一片淀粉KI试纸,置于表面皿或玻璃片上,用洁净的玻璃棒蘸取氯水,滴在试纸上
(4)a.氯水中含有HClO,其漂白作用使溶液褪色
b.氯水中含有H+,中和OH-使溶液褪色
向褪色后的溶液中滴加NaOH溶液至溶液显碱性,若溶液不再显红色,证明红色消失是HClO的漂白作用引起的;若溶液重新显红色,证明是H+的中和作用引起的
8.饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓的HClO溶液的方法之一。
某同学运用这一方法,尝试制取HClO溶液并进行了如下定性实验:
①在试管中加入过量的块状碳酸钙,再加入约20mL饱和氯水,充分反应,有少量气泡产生,溶液的黄绿色褪去;
②过滤,将滤液滴在有色布条上,发现其漂白性更强;
③为了确定反应产物,将滤液分为三份,分别进行以下实验:
第一份与石灰水混合,立即产生大量白色沉淀;
第二份与稀盐酸混合,立刻产生大量气泡;
第三份加热,看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生。
经检测,上述实验中产生的无色气体均为CO2气体。
(1)试解释可以在饱和氯水中加入石灰石制备HClO的原因:
________________。
(2)写出步骤③中第一份及第二份滤液发生反应的离子方程式:
第一份__________________________________________________________。
第二份__________________________________________________________。
(3)试根据所学知识推测,在②的滤液中含有的溶质,除了溶解的极少量氯气外,还含有的其他溶质为(写化学式)____________________________________________。
答案
(1)由于饱和氯水中存在:
Cl2+H2OH++Cl-+HClO,加入CaCO3后,2HCl+CaCO3===CaCl2+CO2↑+H2O,使平衡右移,HClO的浓度增大
(2)Ca2++HCO-3+OH-===CaCO3↓+H2OHCO-3+H+===CO2↑+H2O
(3)CaCl2、Ca(HCO3)2、HClO
解析 饱和氯水中存在:
Cl2+H2OHCl+HClO的平衡体系,加入过量CaCO3后,2CaCO3+2HCl===Ca(HCO3)2+CaCl2,CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O,使HCl浓度降低,平衡右移,Cl2浓度降低,溶液黄绿色褪去;HClO浓度增大,溶液漂白性增强。
由于滤液中含有HClO、CaCl2、Ca(HCO3)2等成分,Ca(HCO3)2与Ca(OH)2反应生成CaCO3沉淀;与HCl反应产生CO2气体;Ca(HCO3)2受热分解生成CaCO3沉淀和CO2气体。
氯水成分寻找方法及氯水性质的探究
1.氯水成分寻找方法
氯水中存在三个平衡关系:
(1)Cl2+H2OHCl+HClO
(2)HClOH++ClO-
(3)H2OH++OH-
根据可逆反应的特点,即可得出氯水中存在的各种微粒。
2.氯水的多重性质
氯水的各种成分决定了它具有多重性质:
(1)Cl2的氧化性——与还原性物质反应。
如:
2FeCl2+Cl2===2FeCl3(除去FeCl3溶液中的FeCl2)
SO2+Cl2+2H2O===2HCl+H2SO4(SO2和Cl21∶1混合物通入水中不再具有漂白性)
Na2SO3+Cl2+H2O===2HCl+Na2SO4(除去水中的余氯)
(2)HCl酸性和Cl-的性质
向NaHCO3溶液中加入氯水,有气泡产生就是利用了盐酸的酸性。
加入AgNO3溶液可以检验出氯水中的Cl-,现象是有白色沉淀生成。
(3)HClO的氧化性
在解释漂白性、杀菌消毒时,使用的是HClO的氧化性。
向氯水中滴加紫色石蕊试液,先变红(H+作用的结果),后褪色(HClO作用的结果)。
考点二 氯气的实验室制法
氯气是一种性质活泼的气体,以氯气的实验室制备、性质实验为素材的实验题目在高考实验类试题中占有很重要的位置,复习中应高度重视。
题组一 氯气制备原理、装置的考查
1.(2013•上海春季,19)实验室制备氯气的装置如下图。
图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置,其中错误的是( )
A.①B.②C.③D.④
答案 C
解析 装置③的导气管长短错误,应长进短出。
2.实验室用下列两种方法制氯气:
①用含HCl146g的浓盐酸与足量的MnO2反应;②用87gMnO2与足量浓盐酸反应。
所得的氯气( )
A.①比②多B.②比①多
C.一样多D.无法比较
答案 B
解析 146gHCl的物质的量为4mol,87gMnO2的物质的量为1mol,由方程式:
MnO2+4HCl(浓)=====△MnCl2+Cl2↑+2H2O知,1molMnO2可以与4molHCl反应,但是,应注意稀盐酸与MnO2不反应,也就是说1molMnO2与足量浓盐酸反应生成的Cl2多。
题组二 氯气制备与性质实验的综合考查[来源:
学优gkstk]
3.如图所示,是一个制取氯气并以氯气为原料进行特定反应的装置,其中各试剂瓶装的试剂为:
B(氢硫酸)、C(溴化亚铁溶液)、D(KI淀粉溶液)、E(混有二氧化硫的氯化钡溶液)、F(水)、H(紫色石蕊试液)。
(1)A是氯气发生装置,其化学反应方程式是________________________________。
(2)Ⅰ中b瓶内加入的液体最好是________。
(3)用图示的Ⅱ或Ⅲ代替Ⅰ是否可行?
________。
简要说明理由_________________。
(4)实验开始时,先点燃A处酒精灯,打开分液漏斗旋塞和Ⅰ处活塞,让氯气充满整个装置,再点燃G处酒精灯,回答下列问题:
①怎样证明氯气已充满了整个装置?
________________。
②下列装置中的现象是C_______;D_______;E________;F________。
(5)G装置的硬质玻璃管内盛有炭粉,发生氧化还原反应,其产物为二氧化碳和氯化氢,写出G中反应的化学方程式:
________________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
装置F的作用是_____________________________________________________。
(6)在H处,紫色石蕊试液的颜色由紫色变为红色,再变为无色,其原因是_____________________________________________________________________。
答案
(1)MnO2+4HCl(浓)=====△MnCl2+2H2O+Cl2↑
(2)饱和食盐水
(3)Ⅱ可行,Ⅲ不行 Ⅱ与Ⅰ原理相同,而Ⅲ中因c瓶口密封,体积不能改变,压强增大会有危险
(4)①观察,当整个装置内充满黄绿色气体时,说明氯气已充满整个装置
②溶液由浅绿色变为深红棕色 溶液变蓝 生成白色沉淀 溶液变为浅黄绿色
(5)C+2H2O+2Cl2=====△CO2+4HCl
向G中提供反应所需的水蒸气
(6)生成的HCl使紫色石蕊试液变红色,剩余的氯气又与水作用生成次氯酸,起漂白作用,使红色褪去
解析
(1)MnO2+4HCl(浓)=====△MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)b瓶的作用是贮存多余的Cl2,试剂最好为饱和食盐水。
(3)Ⅱ原理同Ⅰ,可代替Ⅰ;Ⅲ中c瓶口密封,不安全。
(4)①当黄绿色气体充满整个装置时,说明Cl2已充满。
②Cl2有强氧化性,可将Fe2+、Br-、I-、SO2氧化为Fe3+、Br2、I2、SO2-4,故C中
溶液由浅绿色变为深红棕色;D中溶液变蓝;E中产生白色沉淀BaSO4;F中由于
吸收了Cl2变为浅黄绿色。
(5)C+2H2O+2Cl2=====△CO2+4HCl,F的作用是提供G中发生反应所需的水蒸气。
(6)生成的HCl使紫色石蕊试液变红色,剩余的Cl2与水反应生成HClO又起漂白作用。
性质验证型实验题解题策略
解性质验证型实验题的关键是结合题目要求和所给的仪器、装置以及所给的试剂,了解命题的意图。
一般思路是:
明确实验目的(该实验要求做什么);明确题干、题图含义(认真理解实验的设计思路、每一个装置的设计意图),理解题目给我们达成实验目的提供了什么依据和有效信息;明确解答问题的落点是什么?
即试题给我们设置了什么样的问题情境,要求我们回答什么问题。
1.已给出试剂或装置(仪器)的实验
该类题目的关键是通读全题,结合题意或元素化合物的性质,弄清楚在某一仪器处发生的反应或该反应的现象,同时要理解设置的仪器或装置的目的。
这样问题就能迎刃而解。
2.已知反应或反应现象及仪器操作要求
该类题目的关键是根据题目的现象或操作要求等,通过所学元素化合物的性质或化学实验的仪器使用和基本操作,确定此处缺少的试剂或缺少的装置或仪器。
考点三 卤素的性质及X-的检验
1.氯、溴、碘的存在及单质的物理性质
(1)氯、溴以化合态的形式存在于海水和陆地的盐矿中。
碘则主要存在于海草(如海带)中,也存在于海水和盐矿中。
(2)溴、碘单质的物理性质
Br2是一种深红棕色液体,易挥发;I2是一种紫黑色固体,易升华。
Br2溶解在水中的颜色是黄色→橙色,I2溶解在水中的颜色是深黄色→褐色,Br2溶解在CCl4中的颜色是橙色→橙红色,I2溶解在CCl4中的颜色是紫色→深紫色。
2.氯、溴、碘单质化学性质比较
(1)与碱溶液反应,如与NaOH溶液反应的化学方程式为2NaOH+X2===NaX+NaXO+H2O(X=Cl、Br、I)。
(2)氧化性
①都能与金属反应生成金属卤化物,如与钠反应的化学方程式为2Na+X2===2NaX(X=Cl、Br、I)。
②氯、溴、碘单质的氧化性强弱是Cl2>Br2>I2,阴离子的还原性:
Cl-
Cl2能从Br-的溶液中置换出Br2,其离子方程式:
Cl2+2Br-===2Cl-+Br2;同理,Br2能置换I2,其离子方程式:
Br2+2I-===2Br-+I2。
③与一些还原性离子反应,如Br2与SO2-3、Fe2+反应的离子方程式分别为SO2-3+Br2+H2O===SO2-4+2Br-+2H+,2Fe2++Br2===2Br-+2Fe3+。
3.卤素离子的检验方法
(1)AgNO3溶液——沉淀法
未知液――――――→滴加AgNO3溶液和稀硝酸生成白色沉淀,则有Cl-淡黄色沉淀,则有Br-黄色沉淀,则有I-
(2)置换——萃取法
未知液――――――――→加适量新制饱和氯水振荡―――――――――――→加入CCl4(下层)或汽油(上层)振荡
有机层呈红棕色或橙红色,表明有Br-紫色、浅紫色或紫红色,表明有I-
(3)氧化——淀粉法检验I-
未知液――――――――――――→加入适量新制饱和氯水(双氧水)振荡――→淀粉溶液振荡蓝色溶液,表明有I-
深度思考
1.请列举哪些物质能使溴水褪色?
答案
(1)被H2S、SO2、SO2-3、I-等还原剂还原而褪色。
(2)与NaOH等强碱溶液发生自身氧化还原反应而褪色:
Br2+2NaOH===NaBrO+NaBr+H2O。
(3)与较活泼金属(如Mg+Br2===MgBr2)反应而褪色。
(4)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。
(5)能被溴水氧化的、含有醛基的化合物。
(6)能与溴水发生反应的碱性物质,如Na2CO3等。
(7)加入活性炭等吸附剂,使溴水褪色。
2.下列哪些事实或实验能说明氧化性:
Cl2>Br2>I2_____________________________。
①氯水分别滴入KBr、NaI溶液中颜色加深,而溴水滴入NaCl溶液中无明显变化,滴入KI淀粉溶液中,溶液变蓝
②H2和Cl2的混合气体光照爆炸,H2和Br2的混合气体加热才能反应,而H2和I2反应更困难
③Fe分别与Cl2、Br2、I2反应生成Fe的化合物的化合价高低
④HCl、HBr、HI的热稳定性越来越差
⑤Cl2、Br2、I2在水中的溶解度逐渐减小
答案 ①②④
3.淀粉KI试纸常用于检验哪些物质?
答案 检验强氧化性物质如Cl2、Br2、FeCl3溶液、O3等,反应原理是I-被氧化成I2而使淀粉变蓝。
4.请设计多种方案鉴别NaCl、NaBr、KI三种白色固体。
答案 方法一:
可用氯水鉴别。
把这三种物质各取少量配成溶液,加入新制的氯水和汽油(或四氯化碳),振荡,分层,使汽油层呈无色的是NaCl;使汽油层呈橙色的是NaBr;呈紫红色的是KI。
方法二:
可先用焰色反应将KI区分出来。
然后再将另外两种物质各取少量配成溶液,加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成的是NaCl,有淡黄色沉淀生成的是NaBr。
方法三:
分别取少量固体配成溶液,分别加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成的是NaCl,有淡黄色沉淀生成的是NaBr,有黄色沉淀生成的是KI。
题组一 卤素单质氧化性强弱比较
1.(2013•北京理综,27)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________________________________________________。
(
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