通用版版高考化学微一轮复习第13讲富集在海水中的元素学案.docx

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通用版版高考化学微一轮复习第13讲富集在海水中的元素学案

第13讲　富集在海水中的元素——卤素

考纲要求

1.掌握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

1．氯气的性质

（1）物理性质

颜色

气味

毒性

密度

特性

黄绿色

强烈刺激性气味

有毒

比空气大

易液化

（2）化学性质（写出化学方程式）

①与金属Na

Fe2Fe＋3Cl2

2FeCl3Cu

②与非金属：

H2＋Cl2

2HCl

③与水：

Cl2＋H2O

HCl＋HClO

2．氯的化合物

（1）次氯酸（HClO）

（2）次氯酸钙[Ca（ClO）2]

①Ca（ClO）2是漂白粉的有效成分。

②漂白原理：

Ca（ClO）2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO。

【多维思考】

1．若遇到Cl2泄漏，应如何自救？

提示：

Cl2的密度比空气大，要逆风向高处跑。

由于Cl2易和碱反应，故可用肥皂水或纯碱溶液润湿的毛巾捂住口鼻。

2．能否用pH试纸测定氯水的pH?

提示：

不能。

氯水的成分及性质

1．成分：

三种分子（H2O、Cl2、HClO）、四种离子（ClO－、Cl－、H＋、OH－）。

2．性质：

氯水的多种成分决定了它具有多重性质

①Cl2的强氧化性；②HCl的强酸性；③HClO的强氧化性、弱酸性；④Cl－的性质。

在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，现列表如下：

参与反应的微粒

所加试剂

实验现象

离子方程式或解释

Cl－

AgNO3溶液

白色沉淀

Cl－＋Ag＋===AgCl↓

H＋

Na2CO3固体

有气泡产生

2H＋＋CO

===

CO2↑＋H2O

HClO

有色布条

布条颜色褪去

发生氧化还原反应

Cl2

FeCl2溶液

溶液变棕黄色

2Fe2＋＋Cl2===

2Fe3＋＋2Cl－

Cl2、H2O

SO2

黄绿色褪去

SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO

HClO、H＋

石蕊溶液

先变红后褪色

酸性和漂白性

Cl2、H＋

镁粉

氯水的颜色褪去并有气泡产生

Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，H＋被消耗，使Cl2＋H2O

HCl＋HClO，平衡右移，Cl2减少，颜色变浅直至褪色

3.氯水的酸性和漂白性

向新制氯水中滴入NaOH等强碱溶液，氯水褪色是因为Cl2与NaOH发生了反应，但向新制氯水中滴入石蕊试液，溶液先变红色，后来颜色又褪去，显红色是因为氯水显酸性，褪色的原因是HClO的强氧化性将色素氧化。

考向一　氯气及其水溶液的性质

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．FeCl2　　　　　　B．AlCl3

C．FeCl3D．CuCl2

答案：

B

2．用经Cl2消毒的自来水配制下列溶液：

①Na2SO3；②KI；③AlCl3；④FeCl2；⑤AgNO3；⑥稀盐酸，发现部分药品变质，它们是（　　）

A．①②④⑤B．①②③④

C．①②④D．③⑥

解析：

用Cl2消毒的自来水中，含有盐酸和氧化剂HClO，Cl－能使Ag＋沉淀，HClO能将SO

、Fe2＋、I－等氧化。

答案：

A

3．氯水中含有多种成分，因而具有多种性质，根据氯水分别与如图四种物质发生的反应填空（a、b、c、d重合部分代表物质间反应，且氯水足量）。

（1）能证明氯水具有漂白性的是________（填“a”“b”“c”或“d”）。

（2）c过程中的现象是__________________________________，

b过程中反应的离子方程式为___________________________。

（3）a过程中反应的化学方程式为________________________。

解析：

氯水中Cl2能氧化FeCl2，H＋与Na2CO3、石蕊作用，Cl－能与Ag＋生成AgCl，氯水成分中的HClO，具有漂白性，能使石蕊溶液褪色。

答案：

（1）d　

（2）产生白色沉淀　2H＋＋CO

===H2O＋CO2↑　（3）Cl2＋2FeCl2===2FeCl3

考向二　次氯酸和次氯酸盐

4．下列关于漂白粉的叙述正确的是（　　）

A．漂白粉的有效成分是Ca（ClO）2和CaCl2

B．漂白粉在空气中久置后会变质

C．漂白粉是由Cl2与烧碱制得的

D．在使用漂白粉时应用浓盐酸

解析：

Cl2通入石灰乳中制得漂白粉；其有效成分是Ca（ClO）2；漂白粉在空气中发生如下反应Ca（ClO）2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，漂白粉在空气中久置会变质；D选项中，浓盐酸与漂白粉发生反应，Ca（ClO）2＋4HCl（浓）===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O。

答案：

B

5．氯在饮用水处理中常用作杀菌剂，且HClO的杀菌能力比ClO－强。

25℃时氯气—氯水体系中存在以下平衡关系：

Cl2（g）Cl2（aq）

K1＝10－1.2

Cl2（aq）＋H2O

HClO＋H＋＋Cl－　K2＝10－3.4

HClO

H＋＋ClO－　Ka＝？

其中Cl2（aq）、HClO和ClO－分别在三者中所占分数（α）随pH变化的关系如图所示。

下列表述正确的是（　　）

A．Cl2（g）＋H2O

2H＋＋ClO－＋Cl－　K＝10－10.9

B．在氯处理水体系中，c（HClO）＋c（ClO－）＝c（H＋）－c（OH－）

C．用氯处理饮用水时，pH＝7.5时杀菌效果比pH＝6.5时差

D．氯处理饮用水时，在夏季的杀菌效果比在冬季好

解析：

Cl2（g）＋H2O2H＋＋ClO－＋Cl－　K＝K1×K2×Ka，由图可得Ka＝10－7.5，故K值为10－12.1，A项错误；根据电荷守恒得，c（H＋）＝c（OH－）＋c（ClO－）＋c（Cl－），而c（HClO）由于部分电离而不等于c（Cl－），B项错误；已知HClO的杀菌能力比ClO－强，从图中可知，c（HClO）在pH＝7.5时此在pH＝6.5时低，则杀菌效果较差，C项正确；夏季温度高，氯的溶解能力变差，杀菌效果也变差，D项错误。

答案：

C

考点二　氯气的实验室制法

一、氯气的实验室制法

1．实验原理：

MnO2＋4H＋＋2Cl－

Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O

若无MnO2，可以用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等氧化剂代替，反应不需要加热，如2KMnO4＋16HCl（浓）===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O。

2．实验装置

3．验满方法

（1）将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛Cl2的瓶口，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。

二、氯气的性质实验

　常见实验形式如图所示：

装置

试剂

实验现象

实验目的

A

浓硫酸

验证干燥的氯气无漂白作用，湿润的氯气有漂白作用

B

干燥红布条

无明显变化

C

湿润红布条

红布条褪色

D

FeCl2溶液

溶液由浅绿色变棕黄色

验证氯气具有强氧化性，可与金属及还原性化合物反应

E

淀粉－KI溶液

溶液变蓝色

F

铁粉

产生棕色烟

G

NaOH溶液

吸收多余的氯气

【感悟测评】

　判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）除去Cl2中少量HCl气体的方法是将混合气体依次通入盛有饱和食盐水和浓H2SO4的洗气瓶（　　）

（2）MnO2与浓盐酸反应制Cl2的离子方程式：

MnO2＋4HCl

Mn2＋＋2Cl－＋Cl2↑＋2H2O（　　）

（3）氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度（　　）

（4）实验室用MnO2和稀盐酸共热制取少量氯气（　　）

（5）用NaOH溶液吸收多余的Cl2时，导气管不能伸到液面以下，原因是防止倒吸（　　）

答案：

（1）√　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）×

1．反应物的选择：

（1）必须用浓盐酸，稀盐酸与MnO2不反应，故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。

（2）用KMnO4、KClO3等作氧化剂时，应撤去装置中的酒精灯。

2．加热温度：

不宜过高，以减少HCl的挥发。

3．Cl2的吸收剂：

常用NaOH溶液或碱石灰，不用澄清石灰水，因为澄清石灰水中Ca（OH）2浓度小，吸收慢且吸收不完全。

4．验满方法：

常根据Cl2的黄绿色判断是否收集满，也可用湿润的淀粉－KI试纸或湿润的蓝色石蕊试纸。

考向一　氯气的制备原理和装置

1．实验室制备氯气的装置如图。

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（　　）

解析：

装置C的导气管，应长进短出。

答案：

C

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多　　　　　　　B．②多

C．一样多D．无法比较

解析：

MnO2不与稀盐酸反应，①中当反应进行到一定程度，浓盐酸变为稀盐酸时，反应停止，146gHCl不能完全反应，故①产生的Cl2少。

答案：

B

考向二　氯气制备和性质的综合探究

3．某校化学实验兴趣小组为了探究在实验室制备Cl2的过程中有水蒸气和HCl挥发出来，同时证明氯气的某些性质，甲同学设计了如图所示的实验装置（部分支撑用的铁架台省略），按要求回答问题。

（1）若用含有0.2molHCl的浓盐酸与足量的MnO2反应制Cl2，制得的Cl2体积（标准状况下）总是小于1.12L的原因是__________________________________________________________

_________________________________________________________。

（2）①装置B中盛放的试剂名称为_______________________，

作用是________________________________________________

_________________________________________________________。

装置C中盛放的试剂足量，其名称为______________________，

作用是_______________________________________________。

②装置D和E中出现的现象不同说明的问题是__________________________________________________________

_________________________________________________________。

③装置F的作用是___________________________________。

④写出装置G中发生反应的离子方程式：

___________________

_________________________________________________________。

（3）乙同学认为甲同学的实验有缺陷，不能确保最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种。

为了确保实验结论的可靠性，证明最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种，乙同学提出在某两个装置之间再加一个装置。

你认为该装置应加在________与________之间（填装置字母序号），装置中应放入____________________________（填写试剂或用品名称）。

解析：

（1）加热时HCl挥发，且随着反应的进行浓盐酸变稀，稀盐酸与MnO2不反应，故0.2molHCl并不能全部反应，所以制得Cl2的体积小于1.12L。

（2）实验的目的是验证Cl2中有H2O（g）和HCl（g）及Cl2的某些性质，故装置B中应盛放无水硫酸铜，证明H2O（g）的存在；装置C中应盛放无水CaCl2，用以除去气体中的水蒸气，防止对装置D、E中的实验造成干扰。

装置F的作用是吸收Cl2，装置G的作用是检验是否有HCl。

（3）若能证明F中Cl2被吸收完全，则可证明最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种，故可在F、G之间增加装有湿润的淀粉KI试纸（或湿润的有色布条）的装置，用于检验Cl2是否被完全吸收。

答案：

（1）随着反应的进行盐酸的浓度会变小，MnO2与稀盐酸不反应；加热时HCl因挥发而损失

（2）①无水硫酸铜　证明有水蒸气　无水氯化钙　除去气体中的水蒸气，防止水蒸气对装置D、E中的实验造成干扰（其他合理答案也可）

②氯气无漂白性，次氯酸有漂白性

③吸收氯气　④Ag＋＋Cl－===AgCl↓

（3）F　G　湿润的淀粉KI试纸（或湿润的有色布条）

考点三　卤素性质和X－的检验

1．卤素的性质的递变性、相似性

（1）递变性

（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）。

2．卤素离子的检验方法

（1）AgNO3溶液和稀硝酸—沉淀法

（2）置换—萃取法

（3）氧化—淀粉法

【多维思考】

1．检验Cl－时加入稀HNO3的作用是什么？

能否用稀硫酸代替？

提示：

排除HCO

、CO

等离子的干扰；不能用稀硫酸代替，因为Ag2SO4微溶于水。

2．淀粉－KI试纸常用于检验哪些物质？

提示：

检验强氧化性物质，如Cl2、Br2、O3、FeCl3溶液等。

1．F2、Br2、I2的特殊性

（1）氟元素无正价，F2与H2O发生置换反应：

2F2＋2H2O===4HF＋O2。

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

（3）晶体碘易升华，I2能使淀粉变蓝色。

2．Cl2、Br2、I2溶于各溶剂后的颜色

溶质

Cl2

Br2

I2

溶剂

水

CCl4

水

CCl4

水

CCl4

溶液颜色

黄绿色

黄绿色

橙色

橙红色

棕褐色

紫红色

三种物质在其他有机溶剂（如汽油、苯等）中的颜色与在CCl4中的颜色差别不大，而且由于浓度不同，各物质在同一溶剂中的颜色也有差异。

考向一　卤素单质氧化性强弱的实验探究

1．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。

玻璃管内分别装有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（　　）

选项

①

②

③

④

A

黄绿色

橙色

蓝色

白色

B

无色

橙色

紫色

白色

C

黄绿色

橙色

蓝色

无色

D

黄绿色

无色

紫色

白色

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，Br2为橙色，淀粉遇I2变蓝，可知应选A。

答案：

A

2．某化学小组用如图所示装置验证卤素单质氧化性的相对强弱。

下列说法不正确的是（　　）

A．E处棉花球变成黄色，说明Cl2的氧化性比Br2强

B．F处棉花球变成蓝色，说明Br2的氧化性比I2强

C．E处发生反应的离子方程式为：

Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2

D．G装置中NaOH溶液与Cl2反应的离子方程式为2OH－＋Cl2===ClO－＋Cl－＋H2O

解析：

Cl2与NaBr反应：

Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，故A、C正确；氯气和溴蒸气都能与KI反应生成碘单质，故F处棉花球变成蓝色，不能说明溴的氧化性比碘的强，B错误；Cl2与NaOH反应，其离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，D正确。

答案：

B

考向二　卤素离子的检验方法

3．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．②④⑤D．④⑤⑥

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同②类似，可鉴别，正确。

答案：

C

4．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－

解析：

在KI中加入足量新制氯水，也会置换出单质碘而使溶液变色，故不能确定是否含有溴离子；溴离子和碘离子均能使酸性高锰酸钾溶液褪色；加入少量的碘水，再加入CCl4振荡，有机层是萃取单质碘而显色，并没有溴单质产生。

答案：

D

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）（2017·高考海南卷，7B）碘化钾与浓硫酸反应可制备碘化氢（　　）

（2）（2017·高考江苏卷，3B）ClO2具有还原性，所以可用于自来水的杀菌消毒（　　）

（3）（2017·高考江苏卷，13D）向某黄色溶液中加入淀粉KI溶液，溶液呈蓝色，则溶液中含Br2（　　）

（4）（2017·高考天津卷，1C）用氯气处理水中的Cu2＋，Hg＋等重金属离子（　　）

（5）（2017·高考天津卷，4D）鉴别NaBr和KI溶液，分别加新制氯水后，用CCl4萃取（　　）

（6）（2016·高考全国卷Ⅱ，10D）将Cl2与HCl混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的Cl2（　　）

（7）（2016·高考全国卷Ⅲ，7C）因为次氯酸盐具有氧化性，所以可用漂白粉漂白织物（　　）

（8）（2016·高考全国卷Ⅲ，9C）浓盐酸与MnO2反应制备纯净Cl2，可以将气体产物先通过浓硫酸，后通过饱和食盐水（　　）

（9）（2016·高考全国卷Ⅲ，9D）CCl4萃取碘水中的I2，应先从分液漏斗下口放出有机层，后从上口倒出水层（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）√　（6）×　（7）√　（8）×　（9）√

2．（2016·高考上海卷）向新制氯水中加入少量下列物质，能增强溶液漂白能力的是（　　）

A．碳酸钙粉末　　　　　B．稀硫酸

C．氯化钙溶液D．二氧化硫水溶液

解析：

在氯水中存在反应：

Cl2＋H2O

H＋＋Cl－＋HClO，若反应使溶液中c（HClO）增大，则溶液的漂白性会增强。

A.由于酸性HCl>H2CO3>HClO，所以向溶液中加入碳酸钙粉末，会发生反应：

2HCl＋CaCO3===CaCl2＋H2O＋CO2↑，使化学平衡正向移动，导致c（HClO）增大，则溶液的漂白性会增强，正确；B.若加入稀硫酸，使溶液中c（H＋）增大，平衡逆向移动，溶液的漂白性减弱，错误，C.加入氯化钙溶液，不能发生反应，溶液的水对氯水起稀释作用，使溶液的漂白性减弱，错误；D.加入二氧化硫的水溶液，与Cl2发生反应，Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO

＋2Cl－，使化学平衡逆向移动，溶液的漂白性减弱，错误。

答案：

A

3．（2015·高考北京卷）某消毒液的主要成分为NaClO，还含有一定量的NaOH。

下列用来解释事实的方程式中，不合理的是（已知：

饱和NaClO溶液的pH约为11）（　　）

A．该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备：

Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O

B．该消毒液的pH约为12：

ClO－＋H2O

HClO＋OH－

C．该消毒液与洁厕灵（主要成分为HCl）混用，产生有毒Cl2：

2H＋＋Cl－＋ClO－===Cl2↑＋H2O

D．该消毒液加白醋生成HClO，可增强漂白作用：

CH3COOH＋ClO－===HClO＋CH3COO－

解析：

A.消毒液的制备是用NaOH溶液吸收Cl2，发生的离子方程式为：

Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O；B.饱和NaClO溶液pH约为11的原因主要是由于溶液中ClO－的水解，水解方程式为：

ClO－＋H2O

HClO＋OH－该消毒液pH约为12是因为含有一定量的NaOH，其存在会抑制该水解，故B错误；C.该消毒液与洁厕灵（主要成分为HCl）混用会产生有毒的Cl2发生的离子方程式为：

2H＋＋Cl－＋ClO－===Cl2↑＋H2O；D.该消毒液加白醋可生成HClO则可增强漂白作用，运用到了强酸制弱酸的原理，发生的离子方程式为：

CH3COOH＋ClO－===HClO＋CH3COO－。

答案：

B

4．（2015·高考全国卷Ⅰ节选）大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加MnO2和H2SO4，即可得到I2，该反应的还原产物为________。

解析：

浓缩液中的碘元素以I－的形式存在，I－具有还原性，可将MnO2还原为Mn2＋。

答案：

MnSO4或（Mn2＋）