高考化学一轮复习知识梳理+题组训练42 富集在海水中的元素卤素.docx
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高考化学一轮复习知识梳理+题组训练42富集在海水中的元素卤素
第2讲 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
1.氯气的物理性质
颜色
状态
气味
密度
毒性
溶解性
黄绿色
气体
刺激性
比空气大
有毒
1体积水溶解约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
(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
2FeCl3。
②与铜反应:
Cu+Cl2
CuCl2。
(2)与非金属反应
与H2反应:
H2+Cl2
2HCl。
现象—
(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+2FeCl2===2FeCl3。
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
2HCl+O2↑。
②弱酸性:
比碳酸酸性弱。
③强氧化性:
具有漂白性,能杀菌消毒。
(2)Ca(ClO)2的主要化学性质
①Ca(ClO)2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↓。
题组一 氯气和氯水的性质
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.FeCl2B.AlCl3
C.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.把足量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.Na2SO3
C.FeBr2D.FeSO4
答案 C
解析 Cl2具有较强的氧化性,而Fe2+、Br-、SO
都能被Cl2氧化,故C项符合要求。
3.将氯水分别滴入下列各选项所述的溶液中,由实验现象得出的结论完全正确的是( )
选项
氯水滴入下列溶液中
实验现象
结论
A
滴有KSCN的FeCl2溶液
变血红
Cl2具有还原性
B
滴有酚酞的NaOH溶液
褪色
Cl2具有漂白性
C
紫色石蕊溶液
先变红后褪色
Cl2具有酸性、漂白性
D
KI淀粉溶液
变蓝色
Cl2具有氧化性
答案 D
解析 A项,氯水滴入有KSCN的FeCl2溶液中,氯气能将亚铁离子氧化为铁离子,铁离子遇KSCN溶液变血红色,则氯气具有氧化性,故A错误;B项,氯水滴入含有酚酞的NaOH溶液中,氯气和水反应生成酸,再发生酸碱中和反应,NaOH被反应掉,则颜色褪去。
或者反应生成次氯酸,漂白使溶液颜色褪去,故B错误;C项,氯水滴入紫色石蕊溶液中,氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,酸使石蕊变红,次氯酸使其褪色,则次氯酸具有漂白性,而干燥的氯气不具有漂白性,故C错误;D项,氯水滴入KI淀粉溶液中,氯气能将碘离子氧化为碘单质,碘单质遇淀粉变蓝,则氯气具有氧化性,故D正确。
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溶液,先变红(H+作用的结果),后褪色(HClO作用的结果)。
题组二 从平衡移动的角度分析氯水中的变化
4.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,溶液漂白性减弱
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 BC
解析 饱和氯水不能再溶解氯气,各成分的浓度不变,A项错;SO2+Cl2+2H2O===2HCl+H2SO4,Cl2+H2OH++Cl-+HClO的平衡左移,HClO的浓度减小,漂白性减弱,B项正确;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。
5.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
+OH-===CaCO3↓+H2O
HCO
+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浓度减小,平衡右移,Cl2浓度减小,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。
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.Cl2+H2OHCl+HClO平衡移动的应用
向氯水中加入的物质
浓度变化
平衡移动的方向
应用
可溶性氯化物
c(Cl-)增大
左移
①用饱和食盐水除
Cl2中的HCl
②用排饱和食盐水法
收集Cl2
盐酸
c(H+)和
c(Cl-)增大
左移
次氯酸盐与浓盐酸反
应制Cl2
NaOH
c(H+)减小
右移
用NaOH溶液吸收多余Cl2
Ca(OH)2
c(H+)减小
右移
制漂白粉
CaCO3
c(H+)减小
右移
制高浓度的HClO溶液
光照
c(HClO)减小
右移
氯水避光保存或现用现配
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.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。
实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2时应注意以下四点
1.为了减少制得的Cl2中HCl的含量,加热温度不宜过高,以减少HCl的挥发。
2.必须用浓盐酸加热才可反应,稀盐酸不反应。
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。
题组二 氯气制备与性质实验的综合考查
3.如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(部分夹持及加热仪器已略)。
(1)制备氯气选用的药品为固体二氧化锰和浓盐酸,则相关反应的化学方程式为__________________________。
装置B中饱和食盐水的作用是____________________。
同时装置B亦是安全瓶,监测实验进行时C中是否发生堵塞,请写出发生堵塞时B中的现象:
______________________________________________________________。
(2)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性,为此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入的物质为________(填字母)
选项
a
b
c
d
Ⅰ
干燥的有色布条
干燥的有色布条
湿润的有色布条
湿润的有色布条
Ⅱ
碱石灰
硅胶
浓硫酸
无水氯化钙
Ⅲ
湿润的有色布条
湿润的有色布条
干燥的有色布条
干燥的有色布条
(3)设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。
当向D中缓缓通入少量氯气时,可以看到无色溶液逐淅
变为________色,说明氯的非金属性大于溴。
打开活塞,将装置D中少量溶液加入装置E中,振荡。
观察到的现象是______________________________________________。
(4)装置F中用足量的Na2SO3溶液吸收多余氯气,试写出相应反应的离子方程式:
________________________。
答案
(1)MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
除去Cl2中的HCl B中长颈漏斗中液面上升,形成水柱
(2)d
(3)黄 E中溶液分为两层,上层(苯层)为紫红色
(4)SO
+Cl2+H2O===SO
+2Cl-+2H+
考点三 卤素的性质及X-的检验
1.溴、碘单质物理性质比较
性质
Br2
I2
颜色
深红棕色
紫黑色
状态
液体
固体
溶解性
水中
溶解度不大
溶解度不大
有机溶剂中
易溶
易溶
特性
易挥发、有毒
①易升华
②使淀粉变蓝
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SO
、Fe2+反应的离子方程式分别为SO
+Br2+H2O===SO
+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
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-
深度思考
1.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)海水提溴的过程中不发生氧化还原反应( )
(2)可以用淀粉溶液检验加碘食盐中的KIO3( )
(3)用CCl4萃取碘水中的碘,先振荡,后静置,液体分层,下层呈无色( )
(4)碘易升华,可用加热升华法除去NH4Cl中混有的I2( )
(5)能使湿润的淀粉KI试纸变蓝的气体一定是Cl2( )
答案
(1)×
(2)× (3)× (4)× (5)×
2.下列哪些事实或实验能说明氧化性:
Cl2>Br2>I2__________________________________
(填序号)。
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
题组一 卤素单质的颜色及X-检验
1.下列叙述中正确的是( )
A.能使润湿的淀粉KI试纸变成蓝色的物质一定是Cl2
B.用硝酸酸化的硝酸银溶液能一次鉴别NaCl、NaBr、KI三种失去标签的溶液
C.某溶液加入CCl4,CCl4层显紫色,证明原溶液中存在I-
D.某浅黄色的溴水,加入CCl4震荡静置后,上层显橙红色
答案 B
解析 还有很多氧化剂(如HNO3、O3等)能将I-氧化为I2,A错;碘单质的CCl4溶液显紫色,C项错;CCl4的密度比水大,应下层显橙红色,D项错。
2.鉴别NaCl、NaBr、NaI可以选用的试剂是( )
①碘水、淀粉溶液 ②氯水、CCl4 ③溴水、苯 ④稀硝酸、AgNO3溶液 ⑤氯水、苯 ⑥FeCl3溶液、CCl4
A.①②④B.②③⑥
C.②④⑤D.④⑤⑥
答案 C
解析 ①NaCl、NaBr、NaI中加碘水和淀粉溶液均变蓝色;②氯水加入NaBr、NaI中后,再加CCl4萃取,下层分别为橙红色和紫红色,加入NaCl中不发生反应,可以鉴别;③溴水与NaCl、NaBr不反应,与NaI反应生成I2用苯萃取后,前两种上层均为橙红色,无法鉴别;④NaCl、NaBr、NaI与AgNO3溶液反应分别生成AgCl、AgBr、AgI沉淀,且均不溶于稀HNO3,沉淀颜色依次为白色、淡黄色、黄色;⑤与②的原理相似,只是有色层在上层;⑥FeCl3溶液只能氧化I-生成I2,不能鉴别。
题组二 卤素单质氧化性强弱规律的应用
3.某同学向一支试管中按一定的顺序分别加入下列几种物质(一种物质只加一次):
a.KI溶液;b.淀粉溶液;c.NaOH溶液;d.稀硫酸;e.氯水。
发现溶液颜色按如下顺序变化:
①无色→②棕黄色→③蓝色→④无色→⑤蓝色。
下列对此过程进行的分析中错误的是( )
A.加入以上药品的顺序是a→e→b→d→c
B.③→④反应的化学方程式为3I2+6NaOH===5NaI+NaIO3+3H2O
C.溶液由棕黄色变为蓝色的原因是淀粉溶液遇碘变蓝色
D.④→⑤反应的离子方程式为2I-+Cl2===I2+2Cl-
答案 AD
解析 溶液颜色变化:
①无色→②棕黄色说明有碘生成,②棕黄色→③蓝色说明是碘遇淀粉溶液显色,③蓝色→④无色说明碘被消耗,④无色→⑤蓝色说明又生成了碘,此时发生的是NaI和NaIO3在酸性条件下生成碘的氧化还原反应。
4.甲、乙、丙三种溶液中各含有一种X-(X-为Cl-、Br-、I-),向甲中加入淀粉溶液和氯水,则溶
液变为橙色,再加入丙溶液,颜色无明显变化,则甲、乙、丙依次含有( )
A.Br-、Cl-、I-B.Br-、I-、Cl-
C.I-、Br-、Cl-D.Cl-、I-、Br-
答案 B
解析 溴水为橙色,单质碘可使淀粉变蓝色,单质的氧化性:
Cl2>Br2>I2。
结合题目信息,甲溶液为橙色,说明甲溶液内含Br-;再加入丙溶液不变色,说明丙溶液里无I-,只能有Cl-,则乙溶液里一定含I-。
5.向含SO
、Fe2+、Br-、I-各0.1mol的溶液中通入标准状况下的Cl2,通入Cl2的体积和溶液中相关离子的物质的量的关系图正确的是( )
答案 C
解析 本题以氧化还原反应过程为载体,旨在考查学生对化学反应图像的识别能力。
题中四种离子与Cl2反应的先后顺序依次是SO
(消耗2.24LCl2)、I-(消耗1.12LCl2)、Fe2+(消耗1.12LCl2)、Br-(消耗1.12LCl2),因此C选项正确。
此类题既考查卤素单质的化学性质,又考查卤素单质的物理性质。
对于卤素单质的化学性质,学生要重点掌握单质氧化性的强弱顺序(Cl2>Br2>I2),在考试中常结合各种情境进行考查,对于卤素单质的物理性质,除了要注意溴和碘的特性(Br2易挥发,I2易升华)外,还要准确记忆一些常规的性质,如溴和碘在不同溶液中的颜色:
溴的四氯化碳溶液为橙红色,碘的四氯化碳溶液为紫红色。
考点四 含卤物质的生产流程
1.氯的提取——氯碱工业
海水―→粗盐
饱和食盐水
化学方程式为2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑。
2.海水提取溴
(1)流程
SO2
(2)发生反应的化学方程式
①2NaBr+Cl2===Br2+2NaCl;
②Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4;
③2HBr+Cl2===2HCl+Br2。
3.海带中提取碘
(1)流程
海带
海带灰H2O↓―→
―→氧化Cl2↓―→
―→
(2)发生反应的化学方程式:
Cl2+2I-===I2+2Cl-。
1.(2015·南京模拟)从海带中提取碘单质,成熟的工艺流程如下,下列关于海水制碘的说法,不正确的是( )
干海带
海带灰
悬浊液
滤液
碘水
I2的CCl4溶液
I2
A.实验室在蒸发皿中灼烧干海带,并且用玻璃棒搅拌
B.含I-的滤液中加入稀硫酸和双氧水后,碘元素发生氧化反应
C.在碘水中加入几滴淀粉溶液,溶液变蓝色
D.碘水加入CCl4得到I2的CCl4溶液,该操作为“萃取”
答案 A
解析 灼烧固体时应在坩埚中,A项不正确;H2O2能将I-氧化为I2,B项正确。
2.氢溴酸在医药和石化工业上有广泛用途。
模拟工业制备氢溴酸的流程如图所示:
回答下列问题:
(1)混合①中发生反应的离子方程式为_________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)混合②中加入试剂a是________________________。
(3)加入Na2SO3的目的是除去过量的Br2,但要防止过量,原因是____________________________(请用离子方程式表示)。
(4)工业氢溴酸常带有淡淡的黄色,可能的原因是:
①含Fe3+,②含Br2,③含Fe3+和Br2,只用下列一种试剂就能分析产生淡黄色的原因。
该试剂是____(填字母)。
a.KMnO4溶液b.NaOH溶液
c.KSCN溶液d.淀粉KI溶液
e.CCl4
答案
(1)SO2+Br2+2H2O===4H++2Br-+SO
(2)BaCl2溶液
(3)SO
+2H+===SO2↑+H2O (4)e
解析
(1)Br2具有强氧化性,在溶液中将SO2氧化为H2SO4,自身被还原为HBr,反应的离子方程式为SO2+Br2+2H2O===4H++2Br-+SO
。
(2)由流程图可知,混合②后过滤生成硫酸钡,滤液蒸馏产生NaCl溶液,故钡离子、氯离子应是加入试剂a引入的,故试剂a为BaCl2溶液。
(3)Na2SO3过量,能与HBr反应生成二氧化硫、溴化钠、水,反应离子方程式为SO
+2H+===SO2↑+H2O。
(4)CCl4与溶液混合后分层,有机层在下层,水层在上层,若有机层无色,水层为黄色,则为①含Fe3+所致,若有机层为橙色,水层为无色,为②含Br2所致,若有机层为橙色、水层为黄色,则为③含Fe3+和Br2所致,故选e。
与卤素有关的无机化工类试题的命题特点
与卤素有关的无机化工题主要从以下角度进行命题,一是利用次氯酸的漂白性,制漂白粉和漂白液,二是从海水中提取卤素单质,三是氯碱工业。
这类试题的命题特点是题目给出工艺流程图(从原料到产品的“一条龙”的生产工序),然后针对流程图考查常见的除杂、分离和提纯产品的基本操作等;还会根据题目给出的信息,考查生产原理的方程式书写,重点是氧化还原反应原理的应用;还可能涉及环境保护等问题。
探究高考 明确考向
江苏五年高考
1.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)因漂白粉在空气中不稳定,故可用于漂白纸张(×)
(2014·江苏,4C)
(2
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