高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第2节富集在海水中的元素教学案新人教版.docx
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高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第2节富集在海水中的元素教学案新人教版
第二节 富集在海水中的元素——氯
考纲定位
要点网络
1.了解氯元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。
2.了解氯元素单质及其重要化合物对环境的影响。
3.掌握Cl2的实验室制法(包括所用试剂、仪器,反应原理和收集方法)。
氯及其化合物的性质和应用
1.氯气的物理性质
颜色
气味
毒性
密度
特性
黄绿色
刺激性气味
有毒
比空气大
易液化
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.Cl2的化学性质
(1)Cl2的氧化性表现——氧化剂
①与金属反应:
与变价金属反应生成高价金属氯化物。
a.与钠反应:
2Na+Cl2
2NaCl(有白烟生成)。
b.与铁反应:
2Fe+3Cl2
2FeCl3(生成棕红色烟,溶于水得黄色溶液)。
c.与铜反应:
Cu+Cl2
CuCl2(生成棕黄色烟,溶于水呈蓝色)。
②与非金属反应
a.与H2反应:
H2+Cl2
2HCl,
b.与P反应:
2P+3Cl2
2PCl3,PCl3+Cl2
PCl5。
③与还原性无机化合物反应
a.与碘化钾溶液反应的化学方程式为2KI+Cl2===I2+2KCl。
b.与SO2水溶液反应的化学方程式为Cl2+SO2+2H2O===H2SO4+2HCl。
c.与FeCl2溶液反应的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++
2Cl-。
(2)Cl2参与的歧化反应——既作氧化剂又作还原剂
①与水反应——增白剂与消毒剂
在25℃时,1体积的水能溶解约2体积的Cl2,但溶于水的Cl2只有部分与水反应,属于可逆反应,其离子方程式为Cl2+H2O
H++Cl-+HClO。
a.新制氯水的粒子成分有三分子为H2O、Cl2、HClO,四离子为H+、Cl-、ClO-、OH-。
b.氯水保存:
棕色试剂瓶中,冷暗处放置。
②与碱反应——制漂白剂或消毒剂
a.制漂白液(NaClO)的离子方程式为Cl2+2OH-===Cl-+
ClO-+H2O。
漂白液也可用于消毒杀菌。
b.制漂白粉的化学方程式为2Ca(OH)2+2Cl2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
漂白粉的主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2,有效成分为Ca(ClO)2,漂白粉也可用于消毒杀菌。
3.次氯酸及其次氯酸盐的性质
(1)次氯酸的三性
①不稳定性:
2HClO
2HCl+O2↑,不能单独存在,只存在溶液中。
②强氧化性
③弱酸性(比H2CO3弱)
NaClO溶液中通入少量CO2,化学方程式为
NaClO+CO2+H2O===HClO+NaHCO3。
(2)次氯酸盐的主要性质
①次氯酸盐[Ca(ClO)2、NaClO]的水溶液呈碱性,水解离子方程式为ClO-+H2O
HClO+OH-。
②与酸性物质作用生成具有强氧化性的次氯酸,作消毒剂和漂白剂。
③漂白粉在空气中失效的原理为Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3+2HClO,2HClO
2HCl+O2↑。
[补短板]
(1)氯水中因HClO见光分解,随着HClO的消耗,最后成为盐酸,故久置氯水酸性增强,无漂白性。
因此,氯水要现用现配。
(2)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与水反应生成了具有强氧化性的HClO。
(3)ClO-与Fe2+、I-、S2-、HS-、SO
等在水中因发生氧化还原反应不能大量共存。
(4)不能用pH试纸测量氯水的pH,原因是氯水中的HClO具有漂白性。
(5)“84”消毒液的主要成分为NaClO,漂粉精的有效成分为Ca(ClO)2。
“84”消毒液和洁厕灵不能混合使用,其原因是ClO-+
Cl-+2H+===Cl2↑+H2O。
(1)1molCl2通入足量H2O中充分反应,转移电子数为NA(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
( )
(2)过量的铁粉在少量氯气中加热,充分反应后产物为FeCl2。
( )
(3)漂白粉溶液中通入SO2的离子方程式为2ClO-+SO2+Ca2++H2O===2HClO+CaSO3↓。
( )
[答案]
(1)×
(2)× (3)×
根据下列装置图回答问题:
(1)A、B、C中的现象分别为______________________________________、
______________________________________________________________、
_______________________________________________________________。
(2)通过A、B可得出的结论是______________________________________
_______________________________________________________________。
(3)D中反应的离子方程式为________________________________________
_______________________________________________________________。
(4)F的作用为____________________________________________________
_______________________________________________________________。
[答案]
(1)不褪色 褪色 先变红后褪色
(2)Cl2本身无漂白性 (3)Cl2+H2O+SO
===SO
+2Cl-+
2H+
(4)吸收尾气Cl2,防止污染大气
命题点1 Cl2及主要化合物的性质
1.向盛有Cl2的三个集气瓶甲、乙、丙中各注入下列液体中的一种,经过振荡,现象如图所示,则甲、乙、丙中注入的液体分别是( )
①AgNO3溶液 ②NaOH溶液 ③水
A.①②③ B.②①③
C.③②①D.①③②
[答案] B
2.如图所示是验证氯气性质的微型实验,a、b、d、e是浸有相关溶液的滤纸。
向KMnO4晶体中滴加一滴浓盐酸后,立即用另一培养皿扣在上面(已知:
2KMnO4+16HCl===2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O)。
对实验现象的“解释或结论”正确的是( )
选项
实验现象
解释或结论
A
a处变蓝,b处变红棕色
氧化性:
Cl2>Br2>I2
B
c处先变红,后褪色
氯气与水反应生成了酸性物质
C
d处立即褪色
氯气与水反应生成了漂白性物质
D
e处变红色
还原性:
Fe2+>Cl-
D [a处变蓝、b处变红棕色,说明Cl2分别与KI、NaBr作用生成I2、Br2,可证明氧化性:
Cl2>I2、Cl2>Br2,但不能证明氧化性:
Br2>I2,A错误;c处先变红,说明氯气与水反应生成酸性物质,后褪色,说明氯气与水生成的HClO具有漂白性,B错误;d处立即褪色,也可能是氯气与水反应生成的酸性物质中和NaOH的原因,C错误;e处变红说明Cl2将Fe2+氧化为Fe3+:
2Fe2++Cl2===2Fe3++
2Cl-,证明还原性:
Fe2+>Cl-,D正确。
]
3.工业上漂白粉的制备是将氯气通入石灰乳(含水较少的熟石灰)中,所以工业漂白粉中含有次氯酸钙、氯化钙、氢氧化钙、氯气等。
下列有关说法正确且全面的是( )
A.漂白粉具有漂白性主要是因为其中含有Cl2
B.漂白粉溶液显碱性是因为其中含有Ca(OH)2
C.家庭使用漂白粉必须加入少量醋酸
D.氢氧化钙的存在可以减缓漂白粉的失效
D [漂白粉具有漂白性的原因主要是生成的HClO具有漂白性而不是Cl2,A错误;漂白粉溶液显碱性可以含有Ca(OH)2,也可以是Ca(ClO)2水解呈碱性,B错误;漂白粉使用时可以不加醋酸,利用空气中的CO2、H2O生成HClO,C错误;Ca(OH)2可以吸收CO2,D正确。
]
命题点2 氯水的多重性及其探究
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
B [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.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,溶液漂白性增强
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
C [饱和氯水不能再溶解氯气,各成分的浓度不变,A项错误;SO2+Cl2+2H2O===2HCl+H2SO4,Cl2+H2O
H++Cl-+HClO的平衡左移,HClO的浓度减小,漂白性减弱,B项错误;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。
]
6.将氯水滴入含有酚酞的NaOH溶液中,现象为_____________________
___________________________________________________________________,
可得出两个结论①是_________________________________________________,
②是_______________________________________________________________。
设计简单实验证明上述结论是哪一个正确?
______________________________
___________________________________________________________________。
[答案] 溶液中的红色逐渐褪色 氯水中的次氯酸具有漂白性 氯水中的酸与NaOH发生中和反应 取褪
色后的溶液,仅加NaOH溶液,若又变红,说明结论②正确;若不变红,结论①正确
(1)氯水的多重性表现
(2)Cl2+H2O
H++Cl-+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
氯水需避光保存或现用现配
氯气的实验室制法
1.Cl2的实验室制法
(1)实验装置
(2)反应原理:
(写出上述制Cl2的化学方程式)
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(3)发生装置类型:
固体+液体
气体。
(4)净化装置:
①除去Cl2中HCl用饱和食盐水的原理是增大c(Cl-)减少Cl2与H2O的反应,即减少Cl2的溶解;
②干燥Cl2可以用浓硫酸,也可以用P2O5或CaCl2,用P2O5或CaCl2时可用的装置为干燥管或U型管。
(5)收集装置:
Cl2可用向上排空气法,也可以用排饱和食盐水法。
(6)尾气处理:
Cl2有毒,一般用NaOH溶液吸收,其离子方程式为Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O。
一般不用澄清石灰水的理由是Cl2在Ca(OH)2溶液中的溶解度较小,吸收Cl2不完全。
(7)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褪色,则证明已集满。
2.其他方法制备Cl2的原理
(1)用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、Ca(ClO)2等氧化浓盐酸的方法制备Cl2的反应原理。
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+2H2O+2Cl2↑
上述反应可以不用加热。
(2)工业制备Cl2——电解饱和食盐水
化学方程式为2NaCl+2H2O
Cl2↑+H2↑+2NaOH。
(1)足量MnO2和40mL10mol·L-1浓盐酸共热可生成0.1molCl2。
( )
(2)为了使Cl2的生成速率大,可快速升高温度。
( )
(3)除去氯气中HCl杂质可用饱和食盐水,也可用饱和碳酸氢钠溶液。
( )
(4)干燥Cl2的干燥剂可以是浓硫酸、P2O5和CaCl2中的任意一种。
( )
[答案]
(1)×
(2)× (3)× (4)√
下图是用KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。
(1)装置B、C、D的作用分别是:
B___________________________________________________;
C___________________________________________________;
D__________________________________________________。
(2)上述装置收集的Cl2中含有的杂质有________。
[答案]
(1)向上排空气收集氯气 安全瓶作用,防止D中的液体倒吸入B中 吸收尾气,防止氯气扩散到空气中污染环境
(2)HCl、H2O(g)
命题点1 Cl2的实验室制法及性质探究
1.某研究性学习小组的同学利用MnO2、浓盐酸反应来制取干燥的氯气并验证其有无漂白性,所用装置(数量可满足需要,不含制气装置)如下图,下列说法正确的是( )
A.按气流流动的先后顺序,装置连接顺序依次为dacbe
B.按气流流动的先后顺序,装置连接顺序依次为dabae
C.装置e的主要用途是制备NaClO
D.实验中使用到了装置c,从其布条褪色可说明湿润的氯气有漂白性
B [为确定干燥氯气有无漂白性,需要进入到装置b中的氯气中不含HCl及水蒸气,故应先用饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸除去水,为防止装置e中的水蒸气进入装置b中,在装置b、e之间还应加装一个装置a,尾气用NaOH溶液吸收,A、C错误,B正确;由装置b中现象可判断Cl2有无漂白性,不需要使用装置c,且湿润有色布条褪色是因氯气与水反应生成的HClO引起的,D错误。
]
2.(2019·南昌模拟)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)制备氯气选用的药品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
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
(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_______________________________________________________________
__________________________________________________________________。
[解析]
(1)漂粉精中Ca(ClO)2为氧化剂,氧化浓HCl生成Cl2。
(2)堵塞时瓶内气压增大,长颈漏斗内液面上升。
(3)干燥Cl2无漂白性,从B中出来的Cl2不干燥,Ⅰ中布条一定褪色,故应使Ⅱ为Cl2的干燥剂,Ⅲ处的布条为干燥布条。
(4)根据置换反应原理说明X2的氧化性:
Cl2>Br2>I2,进而说明非金属性强弱。
(5)I2在苯中呈紫红色。
[答案]
(1)Ca(ClO)2+4HCl(浓)===CaCl2+2Cl2↑+2H2O
(2)除去Cl2中的HCl 长颈漏斗中液面上升,形成水柱
(3)d
(4)棕黄
(5)装置E中溶液分为两层,上层(苯层)为紫红色
有关实验装置或装置试剂作用的答题模板
发生装置 生成……或产生……或制取……
⇓
除杂装置
⇓
性质实验装置
⇓
收集装置 用……收集方法,利用……装置
⇓
尾气吸收装置 吸收……防止……的污染影响
命题点2 Cl2的制备与氯化物制备相结合的综合试题
3.(2019·肇庆模拟)二氯化二硫(S2Cl2)在工业上用于橡胶的硫化。
为在实验室合成S2Cl2,某化学研究性学习小组查阅了有关资料,得到如下信息:
①将干燥的氯气在110℃~140℃与硫反应,即可得S2Cl2粗品。
②有关物质的部分性质如下表:
物质
熔点/℃
沸点/℃
化学性质
S
112.8
444.6
略
S2Cl2
-77
137
遇水生成HCl、SO2、S;与过量氯气发生S2Cl2+Cl2
2SCl2;温度超300℃以上完全分解为硫和氯气
设计实验装置图如下:
(1)上图中气体发生和尾气处理装置不够完善,请你提出改进意见__________________________________________________________________。
利用改进后的正确装置进行实验,请回答下列问题:
(2)B中反应的离子方程式为_____________________________________
__________________________________________________________________。
(3)C、D中的试剂分别是________、________。
(4)仪器A、B的名称分别是_______、_______,F的作用是______________
___________________________________________________________________。
(5)如果在加热E时温度过高,对实验结果的影响_____________________
___________________________________________________________________;
在F中可能出现的现象________________________________________________
___________________________________________________________________;
G的作用是___________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(6)S2Cl2粗品中可能混有的杂质是(填写两种物质的化学式)____________、________,为了提高S2Cl2的纯度,关键的操作是控制好温度和________________________________________________________________。
[解析]
(1)若B中气压过大,A中浓盐酸不容易滴下,可在A与B之间连接一根导管,以平衡A与B内气压,使浓盐酸在重力作用下顺利滴入B中,或将A换成恒压滴液漏斗;G为S2Cl2的收集装置,H中盛氢氧化钠溶液,水蒸气易挥发进入G中,易使S2Cl2水解,故应在G和H之间增加干燥装置。
(3)制取Cl2过程中产生的杂质为HCl和H2O,可先用饱和食盐水除去Cl2中的HCl,再用浓硫酸干燥即可得到纯净干燥的氯气,故C、D中的试剂分别是饱和食盐水和浓硫酸。
(5)由已知S2Cl2与过量氯气反应生成SCl2,温度超300℃以上S2Cl2完全分解为硫和氯气,故温度过高,有副产物生成,产率降低;根据硫的熔、沸点可知,温度过高,使部分硫变成蒸气,而硫的熔点较低,易凝固,则F管有固体产生或阻塞。
(6)S2Cl2与过量氯气反应生成SCl2,温度超300℃以上S2Cl2完全分解为硫和氯气,所以S2Cl2粗品中可能混有的杂质是SCl2和S(或Cl2);根据信息,温度控制不当,则会生成氯气和硫,S2Cl2与Cl2反应会生成SCl2,所以为了提高S2Cl2的纯度,关键的操作是控制好温度和氯气的流速要恰当,滴加浓盐酸的速度不要过快。
[答案]
(1)将A换成恒压滴液漏斗(或用导管将A的上口和B相连),在G和H之间增加干燥装置
(2)MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O (3)饱和食盐水(或水) 浓硫酸 (4)分液漏斗 圆底烧瓶 导气冷凝 (5)产率降低(或有副产物生成) 有固体产生(或其他正确描述) 收集S2Cl2 (6)SCl2 Cl2、S(任写其中两种即可) 滴加浓盐酸的速度不要过快
涉及Cl2或氯化物制备的实验问题
(1)注意Cl2净化试剂选择;
(2)注意Cl2的尾气处理和防倒吸问题;
(3)制备的氯化物易潮解、水解时,要注意氯化物制备装置前后要加干燥装置(如制备FeCl3、AlCl3、S2Cl2等)。
含氯化合物的性质、制备及应用
——科学探究与科学精神
氯的化合价有-1、0、+1、+2、+3、+4、+5、+7等,相应的化合物也很复杂。
近几年高考试题对氯的氧化物,含氧酸及盐的性质及制备有明显的加
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