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完整版专题16氯及其化合物
专题16氯及其化合物
【知识框架】
【基础回顾】
一、氯气
1、物理性质
通常情况下,氯气是黄绿色、有刺激性气味的气体。
密度比空气大,有毒,易液化,能溶于水,通常1体积水约溶解2体积氯气,其水溶液称为氯水。
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。
2、化学性质
Cl的最外层有7个电子,易得到1个e-,具有很强的氧化性,能跟很多具有还原性的物质发生反应,如金属、非金属单质、化合物等。
(1)与金属反应
铜、铁在氯气中燃烧的化学方程式为:
Cu+Cl2 =CuCl2 (棕黄色烟)
2Fe+3Cl2 =2FeCl3 (棕褐色烟)
(2)与非金属反应
氢气在氯气中燃烧的化学方程式为:
H2+Cl2 =2HCl (苍白色火焰)
(3)与水反应
(4)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CaCl2、Ca(ClO)2,有效成分是Ca(ClO)2。
漂白粉的漂白原理是:
Ca(ClO)2+2HCl=CaCl2+2HClO
Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO
产生的HClO具有漂白性和强氧化性。
由于HClO见光易分解,所以漂白粉应密封保存。
(5)跟还原性物质反应
①氯气与KI溶液:
2KI+Cl2=2KCl+I2。
②氯气与FeCl2溶液:
2FeCl2+Cl2=2FeCl3。
③向氯水中通入SO2:
SO2+2H2O+Cl2=H2SO4+2HCl。
二、氯气的制备与性质实验
1、反应的原理:
用强氧化性物质(如MnO2、KMnO4等)和浓盐酸反应。
MnO2+4HCl(浓)=MnCl2+Cl2↑+2H2O
【注意】稀盐酸与MnO2作用不能制取Cl2。
若没有浓盐酸时,也可用NaCl和浓H2SO4与MnO2共热制取Cl2:
MnO2+2NaCl+3H2SO4(浓)=MnSO4+Cl2↑+2NaHSO4+2H2O
2、制气类型:
固+液→气(注意:
KMnO4与浓盐酸的反应不需加热)。
3、收集装置:
向上排空气法或排饱和食盐水法(Cl2在饱和食盐水中的溶解度最小)。
4、净化装置:
用饱和食盐水或水洗气法除去HCl,再用浓H2SO4干燥。
5、尾气吸收装置:
用强碱溶液吸收多余的Cl2,防止污染大气。
6、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,观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化,则证明已集满。
(3)实验室制取Cl2时,常常根据氯气的颜色判断是否收集满。
7、注意事项
(1)为了减少制得的Cl2中HCl的含量,所以加热温度不宜过高,减少HCl挥发。
(2)必须用浓盐酸,稀盐酸不与MnO2作用生成Cl2。
(3)实验结束后,先使反应停止并排出残留的Cl2。
再拆卸装置,避免污染空气。
(4)尾气吸收时,不能用澄清石灰水吸收Cl2,因为溶液中含Ca(OH)2量少,吸收不完全。
三、卤族元素
1、卤族元素原子结构的比较
(1)相似性:
卤素原子最外层上均有7个电子,最高正价为+7价(F无正价),负价为-1价。
(2)递变性:
从F→I,原子核外电子层数依次增大,原子半径依次增大。
2、元素的性质
(1)相似性:
均为活泼非金属,最低负化合价:
-1,最高正价:
+7(F除外);
(2)递变性:
随着原子序数的递增,获得电子的能力逐渐减弱,非金属性逐渐减弱。
3、单质的物理性质(从F2 →I2)
(1)颜色由浅到深。
(2)状态:
F2、Cl2呈气态,Br2为液态(易挥发),I2为固态(易升华)。
(3)熔、沸点:
依次增大。
(4)密度:
依次增大。
(5)溶解性:
在水中的溶解度逐渐减小,在有机溶剂中的溶解性大于(填“大于”或“小于”)在水中的溶解性。
4、化学性质
(1)卤素单质的相似性:
均具有强氧化性,均能与H2、H2O、金属反应,较活泼的卤素单质能将不活泼的卤素从其卤化物中置换出来。
(2)卤族元素氢化物的递变性
①稳定性由强至弱的顺序为:
HF>HCl>HBr>HI。
②沸点由高至低的顺序为:
HF>HI>HBr>HCl。
HF沸点反常的原因是:
分子间存在氢键。
③还原性由强至弱的顺序为:
HI>HBr>HCl>HF。
④水溶液酸性由强至弱的顺序为:
HI>HBr>HCl>HF。
5、卤素离子(Cl-、Br-、I-)的检验
(1)未知液
↓,
↓,据沉淀颜色判断。
AgCl为白色,AgBr为浅黄色,AgI为黄色。
(2)未知液有机层呈橙色或橙红色,表明有Br-紫色或浅紫色,表明有I-
【技能方法】
氯水成分及性质探究
氯气与水反应的化学方程式:
Cl2+H2O
H++Cl-+HClO。
1、氯水与次氯酸
氯气的水溶液叫氯水,呈黄绿色,溶于水的部分氯气与水反应生成盐酸和次氯酸。
Cl2+H2O
H++Cl-+HClO
次氯酸(HClO)具有三个性质:
(1)弱酸性,其酸性比碳酸还弱,即HClO
H++ClO-。
(2)不稳定性:
次氯酸不稳定,见光容易分解放出氧气。
化学方程式是2HClO=2HCl+O2↑。
(3)强氧化性:
次氯酸是一种强氧化剂,能杀死水里的病菌,故自来水常用氯气来杀菌消毒。
次氯酸的强氧化性,能使某些有机色质褪色,可用作漂白剂。
2、物质的漂白
(1)褪色:
是指有色物质变为无色物质。
有物理变化也有化学变化。
例如:
把木炭投入NO2气体的集气瓶中,塞紧瓶塞摇动瓶子,集气瓶内的气体变为无色。
在CuSO4溶液中加入氢氧化钠溶液,溶液由蓝色变为无色,前者是物理变化,后者是化学变化。
(2)漂白,特指染料(有机物)或有机色质变为无色物质,它是化学变化,发生物理变化的有机物褪色不是漂白,如把木炭投入盛有红墨水的锥形瓶中,轻轻振荡溶液变为无色。
发生化学变化的有:
二氧化硫能使品红溶液褪色,是因为发生了化学变化生成了不稳定的无色物质,加热后,恢复品红的颜色。
过氧化钠和氯水漂白,是利用了两者的强氧化性,生成了稳定的无色物质。
与二氧化硫漂白原理不同。
3、新制氯水、久置氯水、液氯的区别
4、氯水中的平衡移动 化学方程式是Cl2+H2O
H++Cl-+HClO
5、氯水的性质
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:
【基础达标】
1.下列叙述正确的是( )
A.氯气的性质很活泼,它与氢气混合后立即发生爆炸
B.可以用氢氧化钙溶液吸收实验室制取氯气时多余的氯气
C.检验Cl2气体中是否混有HCl方法是将气体通入硝酸银溶液
D.除去Cl2气体中的HCl,可将气体通入饱和食盐水
【答案】D
【解析】
A、氯气与氢气混合只有点燃或强光照射才会发生反应甚至爆炸,错误; B、由于氢氧化钙的溶解度比较小,所以实验室制取氯气时,多余的氯气不用氢氧化钙溶液吸收,而是用氢氧化钠溶液吸收,错误;
C、Cl2溶于水也会产生Cl-,错误;
D、HCl易溶于水,也易溶于饱和食盐水,而Cl2在饱和食盐水中的溶解度极小,正确。
2.勤洗手和经常对环境进行消毒是预防传染病的有效途径。
2012年4月,H7N9疫情爆发,可以用某种消毒液进行消毒,预防传染。
已知该消毒液为无色液体,用红色石蕊试纸检验,发现试纸先变蓝后褪色,则该消毒液的主要成分可能是( )
A.KMnO4 B.H2O2
C.NaClO D.NH3•H2O
【答案】C
【解析】
试题分析:
该消毒液为无色液体,排出A;红色石蕊试纸检验时先变蓝色,说明溶液呈碱性,排出B;后褪色,说明该物质具有强氧化性,排出D;次氯酸钠具有强氧化性,符合题意,答案选C。
考点:
考查次氯酸钠的化学性质
3.下列实验过程中,不会产生气体的是( )
【答案】C
【解析】
试题分析:
A、氯水在光照作用下次氯酸分解生成氯化氢和氧气,A错误;
B、氯水显酸性与发酵粉中的碳酸氢钠反应放出CO2气体,B错误;
C、氯气具有氧化性与溴化钠反应生成氯化钠和溴,不会产生气体,C正确;
D、过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,D错误,答案选C。
考点:
考查元素及其化合物性质
4.向盛有氯气的集气瓶中加入某溶液,振荡后能观察到如图所示的现象,则加入的液体是( )
A.水 B.FeCl2溶液
C.硝酸银溶液 D.氢氧化钠溶液
【答案】D
【解析】
试题分析:
由上图可知:
加入的溶液能够与Cl2发生反应,并得到无色溶液,D正确;加入水得到的氯水溶液呈浅黄绿色,A错误;2FeCl2+Cl2===2FeCl3,FeCl3溶液呈棕黄色,B错误;加入AgNO3溶液后能够生成AgCl白色沉淀,C错误。
考点:
氯气的性质
5.可以验证硫元素的非金属性比氯元素弱的事实是( )
①H2S水溶液是弱酸,HCl水溶液是强酸
②向氢硫酸溶液中滴入氯水有单质硫生成
③硫、氯气分别与铁和铜反应,其产物是FeS、Cu2S、FeCl3、CuCl2
④高氯酸(HClO4)的酸性比硫酸强
A.①②④ B.②④
C.②③④ D.①②③④
【答案】C
【解析】
试题分析:
①应根据元素的最高价氧化物的水化物的酸性来比较非金属性的强弱,错误;
②向氢硫酸溶液中滴入氯水有单质硫生成,说明Cl的非金属性比S强,正确;
③硫、氯气分别变价金属反应时,氯气的产物都是高价化合物,而S的产物都是低价化合物,说明Cl的非金属性比S强,正确;
④高氯酸(HClO4)的酸性比硫酸强,说明Cl的非金属性比S强,答案选C。
考点:
考查非金属性的判断依据
【能力提升】
1.利用下图所示装置进行实验,通入Cl2前装置Ⅰ中溶液呈红色。
下列说法不合理的是( )
A.通入Cl2后,装置Ⅰ中发生了氧化还原反应
B.Cl2与Na2SO3溶液反应的离子方程式是:
SO32-+Cl2+H2O=SO42-+2Cl-+2H+
C.通入Cl2后,装置Ⅰ中溶液不褪色
D.装置Ⅱ的作用是吸收尾气,防止污染空气
【答案】C
【解析】
试题分析:
A、Cl2与亚硫酸钠反应,将亚硫酸钠氧化成硫酸钠,故A正确;
B、离子方程式中电荷守恒、原子守恒且符合客观规律,故B正确;
C、通入Cl2后,溶液显酸性,故酚酞褪色,故C错误;
D、装置2中是用氢氧化钠吸收未反应的氯气,故D正确,此题选C。
考点:
考查化学实验基础相关知识
2.下列关于实验室制取氯气的说法正确的是( )
A.盛浓盐酸的分液漏斗可用长颈漏斗代替
B.为了便于学生观察氯气的制备实验,可在讲台上直接做氯气的制备实验
C.可用饱和食盐水吸收尾气
D.可在集气瓶口放一张湿润的淀粉碘化钾试纸,观察氯气是否收集满
【答案】D
【解析】
试题分析:
A.盛浓盐酸的分液漏斗可用长颈漏斗代替无法控制盐酸的用量,A错误;
B.可在讲台上直接做氯气的制备实验,没有在通风橱中进行,容易造成中毒事件,B错误;
C.饱和食盐水不能与氯气反应,不能用于吸收尾气,C错误;
D.可在集气瓶口放一张湿润的淀粉碘化钾试纸,若试纸变蓝,则氯气集满,D正确;答案选D。
考点:
考查氯气的实验室制法。
3.一氯化碘(ICl)、三氯化碘(ICl3)是卤素互化物,它们的性质与卤素单质相似,如:
2ICl+2Zn===ZnI2+ZnCl2。
以下判断正确的是( )
A.ICl3与水反应的产物为HI和HClO
B.ICl3与KI反应时,氯元素被还原
C.ICl与冷NaOH溶液反应的离子方程式为:
ICl+2OH—=IO— +Cl—+H2O
D.ICl与水的反应属于氧化还原反应
【答案】C
【解析】
试题分析:
由题意可知,ICl3与水反应I元素非金属性弱显正价,故应结合水电离出的OH—,产物为HIO2,氯元素显负价结合水电离出的H+,产物为HCl,故A项错误;
ICl3与KI反应时,ICl3中的+3价I被还原,故B项错误;
ICl中I元素为+1价I,Cl为-1价氯,故ICl与冷NaOH溶液反应:
ICl+2OH—=IO—+Cl—+H2O,故C项错误;.ICl与水:
.ICl+H2O=HIO+HCl,反应中没有化合价的改变,故不属于氧化还原反应,D项错误;本题选C。
考点:
卤族元素性质。
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、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,错误;
C、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-,错误;
D、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,错误。
5.R代表氢元素或钠元素,与RF<RCl<RBr<RI的变化规律不符的卤化合物的性质是( )
A.卤化氢的热稳定性
B.遇氧化剂时表现出的还原性强弱
C.与硝酸银溶液反应生成的沉淀颜色深浅
D.卤化氢水溶液的酸性
【答案】A
【解析】
本题主要依据卤素单质及化合物性质递变规律进行分析作答。
A项,卤化氢的热稳定性HF>HCl>HBr>HI;
B项,卤化氢或卤素阴离子的还原性HF<HCl<HBr<HI或F-<Cl-<Br-<I-;
C项,AgF不沉淀,从Cl→I,卤化银沉淀的颜色由白→浅黄→黄逐渐变深;
D项,从F→I元素非金属性逐渐减弱,因此卤化氢水溶液酸性HF<HCl<HBr<HI。
【终极闯关】
1.【2011江苏卷】NaCl是一种化工原料,可以制备一系列物质(见图4)。
下列说法正确的是( )
A.25℃,NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大
B.石灰乳与Cl2的反应中,Cl2既是氧化剂,又是还原剂
C.常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮存,所以Cl2不与铁反应
D.图4所示转化反应都是氧化还原反应
【答案】B
【解析】
试题分析:
25℃,NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的要小;石灰乳与Cl2的反应中氯发生歧化反应,Cl2既是氧化剂,又是还原剂;常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮存仅代表常温Cl2不与铁反应,加热、高温时可以反应;在侯氏制碱法中不涉及氧化还原反应。
考点:
氯及其化合物
2.【浙江省2015届高三第一次五校联考试题】工业上把Cl2通入冷NaOH溶液中制得漂白液(主要成分NaClO)。
一化学小组在室温下将氯气缓缓通入NaOH溶液,模拟实验得到ClO-、ClO3-等离子其物质的量(mol)与反应时间t(min)的关系曲线。
下列说法错误的是( )
A.工业制取漂白液的化学反应方程式为Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
B.a点时溶液中各离子浓度:
c(Na+)>c(Cl-)>c(ClO3-)=c(ClO-)>c(OH-)>c(H+)
C.t2~t4,ClO-离子的物质的量下降的原因可能是3ClO-=2Cl-+ClO3-
D.使用漂白液时,为了增强漂白效果,可以向漂白液中加入浓盐酸
【答案】D
【解析】
试题分析:
A.工业制取漂白液的化学反应方程式为Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,A正确;
B.氯气与氢氧化钠溶液反应其还原产物是氯化钠,a点时溶液次氯酸根与氯酸根的浓度相等,溶液显碱性,则溶液中各离子浓度:
c(Na+)>c(Cl-)>c(ClO3-)=c(ClO-)>c(OH-)>c(H+),B正确;
C.根据图像可知t2~t4,氯酸根浓度增大,次氯酸根浓度减小,则ClO-离子的物质的量下降的原因可能是3ClO-=2Cl-+ClO3-,C正确;
D.使用漂白液时,为了增强漂白效果,不能向漂白液中加入浓盐酸,因为会发生氧化还原反应而产生氯气,D错误,答案选D。
考点:
考查漂白液制备的有关分析
3.【2015新课标Ⅱ卷理综化学】海水开发利用的部分过程如图所示。
下列说法错误的是( )
A.向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B.粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯
C.工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂
D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收
【答案】C
【解析】
试题分析:
A.氯气具有强氧化性,能把溴离子氧化为单质溴,因此向苦卤中通入Cl2是为了提取溴,A正确;
B.粗盐中的钙离子、镁离子等可采用沉淀法除去,所得氯化钠溶液可采用重结晶等过程提纯,B正确;
C.工业生产常选用来源更广泛、价格更便宜的石灰乳作为沉淀剂,用氢氧化钠不经济,C错误;
D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,SO2具有还原性,能被溴氧化,因此再用SO2将其还原吸收,D正确,答案选C。
考点:
本题以海水的综合开发利用为载体重点考查了粗盐的提纯、海水提取溴、物质的分离与提纯操作、试剂的选取等,题目难度中等。
4.【2015北京理综化学】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-===Cl-+ClO-+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—
【答案】B
【解析】
试题分析:
A.用Cl2和NaOH溶液反应制取漂白液,方程式正确,故A正确;
B.根据提干信息知:
饱和NaClO溶液的pH约为11,而该溶液pH=12>11,故主要是因为该消毒液中含有一定量的NaOH,故B不合理;
C.根据HCl和HClO中Cl的化合价分析,该氧化还原方程式的书写正确,故C正确;
D.根据漂白粉起漂白作用的原理,应用的是较强酸制取较弱酸,故D正确。
考点:
考查化学反应原理和化学方程式的正误判断
5.【2014年高考江苏卷第13题】在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )
A.氯水的颜色呈浅绿色,说明氯水中含有Cl2
B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-
C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+
D.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明氯水中含有HClO
【答案】D
【解析】
试题分析:
A、氯气是黄绿色气体,因此氯水的颜色呈浅绿色,说明氯水中含有Cl2,A正确;
B、向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,白色沉淀是氯化银,这说明氯水中含有Cl-,B正确;
C、向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,气体是CO2,这说明氯水中含有H+,C正确;
D、向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明反应中有氯化铁生成。
由于氯气也能把氯化亚铁氧化生成氯化铁,因此不能说明氯水中含有HClO,D不正确,答案选D。
考点:
考查氯水成分的检验,需要学生熟悉常见微粒的检验方法及注意事项。
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- 完整版 专题 16 及其 化合物