高中化學(xué)人教版必修1學(xué)案4-2第2課時(shí)氯離子的檢驗(yàn)和鹵族元素

第2課時(shí)氯離子的檢驗(yàn)和鹵族元素一、氯離子的檢驗(yàn)在5支試管里先分別加入2mL～3mL稀鹽酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液、自來水、蒸餾水，然后各滴入幾滴AgNO3溶液，觀察現(xiàn)象。再分別加入少量稀硝酸，觀察現(xiàn)象。如下表：1.試劑：AgNO3溶液、稀HNO3。2．步驟：先將待檢液用稀HNO3酸化，再加入AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，則證明原溶液中有Cl－存在。二、成鹽元素——鹵素鹵素包括F、Cl、Br、I、At，它們的單質(zhì)都是雙原子分子。鹵素原子最外層都有7個(gè)電子，易得(填“得”或“失”)1個(gè)電子達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，都是典型的非金屬元素，其單質(zhì)具有氧化性，并隨元素原子核電荷數(shù)的增大而逐漸減弱。氧化性：F2>Cl2>Br2>I2。Cl2通入溴化鉀溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cl2＋2Br－＝Br2＋2Cl－。氯水滴入碘化鉀溶液中反應(yīng)的離子方程式為Cl2＋2I－＝I2＋2Cl－。液溴與碘化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式為Br2＋2I－＝I2＋2Br－。知識(shí)點(diǎn)一鹵素離子的檢驗(yàn)1．溶液中Cl－的檢驗(yàn)要排除其他離子的干擾，如COeq\o\al(2－,3)、POeq\o\al(3－,4)，但它們的銀鹽沉淀溶于稀硝酸。(1)一般先在被測(cè)液中加入稀硝酸酸化，以排除干擾離子。因?yàn)椋杭尤階gNO3溶液，Ag＋＋Cl－=AgCl↓(白色)，AgCl沉淀是不溶于稀硝酸的，若在Na2CO3溶液中加入AgNO3溶液也會(huì)產(chǎn)生白色的Ag2CO3沉淀，此沉淀可溶于稀硝酸。2Ag＋＋COeq\o\al(2－,3)=Ag2CO3↓，Ag2CO3＋2HNO3=2AgNO3＋H2O＋CO2↑。POeq\o\al(3－,4)也能與Ag＋發(fā)生反應(yīng)生成Ag3PO4的黃色沉淀，此沉淀也可溶于稀硝酸。(2)若被檢液中有SOeq\o\al(2－,4)存在，由于SOeq\o\al(2－,4)可以與Ag＋生成白色微溶物Ag2SO4且不溶于稀硝酸，則在檢驗(yàn)Cl－之前，需先用Ba(NO3)2溶液除去SOeq\o\al(2－,4)，再加入硝酸酸化的AgNO3溶液檢驗(yàn)Cl－的存在。2．Br－、I－的檢驗(yàn)(1)Br－：①加入AgNO3，產(chǎn)生不溶于稀硝酸的淺黃色沉淀；②加入氯水和CCl4，振蕩、靜置，下層液體呈橙紅色。(2)I－：①加入AgNO3產(chǎn)生不溶于稀硝酸的黃色沉淀；②加入氯水或溴水和CCl4，振蕩、靜置，下層呈紫紅色；③加入氯水或溴水及淀粉溶液，溶液變藍(lán)色。1.檢驗(yàn)Cl－時(shí)，能用稀鹽酸酸化嗎？提示：不能，因?yàn)橛孟←}酸酸化會(huì)引入Cl－，從而不能確定待檢液中是否含有Cl－。2．檢驗(yàn)Cl－時(shí)，為什么滴加AgNO3溶液后還要再加稀硝酸？提示：因?yàn)锳g＋與COeq\o\al(2－,3)可產(chǎn)生白色沉淀Ag2CO3，此沉淀可溶于稀硝酸。POeq\o\al(3－,4)也能與Ag＋反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，但Ag3PO4是黃色沉淀，此沉淀也可溶于稀硝酸。故一般滴加AgNO3溶液后再加稀硝酸，以排除COeq\o\al(2－,3)、POeq\o\al(3－,4)等離子的干擾。3．若待檢液中有SOeq\o\al(2－,4)，應(yīng)如何檢驗(yàn)Cl－的存在？提示：由于SOeq\o\al(2－,4)可以與Ag＋反應(yīng)生成白色微溶物Ag2SO4，且Ag2SO4不溶于稀硝酸，故在檢驗(yàn)Cl－之前，需先用Ba(NO3)2溶液除去SOeq\o\al(2－,4)，再加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液檢驗(yàn)Cl－的存在。[例1]下面是兩位同學(xué)設(shè)計(jì)的證明碳酸鈉樣品中含氯化鈉的實(shí)驗(yàn)方案。甲：取樣品少許加入試管中，加入適量的蒸餾水使之溶解，配成溶液，然后加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成。乙：取樣品少許加入試管中，加入適量的自來水使之溶解，配成溶液，然后滴加稀硝酸酸化的AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成。(1)兩個(gè)方案均有不合理之處，請(qǐng)指出：甲_________________________________。乙_________________________________。(2)合理的實(shí)驗(yàn)方案為_________________________________。[思路分析]解答本題要注意雜質(zhì)離子對(duì)Cl－檢驗(yàn)的干擾。[解析]甲方案中沒有用稀硝酸排除COeq\o\al(2－,3)的干擾，Ag2CO3也是白色沉淀。乙方案中用自來水配制溶液，自來水用氯氣消毒，含有Cl－，影響檢驗(yàn)。[答案](1)AgNO3溶液沒有用稀硝酸酸化，不能排除COeq\o\al(2－,3)的干擾用自來水配制溶液引入Cl－，影響檢驗(yàn)(2)取樣品少許加入試管中，加入適量的蒸餾水配成溶液，然后加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成有一包白色固體，它可能含有KCl、K2CO3、KNO3中的一種或幾種，進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：①溶于水，得無色溶液；②往溶液中滴加AgNO3溶液，生成白色沉淀；③再滴加稀硝酸，沉淀減少但不完全消失，同時(shí)有氣泡生成。根據(jù)上述現(xiàn)象判斷：(1)白色固體一定含有的成分是KCl和K2CO3，可能含有的成分是KNO3。(2)寫出上述實(shí)驗(yàn)中有關(guān)反應(yīng)的離子方程式Ag＋＋Cl－=AgCl↓，2Ag＋＋COeq\o\al(2－,3)=Ag2CO3↓，Ag2CO3＋2H＋=2Ag＋＋H2O＋CO2↑。解析：由②產(chǎn)生白色沉淀知，可能含有K2CO3和KCl中的一種或兩種；由③沉淀量減少且有氣泡生成知，一定含有K2CO3；由沉淀不完全消失可知，一定含有KCl。知識(shí)點(diǎn)二成鹽元素——鹵素1．概念第ⅦA族的元素氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)都能與Na、K、Ca、Mg等金屬化合生成鹽，所以統(tǒng)稱為鹵素(成鹽元素之意)。2．原子結(jié)構(gòu)①結(jié)構(gòu)相似性：最外層電子數(shù)均為7。②結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的遞變性：從F→I，核電荷數(shù)逐漸增多，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，得電子能力逐漸減弱，非金屬性逐漸減弱。3．鹵素單質(zhì)的特性(1)液溴易揮發(fā)，應(yīng)密封保存，試劑瓶中的溴常加水液封，盛溴的試劑瓶不可選用橡膠塞。(2)碘易升華，這是物理變化，可用于分離、提純I2。(3)鹵素單質(zhì)不易溶于水，易溶于酒精、汽油、四氯化碳等有機(jī)溶劑。4．鹵素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的比較[例2]已知常溫下氯酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)放出氯氣，現(xiàn)按下圖進(jìn)行鹵素的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。玻璃管內(nèi)裝有分別滴有不同溶液的白色棉球，反應(yīng)一段時(shí)間后，對(duì)圖中指定部位顏色描述正確的是()①②③④A黃綠色橙色藍(lán)色白色B無色橙色紫色白色C黃綠色橙色藍(lán)色無色D黃綠色無色紫色白色[思路分析]鹵素單質(zhì)的氧化性及特性是高考考查的熱點(diǎn)，要掌握基礎(chǔ)知識(shí)，然后加以綜合應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)顏色變化反應(yīng)向KBr溶液中滴加氯水無色→橙色Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－向KI溶液中滴加氯水無色→黃色Cl2＋2I－=I2＋2Cl－向KI溶液中滴加溴水無色→黃色Br2＋2I－=I2＋2Br－[解析]本題考查化學(xué)反應(yīng)事實(shí)，情境新穎、簡潔清晰，屬于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。該實(shí)驗(yàn)運(yùn)用氧化還原反應(yīng)及鹵素單質(zhì)的物理特性，考查鹵素間的置換反應(yīng)。由①處產(chǎn)生的Cl2通過②時(shí)發(fā)生Cl2＋2NaBr=2NaCl＋Br2，通過③時(shí)發(fā)生Cl2＋2KI=2KCl＋I(xiàn)2，通過④時(shí)發(fā)生Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O。Cl2為黃綠色，Br2為橙色，I2使淀粉變藍(lán)，Cl2遇堿產(chǎn)生無色的NaCl、NaClO，但棉球仍呈白色。故正確答案為A。[答案]A溴化碘(IBr)的化學(xué)性質(zhì)很像鹵素單質(zhì)，它能與大多數(shù)金屬、非金屬化合生成鹵化物，也能與水發(fā)生如下反應(yīng)：IBr＋H2O=HBr＋HIO。下列有關(guān)IBr的敘述中不正確的是(B)A．在很多反應(yīng)中是強(qiáng)氧化劑B．在與水反應(yīng)時(shí)既做氧化劑，又做還原劑C．IBr與AgNO3溶液反應(yīng)會(huì)生成AgBr沉淀D．IBr與NaOH反應(yīng)時(shí)，生成NaBr、H2O和NaIO解析：題中給出了三個(gè)信息：①化學(xué)式IBr暗示Br呈－1價(jià)，I呈＋1價(jià)；②IBr性質(zhì)與鹵素單質(zhì)相似；③IBr與水反應(yīng)生成HBr和HIO。由②可知IBr是一種強(qiáng)氧化劑。再結(jié)合③可知IBr與H2O的反應(yīng)是一個(gè)復(fù)分解反應(yīng)，而不是氧化還原反應(yīng)。1．按照氟、氯、溴、碘的順序，下列遞變規(guī)律中正確的是(C)A．單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)逐漸降低B．與H2反應(yīng)越來越容易C．F－、Cl－、Br－、I－的還原性逐漸增強(qiáng)D．單質(zhì)的氧化性逐漸增強(qiáng)解析：從F2→I2，鹵素單質(zhì)溶、沸點(diǎn)逐漸升高，F(xiàn)2、Cl2常溫下為氣態(tài)，Br2為液態(tài)，I2為固態(tài)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；鹵素單質(zhì)與H2反應(yīng)越來越難，B項(xiàng)錯(cuò)誤；單質(zhì)氧化性逐漸減弱，如Cl2＋2KI=2KCl＋I(xiàn)2，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．檢驗(yàn)?zāi)橙芤褐惺欠窈蠧l－，正確的操作是(D)A．取樣，滴加AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成B．取樣，先加鹽酸酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成C．取樣，加入少量AgNO3溶液，有白色沉淀生成，再加稀HCl，看白色沉淀是否消失D．取樣，先加稀HNO3酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成解析：檢驗(yàn)Cl－時(shí)加鹽酸酸化會(huì)引入Cl－干擾檢驗(yàn)，常加稀HNO3酸化，主要是排除COeq\o\al(2－,3)等離子的干擾。3．取四份碘水于試管中，依次編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，分別加入汽油、CCl4、酒精、NaCl溶液，振蕩后靜置，下列對(duì)現(xiàn)象的描述正確的是(B)A．Ⅰ中溶液分層，下層呈紫紅色B．Ⅱ中溶液分層，下層呈紫紅色C．Ⅲ中溶液分層，下層呈棕黃色D．Ⅳ中溶液不分層，溶液呈無色解析：Ⅰ中溶液分層，由于汽油的密度比水小，故汽油層在上層，上層呈紫紅色，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Ⅱ中溶液分層，由于CCl4的密度比水大，故CCl4層在下層，下層呈紫紅色，B項(xiàng)正確；酒精溶于水，Ⅲ中溶液不分層，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Ⅳ中溶液不分層，溶液呈黃色，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．下列關(guān)于鹵素的敘述中，正確的是(C)①鹵素的鉀鹽中，最易被氧化的是氟化鉀②溴中溶有少量氯氣，可以用加入溴化鈉再用汽油萃取的方法提純③溴化銀具有感光性，碘化銀不具感光性④某溶液與淀粉碘化鉀溶液反應(yīng)出現(xiàn)藍(lán)色，則證明該溶液是氯水或溴水⑤氯氣跟水反應(yīng)時(shí)，水既不是氧化劑也不是還原劑A．①③B．②④⑤C．②⑤D．①③④5．現(xiàn)有鹽酸、氯化鈉、氫氧化鈉和氯水四種溶液，可用來區(qū)別它們的一種試劑是(C)A．AgNO3溶液 B．酚酞試液C．紫色石蕊試液 D．飽和食鹽水解析：鹽酸使紫色石蕊試液變紅，NaCl遇石蕊試液無明顯現(xiàn)象，NaOH溶液使紫色石蕊試液變藍(lán)，而Cl2使紫色石蕊試液先變紅后褪色。6．下列物質(zhì)與其用途相符的是(D)①Cl2——作消毒劑②AgBr——制膠卷、感光紙③AgI——用于人工降雨④加碘食鹽——預(yù)防甲狀腺腫大⑤淀粉——檢驗(yàn)I2的存在⑥NaClO——漂白紡織物A．僅②③④⑤⑥ B．僅①②③④⑤C．僅②③④⑤ D．全部解析：氯氣與水反應(yīng)生成的次氯酸具有強(qiáng)氧化性，所以氯氣可作消毒劑；AgBr具有感光性，所以可以制膠卷、感光紙；AgI可用于人工降雨；人體缺碘易引發(fā)甲狀腺腫大，在食鹽中加碘，可預(yù)防甲狀腺腫大；淀粉遇碘單質(zhì)變藍(lán)