2024高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第四章非金屬元素及其重要化合物第14講氯及其重要化合物學(xué)案

PAGE13-第14講氯及其重要化合物一、氯氣及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用1．氯氣的物理性質(zhì)2．氯氣的化學(xué)性質(zhì)(1)與金屬反應(yīng)與變價金屬反應(yīng)生成eq\o(□,\s\up3(03))最高價態(tài)金屬氯化物。①與鐵反應(yīng)：eq\o(□,\s\up3(04))2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up10(點燃))2FeCl3。②與銅反應(yīng)：eq\o(□,\s\up3(05))Cu＋Cl2eq\o(=,\s\up10(點燃))CuCl2。(2)與非金屬反應(yīng)與H2反應(yīng)：eq\o(□,\s\up3(06))H2＋Cl2eq\o(=,\s\up10(點燃或光照))2HCl，(3)與水反應(yīng)溶于水的氯氣部分與水反應(yīng)，離子方程式為eq\o(□,\s\up3(11))Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO。(4)與堿反應(yīng)與NaOH溶液反應(yīng)，離子方程式為eq\o(□,\s\up3(12))Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O。(用于制取漂白液或Cl2尾氣汲取)(5)與還原性無機化合物反應(yīng)①與碘化鉀溶液反應(yīng)：eq\o(□,\s\up3(13))Cl2＋2I－=I2＋2Cl－。②與SO2水溶液反應(yīng)：eq\o(□,\s\up3(14))Cl2＋SO2＋2H2O=2Cl－＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋。③與FeCl2溶液反應(yīng)：eq\o(□,\s\up3(15))2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－。3．次氯酸的性質(zhì)(1)不穩(wěn)定性：eq\o(□,\s\up3(01))2HClOeq\o(=,\s\up10(光照))2HCl＋O2↑(填化學(xué)方程式)；氯水須現(xiàn)用現(xiàn)配，保存在eq\o(□,\s\up3(02))棕色瓶中，置于eq\o(□,\s\up3(03))冷暗處。(2)強氧化性①能將有機物中有顏色物質(zhì)氧化為無色物質(zhì)，作漂白劑。②殺菌、消毒。(3)弱酸性[電離常數(shù)K(H2CO3)>K(HClO)>K(HCOeq\o\al(－,3))]NaClO溶液中通入CO2，離子方程式為eq\o(□,\s\up3(04))ClO－＋CO2＋H2O=HClO＋HCOeq\o\al(－,3)。4．漂白粉的性質(zhì)二、氯氣的制備1．試驗室制取、收集氯氣的裝置2．氯氣的工業(yè)制備(1)電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè))化學(xué)方程式：eq\o(□,\s\up3(01))2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(通電))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；離子方程式：eq\o(□,\s\up3(02))2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(通電))2OH－＋Cl2↑＋H2↑。(2)電解熔融的氯化鈉化學(xué)方程式：eq\o(□,\s\up3(03))2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up10(通電))2Na＋Cl2↑。三、鹵素的性質(zhì)、鹵素離子的檢驗1．鹵素單質(zhì)性質(zhì)的相像性(1)都能與大多數(shù)金屬反應(yīng)，如2Fe＋3Br2eq\o(=,\s\up10(△))eq\o(□,\s\up3(01))2FeBr3，但I(xiàn)2與Fe反應(yīng)生成eq\o(□,\s\up3(02))FeI2。(2)都能與H2反應(yīng)生成HX：eq\o(□,\s\up3(03))X2＋H2eq\o(=,\s\up10(肯定條件))2HX(X代表F、Cl、Br，I2與H2反應(yīng)可逆)。(3)都能與水反應(yīng)(用X2代表鹵素單質(zhì)，下同)：eq\o(□,\s\up3(04))X2＋H2OHX＋HXO(F2例外：2F2＋2H2O=4HF＋O2)。(4)都能與堿溶液反應(yīng)：eq\o(□,\s\up3(05))X2＋2OH－=H2O＋X－＋XO－(F2例外)。2．遞變性3．特別性(1)氟①無正價，非金屬性最強，F(xiàn)－的還原性最弱。②2F2＋2H2O=4HF＋O2，與H2反應(yīng)在eq\o(□,\s\up3(01))黑暗處即爆炸。③氫氟酸是弱酸，能腐蝕玻璃，故應(yīng)保存在eq\o(□,\s\up3(02))塑料瓶中；有毒。(2)溴①Br2是eq\o(□,\s\up3(03))深紅棕色液體，易eq\o(□,\s\up3(04))揮發(fā)。②Br2易溶于有機溶劑。③盛溴的試劑瓶中加水，進(jìn)行水封，保存液溴不能用eq\o(□,\s\up3(05))橡膠塞。(3)碘①淀粉遇I2變eq\o(□,\s\up3(06))藍(lán)色。②I2加熱時易eq\o(□,\s\up3(07))升華。③I2易溶于有機溶劑。④I2氧化性較弱，只能把變價金屬氧化為較低價態(tài)，如與Fe、Cu反應(yīng)時，生成的是eq\o(□,\s\up3(08))FeI2和eq\o(□,\s\up3(09))CuI。四、工業(yè)上制備Br2和I21．海水中提取溴主要過程及反應(yīng)原理2．海帶中提取碘(1)流程(2)通入Cl2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：eq\o(□,\s\up3(05))Cl2＋2I－=I2＋2Cl－。1．推斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“×”，并指明錯因。(1)過量的鐵粉與少量氯氣反應(yīng)生成FeCl2。(×)錯因：無論Fe是否過量，其與Cl2反應(yīng)產(chǎn)物均是FeCl3。(2)氯氣溶于水得氯水，溶液呈酸性且可以導(dǎo)電，所以氯氣是電解質(zhì)。(×)錯因：Cl2是單質(zhì)，既不是電解質(zhì)也不是非電解質(zhì)。(3)碘易升華，可用加熱升華法除去NH4Cl中混有的I2。(×)錯因：加熱時，I2升華，NH4Cl也會分解生成NH3和HCl。(4)試驗室保存少量液溴時常加少量水液封，并用橡膠塞密封。(×)錯因：盛液溴的試劑瓶不能用橡膠塞。(5)類比Fe與Cl2反應(yīng)，可知Fe與I2反應(yīng)產(chǎn)物為FeI3。(×)錯因：I2氧化性弱，F(xiàn)e與I2反應(yīng)生成FeI2。(6)用潮濕的碘化鉀淀粉試紙鑒別Br2(g)和NO2。(×)錯因：Br2(g)和NO2都能將I－氧化為I2，都能使潮濕的淀粉－KI試紙變藍(lán)。(7)除去Cl2中少量HCl氣體，可用飽和食鹽水，也可用飽和碳酸氫鈉溶液。(×)錯因：NaHCO3溶液也能汲取Cl2。(8)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，11.2LCl2與水充分反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.5NA。(×)錯因：Cl2與H2O的反應(yīng)是可逆的。2．教材改編題(據(jù)人教必修一P87T2)下列物質(zhì)能使干燥的藍(lán)色石蕊試紙先變紅后褪色的是()①氯氣②液氯③新制的氯水④氯氣的酒精溶液⑤鹽酸⑥鹽酸酸化的漂白粉溶液A．①②③ B．①②③⑥C．③⑥ D．②④⑤⑥答案C解析能使干燥的藍(lán)色石蕊試紙先變紅后褪色的物質(zhì)應(yīng)含H＋和HClO，所以③和⑥符合題意?？键ceq\a\vs4\al(一)氯及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用[解析]氧化性：Cl2>Br2，Cl2>I2，但不能推斷Br2和I2的氧化性強弱，A錯誤；c處潮濕的藍(lán)色石蕊試紙先變紅后褪色說明氯氣與水反應(yīng)不僅生成酸性物質(zhì)，還生成具有漂白性的物質(zhì)，B錯誤；氯氣與水反應(yīng)生成HCl能中和氫氧化鈉，生成的次氯酸能氧化酚酞，兩種作用都可使d處褪色，C錯誤；Fe2＋被Cl2(或HClO)氧化為Fe3＋，自身被還原為Cl－，F(xiàn)e3＋與SCN－反應(yīng)使溶液變紅，則可推斷出還原性是Fe2＋>Cl－，D正確。[答案]D1．氯水的成分及性質(zhì)總結(jié)氯水性質(zhì)的多重性：新制氯水的多種成分確定了它具有多重性質(zhì)，在不同的化學(xué)反應(yīng)中，氯水中參與反應(yīng)的微粒不同。2．氯水的組成及應(yīng)用中需留意的問題(1)氯水中因HClO見光分解，隨著HClO的消耗，最終成為鹽酸，故久置氯水酸性增加，無漂白性。因此，氯水要現(xiàn)用現(xiàn)配；新制氯水與久置氯水的成分不同。(2)制取氯水的反應(yīng)為Cl2＋H2OHCl＋HClO，反應(yīng)中Cl2既是氧化劑，又是還原劑，且因為是可逆反應(yīng)，向水中通入1molCl2，轉(zhuǎn)移電子數(shù)小于NA。(3)Cl2盡管有較強氧化性，但沒有漂白性，潮濕Cl2具有漂白性是因為Cl2與水反應(yīng)生成了強氧化性的HClO。(4)Cl2＋H2OHCl＋HClO平衡移動的應(yīng)用向氯水中加入的物質(zhì)(或變更的條件)濃度變更平衡移動的方向應(yīng)用可溶性氯化物c(Cl－)增大，c(HClO)減小左移①用飽和食鹽水除Cl2中的HCl②用排飽和食鹽水法收集Cl2鹽酸c(H＋)和c(Cl－)增大左移潔廁劑和“84”消毒液不宜混用NaOHc(H＋)減小右移用NaOH汲取多余的Cl2光照c(HClO)減小右移氯水應(yīng)避光保存或現(xiàn)用現(xiàn)配碳酸鈣c(H＋)減小，c(HClO)增大右移制取次氯酸濃度較大的氯水3．HClO及次氯酸鹽的強氧化性(1)HClO的強氧化性①漂白性：氯水能使紫色石蕊溶液、藍(lán)色石蕊試紙、pH試紙等先變紅后褪色。不能用pH試紙測定氯水的pH。②能氧化還原性離子：HClO能氧化I－、S2－、SOeq\o\al(2－,3)、Fe2＋等還原性離子。(2)次氯酸鹽的氧化性ClO－不論在酸性還是堿性條件下都能氧化I－、Fe2＋、S2－、SOeq\o\al(2－,3)，即ClO－與I－、Fe2＋、S2－、SOeq\o\al(2－,3)不能大量共存。在酸性條件下ClO－的氧化性會更強。如漂白粉遇到亞硫酸鹽：Ca2＋＋ClO－＋SOeq\o\al(2－,3)=CaSO4↓＋Cl－。1．下列關(guān)于氯氣的敘述中正確的是()A．鈉在氯氣中燃燒產(chǎn)生白煙B．紅熱的銅絲在氯氣中燃燒生成CuClC．純凈的氫氣可以在氯氣中寧靜地燃燒，發(fā)出黃色火焰D．氯氣的水溶液可以導(dǎo)電，說明氯氣是電解質(zhì)答案A解析鈉在氯氣中燃燒，生成NaCl固體小顆粒，形成白煙，A正確；紅熱的銅絲在氯氣中燃燒生成CuCl2，B錯誤；氫氣在氯氣中燃燒發(fā)出蒼白色火焰，C錯誤；Cl2是單質(zhì)，既不是電解質(zhì)，也不是非電解質(zhì)，D錯誤。2．某同學(xué)在一pH試紙上滴幾滴新制的氯水，現(xiàn)象如圖所示，下列有關(guān)該試驗的說法中正確的是()A．該試驗說明Cl2分子具有漂白性B．該試驗說明H＋擴(kuò)散速度比HClO分子快C．將試驗后的pH試紙在酒精燈上微熱，試紙又復(fù)原為原來的顏色D．若用久置的氯水進(jìn)行試驗，現(xiàn)象相同答案B解析氯氣本身無漂白性，只有生成HClO時才有漂白性，A錯誤；H＋使pH試紙顯紅色，HClO能漂白pH試紙，由試驗現(xiàn)象可知，B正確；HClO是永久的不行復(fù)原的漂白，C錯誤；久置氯水中無HClO，故D錯誤?？键ceq\a\vs4\al(二)氯氣的制備[解析](2)飽和食鹽水可汲取HCl，裝置B中飽和食鹽水的作用是除去Cl2中的HCl；若裝置C堵塞，B中壓強增大，長頸漏斗中液面會上升，形成水柱。(3)裝置C的試驗?zāi)康氖球炞C氯氣是否具有漂白性，氯氣和水反應(yīng)生成的次氯酸具有漂白性，則可通過將Cl2依次通入潮濕的有色布條、干燥劑、干燥的有色布條來驗證氯氣的漂白性。Ⅱ中應(yīng)放固體干燥劑，所以選d。(4)當(dāng)向D中緩慢通入少量氯氣時，Cl2＋2NaBr=Br2＋2NaCl，所以可以看到無色溶液漸漸變?yōu)槌燃t色。(5)打開活塞，將裝置D中含溴單質(zhì)的少量溶液加入含碘化鉀和苯的裝置E中，溴單質(zhì)和碘化鉀反應(yīng)生成碘單質(zhì)，碘單質(zhì)溶于苯呈紫紅色，振蕩后視察到的現(xiàn)象：E中溶液分為兩層，上層(苯層)為紫紅色。(6)Cl2具有氧化性，可將SOeq\o\al(2－,3)氧化為SOeq\o\al(2－,4)。[答案](1)MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up10(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)除去Cl2中的HClB中長頸漏斗中液面上升，形成水柱(3)d(4)橙紅(5)E中溶液分為兩層，上層(苯層)為紫紅色(6)SOeq\o\al(2－,3)＋Cl2＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2Cl－＋2H＋1．氯氣制取過程中的四留意(1)反應(yīng)物的選擇：必需用濃鹽酸，稀鹽酸與MnO2不反應(yīng)，且隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃鹽酸變?yōu)橄←}酸時，反應(yīng)停止，故鹽酸中的HCl不行能全部參與反應(yīng)。(2)加熱溫度：不宜過高，以削減HCl揮發(fā)。(3)試驗結(jié)束后，先使反應(yīng)停止并排出裝置中殘留的Cl2，再拆卸裝置，避開污染空氣。(4)尾氣汲?。篊l2有毒，必需有尾氣汲取裝置，常用汲取劑為NaOH溶液或堿石灰，不用澄清石灰水，因澄清石灰水中Ca(OH)2濃度小，汲取慢且汲取不完全。2．依據(jù)試驗室制氯氣的原理——利用氧化劑(MnO2)把濃鹽酸中的Cl－(H＋存在的狀況下)氧化成Cl2。因此，只要氧化性比MnO2強的物質(zhì)如高錳酸鉀、氯酸鉀等氧化劑也能氧化濃鹽酸制取氯氣，其反應(yīng)原理為：(1)16HCl(濃)＋2KMnO4=2KCl＋2MnCl2＋8H2O＋5Cl2↑(2)6HCl(濃)＋KClO3=KCl＋3H2O＋3Cl2↑3．已知KMnO4與濃鹽酸在常溫下反應(yīng)能產(chǎn)生Cl2。若用下圖所示的試驗裝置來制備純凈、干燥的氯氣，并使它與金屬反應(yīng)。每個虛線框表示一個單元裝置，其中錯誤的是()A．①和② B．②C．②和③ D．②③④答案D解析NaOH與氯氣反應(yīng)，不能用氫氧化鈉溶液除去氯氣中的氯化氫雜質(zhì)，②錯誤；③中的進(jìn)氣管短，出氣管浸入液面下，錯誤；④不應(yīng)為密閉裝置，錯誤。4．(2024·廣州高三調(diào)研測試)試驗室可用溢流法連續(xù)制備無水四氯化錫(SnCl4)。SnCl4易揮發(fā)，極易發(fā)生水解，Cl2極易溶于SnCl4。制備原理與試驗裝置圖如下：Sn(s)＋2Cl2(g)=SnCl4(l)ΔH＝－511kJ·mol－1可能用到的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：物質(zhì)SnSnCl4熔點/℃232－33沸點/℃2260114制備過程中，錫粒漸漸被消耗，須提拉橡膠塞剛好向反應(yīng)器中補加錫粒。當(dāng)SnCl4液面升至側(cè)口高度時，液態(tài)產(chǎn)物經(jīng)側(cè)管流入接收瓶?；卮鹣铝袉栴}：(1)a管的作用是_________________________________________。(2)A中反應(yīng)的離子方程式是________________________________。(3)D的作用是________________________________________________。(4)E中冷卻水的作用是___________________________________。(5)尾氣處理時，可選用的裝置是________(填標(biāo)號)。答案(1)平衡壓強，使?jié)恹}酸能夠順當(dāng)流下(2)2MnOeq\o\al(－,4)＋10Cl－＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O(3)使氯氣充分干燥(4)避開四氯化錫揮發(fā)而損失，導(dǎo)致產(chǎn)率下降(5)B解析(4)E中冷卻水的作用是冷凝SnCl4，避開四氯化錫揮發(fā)而損失，導(dǎo)致產(chǎn)率下降。(5)尾氣為未反應(yīng)的氯氣，由于SnCl4極易發(fā)生水解，尾氣處理裝置除了起到汲取尾氣的作用外，還要防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)裝置，因此選擇盛有堿石灰的干燥管作為尾氣處理裝置?？键ceq\a\vs4\al(三)鹵素的性質(zhì)和鹵素離子的檢驗[解析]由①處產(chǎn)生的Cl2通過②時發(fā)生反應(yīng)Cl2＋2NaBr=2NaCl＋Br2，通過③時發(fā)生反應(yīng)Cl2＋2KI=2KCl＋I(xiàn)2，通過④時發(fā)生反應(yīng)Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，因Cl2為黃綠色，溴水為橙色，I2遇淀粉變藍(lán)，Cl2遇NaOH生成NaCl、NaClO可知應(yīng)選A。[答案]A1．鹵素單質(zhì)及其化合物的特性(1)Br2是常溫下唯一呈液態(tài)的非金屬單質(zhì)；液溴易揮發(fā)且有毒，通常用水液封來保存。(2)I2易升華，I2使淀粉變藍(lán)，常用于相互檢驗。(3)Br2和I2都可被某些有機溶劑(如四氯化碳、苯)萃取。(4)氟元素?zé)o正價，F(xiàn)2與H2O發(fā)生置換反應(yīng)生成O2(2F2＋2H2O=4HF＋O2)，F(xiàn)2與Xe、Kr等稀有氣體可反應(yīng)生成氟化物。(5)氫氟酸是氫鹵酸(HX)中唯一的弱酸，且是與SiO2反應(yīng)的唯一酸，能腐蝕玻璃，應(yīng)保存在鉛制器皿或塑料瓶中。(6)X2的氧化性：F2>Cl2>Br2>I2；X－的還原性：F－<Cl－<Br－<I－。2．鹵素離子的檢驗方法(1)AgNO3溶液——沉淀法未知液eq\o(→,\s\up10(滴加AgNO3,溶液和稀硝酸))生成eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(白色沉淀，則有Cl－,淺黃色沉淀，則有Br－,黃色沉淀，則有I－))(2)置換——萃取法未知液eq\o(→,\s\up10(加適量新制飽和氯水),\s\do10(振蕩))eq\o(→,\s\up10(加入CCl4下層或苯上層),\s\do10(振蕩))有機層呈eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(紅棕色或橙紅色，表明有Br－,紫色、淺紫色或紫紅色，表明有I－))(3)氧化——淀粉法檢驗I－未知液eq\o(→,\s\up10(加入適量新制飽和氯水雙氧水),\s\do10(振蕩))eq\o(→,\s\up10(淀粉溶液),\s\do10(振蕩))藍(lán)色溶液，