高考第一轮复习化学卤族元素.docx
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高考第一轮复习化学卤族元素
二、卤族元素
知识梳理
●网络构建
●自学感悟
1.卤素的性质变化规律
(1)卤族元素包括氟、氯、溴、碘,它们的原子最外电子层上都有7个电子,因此它们的化学性质相似,都具有强氧化性。
随原子序数增大,原子的电子层数增多,原子半径逐渐增大,元素的非金属性减弱,单质的氧化性减弱,阴离子的还原性增强,与氢气化合由易到难,与水反应的程度逐渐减小。
(2)卤素单质中,常温下密度最小的是
,受热易升华的是
,熔沸点最高的是
,常温下呈液态的是
,颜色最深的是
,遇水能放出气体的是
。
(3)砹是核电荷数最大的卤族元素,推测砹及其化合物最不可能具有的性质是(B)
A.HAt很不稳定B.砹是白色固体
C.AgAt不溶于水D.砹易溶于某些有机溶剂
2.含卤化合物的应用
(1)在卤素单质及其化合物中,使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体(常温)是
;较易液化的气体是
;能用于人工降雨的卤化物是AgI;照相用的感光片上涂有的卤化物是AgBr。
(2)人体缺碘会影响正常的生命活动,为提高人体素质,食物补碘已引起人们的重视。
1996年我国政府以国家标准的方式规定食盐的碘添加剂是KIO3,不使用KI的原因可能是(AC)
A.KI口感苦涩B.KI有毒
C.KI在储运过程中易变质D.KI价格昂贵
(3)饮用水中含氟太少易患龋齿病,含氟过多,会患氟骨症,为防止龋齿病发生可采取的措施是(B)
A.在饮用水中加入适量氟化氢B.使用含氟牙膏
C.在饮用水中加入大量氟化物D.大量食用含氟药物
思考讨论
1.试用原子结构的观点解释卤素(氟、氯、溴、碘)在化学性质上的相似性与递变性。
提示:
卤素原子最外层电子数相同(都为7个),因而它们的性质相似;随着原子序数的依次增大,它们的原子半径增大,其性质具有递变性。
2.已知在一定条件下可发生反应:
2KClO3+I2====2KIO3+Cl2↑,此反应属于______反应(选择“分解、化合、置换、复分解反应”中填空)。
有人据此认为碘的非金属性比氯强,你认为对吗?
提示:
置换反应。
不对,非金属性是指元素获得电子的能力,而此反应中碘元素在反应过程中化合价升高,失去电子。
疑难突破
1.卤素及其化合物的主要特性
(1)卤族元素是最外层电子数最多的主族元素,卤族是唯一全部由非金属元素构成的元素族,卤素的非金属性比同周期其他元素都强。
(2)氟是最活跃的非金属,单质的氧化性最强,氟离子(F-)很难被氧化。
氟元素在化合物中化合价只有-1,无正价,常温下氟气与水剧烈反应且不同于其他卤素(产物不同,原理不同),不能从其他卤化物的水溶液中置换出其他卤素(先与水发生置换反应),能与稀有气体反应(常见的产物均为白色)。
(3)溴在常温下为红棕色液体(唯一的液态非金属单质),极易挥发产生红棕色且有毒的溴蒸气。
实验室通常将溴密闭保存在阴冷处,不能用橡皮塞,盛有液溴的试剂瓶内常加适量水(为什么)。
(4)碘是紫黑色固体,具有金属光泽,易升华(常用于分离提纯碘)、易吸潮(遇铁在水催化下易反应,故盛碘的瓶子不能用铁盖),使淀粉变蓝色(常用来检验碘的存在),碘的氧化性较其他卤素弱,与变价金属铁反应生成FeI2而不是FeI3。
(5)氢氟酸为弱酸,有剧毒,能腐蚀玻璃,实验室中常用铅皿或塑料容器保存。
AgF易溶于水,无感光性,其他卤化银难溶于水,具有感光性。
2.卤素的检验
(1)氯气为黄绿色,有刺激性气味,并可使某些潮湿的有色物质褪色。
氯气具有强氧化性,可使湿润KI-淀粉试纸呈现蓝色,因此可用于检验氯气的存在。
(2)利用碘单质能与淀粉溶液呈现蓝色的性质可用于检验碘单质的存在。
(3)AgCl、AgBr、AgI都不溶于稀HNO3,且颜色逐渐加深,分别为白色、浅黄色、黄色,所以,可用HNO3酸化的AgNO3溶液来检验Cl-、Br-、I-的存在。
(4)也可以用卤素单质间的置换反应和有机溶剂萃取的方法来检验卤素单质。
深化拓展
溴水是实验室常用的试剂。
能使溴水褪色的物质有哪些?
提示:
(1)因萃取作用而使溴水褪色的物质:
苯、CCl4、直馏汽油等有机溶剂。
(2)能与溴发生氧化还原反应的还原性无机化合物:
H2S、SO2、Na2S、Na2SO3等。
(3)能与溴水发生反应的金属,如Na、Mg、Al、Zn等。
(4)能与溴发生加成反应的不饱和烃及其衍生物,如烯烃、炔烃等。
(5)能被溴水氧化的有机化合物,如含有醛基的化合物。
(6)能与溴水发生反应的碱性物质,如NaOH、Na2CO3等。
典例剖析
【例1】a、b、c、d四个集气瓶中装有Cl2、H2、HCl、HBr中的任一种气体,若a、d两瓶气体混合见光爆炸,a、b两瓶气体混合瓶壁出现暗红色小液滴,则c瓶装的气体是
A.HBrB.HClC.Cl2D.H2
剖析:
a、d两瓶气体混合见光爆炸,必为H2和Cl2。
而a、b两瓶气体混合瓶壁出现暗红色小液滴(液溴),必为Cl2和HBr(发生了Cl2+2HBr====2HCl+Br2的反应)。
则c中必盛有HCl,同时推出a中为Cl2,b中为HBr,d中为H2。
答案:
B
【例2】将氯水注入KI溶液中,用力振荡,再注入四氯化碳,振荡后静置,看到的现象是
A.液体呈紫红色
B.液体为无色
C.液体分两层,上层为紫色、下层接近无色
D.液体分两层,上层接近无色、下层显紫红色
剖析:
氯水注入KI溶液中,发生反应:
Cl2+2KI====2KCl+I2,再注入CCl4,振荡、静置,由于CCl4和水互不相溶,故静置后的液体分为两层;又由于CCl4的密度比水大,故CCl4沉于水的底下,即水在上层,CCl4在下层;又由于I2在CCl4中的溶解度比在水中溶解度大得多,故I2被CCl4从水中萃取出来。
这个实验是检验I-存在的方法之一。
答案:
D
【例3】多原子分子氰(CN)2、硫氰(SCN)2和(OCN)2的性质与卤素单质相似,故称它们为拟卤素。
它们可以生成酸和盐(见下表,表中X代表F、Cl、Br或I)。
卤素
氰
硫氰
①
“单质”
X2
(CN)2
(SCN)2
(OCN)2
酸
HX
HCN
②
HOCN
盐
KX
KCN
KSCN
③
(1)在表中①②③空格处应分别填写_______、_______、_______。
(2)完成下列反应的化学方程式或离子方程式。
①H++SCN-+MnO2
__________。
②(CN)2和KOH溶液反应的化学方程式为:
______________。
③已知阴离子的还原性强弱为:
Cl-<Br-<CN-<SCN-<I-。
试写出在NaBr和KSCN的混合溶液中加入(CN)2反应的离子方程式:
____________________________________。
剖析:
此题主要考查运用已学知识进行类推思维的能力。
要解好本题,首先必须明确HSCN相似于HCl,(CN)2相似于Cl2,然后找出相应的信息使其顺利迁移,具体信息为下列反应:
①4H++2Cl-+MnO2
Mn2++Cl2↑+2H2O
②Cl2+2KOH====KCl+KClO+H2O这样就不难写出题目要求的离子方程式或化学方程式了。
③由还原能力的大小信息可知:
(CN)2只能氧化SCN-而不能氧化Br-。
答案:
(1)氧氰HSCNKOCN
(2)①4H++2SCN-+MnO2
Mn2++(SCN)2+2H2O
②(CN)2+2KOH====KCN+KOCN+H2O
③(CN)2+2SCN-====2CN-+(SCN)2
特别提示
该题为信息给予题,给予的信息是:
拟卤素〔如(CN)2〕的性质与卤素单质相似,由此而展开你的想象并依据卤素单质的性质来进行类比、模拟来解答习题。
这是解答信息给予题的一种方法。
闯关训练
夯实基础
1.下列反应为可逆反应的是
A.2H2+O2
2H2O
2H2O
2H2↑+O2↑
B.Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O
C.CH3COOH
CH3COO-+H+
D.碘的升华和凝华
解析:
可逆反应是在同一条件下的化学反应。
A、B都不是在同一条件下发生的反应。
D不是化学反应。
故C正确。
答案:
C
2.(2005年济宁模拟题)下列性质的递变规律不正确的是
A.HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
B.Cl-、Br-、I-的半径依次减小
C.HCl、HBr、HI的水溶液的酸性依次增强
D.Cl-、Br-、I-的还原性依次增强
解析:
此题全面考查有关卤素的原子结构,氢化物的稳定性及其水溶液的酸性,单质的氧化性和离子的还原性的递变规律。
卤素的各种性质按F、Cl、Br、I的顺序都呈现规律性变化,即原子半径依次增大;离子半径依次增大;氢化物的稳定性依次减弱;氢化物的水溶液的酸性依次增强;最高价含氧酸的酸性依次减弱;其单质的氧化性依次减弱;其离子的还原性依次增强。
与备选项比较得B不正确。
答案:
B
3.甲、乙、丙三种溶液各含有一种X-(X-为Cl-、Br-或I-),向甲中加淀粉溶液和新制的氯水变为橙色,将此溶液倒入丙,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-
解析:
熟知有关卤素知识:
①单质氧化性为Cl2>Br2>I2,而对应阴离子的还原性为I->Br->Cl-。
②碘单质可使淀粉变蓝,溴水颜色为橙色,由此可推断出,甲中加入氯水和淀粉后溶液变为橙色,说明甲中含有Br-,再加丙溶液无明显变化,则说明丙溶液中无I-(若为I-,则发生反应2I-+Br2====2Br-+I2)。
答案:
B
4.由于碘是卤素中原子半径较大的元素,可能呈现金属性。
下列事实能够说明这个结论的是
A.已经制得了IBr、ICl等卤素互化物
B.已经制得了I2O5等碘的氧化物
C.已经制得了I(NO3)3、I(ClO4)3·2H2O等含I3+的化合物
D.碘(I2)易溶于KI等碘化物溶液,形成I
解析:
解答本题时,应抓住“可能呈现金属性”这一信息,可知选项C中提供的I(NO3)3,I(ClO4)3·2H2O等化合物,其中碘呈正价,体现了金属性。
答案:
C
5.(2005年广州测试题)氟气是氧化性最强的非金属单质。
在加热的条件下,等物质的量的氟气与烧碱完全反应,生成NaF、H2O和另一种气体,该气体可能是
A.H2B.HFC.O2D.OF2
解析:
本题主要是以氟气和烧碱反应为载体,考查化学反应前后应遵循的质量守恒定律,根据题意和反应前后各元素的原子个数不变,可用下式推断:
F2+NaOH====NaF+
H2O+(
F),由此可知另一种气体为OF2。
答案:
D
6.19世纪中叶,德国著名化学家李比希曾误将溴认为是氯化碘(ICl)。
事实上都是深红棕色液体的氯化碘与溴也极为相似,下列有关它们的结构与性质的比较不正确的是
A.它们的固体都属于分子晶体
B.它们的熔沸点相近
C.等物质的量的ICl和Br2,可氧化等量的SO2
D.它们与水的反应,均为自身氧化还原反应
解析:
ICl与水反应的方程式如下:
ICl+H2O====HCl+HIO,反应价态没变,故答案为D。
答案:
D
培养能力
7.已知氧化性BrO
>ClO
>Cl2>IO
>I2。
现将饱和氯水逐滴滴入KI-淀粉溶液中至过量。
(1)可观察到的现象是:
①______________________________________________________,
②_____________________________________________________。
(2)写出有关的离子方程式:
①____________________________________________________,
②____________________________________________________。
解析:
根据粒子的氧化性强弱顺序:
Cl2>IO
>I2,可推知下列未知反应可以进行:
5Cl2+I2+6H2O====2HIO3+10HCl(Cl2过量时)。
答案:
(1)①溶液先呈现蓝色②随饱和氯水继续滴入蓝色消失,溶液又呈无色
(2)①Cl2+2I-====2Cl-+I2
②5Cl2+I2+6H2O====12H++2IO
+10Cl-
8.根据下图的转化关系回答下列有关问题。
(1)写出①的离子反应方程式_____________________________________;
写出②的离子反应方程式_________________________________________。
(2)推出下列物质或溶液中溶质的化学式。
E._____________________________;I._____________________________。
(3)在上述转化过程中,判断B、C、F、H氧化能力由弱到强的顺序(写化学式)__________________________________。
解析:
由题意可知,H使淀粉溶液呈蓝色说明H为I2。
因F(橙色)+G(钾盐)
I2+D,所以F为溴水,D为KBr,I为AgBr。
又因为C+KBr
Br2+E,说明C的氧化性比Br2强,C可能为Cl2,E为KCl。
B为黑色粉末MnO2,A为浓盐酸。
答案:
(1)①MnO2+2Cl-+4H+
Mn2++Cl2↑+2H2O②Br2+2I-====2Br-+I2
(2)KClAgBr
(3)I2<Br2<Cl2<MnO2
9.(2005年郑州测试题)SCN-与Cl-、Br-、I-性质相似,能与AgNO3反应生成白色沉淀,且SCN-与Ag+的反应比SCN-与Fe3+的反应更易发生。
利用该性质,可以测定NaBr和NaCl所组成混合物的成分。
现称取NaCl和NaBr的混合物样品0.3675g溶于水,先加过量0.2000mol·L-1的AgNO3溶液30.00mL,再滴加2~3滴Fe3+作指示剂,然后用0.1000mol·L-1的NH4SCN溶液去滴定过量的Ag+,当滴至最后一滴使溶液呈红色时为滴定终点,这时用去NH4SCN溶液20.00mL。
(1)写出滴定时SCN-分别与Ag+、Fe3+反应的离子方程式:
_________________。
(2)计算样品中NaCl和NaBr的物质的量之比:
_________。
解析:
(1)根据题目信息条件,结合卤素离子的性质写出有关的离子方程式。
(2)设NaCl和NaBr的物质的量分别为x、y,则有
58.5x+103y=0.3675g
x+y=0.2000mol·L-1×0.0300L-0.1000mol·L-1×0.0200L
解得x=1.00×10-3moly=3.00×10-3mol
x∶y=1∶3
答案:
(1)Ag++SCN-====AgSCN↓Fe3++SCN-====[Fe(SCN)]2+
(2)1∶3
探究创新
10.“除锈灵”是一种铁锈的除净剂,能去除织物上沾着的铁锈污迹,“除锈灵”中含有的一种成分是由最活泼的非金属元素A和组成气体密度最小的元素B组成,分子内共有10个电子。
根据上述条件,推导:
(1)A、B两元素组成化合物的化学式是_________。
举出该化合物的水溶液在工业上的一种用途:
_____________________________________。
(2)A元素的单质跟水反应的化学方程式(标出电子转移方向和数目)是____________。
该反应中还原剂是______,还原产物是______,被还原的元素是______。
(3)铁锈的主要成分是Fe2O3,“除锈灵”能除去铁锈是因为它跟Fe2O3反应生成一种新的化合物,推断该化合物对水的溶解情况:
______(填“易溶”“不溶”)。
解析:
(1)最活泼的非金属元素为氟,气体密度最小的为氢气,B元素为氢,二者组成的化合物为HF,在工业上可用于雕刻玻璃或除锈。
(2)F2与水反应的化学方程式为:
====4HF+O2,其中水是还原剂,被F2氧化的产物为O2,F2被还原成HF。
(3)若该化合物难溶,则会附在金属表面而不易除去,故该化合物必定易溶于水。
答案:
(1)HF雕刻玻璃(或除锈)
(2)
====4HF+O2H2OHF氟
(3)易溶
11.现代生活中,人们越来越注意微量元素的摄入,碘元素对人体健康与发育有至关重要的作用,若缺少碘元素,则会造成幼儿呆痴、发育不良、大脖子病等。
因此人们现在非常注意碘元素的摄取,如碘盐、碘化钾、含碘量高的钙奶粉。
(1)现代健康中掀起一股“绿色食品”热风,海草越来越受到大家的青睐,是因为它含有丰富的______________。
(2)碘属于卤族元素,当把KI溶液加入KMnO4酸性溶液中时,现象是_________,化学反应方程式是_______________。
(3)若用制Cl2的装置制取I2,反应方程式为:
_________________。
若生成1/5molI2,发生还原反应的浓H2SO4与未发生还原反应的浓H2SO4的比为_________。
解析:
对于信息转移题,要在了解题干的基础上,充分消化题干中所提供的信息。
此题干中提供了碘元素对人体的重要性,问题中又提到海草,显而易见
(1)中必定有大量的碘元素。
对于碘元素,化学性质是:
I2具有氧化性,I-具有很强的还原性,而KMnO4与浓H2SO4都有很强的氧化性,所以必定发生氧化还原反应。
(1)碘
(2)紫红色褪去K
+K
O4+H2SO4——K2SO4+
nSO4+H2O+
22I-
I2失2e-,
n得5e-
得10KI+2KMnO4+8H2SO4====6K2SO4+2MnSO4+8H2O+5I2
(3)2NaI+3H2SO4(浓)====2NaHSO4+SO2↑+I2+2H2O对H2SO4而言,有2/3进入NaHSO4没有发生还原反应,有1/3进入SO2发生还原反应:
3∶x=1∶1/5,x=
。
故(
×
)∶(
×
)=2∶1。
答案:
(1)碘
(2)紫红色褪去
10KI+2KMnO4+8H2SO4====6K2SO4+2MnSO4+8H2O+5I2
(3)2NaI+3H2SO4(浓)
2NaHSO4+SO2↑+I2+2H2O2∶1
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●教学点睛
本部分为教材内容的第二自然节。
主要考点有:
①卤族元素及其化合物的性质递变规律与主要特性;②卤素的检验方法;③类卤素与卤素性质的比较判断。
复习本部分内容时,应注意如下几点:
1.运用实验激发学生的学习兴趣。
元素化合物知识复习应注重设计系列实验,培养学生观察、分析、归纳的能力,激发学生学习的兴趣,提高复习的效率。
在复习本部分内容时可设计系列实验:
①卤素间置换反应,②卤素离子(Cl-、Br-、I-)还原性强弱比较,③卤素离子检验,④碘的存在及检验方法,⑤如何从含有氯化钠、碘化钾的溶液中提取碘等。
指导学生按实验设计要求完成实验。
在实验的基础上引导学生总结出卤族元素的性质递变规律(相似性、递变性),并从原子结构上去分析解释。
然后结合“疑难突破”,掌握卤族元素及其化合物的主要特性,并通过例题与练习加深对卤族元素性质的理解与应用。
2.系统总结掌握卤素性质规律的方法。
通过分析对比和总结归纳,使学生系统地理解和掌握卤素及其化合物的性质规律:
(1)代表性连接着相似性:
氯的代表性中包含了卤素的相似性,掌握了氯及其化合物的性质,就能推广出卤素的相似性,这是学活卤素的关键。
(2)相似性连接着递变性:
①卤素单质都具有较强的氧化性,但氧化性:
F2>Cl2>Br2>I2;
②卤离子都具有还原性,但还原性:
F-<Cl-<Br-<I-;
③卤化氢的水溶液都具有酸性,但酸性:
HI>HBr>HCl>HF(递变性);
④在具体的反应中,X2能和H2化合,但化合难易程度及条件不同。
(3)递变性连接着特殊性:
①HX的熔沸点:
HCl、HBr、HI的熔沸点依相对分子质量的增大而增大,但相对分子质量最小的HF(分子间存在氢键)的熔沸点最高;②AgX的溶解性:
AgCl、AgBr、AgI难溶于水,且溶解度依次减小,而AgF能溶于水;③X2与H2O反应:
Cl2、Br2、I2能与水反应生成HX、HXO,反应式为X2+H2O====HX+HXO,而氟与水剧烈反应生成O2,反应式为2F2+2H2O====4HF+O2。
3.本部分内容复习可安排一课时。
●例题注释
本部分共设计了三个例题。
【例1】主要考查学生对卤素及卤化物的特有性质的掌握情况。
解答的关键是审题要准确,题中要求的是某卤素或卤化物特有的性质,而不是通性。
在分析解答过程中,可引导学生归纳总结气体混合反应发生爆炸的情况有:
(1)在暗处混合,会发生爆炸的两种气体单质是_______(F2、H2);
(2)混合后需强光照射才能发生爆炸的两种气体是_______〔Cl2、H2(或CH4)〕;(3)混合后强光照射不反应,点燃会发生爆炸的两种气体是_______(H2、CH4、CO、C2H2、C2H4等分别与O2混合均可)。
【例2】主要考查卤素单质间的相互置换反应及卤素单质在有机溶剂中的溶解。
通过本题的分析解答,要让学生明确在萃取实验中千万要注意萃取剂的密度与水的密度的大小比较,因为它是确定分液实验中必须保留哪一部分的依据。
【例3】依据卤素的性质推测“拟卤素”的性质,并进行应用。
“拟卤素”如:
(CN)2、(SCN)2、(OCN)2、IBr等性质与卤素相似,表现在单质的氧化性、与碱溶液反应生成卤化物和次卤酸盐、与Ag+结合的生成物的难溶性等。
但是,由于拟卤素的组成不是一种元素,其各元素的化合价有差别,以致在参加化学反应中价态的变化与卤素单质不完全相同,如IBr+H2O====HBr+HIO的反应不属于氧化还原反应等。
“拟卤素”的性质可用熟知的氯及其化合物的性质进行类推。
例如:
IBr+2NaOH====NaBr+NaIO+H2O
MnO2+4HSCN
Mn(SCN)2+(SCN)2↑+2H2O
AgNO3+NaSCN====AgSCN↓+NaNO3
●拓展题例
【例1】
(1)在甲、乙两支洁净的试管内分别加入3mL糨糊,然后在甲试管内注入2mL淀粉酶滤液,在乙试管内加入2mL清水,温水浴5分钟后,取出两试管并分别滴入一滴碘酒,结果,甲试管________,原因___________。
乙试管________,原因___________。
(2)与I2同主族的元素Br2、Cl2都有氧化还原性质,用几个方程式证明一下Cl2、Br2、I2的氧化能力强弱,以及Cl-、Br-、I-的还原性强弱。
解析:
甲试管无变化,因为淀粉酶使糨糊中的淀粉水解成麦芽糖,不能遇I2变蓝,乙试管中溶液变成蓝色,因为碘使淀粉变蓝。
氧化性由强到弱:
Cl2>Br2>I2
Cl2+2Br-====2Cl-+Br2
Br2+2I-====2Br-+I2
还原性:
I->Br->Cl-
答案:
(1)无变化淀粉酶使糨糊中的淀粉水解成麦芽糖,不能遇I2变蓝溶液变成蓝色碘使淀粉变蓝
(2)Cl2+2Br-====2Cl-+Br2
Br2+2I-====2Br-+I2
氧化性Cl2>Br2>I2
还原性I->Br->Cl-
【例2】在已经提取氯化钠、溴化镁等化学物质的富碘卤水中,采用如图所示的工艺流程生产单质碘。
回答下列问题:
(1)写出乙、丁中溶质的化学式:
乙_________,丁_________。
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