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第课卤族元素高考一轮复习
第15课卤族元素
(建议2课时完成)
[考试目标]
1.掌握氯气及其重要化合物的主要性质,并了解其在生产生活中的应用。
2.掌握氯气的实验室制法,了解氯气的工业制法。
3.了解卤族元素的重要性质及其重要化合物的用途;理解卤族元素性质的相似性和递变性。
4.掌握卤素离子的检验方法。
5.了解氯气及其重要化合物对环境质量的影响,
[要点精析]
一、氯气的性质及用途
1、物理性质:
常温下,氯气是黄绿色、有刺激性、能溶于水、比空气重、易液化的有毒气体。
2、化学性质:
氯气的化学性质很活泼的非金属单质。
(1)与金属反应(与变价金属反应,均是金属氧化成高价态)
如:
2Na+Cl2
2NaCl(产生白烟)
Cu+Cl2
CuCl2(产生棕黄色的烟)
2Fe+3Cl2
2FeCl3(产生棕色的烟)
注:
常温下干燥的氯气或液氯不与铁反应,所以液氯通常储存在钢瓶中。
(2)与非金属反应
如:
H2+Cl2
2HCl(发出苍白色火焰,有白雾生成)——可用于工业制盐酸
H2+Cl2
2HCl(会发生爆炸)——不可用于工业制盐酸
2P+3Cl2
2PCl3(氯气不足;产生白雾)
2P+5Cl2
2PCl5(氯气充足;产生白烟)
(3)与水反应:
Cl2+H2O=HCl+HClO
(4)与碱反应
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(用于除去多余的氯气)
2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O(用于制漂粉精)
Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO(漂粉精的漂白原理)
(5)与某些还原性物质反应
如:
2FeCl2+Cl2=2FeCl3
2KI+Cl2=2KCl+I2(使湿润的淀粉-KI试纸变蓝色,用于氯气的检验)
SO2+Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4
(6)与某些有机物反应
如:
CH4+Cl2
CH3Cl+HCl(取代反应)
CH2=CH2+Cl2→CH2ClCH2Cl(加成反应)
3、氯水的成分及性质
氯气溶于水得黄绿色的溶液----氯水。
在氯水中有少部分氯分子与水反应,Cl2+H2O=HCl+HClO(次氯酸),大部分是以Cl2分子状态存在于水中。
注意:
(1)在新制的氯水中存在的微粒有:
H2O、Cl2、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-;久置氯水则几乎是盐酸溶液
①一元弱酸,比H2CO3弱
光
(2)HClO的基本性质②不稳定,2HClO===2HCl+O2↑
③强氧化性;
④漂白、杀菌能力,使色布、品红溶液等褪色,
故氯水可用作自来水消毒。
(3)几种漂白剂的比较
漂白剂
HClO
Na2O2(H2O2)
SO2
活性炭
漂白原理
氧化漂白
氧化漂白
化合漂白
吸附漂白
品红溶液
褪色
褪色
褪色
褪色
紫色石蕊
先变红后褪色
褪色
只变红不褪色
褪色
稳定性
稳定
稳定
不稳定
——
例1、
(1)液氯和氯水是一种物质吗?
答案:
不是。
液氯是Cl2在加压或冷却时变成的液态Cl2,是纯净物,而氯水是氯气溶于水中形成的溶液,是混合物。
(2)①怎样证明新制氯水中含有大量Cl2?
②用实验证明氯气能与水反应。
答案:
①观察氯水颜色,呈黄绿色,此即氯气的颜色,说明新制氯水中含大量Cl2。
②向新制的氯水中加AgNO3溶液.若产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-,即有部分氯气与水反应了。
Cl2+H2O=HCl+HClO,AgNO3+HCl=AgCl↓+HNO3
另法:
也可向新制氯水中放入一红布条或滴入几滴品红溶液,若布条或品红褪色,说明新制氯水中有HClO,即Cl2与水发生了反应。
(3)氯水中有多种化学物质,故性质较复杂。
下列现象各是基于哪种物质的什么性质?
①氯水能使紫色石蕊试液先变红后褪色。
②向氯水中滴加饱和NaHCO3溶液,有气泡出现。
③向氯水中滴入AgNO3溶液,产生白色沉淀。
答案:
①H+、HClO②H+③Cl-
4、氯气的制法
(1)实验室制法∆
药品及原理:
MnO2+4HCl(浓)===MnCl2+2H2O+Cl2↑
强调:
MnO2跟浓盐酸在共热的条件下才反应生成Cl2,稀盐酸不与MnO2反应。
仪器装置:
发生装置---收集装置---吸收装置
实验步骤:
检密—装药—固定—加热—收集
收集方法:
向上排空气法(或排饱和食盐水法)
净化装置:
用饱和食盐水除去HCl,用浓硫酸干燥
尾气处理:
用碱液吸收
(2)氯气的工业制法:
(氯碱工业)
通电
2NaCl+2H2O====2NaOH+H2↑+Cl2↑
二、氯化氢的性质和实验室制法
1、物理性质:
无色、有刺激性气味的气体;极易溶于水(1:
500)其水溶液为盐酸。
2、盐酸的化学性质:
(挥发性强酸的通性)
3、氯化氢的实验室制法
(1)药品及反应原理:
NaCl+H2SO4===NaHSO4+HCl↑(不加热或微热)
△
NaHSO4+NaCl===Na2SO4+HCl↑(加热到500ºC—600ºC)
△
总式:
2NaCl+H2SO4===Na2SO4+2HCl↑
(2)装置:
与制氯气的装置相似
(3)收集方法:
向上排空气法
(4)检验方法:
用湿润的蓝色石蕊试纸是否变红或用玻璃棒蘸浓氨水靠近是否有白烟产生
(5)尾气处理:
用水吸收(倒扣漏斗)
三、卤族元素
1、卤素及化合物的性质比较:
氟
氯
溴
碘
单质物理性质
状态
气
气(易液化)
液(易挥发)
固(易升华)
熔、沸点
熔、沸点逐渐升高
颜色
淡黄绿色
黄绿色
红棕色
紫黑色
密度
密度逐渐增大
X2与H2化合
条件
冷暗处
光照
加热
持续加热
程度
剧烈爆炸
爆炸
缓慢
化合同时分解
X2与H2O化合
反应
2F2+2H2O=4HF+O2
X2+H2O=HX+HXO
程度
剧烈
缓慢
微弱
极弱
水溶性
反应生成氢氟酸
水溶性依次减小,有机溶剂中溶解性依次增大
化合价
只有-1价
有-1、+1、+3、+5、+7等
含氧酸
化学式
无含氧酸
有HXO、HXO2、HXO3、HXO4等
强弱程度
同一价态的酸性依次减弱
卤化银
颜色
AgF(白)
AgCl(白)
AgBr(淡黄)
AgI(黄)
水溶性
易溶
均难溶,且溶解度依次减小
感光性
难分解
见光均易分解,且感光性逐渐增强
2、卤素元素的有关特性:
(1)F2遇水发生置换反应,生成HF并放出O2。
(2)HF是弱酸、剧毒,但能腐蚀玻璃4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O;HF由于形成分子间氢键相互缔合,沸点反常的高。
(3)溴是唯一的液态非金属,易挥发,少量的液溴保存要用水封。
(4)碘易升华,遇淀粉显蓝色;碘的氧化性较弱,它与变价金属反应时生成低价化合物。
(5)AgX中只有AgF溶于水,且不具有感光性;CaF2中只有CaF2难溶。
3、卤素间的置换反应及X-离子的检验:
(1)Cl2+2Br-=Br2+2Cl-
Cl2+2I-=I2+2Cl-
Br2+2I-=I2+2Br-
结论:
氧化性:
Cl2>Br2>I2;还原性:
I->Br->Cl-
(2)溴和碘在不同溶剂中所生成溶液(由稀到浓)的颜色变化
溶剂
溶质
水
苯
汽油
四氯化碳
Br2
黄→橙
橙→橙红
橙→橙红
橙→橙红
I2
深黄→褐
淡紫→紫红
淡紫→紫红
紫→深紫
密度
比水轻
比水轻
比水重
(3)X-离子的检验
Cl-白色沉淀
Br-+AgNO3+HNO3浅黄色沉淀
I-黄色沉淀
四、过量问题的计算
1、一般的过量计算:
两种物质反应,两反应物的量皆已知,求生成物的量,这是最简单的过量问题。
这种题的解题思路是先选量,然后以完全反应的反应物的量计算有关量。
选量的方法有多种,以采用物质的量进行比较为好。
2、过量计算问题的判断法
(1)计算法
(2)比较法
(3)极限判断法
(4)中值判断法(过量讨论)
例2:
58.5g氯化钠跟17g硝酸银在水溶液里发生反应,可生成多少摩氯化银沉淀?
解析:
这是最简单的过量问题。
这种题的解题思路是先要选量。
选量的目的是确定反应物中过量物质和完全反应的物质。
然后以完全反应的物质的量计算有关的量。
要从物质的量观点去选量为好,可用物质的量的关系确定完全反应的物质和过量的物质。
nNaCl=
=
=1mol,
nAgNO3=
=
=01mol,
由NaCl+AgNO3=NaNO3+AgCl可知:
NaCl过量,应以AgNO3计算。
nAgCl=nAgNO3=01mol
答:
能生成01mol氯化银沉淀。
当然更为简单的方法是比较大小,而不直接算出具体的数字。
如:
>
,NaCl过量,应以AgNO3计算。
例3:
将agH2与bgCl2合成制得HCl气体,将反应所得的混合气体用足量NaOH溶液充分吸收。
求:
1剩余气体的质量;
2混合气体与NaOH溶液反应所得NaCl的质量。
解析:
这是属于第二种类型的一般过量讨论题。
由于H2与Cl2的量皆已知,因此,反应后就存在三种情况:
。
完全反应、H2过量,Cl2过量。
而反应后生成的HCl与Cl2能与NaOH溶液反应。
Cl2+H2=2HCl
HCl+NaOH=NaCl+H2O
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
讨论:
①若氢气与氯气恰好完全反应(或a∶b=1∶35.5)时,无剩余气体,生成NaCl质量为:
117b/71(g);
②若Cl2过量(或a∶b<1∶35.5=时,无气体剩余,生成NaCl质量为:
58.5(35.5a+b)/71(g);
③若氢气过量(或a∶b>1∶35.5)时,剩余气体为:
(a-b/35.5)g,生成NaCl质量为:
117b/71(g)
[过关训练](第一课时)
一、单项选择题
1.下列关于氯气的说法不正确的是()
A.尽管氯气的化学性质很活泼,但是干燥的液氯能用钢瓶贮存。
B.氯气和液氯是两种不同的物质
C.可以用浓硫酸除去氯气中的水蒸气。
D.氯气有毒,它曾在战争中被用于制造毒气弹。
2.氯仿(CHCl3)可用作麻醉剂,但常因保存不慎而被空气氧化,产生光气:
2CHCl3+O2==
2HCl+2COCl2(光气)。
光气有剧毒,为防止事故发生,用以检验氯仿是否变质的试剂是()
A.澄清石灰水B.硝酸银溶液C.漂白粉溶液D.氢氧化钠溶液
3.市售“家用消毒液发生器”是以精盐和自来水为原料,通电时,发生器内的电极板上产生大量的气泡(同时使产生的气体充分与电解液接触),所制得的混合液具有强烈的杀菌能力,且不对人体造成伤害。
该发生器配制消毒液所涉及到的化学反应有()
①2NaCl+2H2O==2NaOH+Cl2↑+H2↑②Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
③H2+Cl2=2HCl④Cl2+H2O=HCl+HClO⑤2HClO=2HCl+O2↑
A.①④⑤B.①②C.③④⑤D.②③④
4.某城市以“液氯泄漏”作为应急预警演习的项目,演习时下列防护措施合理的是()
①及时向上风口和地势较高处转移疏散人群;②及时戴上用浓烧碱溶液湿润过的口罩;③用高压水枪向泄露口附近喷洒稀碱液并设法控制氯气泄漏;④及时戴上用稀纯碱溶液湿润过的口罩;⑤及时用毛巾包裹活性炭捂住口鼻;⑥就近向地下商场转移。
A.②③④⑤B.①②④⑤C.①③④⑤D.①③④⑥
5.实验室用浓盐酸与MnO2反应制取氯气,其反应方程式为:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O。
下列有关说法中正确的是()(气体体积在标准状况下测定)
A.若提供0.4molHCl,MnO2不足量,则可制得氯气2.24L
B.若提供0.4molHCl,MnO2过量,则可制得氯气2.24L
C.若有0.4molHCl参与反应,则可制得氯气2.24L
D.若有0.4molHCl被氧化,则可制得氯气2.24L
6.已知HCl难溶于CCl4,如下图所示,下列装置中,不适宜于HCl气体尾气吸收的是()
7.检验氯化氢气体中是否混有Cl2可采用的方法是()
A.用干燥的蓝色石蕊试纸
B.用干燥有色布条
C.将气将体通入硝酸银溶液
D.用湿润的淀粉碘化钾试纸
8.下列氯化物中,既能由金属和氯气直接反应制得,又能由金属和盐酸反应制得的是
A.CuCl2B.FeCl2C.FeCl3D.AlCl3
9.将一盛满Cl2的试管倒立在水槽中,当日光照射一段时间后,试管中最后剩余气体的体积约占试管容积的()
A.1/4B.1/2C.1/3D.2/3
10.ClO2是一种广谱型的消毒剂,根据世界环保联盟的要求ClO2将逐渐取代Cl2成为生产自来水的消毒剂,工业上ClO2常用NaClO3和Na2SO3溶液混合并加H2SO4酸化后反应制得,在以上反应中NaClO3和Na2SO3的物质的量之比为()
A.1∶1 B.2∶1C.1∶2 D.2∶3
二、双项选择题
11.下列离子方程式正确的是( )
A.氯气与水反应:
Cl2+H2O=2H++Cl-+ClO-
B.氯气与氢氧化钠溶液反应:
Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
C.向留有残氯(Cl2)的水中加一定量的FeSO4,以除去水中的Cl2:
Fe2++Cl2=2Cl-+Fe3+
D.漂白粉溶液中通入少量二氧化碳气体:
Ca2++2ClO-+H2O+CO2=CaCO3↓+2HClO
12.下列试剂不能把NaCl和KI两种溶液鉴别开的是()
A.氯水B.硝酸银溶液C.石蕊试液D.淀粉溶液
13.0.1mol某单质和氯气作用后,生成氯化物晶体,且氯化物的质量比单质重7.1
,此单质可能是()
A.AlB.MgC.CuD.Na
14.合乎实际并用于工业生产的是()
A.Na在Cl2中燃烧制NaClB.高温分解石灰石制生石灰
C.Cl2与石灰乳作用制漂白粉D.H2和Cl2充分混合点燃制HCl
15.下列对氯气的描述中,正确的是
A.在标准状况下,氯气的密度为3.17g/L
B.实验室不能用排水方法收集氯气
C.液氯不导电是非电解质,氯水能导电是强电解质
D.湿润的氯气遇到二氧化硫其漂白性增强
16.如下图:
A处通人氯气。
关闭B阀时,C处干燥红色布条无变化,打开B阀时,C处红色布条褪色。
由此作出的判断正确的是()
A.D中可以是浓硫酸
B.通入的氯气含有水分
C.D中可以是水
D.D中可以是饱和食盐水
17.液氯和氨的反应同氯气与水的反应类似,则氯气通入液氨中,产物可能有()
A.
B.
C.
D.
18.氯气通入石灰乳制得漂白粉。
其主要成份是Ca(OH)2·3CaCl(ClO)·nH2O,贮存过久的漂白粉与浓盐酸制得的Cl2中,可能含有的杂质气体是()
A.O2 B.CO2 C.HCl D.H2
19.ClO2是一种消毒杀菌效率高、二次污染小的水处理剂。
实验室可通过以下反应制得ClO2:
2KClO3+H2C2O4+H2SO4
2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O下列说法正确的是()
A.KClO3在反应中得到电子B.ClO2是氧化产物
C.H2C2O4在反应中被氧化D.1molKClO3参加反应有2mol电子转移
20.下列关于氯水的叙述,正确的是()
A.新制氯水中只含Cl2和H2O分子B.新制氯水可使石蕊试纸先变红后退色
C.光照氯水有气泡逸出,该气体是Cl2D.氯水放置数天后溶液pH值变小
21.常用氯气给自来水消毒。
某学生用自来水配制下列物质的溶液,会产生明显药品变质的是()
A.氯化钠B.硝酸银C.氢氧化钠D.氯化铝
22.不能证明次氯酸是一种弱酸的事实是()
A、次氯酸不稳定易分解B.次氯酸钙与CO2和H2O作用
C、次氯酸钠溶液呈碱性D.次氯酸能漂白有色物
23.下列反应中不用于实验室制取氯气的途径是()
A.8HCl(浓)+K2Cr2O7==2KCl+Cr2O3+4H2O+3Cl2↑
△
B.16HCl(浓)+2KMnO4==2MnCl2+8H2O+2KCl+5Cl2↑
电解
C.4HCl(浓)+MnO2===MnCl2+2H2O+Cl2↑
D.2NaCl+2H2O===H2↑+2NaOH+Cl2↑
24.在标准状况下的H2和Cl2混合气体xL,经光照完全反应后,所得气体恰能使ymolKOH完全反应转变成盐,则z、y关系不可能是()
A.y>
B.y≥
C.y<
D.y<
25.氯水不稳定,因为氯水中存在如下平衡:
Cl2+H2OHCl+HClO,下列措施会降低氯水的稳定性的是()
A.降温B.加入少量小苏打
C.通入少量HCl气体D.增大氯水浓度
四、非选择题
26.用滴管将新制的饱和氯水慢慢滴入含酚酞的NaOH稀溶液中,当滴到最后一滴时红色突然褪去。
试回答下列问题:
(1)产生上述现象的原因可能有两种:
①是由于;②是由于。
(2)简述怎样用实验证明红色褪去原因是①或者②:
_____________________________。
27.某氯碱厂利用废铁皮制取净水剂FeCl3溶液,下列途径中最合理的是
A.Cl2
FeCl3
FeCl3溶液
B.Cl2
HCl
盐酸
FeCl2溶液
FeCl3溶液
C.Cl2
HCl
盐酸
FeCl2溶液
FeCl3溶液
D.Cl2、H2
HCl
盐酸
废铁
Fe2O3→FeCl3溶液
28.由于用氯气对饮用水消毒,会使水中的有机物发生氯化,生成有机含氯化合物于人体有害,世界环保联盟即将全面禁止这种消毒方法。
建议采用广谱性具有强氧化性的高效消毒剂二氧化氯(ClO2)。
ClO2极易爆炸,生产和使用时尽量用惰性气体稀释,避免光照、震动或加热。
(1)在ClO2中,所有原子是否都满足8电子结构?
______________(填“是”或“否”)。
(2)欧洲一些国家用NaClO3氧化浓盐酸来制取ClO2,同时有Cl2生成,且Cl2的体积为ClO2的一半。
这一反应的化学方程式是___________________________________。
(3)浓盐酸在上述反应中显示出来的性质是_______________(填写编号)。
A.只有还原性B.还原性和酸性
C.只有氧化性D.氧化性和酸性
(4)若上述反应产生0.1molCl2,转移电子的物质的量为_______________mol。
(5)ClO2为高效低毒的消毒剂,其消毒的效率(以单位质量得到电子数表示)是Cl2的_____________倍。
(6)我国广泛采用将经干燥空气稀释的氯气通入填有固体亚氯酸钠(NaClO2)的柱内制得ClO2,表示这一反应的化学方程式是_______________________________。
和欧洲的方法相比,我国这一方法的主要优点是_______________________________。
29.今有H2和Cl2混合气100mL(标准状态下),其中一种气体体积为45mL,另一种气体体积为55mL。
光照两种气体发生反应后恢复到标准状态下,气体的体积为_________mL,为证明反应后气体中有H2或Cl2剩余,使气体通过100mL水,并使剩余气体干燥后,恢复到标准状态。
(1)若剩余气体为___________mL,证明有__________________剩余;
(2)若溶液有__________性,证明有__________________剩余;
(3)由于气态的HCl极易溶于水,可用测定溶液的pH值并和计算值核对,即可知有H2或Cl2剩余,这方法是否正确?
___________,其理由是______________________________
___________________________________________________________。
30.下图是一个制取氯气并以氯气为原料进行特定反应的装置:
(1)A是氯气发生装置,其中的化学反应方程为
(2)实验开始时,先点燃A处的酒精灯,打开旋塞K,让Cl2充满整个装置,再点燃D处酒精灯,连接上E装置。
Cl2通过C瓶后再进入D。
D装置的硬质玻璃管内盛有炭粉,发生氧化还原反应,其产物为CO2和HCl。
试写出D中反应的化学方程式:
。
装置C的作用是。
(3)在E处,紫色石蕊试液的颜色由紫色变为红色,再变为无色,其原因是。
(4)若将E处烧杯中溶液改为澄清石灰水,反应过程现象为。
(选填标号)(A)有白色沉淀生成(B)无现象(C)先生成白色沉淀,而后白色沉淀消失
(5)D处反应完毕后,关闭旋塞K,移去酒精灯,但由于余热的作用,A处仍有Cl2产生,此时B中的现象是,B的作用是。
[过关训练](第二课时)
一、单项选择题
1.下列物质性质递变规律正确的是()
A.酸性:
HFO4>HClO4>HBrO4>HIO4B.稳定性:
HF>HCl>HBr>HI
C.酸性:
HF>HCl>HBr>HID.还原性:
I—>Br—>Cl—>S2—
2.碘缺乏病是目前已知的导致人类智力障碍的主要原因。
为解决这一全国性的问题,我国已经开始实施“智力工程”,最经济可行的措施是①食盐加碘(盐)②面包加碘(盐)③大量食用海带④注射含碘药剂⑤食用碘酒⑥多晒太阳⑦多运动⑧食用碘油丸
A.① B.①②③④ C.均可行D.均不可行
3.甲、乙、丙三种溶液各含有一种X-(X-为Cl-、Br-、或I-)离子,向甲中加淀粉溶液和新制的Cl2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—、C—D.、Cl—、I—、Br—
4.在AgNO3溶液里加入足量的氯化钠溶液后,再加入碘化钾溶液,结果会有黄色沉淀产生,这是因为()
A.Ag+与Cl-结合不如Ag+与I-结合快B.AgI比AgCl更难溶于水
C.AgCl比AgI容易分解D.C12的氧化性比I2强,而还原性I-比C1-强
5.F2是氧化性最强的非金属单质,物质的量相等的F2跟烧碱完全反应,
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