非金属元素及其化合物 富集在海水中的元素氯Word文件下载.docx
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(氯水要现用现制,保存在色试剂瓶中)。
c.强氧化性:
HClO能氧化许多物质。
d.杀菌漂白性:
能使、等有色物质褪色,其原理主要是利用其性。
(4)与碱液反应
①与碱的反应
Cl2+2NaOH===(工业制漂白液,实验室吸收多余的Cl2)。
2Cl2+2Ca(OH)2===(工业生产漂粉精)。
②漂白粉
a.漂白粉(有效氯含量为35%)的有效成分是,漂粉精(有效氯含量为70%)的主要成分是Ca(ClO)2。
b.NaClO、Ca(ClO)2都比HClO要稳定,容易保存。
c.漂白原理:
Ca(ClO)2+CO2+H2O===,
2NaClO+CO2+H2O===。
d.漂白液、漂白粉和漂粉精既可用于漂白又可用于消毒,露置于空气中会与CO2反应而变质,所以需要隔绝空气密封保存。
(5)与还原性物质反应
Cl2+2FeCl2===(溶液从色变为色)。
Cl2+2KI===(用试纸检验Cl2的存在)。
(6)与有机物反应
CH4+Cl2
(反应类型:
CH2===CH2+Cl2―→反应类型:
二、氯气的实验室制法和Cl-的检验
1.氯气的实验室制法
(1)反应原理
MnO2+4HCl(浓)
,MnO2是剂,HCl是剂。
(2)仪器装置
固+液
气
①使用的主要仪器有、、、、、等。
②分液漏斗和圆底烧瓶在此实验中的作用分别是和。
③制气装置一般包括四个组成部分:
制取→净化→收集→吸收。
(3)收集方法
①法(Cl2的密度比空气大)。
②排饱和食盐水法收集(Cl2在饱和食盐水中的溶解度小,故也可用排饱和食盐水法收集,也常用除去Cl2中的HCl杂质)。
(4)验满方法
①将靠近盛Cl2的瓶口,观察到试纸立即,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的变化,则证明已集满。
(5)尾气吸收
发生的反应是:
2.氯离子的检验
在被检溶液中滴入少量使其酸化,然后再滴加AgNO3溶液,若有产生,证明溶液中存在Cl-。
三、卤族元素
1.卤素
卤素位于元素周期表中第族,包括:
氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At),它们的单质都是分子(除At外),化学式分别为:
F2、Cl2、Br2、I2。
2.结构与性质
卤素原子最外层都有个电子,都是典型的非金属元素,其单质具有相似的化学性质。
其特征电子排布为
(1)卤素单质和H2的反应
化学反应方程式
反应难易程度
F2跟H2在冷暗处就能发生爆炸反应,生成的HF很稳定
Cl2跟H2在光照或点燃时剧烈化合,生成稳定的HCl
Br2跟H2在500℃时能较慢地进行反应,生成HBr,HBr不如HCl稳定
I2跟H2很难化合,在不断加热的条件下缓慢地进行,
生成的HI很不稳定,同时发生分解
(2)卤素单质和H2O的反应
2F2+2H2O===
X2+H2O===(X为Cl、Br、I)
(3)卤素间的置换反应
氧化性:
按F2、Cl2、Br2、I2顺序逐渐减弱,可以发生反应:
Cl2+2NaBr===,Br2+2KI===。
(4)卤素单质的特性
①溴是常温下惟一易挥发的态非金属单质;
②淀粉遇碘变——常用于鉴别I2或淀粉的存在;
③碘易升华,常利用该性质来分离提纯碘。
【例题解析】
【例1】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
[解析] A项,氯水能使有色物质褪色是因为氯水中含有的HClO具有强氧化性;
C项,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-;
D项,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。
[答案] B
变式1 下列关于氯水的叙述正确的是( )
A.新制的氯水中只含有Cl2和H2O分子
B.新制的氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色
C.光照氯水有气体逸出,该气体是Cl2
D.氯水放置数天后pH会变大
解析:
新制的氯水中含有H2O、Cl2、HClO分子和H+、Cl-、ClO-、OH-,光照氯水发生反应2HClO
2HCl+O2↑,故A、C项错误;
氯水中的H+可使石蕊试纸变红,HClO具有漂白性可使石蕊试纸褪色,前者反应速率较快,后者反应速率较慢,故试纸先变红后褪色,故B项正确;
氯水久置,因弱酸HClO分解成强酸(盐酸)使溶液酸性增强、pH减小,故D项错误。
答案:
B
【例2】 下列关于卤素的叙述,正确的是( )
A.单质的颜色随核电荷数的增加逐渐加深
B.氢化物的稳定性随核电荷数的增加逐渐增强
C.单质与水反应均可表示为X2+H2O===HX+HXO
D.随核电荷数的增加X-的半径递增,还原性递减
[解析] 卤素单质的颜色从氟至碘依次为淡黄绿色、黄绿色、深红棕色、紫黑色,逐渐加深,A项正确;
氢化物的稳定性随核电荷数的增加,从氟至碘:
HF>HCl>HBr>HI,逐渐减弱,B项错误;
F2与水反应:
2F2+2H2O===4HF+O2,C项错误;
随核电荷数的增加,离子半径逐渐增大:
F-<Cl-<Br-<I-,还原性逐渐增强:
F-<Cl-<Br-<I-,D项错误。
[答案] A
[点评] 同一主族的物质及其化合物,一般都具有相似的性质,对于同一主族中不熟悉的物质的考查,往往需要我们有类比和知识迁移能力。
变式2 X、Y是元素周期表ⅦA族中的两种元素。
下列叙述中能说明X的非金属性比Y强的是( )
A.X原子的电子层数比Y原子的电子层数多
B.X的氢化物的沸点比Y的氢化物的沸点低
C.X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定
D.Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来
A项ⅦA族元素的电子层数越多,非金属性越弱;
B项沸点高低是物理性质,不能用来说明物质的非金属性的强弱;
D项说明Y的非金属性比X强。
C
【例3】 在实验室里可用图所示装置制取氯酸钾、次氯酸钠和探究氯水的性质。
图中:
①为氯气发生装置;
②的试管里盛有15mL30%KOH溶液,并置于水浴中;
③的试管里盛有15mL8%NaOH溶液,并置于冰水浴中;
④的试管里加有紫色石蕊试液;
⑤为尾气吸收装置。
请填写下列空白:
(1)制取氯气时,在烧瓶里加入一定量的二氧化锰,通过___________(填写仪器名称)向烧瓶中加入适量的浓盐酸。
实验时为了除去氯气中的氯化氢气体,可在①与②之间安装盛有___________(填写下列编号字母)的净化装置。
A.碱石灰 B.饱和食盐水
C.浓硫酸D.饱和碳酸氢钠溶液
(2)比较制取氯酸钾和次氯酸钠的条件,二者的差异是:
__________________________________。
反应完毕经冷却后,②的试管中有大量晶体析出。
图中符合该晶体溶解度曲线的是___________(填写编号字母);
从②的试管中分离出该晶体的方法是___________(填写实验操作名称)。
(3)本实验中制取次氯酸钠的离子方程式是:
________________________________________________________________________。
(4)实验中可观察到④的试管里溶液的颜色发生了如下变化,请填写下表中的空白:
实验现象
原因
溶液最初从紫色逐渐变为______色
氯气与水反应生成的H+使石蕊变色
随后溶液逐渐变为无色
_______________
然后溶液从无色逐渐变为______色
______________
[解析]
(1)浓盐酸属液体试剂,应通过分液漏斗逐滴加入;
除Cl2中的HCl,应防止Cl2消耗,排除A、D项,又需吸收HCl,排除C项。
(2)①从题目条件上看:
浓度不同,KOH溶液是30%,NaOH溶液是8%;
温度不同,KOH溶液需水浴加热,而NaOH溶液却用冰水浴冷却。
②“反应完毕经冷却后,②的试管中有大量晶体析出”指明该晶体的溶解度随温度降低而降低,则在“溶解度—温度”图像中,应为增函数曲线。
③晶体与液体分离的方法应采用过滤操作。
(3)由氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠的化学方程式Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,改写即可。
(4)①“H+使石蕊变色”,溶液呈酸性石蕊应变红。
②石蕊属有色有机物,褪色应考虑漂白作用,是Cl2与水产生的HClO作用的结果。
③持续通入Cl2,会因Cl2溶于水中而使溶液显黄绿色。
[答案]
(1)分液漏斗 B
(2)碱溶液(或反应物)的浓度不同,反应温度不同 M 过滤
(3)Cl2+2OH-===ClO-+Cl-+H2O
(4)
红
氯气与水反应生成的HClO将石蕊氧化为无色物质
黄绿
继续通入的氯气溶于水使溶液呈黄绿色
[点评] 本题是对学生实验基础知识的考查,包括对药品的取用、物质的分离、现象的推理及解释等。
【例4】下图是某学生设计的实验室制备干燥Cl2及吸收多余氯气的实验装置图,请回答:
(1)指出上述图中的各处错误:
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________;
④________________________________________________________________________。
(2)在改过后的装置中,下列物质的作用分别是:
①饱和食盐水________________________________________________________________;
②浓硫酸________________________________________________________________________;
③NaOH溶液________________________________________________________________。
氯气的制备是气体制备中的一个典型,同学们应引起重视。
给一套实验装置的仪器和试剂找错应从这样几个方面着手:
①反应物的类型、状态、浓度,②反应条件,③杂质及除杂试剂,④使用仪器及仪器的连接顺序,⑤导管的长短,⑥吸收剂的状态及吸收装置等。
具体到该题则是:
①MnO2和浓盐酸制氯气要加热,②氯气从浓盐酸中逸出会带出杂质气体——氯化氢和水蒸气,除水蒸气应在除氯化氢之后,因为除氯化氢时,还是要通过溶液——饱和食盐水。
(1)①不能用稀盐酸,而应用浓盐酸 ②应有加热装置,应用酒精灯加热 ③盛浓硫酸和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒 ④两洗气瓶里进气导管和出气导管的长短不对
(2)①除去Cl2中的氯化氢 ②除去氯气中的水蒸气 ③吸收多余的氯气
【规律方法】
一、卤素性质的迁移应用
1.卤素互化物
由两种卤素化合成的物质叫卤素互化物。
它的分子是由一个较重卤素原子和奇数个较轻卤素原子组成。
如:
IBr(s)、ICl(s)、ICl3(s)、BrF3(l)、ClF3(g)。
卤素互化物与卤素单质性质相似,有较强的氧化性。
如2IBr+2Mg===MgBr2+MgI2;
2BrF3+4Zn===ZnBr2+3ZnF2。
卤素互化物与卤素单质又有性质不同之处,卤素单质遇水或碱溶液发生自身氧化还原反应;
但卤素互化物的水解或与碱反应一般不是氧化还原反应。
2.拟卤素
一些多原子分子与卤素单质性质相似,其阴离子又与卤素阴离子性质相似,常称它们为拟卤素。
下面表中为常见拟卤素及酸和盐。
卤素
氰
硫氰
氧氰
单质
Cl2
(CN)2
(SCN)2
(OCN)2
酸
HCl
HCN
HSCN
HOCN
盐
NaCl
NaCN
NaSCN
NaOCN
(1)拟卤素性质与卤素单质相似
(CN)2+H2===2HCN
(SCN)2+H2O===HSCN+HSCNO
(OCN)2+2NaOH===NaOCN+NaOCNO+H2O
(2)氢化物的性质相似
HCN+AgNO3===AgCN↓+HNO34HSCN+MnO2
Mn(SCN)2+(SCN)2+2H2O
【例1】 卤素互化物是指不同卤素原子之间以共价键结合形成的化合物:
XX′型卤素互化物与卤素单质结构相似、性质相近。
试回答下列问题:
(1)卤素互化物BrCl能发生下列反应
H2O+BrCl===HBrO+HCl
KBr+BrCl===KCl+Br2
①写出KI与IBr反应的化学方程式__________________________________________________。
②写出苯(C6H6)与ICl发生取代反应生成一卤代物的化学方程式________________________。
(2)图是部分卤素单质和XX′型卤素互化物的沸点与其相对分子质量的关系图。
它们的沸点随着相对分子质量的增大而升高。
原因是___________________
(3)试推测ICl的沸点所处的最小范围________________________________________________。
[解析]
(1)对题给信息“XX′”型卤素互化物与卤素单质结构相似及BrCl与水和KBr反应,迁移应用可写出KI与IBr,C6H6与ICl反应的化学方程式。
(2)因卤素互化物原子之间以共价键结合形成的XX′,形成晶体时属分子晶体,分子间以分子间作用力相结合,再结合图像分析,推出:
它们的沸点随相对分子质量的增加而增大。
(3)根据
(2)的结论:
因ICl的相对分子质量M(Br2)<
M(ICl)<
M(IBr),所以ICl的沸点范围应介于Br2和IBr的沸点之间。
[答案]
(1)①KI+IBr===KBr+I2
②C6H6+ICl―→C6H5I+HCl;
(2)相对分子质量越大,分子间作用力越强
(3)介于Br2的沸点和IBr的沸点之间
[点评] 本题属信息迁移题,侧重考查考生的自学能力及知识迁移应用能力。
变式1 氯化溴是由两种卤素互相结合而成的卤素化合物,其化学性质与Cl2相似,能与金属和非金属反应生成卤化物,能与水反应:
BrCl+H2O===HBrO+HCl。
下列有关BrCl的性质的叙述中不正确的是( )
A.是较强的氧化剂
B.是一种化合物
C.能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D.BrCl与水反应中,BrCl既是氧化剂又是还原剂
BrCl的化学性质与Cl2相似,应是较强的氧化剂,可氧化KI生成I2,I2遇淀粉变蓝。
BrCl由两种元素组成,显然属于化合物。
BrCl分子中,Cl原子吸引电子的能力强,故电子对偏向Cl,使Cl显-1价,Br显+1价,根据反应BrCl+H2O===HBrO+HCl,BrCl中各元素化合价未变,故此反应不是氧化还原反应。
D
二、萃取实验
1.萃取的原理
利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来。
2.萃取剂须具备的条件
(1)溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中大;
(2)萃取剂与原溶剂互不相溶;
(3)萃取剂与被提取的溶质不发生反应。
3.操作步骤
(1)混合振荡;
(2)静置分层;
(3)分液。
4.所用仪器
分液漏斗:
分液时,打开分液漏斗的上口和活塞,使下层液体从漏斗颈放出,当下层液体刚好放完时,立即关闭活塞,不能让上层液体流下,上层液体从分液漏斗的上口倒出。
萃取应分少量多次,以萃取完全。
5.分液漏斗的使用注意事项
(1)使用前应检查分液漏斗是否漏液。
(2)使用前玻璃活塞应涂少量凡士林(防止漏液)。
使用时,左手捂住漏斗球部,用右手的拇指和食指转动玻璃活塞。
上部玻璃塞的小槽应与漏斗一侧的小孔对齐(或取下玻璃塞),才可放液。
(3)分液时,下层液体从漏斗颈下放出(操作同放液),上层液体从漏斗上口倒出。
【例2】 实验探究是体验知识的产生或形成过程的基本途径。
下面是某同学探究实验报告的一部分,请填空:
实验名称:
氯、溴、碘的氧化性强弱比较
实验药品:
NaCl溶液、KBr溶液、KI溶液、氯水、溴水、四氯化碳、淀粉碘化钾试纸
实验步骤
实验结论
①NaCl溶液+氯水+1mLCCl4,振荡,静置,观察四氯化碳层颜色
氧化性从强到弱的顺序:
氯、溴、碘
②NaBr溶液+氯水+1mLCCl4,振荡,静置,观察四氯化碳层颜色
③KI溶液+氯水+1mLCCl4,振荡,静置,观察四氯化碳层颜色
(1)完成该实验需用到的仪器是________;
(2)CCl4在实验中所起的作用是______________________________;
(3)在实验②中四氯化碳层颜色变化过程为__________________;
(4)该同学的实验缺陷是________,改进的办法是_____________________。
[解析] 利用非金属单质间的置换反应来比较单质的氧化性强弱。
Cl2能置换出Br2、I2,Br2能置换出I2,则说明氧化性Cl2>
Br2>
I2。
[答案]
(1)试管、量筒
(2)萃取剂,使生成的Br2、I2溶于其中,便于观察现象
(3)由无色逐渐变为橙红色
(4)不能证明溴的氧化性强于碘 再做一组实验④,步骤为:
KI溶液+溴水+1mLCCl4,振荡、静置,观察四氯化碳颜色
变式2 在盛有KI溶液的试管中,滴入氯水充分反应后,再加四氯化碳振荡,静置后观察到的现象是( )
A.上层紫红色,下层接近无色
B.均匀、透明、紫红色
C.均匀、透明、无色
D.上层接近无色,下层紫红色
在盛有KI溶液的试管中,滴入氯水充分反应后,发生下列反应:
Cl2+2KI===2KCl+I2,再加入四氯化碳振荡,由于四氯化碳和水互不相溶,故静置后液体分为两层;
又因四氯化碳比水重,则水在上层,四氯化碳在下层;
单质碘在四氯化碳中的溶解度远大于在水中的溶解度,故单质碘被四氯化碳从水中萃取出来,使下层显紫红色。
【基础巩固】
1.自来水常用氯气进行消毒.如果在实验室用自来水配制下列物质的溶液,不会产生明显药品变质问题的是( )
A.FeCl2B.Na2SO3C.NaOHD.AlCl3
2.类推的思维方式在化学学习与研究中是经常用到的,但是有时会产生错误的结论,因此类推出的结论最终要经过实践的验证才能确定其正确与否。
以下类推的结论正确的是( )
A..Na、Mg、Al具有强还原性,Na常温下与水剧烈反应,故Mg、Al也可以与水反应
B.盐酸、硝酸都是强酸,CaCO3与盐酸反应制取CO2,用硝酸也行
C.由2Fe+3Cl2===2FeCl3可推出2Fe+3I2===2FeI3成立
D.CO2和SO2都是酸性氧化物,SO2能使酸性KMnO4溶液褪色,故CO2也可以使其褪色
3.下列关于氯的说法正确的是( )
A.Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂
B.
Cl、
Cl为不同的核素,有不同的化学性质
C.实验室制备Cl2,可用排饱和食盐水集气法收集
D.1.12LCl2含有1.7NA个质子(NA表示阿伏加德罗常数)
4.下列关于某溶液所含离子检验的方法和结论正确的是( )
A.加入碳酸钠溶液产生白色沉淀,再加盐酸白色沉淀消失,说明有Ca2+
B.通入少量Cl2后,溶液变为黄色,再加入淀粉溶液后,溶液变蓝,说明有I-
C.加入盐酸产生能使澄清石灰水变浑浊的气体,则原溶液中一定有CO32-或SO32-
D.往溶液中加入BaCl2溶液和稀HNO3,有白色沉淀生成,说明一定有SO42-
5.下列物质与其用途相符合的是( )
①Cl2—做消毒剂 ②AgBr—制胶卷、感光纸 ③AgI—人工降雨 ④碘—预防甲状腺肿大 ⑤淀粉—检验I2的存在⑥NaClO—漂白纺织物
A.②③④⑤⑥B.①②③④⑤
C.②③④⑤D.全部
6.下列离子方程式正确的是( )
①氯气与水反应:
Cl2+H2O
2H++Cl-+ClO-
②氯气与氢氧化钠溶液反应:
Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
③浓盐酸与二氧化锰共热:
MnO2+4HCl
Mn2++2Cl-+Cl2↑+2H2O
④漂白粉溶液中通入少量的二氧化碳气体:
Ca2++2ClO-+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO
A.①③B.②④
C.②③D.①④
7.鉴别Cl-、Br-、I-三种离子,不宜选用的试剂组是( )
A.AgNO3溶液和稀硝酸B.溴水和淀粉溶液
C.氯水和CCl4溶液D.氯水和淀粉溶液
8.为消除碘缺乏病,卫生部规定食盐必须加碘,其中碘以碘酸钾(KIO3)的形式存在.已知溶液中IO
可与I-发生反应:
IO
+5I-+6H+===3I2+3H2O.根据此反应,可用试纸和一些生活中常见的物质进行实验,证明在食盐中存在IO
.可供选用的物质有:
①自来水;
②蓝色石蕊试纸;
③碘化钾淀粉试纸;
④淀粉;
⑤白糖;
⑥食醋;
⑦白酒.进行上述实验时必须使用的物质是( )
A.①③B.③⑥C.②④⑥D.①②④⑤⑦
9.已知:
KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O。
如图所示,将少量试
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