高考化学一轮复习专题4.2卤素及其化合物（讲）（含解析）.docx

专题4.2卤素及其化合物 1.了解氯元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2.了解氯元素单质及其重要化合物对环境的影响。知识点一 氯及其化合物的性质和应用一、氯气的性质1氯气的物理性质颜色气味毒性密度特性黄绿色刺激性气味有毒比空气重易液化【特别提醒】实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是：用手在瓶口轻轻扇动，仅使极少量气体飘进鼻孔。2从氯的原子结构认识氯气的化学性质氧化性依据氯气的氧化性完成下列方程式：(1)与金属反应Fe：2Fe3Cl22FeCl3，棕红色烟。Cu：CuCl2CuCl2，棕黄色烟。(2)与非金属反应H2：H2Cl22HCl，苍白色火焰；H2和Cl2的混合气体光照时会发生爆炸。(3)与还原性无机化合物反应：与碘化钾溶液反应：Cl22KI=2KClI2。与SO2水溶液反应：Cl2SO22H2O=H2SO42HCl。与FeCl2溶液反应：Cl22FeCl2=2FeCl3。3从化合价的角度认识Cl2的化学性质歧化反应氯气与水或碱反应，氯元素的化合价既有升高又有降低，因而氯气既表现氧化性又表现还原性。(1)与水反应化学方程式：Cl2H2OHClHClO，离子方程式：Cl2H2OHClHClO。(2)与碱反应与烧碱反应：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。制取漂白粉：2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O。4从平衡的角度理解氯水的成分和性质氯气能溶于水(12)，氯气的水溶液称为氯水，溶于水的氯气只有少量与水反应。(1)氯水中存在三种平衡关系：Cl2H2OHClHClOHClOHClOH2OHOH(2)氯水性质的多重性新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质，在不同的化学反应中，氯水中参与反应的微粒不同。【易错警示】氯水的组成及性质在应用中的常见误区(1)氯水中因HClO见光分解，随着HClO的消耗，最后成为盐酸，故久置氯水酸性增加，无漂白性。因此，氯水要现用现配。(2)制取氯水的反应为Cl2H2OHClHClO，反应中Cl2既是氧化剂，又是还原剂，且1 mol Cl2参加反应，转移电子数为NA。(3)Cl2尽管有较强的氧化性，但没有漂白性，氯水具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了强氧化性的HClO。(4)ClO与Fe2、I、S2、HS、SO等在水中因发生氧化还原反应而不能大量共存。二、次氯酸和次氯酸盐的性质1次氯酸(1)不稳定性次氯酸分解反应的化学方程式为2HClO2HClO2。(2)强氧化性能将有色物质氧化为无色物质，作漂白剂。杀菌、消毒。(3)弱酸性向NaClO溶液中通入少量CO2，离子方程式为ClOCO2H2O=HCOHClO。2次氯酸盐(1)“84”消毒液有效成分为NaClO，它与洁厕灵(主要成分盐酸)混合立即会产生氯气，其离子方程式是ClOCl2H=Cl2H2O。(2)漂白粉成分：漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2，其中有效成分是Ca(ClO)2。漂白原理：在潮湿的空气中能吸收CO2，化学方程式为Ca(ClO)2CO2H2O=2HClOCaCO3。【特别提醒】向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2，发生的反应为Ca22ClOCO2H2O=CaCO32HClO。向Ca(ClO)2溶液中通入SO2，生成的是CaSO4而不是CaSO3。次氯酸盐(ClO)无论是在酸性、碱性还是中性条件下，均具有强氧化性，均能氧化I、Fe2、SO、S2等还原性离子。三、氯气的实验室制法1.实验室制取气体装置一般由发生装置、净化装置、收集装置以及尾气吸收装置组成。以Cl2的实验室制法为例(见下图)：(1)反应原理：用强氧化剂(如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、MnO2等)氧化浓盐酸。MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O(2)制备装置类型：固体液体气体(3)净化方法：用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸除去水蒸气。(4)收集方法：向上排空气法或排饱和食盐水法。(5)尾气吸收：用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收，不用Ca(OH)2溶液吸收的原因是Ca(OH)2溶解度小，溶液浓度低，吸收不完全。(6)验满方法：将湿润的淀粉KI试纸靠近盛Cl2的试剂瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满；或将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的试剂瓶口，观察到试纸先变红后退色，则证明已集满。【特别提醒】实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2时应注意以下四点(1)反应物的选择：必须用浓盐酸，稀盐酸与MnO2不反应，且随着反应的进行，浓盐酸变为稀盐酸时，反应停止，故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。(2)加热温度：不宜过高，以减少HCl挥发。(3)实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2后，再拆卸装置，避免污染空气。(4)尾气吸收时，用NaOH溶液吸收Cl2，不能用澄清石灰水吸收，因为溶液中含Ca(OH)2的量少，吸收不完全。2.其他制备Cl2的化学反应原理14HCl(浓)K2Cr2O7=2KCl2CrCl37H2O3Cl216HCl(浓)2KMnO4=2KCl2MnCl28H2O5Cl26HCl(浓)KClO3=KCl3H2O3Cl24HCl(浓)Ca(ClO)2=CaCl22Cl22H2O3装置拓展(1)制备装置橡皮管a的作用：使圆底烧瓶与分液漏斗内气压相等，保证液体顺利流下。(2)净化装置问题：装置中长颈漏斗的作用除用于检查装置气密性外，还可以检查整套装置是否发生堵塞。若发生堵塞现象为：长颈漏斗中液面上升。该装置的作用之一是观察气体的生成速率。4工业制法电解饱和食盐水，反应的化学方程式为2NaCl2H2O2NaOHCl2H2。【典例1】（东北育才中学2019届模拟）下列物质能使紫色石蕊溶液由紫色变红又褪色的是()Cl2盐酸氯水盐酸酸化的漂白粉木炭Na2O2A BC D【答案】A【解析】Cl2与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸能使紫色石蕊溶液由紫色变红，次氯酸的强氧化性能使溶液褪色；盐酸能使紫色石蕊溶液由紫色变红，不能褪色；氯水中含盐酸和次氯酸，能使紫色石蕊溶液由紫色变红，后褪色；盐酸酸化的漂白粉中含有盐酸和次氯酸，能使紫色石蕊溶液由紫色变红，后褪色；木炭不能使紫色石蕊溶液变红；Na2O2与水反应生成碱，使紫色石蕊溶液变蓝。【变式1】（江苏省丹阳高级中学2019届模拟）下列装置应用于实验室制取氯气并回收二氯化锰的实验，能达到实验目的的是()A用装置甲制取氯气B用装置乙除去氯气中的少量氯化氢C用装置丙分离二氧化锰和浓盐酸反应后的溶液D用装置丁蒸干反应后的溶液制MnCl24H2O【答案】C【解析】用二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气需要加热，A不能达到实验目的；气体通过乙装置时应长进短出，除杂试剂应选用饱和食盐水，B不能达到实验目的；二氧化锰不溶解，C能达到实验目的；蒸干溶液会引起MnCl24H2O分解，D不能达到实验目的。知识点二 卤素的性质及X的检验1.卤素单质的递变性颜色F2 Cl2 Br2 I2熔、沸点密度水溶性氧化性氧化性Cl2Br2I2还原性(X )阴离子还原性由强到弱顺序是IBrClCl2通入NaBr溶液中的离子反应：Cl22Br=Br22ClBr2加入KI溶液中的离子反应：Br22I=I22Cl2.相似性都能与大多数金属反应：2Fe3Br2=2FeBr3；I2Fe=FeI2；都能与H2反应：H2X2=2HX；都能与H2O反应：X2H2OHXHXO(F2例外)；都能与碱液反应：X22NaOH=NaXNaXOH2O(F2例外)。3.性质的特殊性氟无正价，非金属性最强，F的还原性最弱2F22H2O=4HFO2，与H2反应在暗处即爆炸氢氟酸是弱酸，能腐蚀玻璃，故应保存在塑料瓶中溴Br2常温下是深红棕色液体，是唯一的液态非金属单质Br2易溶于有机溶剂液态Br2有剧毒，易挥发，故盛溴的试剂瓶中加水，进行水封，保存液溴不能用橡胶塞碘淀粉遇I2变色I2加热时易升华I2易溶于有机溶剂I2易与Na2S2O3反应：I22S2O=2IS4O，此反应常用于滴定法(以淀粉为指示剂)来定量测定碘的含量【特别提醒】F2能与水反应放出O2，故F2不能从其他卤化物的水溶液中将卤素单质置换出来。氯、溴单质的氧化性较强，能与一些还原性离子反应，如Br2与SO、Fe2反应的离子方程式分别为SOBr2H2O=SO2Br2H、2Fe2Br2=2Fe32Br。4.卤素单质溶于水或有机溶剂所呈现的颜色单质水CCl4汽油(或苯)酒精Cl2淡黄黄绿黄绿黄绿黄绿Br2黄橙橙橙红橙橙红橙橙红I2深黄褐紫深紫淡紫紫红淡紫紫红5卤族化合物的相似性和递变性(1)卤素化合物的性质化合物性质备注氢化物稳定性：HFHClHBrHI还原性：HFHClHBrHI水溶液的酸性：FHClHBrHIHF几乎没有还原性；HF为弱酸，HCl、HBr、HI均为强酸金属卤化物卤素离子的还原性：FClBrSCNCNBrCl。现将几滴KSCN溶液滴入到含少量Fe3的溶液中，溶液立即变红，向其中逐滴滴入酸性KMnO4溶液，观察到红色逐渐褪去，请利用平衡移动原理解释这一现象：_。下列物质中，也可以使该溶液红色褪去的是_(填字母)。A新制氯水 B碘水CSO2 D盐酸(4)KCN为剧毒物质，处理含有KCN的废水常用的方法：在碱性条件下用NaClO溶液将CN氧化为CO和一种单质气体，该反应的离子方程式为_。(5)已知HCN的电离常数K6.21010，H2CO3的电离常数K14.5107，K24.71011，则下列离子方程式能发生的是_(填字母)。ACNCO2H2O=HCNHCOB2HCNCO=2CNCO2H2OC2CNCO2H2O=2HCNCODHCNCO=CNHCO【答案】(1)1复分解反应(2)IBrSOH2O=IBrSO2H(3)酸性高锰酸钾溶液将SCN氧化，减小了SCN的浓度，使反应Fe33SCNFe(SCN)3的平衡不断向左移动，最终Fe(SCN)3完全反应，红色消失AC(4)2CN5ClO2OH=2CO5ClN2H2O(5)AD【解析】(1)Cl得电子能力强于I，则ICl中Cl元素显1价、I元素显1价；此反应中没有化合价的变化，属于复分解反应(非氧化还原反应)。(2)IBr具有强氧化性，I元素显1价，被还原成I，SO被氧化成SO，因此离子方程式为IBrSOH2O=IBrSO2H。(3)溶液立即变红，发生反应Fe33SCNFe(SCN)3，加入酸性KMnO4溶液红色褪去，说明KMnO4把SCN氧化，促使上述平衡向逆反应方向移动，最终Fe(SCN)3完全反应，溶液红色褪去；能使红色褪去的物质，可以具有强氧化性，如新制氯水中Cl2将SCN氧化，也可以具有还原性，如SO2将Fe3还原，故A、C正确。(4)CN中N元素显3价，C元素显2价，另一种单质气体为N2，因此反应的离子方程式为2CN5ClO2OH=2CON25ClH2O。(5)根据电离常数大小，推出酸电离出氢离子的能力强弱顺序(酸性强弱)为H2CO3HCNHCO，根据“强酸制取弱酸”的规律知，A、D正确。 考点一 氯气的性质【典例1】下列说法错误的是()A.（2019浙江）液氯可以储存在钢瓶中B.（2018年全国卷II）漂白粉可用于生活用水的消毒C.（2017天津）用氯气处理水中的Cu2+、Hg+等重金属离子D.（2019江苏）MnO2和稀盐酸反应制取Cl2【答案】C【解析】液氯就是液态的氯气，与钢瓶不反应，可以储存在钢瓶中，A正确；漂白粉具有强氧化性，可用于生活用水的消毒，B正确；氯气可用于水的消毒杀菌，对重金属离子没有作用，可以加入硫化物生成硫化物沉淀来处理重金属，C错误；二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应制取氯气，故D错误。【变式1】下列说法不正确的是()A(2018全国卷，7B)漂白粉可用于生活用水的消毒B(2018北京，9B)石蕊溶液滴入氯水中，溶液变红，随后迅速褪色，不涉及氧化还原反应C(2018海南，5D)氯水具有较强的氧化性，可用于漂白纸张、织物等D(2017全国卷，9B)清洗碘升华实验所用试管，先用酒精清洗，再用水清洗【答案】B【解析】B项，红色褪去是HClO表现强氧化性；D项，碘易溶于酒精，可用酒精清洗碘，又由于酒精与水互溶，再用水清洗即可洗净，正确。考点二 氯水的性质【典例2】 (2019江西九江一中期末)下列关于新制氯水及久置氯水的说法，不正确的是()A新制的氯水呈浅黄绿色，而久置的氯水无色B新制的氯水漂白作用强，而久置的氯水漂白作用很弱C新制的氯水所含成分多，而久置的氯水所含成分少D新制的氯水中无氯离子，而久置的氯水中则含氯离子【答案】D【解析】新制氯水中含有氯气，呈浅黄绿色，而久置氯水溶质为HCl，溶液为无色，A正确；新制氯水含有次氯酸，具有漂白性，HClO不稳定，见光易分解，久置氯水中HClO浓度较小，漂白作用很弱，B正确；氯气与水发生反应：Cl2H2OHClHClO，HClO不稳定，见光易分解，促进平衡向正反应方向移动，久置的氯水所含Cl2少，新制氯水含有Cl2、HClO、H、Cl、ClO、OH等粒子，C正确、D错误。【方法技巧】液氯、新制氯水、久置氯水的比较液氯新制氯水久置氯水分类纯净物混合物混合物颜色黄绿色浅黄绿色无色性质氧化性酸性、氧化性、漂白性酸性粒子种类Cl2Cl2、HClO、H2O、H、Cl、ClO、OHH2O、H、Cl、OH【变式2】(2019宁夏银川一中模拟)在探究新制氯水成分及性质的实验中，依据下列方法和现象，不能得出相应结论的是()选项方法现象结论A观察氯水颜色氯水呈浅黄绿色氯水中含Cl2B向饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水有无色气体产生氯水中含HClOC向红色纸条上滴加氯水红色纸条褪色氯水具有漂白性D向FeCl2溶液中滴加氯水溶液变成棕黄色氯水具有氧化性【答案】B【解析】氯气为黄绿色气体，氯水呈浅黄绿色，是因为溶解了氯气，A正确；向饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水，有无色气体产生，是因为HCO与氯水中的H发生反应生成水和二氧化碳，B错误；红色纸条褪色，说明氯水具有漂白性，C正确；向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液变成棕黄色，是因为发生反应2FeCl2Cl2=2FeCl3，说明氯水具有氧化性，D正确。考点三 氯气的实验室制法【典例3】 (2019山东泰安一中模拟)如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持装置已略)。(1)制备氯气选用的试剂为漂粉精固体和浓盐酸，则相关反应的化学方程式为_。(2)装置B中饱和食盐水的作用是_；同时装置B也是安全瓶，监测实验进行时装置C是否发生堵塞，请写出发生堵塞时装置B中的现象： _。(3)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，为此装置C中、处依次放入_(填字母)。abcd干燥的有色布条干燥的有色布条湿润的有色布条湿润的有色布条碱石灰硅胶浓硫酸无水氯化钙湿润的有色布条湿润的有色布条干燥的有色布条干燥的有色布条 (4)设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。当向D装置中缓缓通入一定量氯气时，可以看到无色溶液逐渐变为_色，说明氯的非金属性强于溴。(5)打开活塞，将装置D中少量溶液加入装置E中，振荡后静置。观察到的现象是_。【解析】(1)根据氧化还原反应的规律，次氯酸钙与浓盐酸反应生成氯化钙、氯气与水，反应的化学方程式为Ca(ClO)24HCl(浓)=CaCl22Cl22H2O。(2)浓盐酸易挥发，反应制取的氯气中含有HCl，装置B中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl；若装置C发生堵塞，装置B中的压强会增大，长颈漏斗中液面上升，形成水柱。(3)验证氯气是否具有漂白性，要对比验证干燥氯气和湿润氯气有无漂白性，因此处应为湿润的有色布条，处应为干燥剂，处应为干燥的有色布条，U形管中应用固体干燥剂。(4)当向装置D中缓缓通入少量氯气时，可以看到无色溶液逐渐变为棕黄色，发生反应：Cl22NaBr=2NaClBr2。(5)打开活塞，将装置D中含Br2的少量溶液加入装置E中，发生反应：Br22KI=2KBrI2，碘单质溶于苯呈紫红色，振荡后静置，观察到的现象是装置E中液体分为两层，上层(苯层)为紫红色。【答案】(1)Ca(ClO)24HCl(浓)=CaCl22Cl22H2O(2)除去Cl2中的HCl长颈漏斗中液面上升，形成水柱(3)d(4)棕黄(5)装置E中液体分为两层，上层(苯层)为紫红色【变式3】 (2019湖北武汉一中模拟).实验室常用以下几种方法制取氯气。(1)二氧化锰与浓盐酸反应制氯气，写出其反应的离子方程式： _。(2)高锰酸钾与浓盐酸反应制氯气，写出其反应的化学方程式：_。(3)氯酸钾与浓盐酸反应制氯气，该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为_。.某研究性学习小组利用下列装置制备漂白粉，并进行漂白粉有效成分的质量分数的测定。(1)装置中的X试剂为_。(2)装置中发生反应的化学方程式为_。该反应是放热反应，反应温度较高时有副反应发生，改进该实验装置以减少副反应发生的方法是_。(3)测定漂白粉有效成分的质量分数：称取1.000 g漂白粉于锥形瓶中，加水溶解，调节溶液的pH，以淀粉为指示剂，用0.100 0 molL1KI溶液进行滴定，溶液出现稳定浅蓝色时为滴定终点。反应原理为3ClOI=3ClIO、IO5I3H2O=6OH3I2。实验测得数据如下表所示。滴定次数123KI溶液体积/mL19.9820.0220.00该漂白粉中有效成分的质量分数为_；若滴定过程中未充分振荡溶液，局部变浅蓝色时就停止滴定，则测定结果将_(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。【解析】.(1)二氧化锰与浓盐酸反应制氯气的化学方程式为MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O，离子方程式为MnO24H2ClMn2Cl22H2O。(2)高锰酸钾与浓盐酸反应制氯气的化学方程式为2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O。(3)氯酸钾与浓盐酸反应制氯气的化学方程式为KClO36HCl(浓)=KCl3Cl23H2O，1 mol氧化剂KClO3与5 mol还原剂HCl反应生成3 mol Cl2，所以该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为51。.(1)(2)高锰酸钾与浓盐酸反应制氯气，用饱和食盐水除去挥发出的氯化氢气体，氯气与石灰浆发生反应，化学方程式为2Ca(OH)22Cl2=CaCl2Ca(ClO)22H2O。氯气有毒，所以不能直接排放，氯气能和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，所以X试剂为氢氧化钠溶液。根据题意知，减少副反应发生的方法是降低温度，可以将装置放于冷水浴中进行实验。(3)消耗KI溶液的平均体积为20.00 mL。设ClO的物质的量为x mol，3ClOI=3ClIO 3 mol 1 mol x mol 0.100 0 molL10.020 L所以x0.006，次氯酸钙的质量为143 gmol10.003 mol0.429 g，所以其质量分数为 100%42.90%；若滴定过程中未充分振荡溶液，局部变浅蓝色时就停止滴定，则消耗KI的物质的量偏少，所以测定结果将偏低。【答案】.(1)MnO24H2ClMn2Cl22H2O(2)2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O(3)51.(1)NaOH溶液(2)2Ca(OH)22Cl2=CaCl2Ca(ClO)