高中化学高考一轮复习一轮复习 氯及其化合物 讲义2023届高三化学一轮复习

氯及其化合物【考纲分析】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。一、氯气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。温馨提示：闻有毒气体及未知气体的方法是用手在瓶口轻轻煽动，仅使极少量气体进入鼻孔。从氯的原子结构认识氯气的化学性质——氧化性3.化学性质：氯气化学性质非常活泼，很容易得到电子，作强氧化剂，能与金属、非金属、水以及碱反应。（1）与金属反应（与变价金属反应，均是金属氧化成高价态）=1\*GB3①2Na＋Cl22NaCl（产生白烟）=2\*GB3②Cu＋Cl2CuCl2（产生棕黄色的烟）=3\*GB3③2Fe＋3Cl22FeCl3（产生棕色的烟）温馨提示：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=1\*GB3①H2＋Cl22HCl（发出苍白色火焰，有白雾生成）——可用于工业制盐酸H2＋Cl22HCl（会发生爆炸）——不可用于工业制盐酸温馨提示：①HCl极易溶于水而成盐酸。②氢气在氯气中燃烧现象：安静地燃烧，发出苍白色火焰；光照H2和Cl2的混合气时，发生爆炸，因此工业生产中不能用光照的方法来制取盐酸。③所有发光发热的剧烈化学反应都叫做燃烧，不一定要有氧气参加。=2\*GB3②2P＋3Cl22PCl3（氯气不足；产生白雾）2P＋5Cl22PCl5（氯气充足；产生白烟）与水反应：Cl2＋H2O=HCl＋HClO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。氯气能溶于水(1∶2)，氯气的水溶液称为氯水，溶于水的氯气只有少量与水反应。氯水中存在三种平衡关系：Cl2＋H2OHCl＋HClOHClOH＋＋ClO－③H2OH＋＋OH－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。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Cl2＋H2OHCl＋HClO，反应中Cl2既是氧化剂，又是还原剂，且1molCl2参加反应，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－、SOeq\o\al(2－,3)等在水中因发生氧化还原反应而不能大量共存。注意：①将氯气溶于水得到氯水（浅黄绿色），氯水含多种微粒，其中有H2O、Cl2、HClO、Cl－、H+、OH－(极少量，水微弱电离出来的)。②氯气溶于水生成的HClO是一种极弱的酸，但是一种强氧化剂，能漂白、杀菌，它的漂白是一种氧化性漂白，与Na2O2、H2O2的漂白原理是一样的。③Cl2可使润湿的有色布条褪色，不能使干燥的有色布条褪色，说明Cl2没有漂白性，而是HClO起漂白作用。④Cl2使润湿石蕊试先变红后褪色，其原因是Cl2与H2O作用生成的酸使石蕊先变红，HClO强氧化性使变色后的石蕊氧化褪色（漂白）。⑤光照氯水，黄绿色逐渐褪色，溶液pH逐渐减小（HClO转化成了盐酸）。⑥氯水应保存在棕色瓶中且置于阴凉处。（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（用于制漂粉精或漂白粉）温馨提醒：漂白液的有效成分为NaClO，漂白粉（精）的有效成分为Ca(ClO)2。漂白粉之所以具有漂白性，原因是：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O=CaCO3↓+2HClO生成的HClO具有漂白性。漂白粉久置空气会失效（涉及两个反应）：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO，↑，漂白粉变质会有CaCO3存在，外观上会结块，久置空气中的漂白粉加入浓盐酸会有CO2气体生成，含CO2和HCl杂质气体。所以，漂白粉应密闭保存，避免与空气接触。（5）与某些还原性物质反应=1\*GB3①2FeCl2＋Cl2=2FeCl3=2\*GB3②2KI＋Cl2=2KCl+I2（使湿润的淀粉-KI试纸变蓝色，用于氯气的检验）=3\*GB3③SO2＋Cl2＋2H2O=2HCl+H2SO4（将SO2气体和Cl2气体混合后作用于有色溶液，漂白效果将大大减弱）温馨提醒：自来水用氯水杀菌消毒，所以用自来水配制以下溶液如KI、KBr、FeCl2、Na2SO3、Na2CO3、NaHCO3、AgNO3、NaOH等溶液会变质。（6）与某些有机物反应=1\*GB3①CH4＋Cl2CH3Cl+HCl（取代反应）=2\*GB3②CH2=CH2＋Cl2→CH2ClCH2Cl（加成反应）4.氯气的实验室制法(1)实验原理：MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。提示：还可以使用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等作氧化剂与浓盐酸反应，使用以上物质时，反应不需要加热，如2KMnO4＋16HCl(浓)=2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O、14HCl(浓)＋K2Cr2O7===2KCl＋2CrCl3＋7H2O＋3Cl2↑、6HCl(浓)＋KClO3===KCl＋3H2O＋3Cl2↑(2)实验装置：(提示)：①Cl2的净化用水或饱和食盐水洗气，除去混在Cl2中的HCl气体；用浓H2SO4除去混在Cl2中的水蒸气。②由于Cl2的密度比空气大，常用向上排空法收集，还可用排饱和食盐水的方法收集。③用润湿的KI淀粉试纸检验（放在瓶口），如试纸变蓝，则表示Cl2已收满。④由于Cl2有毒，多余的Cl2不能直接排放，一般用浓NaOH溶液吸收，而不能用水或澄清石灰水吸收。因Cl2在水中溶解度不大，澄清石灰水中溶解的Ca(OH)2的量很少，只能吸收少量的Cl2。(3)验满方法：①将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛Cl2的集气瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的集气瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。③实验室制取Cl2时，常常根据集气瓶中气体的颜色判断是否收集满。（4）注意事项：①必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应；②为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热的温度不宜过高，以减少HCl的挥发；③实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气；④尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为溶液中Ca(OH)2浓度小，吸收不完全。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2HClOeq\o(=====,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑。(2)强氧化性：①能将有色物质氧化为无色物质，作漂白剂。②杀菌、消毒。(3)弱酸性：向NaClO溶液中通入少量CO2，离子方程式为ClO－＋CO2＋H2O===HCOeq\o\al(－,3)＋HClO。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ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O。(2)漂白粉：①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。②漂白原理：在潮湿的空气中能吸收CO2，向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2，发生的反应为Ca2＋＋2ClO－＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO。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＋、SOeq\o\al(2－,3)、S2－等还原性离子。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+O2X2+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，且感光性逐渐增强相似性：①都能与大多数金属反应：2Fe＋3Br2===2FeBr3；I2＋Fe===FeI2；②都能与H2反应：H2＋X2===2HX；③都能与H2O反应：X2＋H2OHX＋HXO(F2例外)；④都能与碱液反应：X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O(F2例外)。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，故F2不能从其他卤化物的水溶液中将卤素单质置换出来。（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。温馨提示：能使溴水褪色的原因：被H2S、SO2、SOeq\o\al(2－,3)、I－等还原剂还原而褪色；与NaOH、Na2CO3等碱性物质发生反应而褪色；与较活泼金属(如Mg＋Br2===MgBr2)反应而褪色；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；能被溴水氧化的、含有醛基的化合物。（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,I2易与Na2S2O3反应：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)===2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)，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。（5）AgX中AgCl、AgBr、AgI均不溶于水和稀硝酸，只有AgF溶于水，AgF、AgCl均为白色，AgBr为浅黄色，AgI为黄色。除AgF外，均有感光性，其中AgBr常作感光材料；CaX2中只有CaF2难溶。实验室里常用萤石(CaF2)与浓H2SO4反应来制取HF，反应的化学方程式为CaF2＋H2SO4eq\o(=====,\s\up7(△))CaSO4＋2HF↑。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X-离子的检验：(1)AgNO3溶液——沉淀法未知液eq\o(――――――――――→,\s\up7(滴加AgNO3溶液和稀硝酸))生成eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(白色沉淀，则有Cl－,淡黄色沉淀，则有Br－,黄色沉淀，则有I－))(2)置换——萃取法未知液eq\o(――――――――――――→,\s\up12(加适量新制饱和氯水),\s\do