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文档简介
第四章非金属及其化合物第1讲物质的分类及转化1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氯及其重要化合物的主要性质。2.认识氯及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。3.掌握氯气的实验室制法(包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法)。4.了解卤素及其化合物的性质与制备。考点一考点二考点三考点一氯及其化合物的性质及应用必备知识·梳理夯实
1.氯的原子结构及存在
2.氯气的物理性质注意: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,使极少量气体飘进鼻孔(如图所示)。颜色气味毒性密度特性________色强烈__________气味______毒比空气____________液化黄绿刺激性有大易3.Cl2的化学性质Cl2是活泼的非金属单质,能氧化许多金属、非金属的单质以及一些具有还原性的化合物。写下列反应的化学方程式和相应反应现象,指出Cl2在反应中表现氧化性还是还原性。
[微点拨]
(1)氯气具有强氧化性,与变价金属反应时均生成高价态的金属氯化物,如FeCl2不能由两种单质直接化合生成。(2)氯气没有漂白性,不能使干燥的有色布条褪色,但可使湿润的有色布条褪色,起漂白作用的物质是HClO。
4.氯水的成分和性质——从平衡的角度理解氯气能溶于水,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①Cl2+H2O
HCl+HClO②HClO
H++ClO-③H2O
H++OH-(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。
[微点拨]
①氯水常代替氯气进行溶液中的实验。②1molCl2与水反应时(可逆反应),转移电子数小于NA,而1molCl2与足量冷的NaOH溶液(或石灰乳)反应时,转移电子数为NA。(3)氯水性质的探究实验实验操作现象结论说明观察氯水的颜色浅黄绿色含Cl2分子溶于水中的部分氯气与水发生反应向饱和氯水中加入AgNO3溶液白色沉淀含Cl-Ag++Cl===AgCl↓①向饱和氯水中加有色布条②干燥氯气接触干燥的有色布条①布条褪色②无明显现象HClO具有漂白作用氯气与水反应生成了HClO实验操作现象结论说明盛氯水的试管倒扣在水槽中,用强光照射试管有气泡产生HClO在光照下易分解
向紫色石蕊溶液中滴加氯水溶液先变红色后褪色氯水具有酸性、强氧化性HCl、HClO都有酸性,HClO有强氧化性向饱和氯水中滴入FeCl2溶液溶液变为棕黄色Cl2有氧化性2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-5.氯的重要化合物——次氯酸与次氯酸盐(1)次氯酸的性质HClO的电子式________________结构式________________H—O—Cl①不稳定性:____________________________(见光易分解)HClO不能单独存在,只存在溶液中。氯水须现用现配,保存在__________中,置于冷暗处。②强氧化性:比Cl2的氧化性强。能使某些染料和有机色素褪色,可用作棉、麻和纸张的漂白剂;可用于自来水的杀菌、消毒。
向NaClO溶液中通少量CO2,化学方程式为:________________________________________________。棕色瓶
NaClO+CO2+H2O===NaHCO3+HClO(2)次氯酸盐①“84”消毒液(漂白液)[微点拨]
洁厕灵的主要成分是盐酸,“84”消毒液与洁厕灵不能混合:ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O。②漂白粉6.氯气的用途(1)制漂白液、__________、漂粉精。(2)工业制________。(3)合成塑料、________、人造________、农药、药品等。漂白粉盐酸橡胶纤维1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)氯气可使湿润的红色布条褪色,所以氯气具有漂白性。(
)(2)Cu、Fe在Cl2中燃烧均生成金属高价氯化物。(
)(3)工业上利用Cl2与石灰乳反应制取漂白粉,而不是用Cl2与石灰水反应。(
)(4)漂白液呈碱性的原因是ClO-水解。(
)(5)漂白粉在空气中久置可生成CaCO3。(
)×√√√√(6)用Cl2消毒的自来水中可能含有有机氯化物对人体有害。(
)(7)标准状况下,11.2LCl2与水充分反应转移电子数为0.5NA。(
)(8)利用ClO2、O3替代Cl2给自来水消毒更环保。(
)(9)1mol氯气分别与铁和铝完全反应时转移的电子数均为3NA。(
)(10)“84”消毒液的消毒原理与H2O2的相同,都是利用强氧化性。(
)××√√√(11)漂白粉溶液中通入SO2的离子方程式为2ClO-+SO2+Ca2++H2O===2HClO+CaSO3↓。(
)[提示]
向漂白粉溶液中通入SO2,生成的是CaSO4,而不是CaSO3。(12)氯水放置数天后,pH将变小。(
)(13)为测定新制氯水的pH,用玻璃棒蘸取液体滴在pH试纸上,与标准比色卡对照即可。(
)[提示]
氯水中的HClO具有漂白性,能将pH试纸氧化而褪色。不能用pH试纸测定其pH。××√(14)漂白粉溶液在空气中失效的离子方程式:
(15)漂白粉在空气中久置变质是由于漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3。(
)(16)1molCl2参加反应转移2mol电子。(
)[提示]
在Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O反应中1molCl2参加反应转移1mol电子。××××2.(1)向新制氯水中加入碳酸钙粉末,能增加氯水中HClO的浓度吗?为什么?[提示]
能;原因是氯水中存在平衡:Cl2+H2O
HCl+HClO,加入的CaCO3粉末会与HCl反应,从而使平衡右移,提高了HClO的浓度。(2)漂白粉长期露置于空气中,最终得到的物质是什么?写出反应的化学方程式。[提示]
漂白粉露置于空气中发生的反应有:Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO,
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑,故漂白粉最终得到的物质是CaCl2。考点突破·训练提升典例1微考点1氯气的性质及应用(1)(2023·河北衡水模拟)已知:KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O,如图所示,将少量试剂分别放入培养皿中的相应位置,实验时将浓盐酸滴在KClO3晶体上,并用表面皿盖好。下表中由实验现象得出的结论完全正确的是(
)D选项实验现象结论A滴有KSCN的FeCl2溶液变红Cl2具有还原性B滴有酚酞的NaOH溶液褪色Cl2具有酸性C紫色石蕊溶液先变红后褪色Cl2具有漂白性DKI-淀粉溶液变成蓝色Cl2具有氧化性[解析]
滴有KSCN的FeCl2溶液变红是因为Cl2具有强氧化性,A错误;Cl2本身没有酸性,溶液褪色,可能是Cl2与水反应生成HCl和HClO,再与NaOH溶液发生中和反应生成盐而使溶液褪色,还可能是生成的HClO的漂白性使溶液褪色,B错误;Cl2本身不具有漂白性,而是Cl2与H2O作用生成的HClO具有漂白性,C错误。(2)(2023·湖北武汉模拟)如图所示,在A处通入未经干燥的氯气,当关闭B阀时,C处的红布条看不到明显现象;当打开B阀后,C处的红布条逐渐褪色;则D瓶中盛放的溶液可能是(
)①饱和NaCl溶液②NaOH溶液③H2O
④浓硫酸A.①②
B.①③
C.②④
D.③④C[解析]
干燥的氯气没有漂白性,D中盛放能消耗氯气的物质或干燥氯气的物质均会使C处的红布条无明显现象。A处通入湿润的Cl2,关闭B阀时,C处干燥的红布条看不到明显现象,当打开B阀后,C处干燥的红布条逐渐褪色,则洗气瓶D中所装物质具有吸水性或能与氯气发生化学反应,饱和NaCl溶液不与氯气反应,也不能将氯气干燥,不符合题意,故①不选;NaOH溶液与氯气反应,除去氯气,符合题意,故②选;水不能完全吸收氯气,导致氯气中会混有水蒸气,不符合题意,故③不选;浓硫酸具有吸水性,得到干燥的氯气,符合题意,故④选。[易错警示]
①Cl2可使湿润的有色布条褪色,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。Cl2可使湿润石蕊试纸先变红后褪色,原因是Cl2与水反应生成的酸使石蕊先变红,HClO使变色后的石蕊褪色。②工业上制取漂白粉是用氯气与石灰乳反应制得,而不是用氯气与石灰水反应。〔对点集训1〕
(1)下列说法错误的是(
)A.液氯可以储存在钢瓶中B.漂白粉可用于生活用水的消毒C.用氯气处理水中的Cu2+、Hg2+等重金属离子D.用MnO2和浓盐酸在加热时反应制取Cl2[解析]
液氯就是液态的氯单质,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,但对Cu2+、Hg2+没有作用,可以加入硫化物生成硫化物沉淀来处理Cu2+、Hg2+,C错误;二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯气,故D正确。C(2)氯水中含有多种成分,因而具有多种性质,根据氯水分别与如图四种物质发生的反应填空(a、b、c、d重合部分代表物质间反应,且氯水足量)。①能证明氯水具有漂白性的是_____(填“a”“b”“c”或“d”)。②c过程中的现象是________________。b过程中反应的离子方程式为_______________________________。③a过程中反应的化学方程式为______________________________。d产生白色沉淀Cl2+2FeCl2===2FeCl3典例
2微考点2次氯酸和次氯酸盐性质及应用(1)(2023·山西临汾检测)用图示装置探究Cl2的漂白原理,其中红纸①是干燥的,红纸②~④分别用下表中的试剂润湿。向中心Ca(ClO)2粉末上滴加几滴盐酸,迅速盖上培养皿,产生大量黄绿色气体,红纸变化如下。编号试剂红纸变化①—不褪色②蒸馏水逐渐褪色③饱和食盐水几乎不褪色④NaHCO3溶液快速褪色下列对于该实验的分析错误的是(
)A.对比①②的现象,说明红纸褪色涉及反应Cl2+H2O
HCl+HClOB.对比②③的现象,不能说明能使红纸褪色的微粒是HClOC.对比②③④的现象,说明c(HClO)越大,漂白效果越好D.④中试剂可用碳酸钙悬浊液或Na2CO3溶液代替D(2)(2023·经典习题汇编)下列说法正确的是______(填序号)。①用pH试纸测试NaClO溶液的pH②84消毒液的有效成分是NaClO③漂白粉可用于生活用水的消毒④氯化铵、次氯酸都属于强电解质⑤漂白粉能漂白织物的原因是次氯酸盐具有氧化性⑥漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3而变质⑦根据较强酸可以制取较弱酸,次氯酸溶液无法制取盐酸
②③⑤
〔对点集训2〕
(1)(2022·北京模拟)“84”消毒液(有效成分为NaClO)可用于消毒和漂白,下列实验现象的分析,不正确的是(
)实验“84”消毒液+石蕊“84”消毒液+石蕊“84”消毒液+石蕊现象混合后溶液的pH=9.9,短时间内未褪色,一段时间后蓝色褪去混合后溶液pH=5.0,蓝色迅速褪去,无气体产生混合后溶液pH=3.2,蓝色迅速褪去,并产生大量气体,使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝BA.对比实验①和②,②中蓝色迅速褪去的原因是发生了反应ClO-+H+===HClOB.实验③中产生的气体是Cl2,由HClO分解得到:2HClO===Cl2↑+H2OC.对比实验②和③,溶液的pH可能会影响ClO-的氧化性或Cl-的还原性D.加酸可以提高“84”消毒液的漂白效果,但需要调控合适的pH才能安全使用[解析]
“84”消毒液(有效成分为NaClO)中次氯酸根离子水解使溶液显碱性,水解生成的次氯酸具有漂白性,加入硫酸促进水解平衡正向进行,使得次氯酸浓度增大漂白速度加快,②中蓝色迅速褪去的原因是发生了反应ClO-+H+===HClO,故A项正确,不符合题意;往③中“84”消毒液(有效成分为NaClO)中加入浓度较大的稀硫酸,混合后溶液pH=3.2,蓝色迅速褪去,并产生大量气体,使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,说明生成了氯气,“84”消毒液的主要成分为氯化钠和次氯酸钠,氯离子和次氯酸根离子在酸溶液中生成了氯气,故B项错误,符合题意;对比实验②和③酸溶液浓度大小会影响反应过程,溶液的pH可能会影响ClO-的氧化性或Cl-的还原性,故C项正确,不符合题意;加酸可提高“84”消毒液的漂白效果,但酸的浓度大时会生成有毒气体Cl2,需要调控合适的pH,才能安全使用,故D项正确,不符合题意。(2)(2023·山东烟台二中开学考试)部分含氯物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断不合理的是(
)A.d的水溶液中通入过量b可反应生成aB.a既可被氧化也可被还原C.c均可由b与相应金属单质反应生成D.可存在f→a→d→e的转化关系C归纳拓展常见漂白物质分类考点二氯气的实验室制法及性质实验探究必备知识·梳理夯实1.Cl2的实验室制法(1)制取原理强氧化剂[如KMnO4、KClO3、MnO2、Ca(ClO)2等]与浓盐酸反应可制取氯气。如MnO2和浓盐酸反应的化学方程式为______________________________________________。浓盐酸表现的性质为__________和________。还原性酸性(2)实验装置②依据Cl2及所含杂质的性质,选择除杂试剂和装置:利用饱和食盐水除去HCl,利用浓硫酸除去H2O(g)。注意气体通过洗气瓶时“长进短出”。③依据Cl2的密度与性质,采用向上排空气法收集或排饱和食盐水法。④依据Cl2的性质,一般用NaOH溶液吸收尾气,不能用澄清石灰水吸收。离子方程式Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O。⑤验满方法a.将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛Cl2的瓶口,观察到试纸立即变蓝,则证明已集满。b.将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口,观察到试纸先变红后褪色,则证明已集满。c.实验室制取Cl2时,常常根据氯气的颜色判断是否收集满。⑥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。(3)其他制备氯气的反应原理①14HCl+K2Cr2O7===2KCl+2CrCl3+7H2O+3Cl2↑②16HCl+2KMnO4===2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑③6HCl(浓)+KClO3===KCl+3H2O+3Cl2↑④4HCl+Ca(ClO)2===CaCl2+2H2O+2Cl2↑
[微点拨]
实验室用MnO2和浓盐酸反应制取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)加热时的温度: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,因为澄清石灰水中含Ca(OH)2的量少,吸收不完全。
2.Cl2的工业制法电解饱和食盐水,反应的化学方程式为____________________________________________。
3.Cl2性质实验探究的示例分析装置试剂实验现象实验目的A浓硫酸
验证干燥的氯气无漂白作用,湿润的氯气(含HClO)有漂白作用B干燥红色布条无明显变化C湿润红色布条红色布条褪色DFeCl2溶液溶液由浅绿色变棕黄色验证氯气具有强氧化性,可与金属及还原性化合物反应E淀粉-KI溶液溶液变蓝色FMg或Na产生白烟GNaOH溶液
吸收多余的氯气1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)用MnO2和浓盐酸制取Cl2的反应中,氧化剂与还原剂物质的量之比为14。(
)(2)用浓硫酸或碱石灰干燥Cl2。(
)(3)用饱和NaHCO3溶液除去Cl2中混有的HCl。(
)(4)可用排饱和食盐水法收集Cl2。(
)(5)常用饱和石灰水吸收尾气中的Cl2。(
)××××√(6)MnO2与浓盐酸反应制Cl2的离子方程式:
(7)氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度。(
)[提示]
Cl-对Cl2+H2O
HClO+HCl的平衡起到抑制作用。(8)用NaOH溶液吸收多余的Cl2时,导气管不能伸到液面以下,原因是防止倒吸。(
)[提示]
吸收Cl2时,为了吸收充分,应将导气管伸到液面以下。(9)一套完整的制气装置包括:发生装置→净化装置→收集或性质验证装置→尾气处理装置。(
)××√√(10)用干燥的淀粉-碘化钾试纸检验Cl2是否收集满。(
)[提示]
干燥的淀粉碘化钾试纸与Cl2不反应。(11)含4molHCl的浓盐酸与足量MnO2反应,可制备22.4LCl2。(
)[提示]
浓盐酸变稀后不再反应,4molHCl有剩余,且未知是否是标准状况,无法计算生成的气体的体积。(12)过量浓盐酸与一定量的二氧化锰反应,MnO2能完全反应。(
)(13)100mL12mol·L-1浓盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.6NA。(
)×××√2.某化学小组用如图所示装置制取氯气。下列说法正确的是(
)A.该装置图中至少存在三处明显错误B.该实验中收集氯气的方法不正确C.如果需要得到干燥纯净的Cl2,只需在气体发生装置和收集装置之间连接一个装有浓硫酸的洗气瓶即可D.含有2molHCl的某浓盐酸与足量MnO2混合,在一定条件下反应,转移1mol电子A[解析]
B项,Cl2的密度比空气大,该收集方法正确;C项,要得到干燥、纯净的Cl2,首先应将气体通过饱和食盐水除去HCl,再通过浓硫酸除去水蒸气;D项,浓盐酸变稀后便不再反应,使产生的Cl2的物质的量小于0.5mol,转移的电子小于1mol。3.下图是KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。(1)A中发生反应的化学方程式:______________________________________________________________。(2)装置B、C、D的作用分别是B______________________;C________________________________________;D__________________________________________。
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
向上排空气收集氯气安全瓶作用,防止D中的液体倒吸入B中吸收尾气,防止氯气扩散到空气中污染环境(3)含0.4molHCl的浓盐酸与足量的MnO2共热,能否得到0.1molCl2?为什么?[提示]
不能。随着反应进行,浓盐酸变为稀盐酸,不能再被MnO2氧化;同时由于盐酸具有挥发性,反应过程中HCl也会挥发。考点突破·训练提升典例1微考点1氯气的制备与性质实验探究
(1)(2023·陕西西安模拟)实验室制取氯气装置如图所示,主要操作步骤:①加热制取氯气
②收集氯气③检查装置气密性
④处理尾气下列选项中正确的实验操作顺序是(
)A.①②③④
B.③①②④C.②④③①
D.④③①②B[解析]
利用图中装置,先检验气密性,再加热制备氯气,然后收集氯气,最后处理尾气,则正确的实验操作顺序是③①②④。(2)(2023·江苏七市调研)氯化氢和氯气在生产生活中具有广泛的应用。舍勒发现将软锰矿和浓盐酸混合加热可产生氯气,该方法仍是当今实验室制备氯气的主要方法之一。Deacon曾提出在催化剂作用下,通过氧气直接氧化氯化氢制备氯气。该反应为可逆反应,热化学方程式为4HCl(g)+O2(g)
2Cl2(g)+2H2O(g)
ΔH=-116kJ·mol-1。实验室制取Cl2时,下列装置能达到相应实验目的的是(
)ABCD制备Cl2净化Cl2收集Cl2尾气处理D[解析]
该反应需要加热,缺少酒精灯,A错误;应先通过饱和食盐水将氯气中的杂质气体氯化氢除去,再通入浓硫酸干燥,顺序出错,B错误;用排空气法收集氯气,应用双孔胶塞,长管进气、短管出气,C错误;氯气能与NaOH溶液反应,可用作尾气处理,D正确。〔对点集训1〕
(1)(2023·河北衡水高三检测)实验室利用下面的装置制取并收集氯气,有关描述正确的是(
)A.发生装置应先加热再逐滴加入浓盐酸B.饱和食盐水可以用饱和碳酸氢钠溶液代替C.若用稀盐酸代替浓盐酸则不能制得氯气,说明浓盐酸的氧化性较强D.可以通过观察集气瓶中气体的颜色判断氯气是否收集满D[解析]
发生装置应先加入适量浓盐酸再加热,A不正确;饱和食盐水不能用饱和碳酸氢钠溶液代替,否则会引入杂质二氧化碳气体,B不正确;若用稀盐酸代替浓盐酸则不能制得氯气,说明浓盐酸的还原性较强,C不正确;氯气是黄绿色气体,可以通过观察集气瓶中气体的颜色判断氯气是否收集满,D正确。(2)(2023·河北邯郸模拟)已知高锰酸钾与浓盐酸在常温下反应能产生氯气。若用下图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气,并实验其与金属的反应。每个虚线框表示一个单元装置,其中有错误的是(
)A.①和②处
B.只有②处C.②和③处
D.②、③、④处D[解析]
KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生氯气,因此不需要加热,因此①正确;Cl2为黄绿色、易溶于水、有毒性的气体,能被氢氧化钠溶液吸收,因此②中除去氯气中的氯化氢杂质不能用氢氧化钠溶液,因此②不正确;浓硫酸可以干燥氯气,但是要长进短出,因此③不正确;氯气与金属反应时.为了充分反应,应该把导管伸到试管的底部,且反应需要加热,为保持气压平衡及防止尾气污染环境,还应有出气管和尾气处理装置,因此④不正确。典例
2微考点2氯气与其他含氯化合物制备的综合实验
如图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3,仪器连接顺序正确的是(
)A.a-b-c-d-e-f-g-hB.a-e-d-c-b-h-i-gC.a-d-e-c-b-h-i-gD.a-c-b-d-e-h-i—f[解析]
装置连接顺序为制取氯气、除杂(HCl、水蒸气)、反应制备、尾气处理,注意洗气瓶中导管为“长进短出”。B〔对点集训2〕
(1)(2023·福州模拟)卤素互化物如ICl、ICl3等具有与卤素单质相似的性质。利用反应I2+Cl2===2ICl,实验室可用如图所示装置(夹持仪器已略去)制取少量ICl。已知:ICl的熔点为27.2℃,沸点为97.4℃,容易水解,能发生反应:ICl+Cl2===ICl3。下列叙述错误的是(
)A.圆底烧瓶中的固体可以为KMnO4或KClO3B.装置B、C中的试剂分别为饱和食盐水和浓硫酸C.装置E的作用为吸收尾气,可用装置F替代D.盐酸的滴加速度过快,ICl的产率会明显降低C[解析]
装置A为氯气制备装置,此装置为固液不加热装置,故可以使用KMnO4或KClO3与浓盐酸反应制取氯气,A正确;制取的氯气中含有杂质氯化氢和水,故装置B中盛有饱和食盐水可除去HCl,装置C中盛有浓硫酸可除去H2O,B正确;因为ICl容易水解且氯气有毒,装置E的作用为吸收尾气和防止空气中水蒸气进入D装置,装置F中的氢氧化钠溶液能吸收尾气但不能防止水蒸气进入装置D,C错误;若盐酸的滴加速度过快会使反应过于剧烈,氯气与ICl继续反应生成ICl3,使ICl的产率降低,D正确。(2)(2023·安徽师大附中期末)ICl(氯化碘)是红棕色液体,熔点为27℃,沸点为97.4℃,易水解,接触空气时能形成五氧化二碘,能与许多单质发生作用,溶于乙醇、乙醚等。某校研究性学习小组的同学拟用下列仪器制备氯化碘。回答下列问题:①检查A装置气密性的方法为___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②上述装置,按气流方向连接的顺序为________________(装置可重复使用),A装置中发生反应的离子方程式为_________________________________________________。③C装置的作用是__________________________。④E装置中的物质反应时需放在水中,控制温度大约40℃,其目的是____________________________________________。从A装置的导管口连接一个导管伸入水中,关闭分液漏斗活塞,手握圆底烧瓶,若导管口有气泡冒出,手放开烧瓶后,有一段水柱倒吸入导管,说明A装置气密性良好(合理即可)
ACBEBD
Mn2++Cl2↑+2H2O除去Cl2中混有的HCl
加快反应速率,减少I2的升华和ICl的挥发⑤按上述连接好的装置进行实验,实验步骤如下:a.检查装置气密性后,装入药品
b.打开分液漏斗活塞c.关闭分液漏斗活塞d.停止加热E,充分冷却e.水浴加热E请按正确的顺序填入上述步骤的序号:______________。abedc
⑥在A装置后可连接如图所示装置,当反应结束关闭分液漏斗活塞后,关闭K,该装置的作用是__________________。⑦ICl和水反应的化学方程式为______________________________。储存多余的Cl2
ICl+H2O===HIO+HCl
⑤装置连接好后,首先检查装置的气密性,不漏气后,加入药品,打开分液漏斗活塞,反应开始进行,水浴加热装置E,反应结束后,停止加热E,充分冷却后,关闭分液漏斗活塞,正确的实验步骤为abedc。考点三卤素的性质及卤素离子的检验必备知识·梳理夯实
1.卤素单质的物理性质性质F2Cl2Br2I2颜色浅黄绿色黄绿色深红棕色紫黑色状态气态气态液态固态水溶液颜色
浅黄绿色橙黄色黄褐色有机溶剂中的颜色
黄绿色橙红色紫红色2.卤素单质性质的相似性(2)都能与H2反应生成________(X代表F、Cl、Br、I,下同)。(3)能与水反应:X2+H2O===________________(F2例外)。(4)能与碱液(如NaOH溶液)反应:X2+2NaOH===_______________________(F2例外)。2FeBr3
FeI2HX
HX+HXONaX+NaXO+H2O3.卤素单质性质的递变性(F→I)(1)物理性质:①颜色:逐渐________;②熔沸点:逐渐________;③密度:逐渐________;④水溶性:逐渐________。加深升高增大减小(2)化学性质:氧化性:逐渐减弱:F2>Cl2>Br2>(Fe3+)>I2>(S)离子(X-)还原性:逐渐增强:F-<Cl-<Br-<(Fe2+)<I-<(S2-)①与H2化合能力:逐渐________;②与水反应程度:逐渐________;③溶液中的置换反应:Cl2+2Br-===2Cl-+Br2,Br2+2I-===2Br-+I2减弱减弱
[微点拨]
F2与水剧烈反应,故F2不能从其他卤化物的水溶液中将卤素单质置换出来。
Br2+2Fe2+===2Fe3++2Br-4.卤素化合物性质的递变性(1)卤化氢(HX)HF
HCl
HBr
HI熔、沸点―→逐渐________(HF特别高,除外)密度―→逐渐________酸性―→逐渐________稳定性―→逐渐________还原性―→逐渐________[微点拨]
HF分子间存在氢键,导致其沸点在HX中最高。由于F、Cl、Br、I原子半径逐渐增大,H—X键长逐渐增大,键能逐渐减弱,导致氢卤酸酸性逐渐增强。其中氢氟酸是唯一弱酸。升高增大增强减弱增强(2)高卤酸HXO4(X=Cl、Br、I)酸性―→逐渐________(3)卤化银溶解度―→逐渐________感光性―→逐渐________减弱加深减小增强
5.卤素单质及其化合物的特殊性(2)Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质;液溴易挥发且有毒,通常用水液封保存,不能用橡胶塞。(3)I2易升华,淀粉遇I2变蓝。食用盐中加KIO3可防治甲状腺肿大。(4)AgF易溶于水,无感光性。AgBr可用于感光材料,AgI可用于人工降雨。
6.卤素离子的检验方法(1)AgNO3溶液——沉淀法(2)置换——萃取法白淡黄黄(3)氧化——淀粉法检验I-7.海水资源的综合利用(1)氯的提取——氯碱工业化学方程式为____________________________________________。(2)海水提取溴①流程②发生反应的离子方程式_____________________________________________________________________________。
Cl2+2Br-===2Cl-+Br2(3)海带中提取碘①流程发生反应的离子方程式__________________________________。②主要的物理原理:单质碘用__________或苯萃取,分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。
[微点拨]
海水或海带中获得溴和碘,都涉及化学变化,但是海水获得氯化钠是物理过程。Cl2+2I-===I2+2Cl-CCl4
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)实验室保存液溴时要加少量水进行水封,不用橡胶塞。(
)(2)向无色溶液中滴加氯水和CCl4,振荡,静置,下层溶液显紫色说明原溶液中有I-。(
)(3)卤素气态氢化物的水溶液都是强酸。(
)(4)浓硫酸不能干燥HBr、HI。(
)(5)加碘盐能使淀粉变蓝。(
)(6)F2通入NaCl溶液中可生成Cl2。(
)√
√
√
×××(7)由Fe与Cl2反应生成FeCl3可推测Fe与I2反应生成FeI3。(
)[提示]
Fe与I2反应生成FeI2。(8)Cl2、F2与H2O反应的原理相同,不属于置换反应。(
)[提示]
F2与H2O反应属于置换反应。(9)只用AgNO3溶液可鉴别Na2CO3、NaCl和KBr。(
)[提示]
只用AgNO3溶液不可鉴别Na2CO3、NaCl,均生成白色沉淀。(10)F非金属性最强,F-的还原性最强。(
)[提示]
F非金属性最强,F-的还原性最弱。××××(11)为验证Br2的氧化性强于I2,将少量溴水加入KI溶液中,再加入CCl4,振荡,静置,可观察到下层液体呈紫红色。(
)[提示]
碘单质萃取时呈紫红色。(12)Br2、I2在有机溶剂中的溶解度大于其在水中的溶解度,利用此性质可以用四氯化碳将Br2、I2从其水溶液中萃取出来。(
)(13)海水提取溴和碘既涉及物理过程又涉及化学过程。(
)(14)碘的CCl4溶液可以采用蒸馏法分离。(
)√
√
√
√
×(16)砹(At)是卤族元素中位于碘下面的元素,则At2容易与H2化合,且生成的砹化氢很稳定不易分解。(
)(17)用CCl4萃取碘水中的碘,先振荡,后静置,液体分层,下层呈无色。(
)(18)用湿润的淀粉-碘化钾试纸鉴别Br2(g)和NO2。(
)××××2.下列关于卤素(用X表示)的叙述,错误的是(
)
B.HX都极易溶于水,它们的热稳定性随X的核电荷数的增加而减小C.卤素单质的颜色由F2→I2随相对分子质量增大而变深D.X-的还原性由弱到强的顺序为F-<Cl-<Br-<I-A[解析]
卤素单质中,氟气和水反应生成HF和O2,不符合X2+H2O
HXO+HX,A错误;卤素原子得电子能力越强,对应HX的热稳定性越强,卤素原子的得电子能力随X的核电荷数的增加而减小,所以HX的热稳定性随X的核电荷数的增加而减小,B正确;卤素单质的颜色由F2到I2逐渐加深,由F2→I2依次是浅黄绿色、黄绿色、深红棕色、紫黑色,C正确;卤素单质的氧化性由F2到I2逐渐减弱,对应离子的还原性F-<Cl-<Br-<I-,D正确。3.(1)下列哪些事实或实验能说明氧化性Cl2>Br2>I2?______(填序号)。①氯水分别滴入KBr、NaI溶液中颜色加深,而溴水滴入NaCl溶液中无明显变化,滴入KI-淀粉溶液中,溶液变蓝②H2和Cl2的混合气体在光照条件下发生爆炸,H2和Br2的混合气体加热才能反应,而H2和I2反应更困难③Fe分别与Cl2、Br2、I2反应生成Fe的化合物的化合价比较④HCl、HBr、HI的热稳定性越来越差⑤Cl2、Br2、I2在水中的溶解度逐渐减小[提示]
在水中的溶解度属于物理性质,与单质的氧化性无关。①②④(2)检验Cl-时加入稀HNO3的作用是什么?能否用稀硫酸代替?[提示]
排除HCO、CO等离子的干扰;不能用稀硫酸代替,因为Ag2SO4微溶于水。(3)KI-淀粉试纸常用于检验哪些物质?[提示]
检验强氧化性物质,如Cl2、Br2、O3、FeCl3溶液等。(4)依据卤素单质的物理性质的递变规律,试推测砹的颜色和状态。[提示]
卤素单质自上而下,颜色逐渐加深,熔点依次升高,状态由气态→液态→固态,故砹为黑色固体。(5)氯气能从NaBr溶液中置换出Br2,F2比Cl2更活泼,F2也能从NaBr溶液中置换出Br2吗?[提示]
F2性质活泼,是氧化性最强的非金属单质,在溶液中会与水反应生成HF和O2,故不能从NaBr溶液中置换出Br2。考点突破·训练提升典例1微考点1卤族元素的性质及卤离子检验
(2023·南京模拟)某小组比较Cl-、Br-、I-的还原性,实验如下:项目实验1实验2实验3装置下列对实验的分析合理的是(
)A.实验1中,白烟是(NH4)2SO4B.根据实验1和实验2判断还原性:Br->Cl-C.根据实验3判断还原性:I->Br-D.上述实验利用了浓H2SO4的强酸性、强氧化性等性质项目实验1实验2实验3现象溶液颜色无明显变化;把蘸浓氨水的玻璃棒靠近试管口,产生白烟溶液变黄;把湿润的淀粉KI试纸靠近试管口,变蓝溶液变成深紫色;经检验溶液含单质碘B[解析]
硫酸不具有挥发性,白烟不是(NH4)2SO4,而是浓硫酸与NaCl固体反应生成的挥发性酸HCl与氨气反应生成的氯化铵,故A错误。浓硫酸具有氧化性,将溴离子氧化成具有挥发性的溴单质,溴单质将湿润的淀粉KI试纸中的碘离子氧化成碘单质,使淀粉KI试纸变蓝,可知氧化性:浓硫酸>Br2;而浓硫酸不能氧化Cl-得到氯气,说明氯气的氧化性强于浓硫酸,则氧化性:Cl2>Br2,还原性:Br->Cl-,故B正确。结合实验2可知浓硫酸的氧化性大于溴,②中溶液中还有剩余的浓硫酸,也能将I-氧化成碘单质;所以实验3中无法确定是何种物质将碘离子氧化成I2,故C错误。①中为难挥发性酸制备易挥发性酸,②为浓硫酸氧化溴离子,所以利用了浓硫酸的难挥发性、强氧化性,故D错误。〔对点集训1〕
(1)(2023·山东滨州模拟)下列关于卤素的叙述正确的是(
)①卤素的钾盐中,最易被氧化的是氟化钾②溴中溶有少量氯气,可以用先加入溴化钠溶液再用汽油萃取的方法提纯③溴化银具有感光性,碘化银不具有感光性④某溶液与淀粉-KI溶液反应出现蓝色,则证明该溶液是氯水或溴水⑤氟气跟氯化钠水溶液反应,一定有氟化氢和氧气生成⑥氯气跟水反应时,水既不是氧化剂也不是还原剂A.①③⑤ B.②③⑥C.②⑤⑥ D.①③④C[解析]
易被氧化的物质应具有较强还原性,各卤素离子中,I-的还原性最强,故卤素的钾盐中,最易被氧化的是KI,①错误;卤化银中除AgF外均有感光性,③错误;能与淀粉-KI溶液反应出现蓝色现象的,除氯水或溴水外,还可以是碘水等,④错误。(2)下列实验操作、现象和结论均正确的是(
)选项实验操作现象结论A用双氧水滴定KI-淀粉溶液溶液变蓝达到滴定终点B向食用加碘盐中加入食醋和KI溶液,再加入CCl4振荡,静置下层呈紫红色该食用加盐中含有KIO3C用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2、溴蒸气试纸变蓝该气体为溴蒸气D最后试管中有浅黄色沉淀有机物中含有溴原子B[解析]
A项,KI-淀粉溶液一般作为指示剂,用双氧水滴定KI-淀粉溶液即刻就变蓝,无法判定终点,实验不合理,错误;B项,在酸性环境中,KIO3与KI反应生成I2,正确;C项,NO2溶于水变为硝酸,硝酸也具有强氧化性,也可使淀粉碘化钾试纸变蓝,错误;D项,加入AgNO3溶液之前要用硝酸中和溶液中的碱,错误。典例
2微考点2海水提取溴、碘(1)(2023·天津河东区模拟)从淡化海水中提取溴的流程如下:下列有关说法不正确的是(
)A.X试剂可为Na2SO3饱和溶液B.步骤Ⅲ的离子反应:2Br-+Cl2===2Cl-+Br2C.工业上每获得1molBr2,至少需要消耗Cl244.8L(标准状况下)D.步骤Ⅳ包含萃取、分液和过滤D[解析]
Na2SO3+Br2+H2O===Na2SO4+2HBr,A正确;步骤Ⅲ利用氯的非金属性比溴强,可以利用置换反应制取Br2,B正确;步骤Ⅰ和步骤Ⅲ均使用Cl2,故制取1molBr2消耗至少2mol氯气,标准状况下体积为44.8L,C正确;从浓溴水中提取溴,可利用有机溶剂(如苯)萃取溴,然后分液得到溴的有机溶液,再经蒸馏可得纯净的溴,D错误。(2)(2023·湖北武汉武昌区调研)下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是(
)A.用装置甲灼烧碎海带B.用装置乙过滤海带灰的浸泡液C.用装置丙制备用于氧化浸泡液中I-的Cl2D.用装置丁吸收氧化浸泡液中I-后的Cl2尾气BA.步骤Ⅲ的离子方程式是_______________________________________。B.请分析不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”进行蒸馏得到液溴的原因_________________________________________________________________________________________________________________________________________。SO2+Br2+2H2O===2Br-+4H++“溴水混合物Ⅰ”含溴浓度低,直接蒸馏,处理量大,成本高;而“溴水混合物Ⅱ”是将溴水浓缩了,进行蒸馏得到液溴,成本低②海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,主要以碘化物形式存在。以海带为原料从中提取碘单质,成熟的工艺流程如下。回答下列问题:A.实验室灼烧干海带通常在________中进行(填仪器名称)。B.步骤Ⅰ名称是________,步骤Ⅲ名称是________,步骤Ⅱ现象是______________________________________。C.反应①的离子方程式为_______________________________。坩埚过滤蒸馏溶液分层,上层呈无色,下层呈紫红色
2I-+2H++H2O2===I2+2H2O归纳拓展从海水中提取物质的思路海水中提取溴和碘的反应都是将其-1价离子氧化成单质。涉及工业实际,最主要的问题是如何将大量海水中分布的元素富集起来。溴的制取一般是氧化→吹出→吸收→再氧化的路线,碘一般是由海带提取,主要过程是灼烧→溶解→过滤→
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