2024届高考化学一轮总复习第四章化工生产中的重要非金属元素第1讲氯及其重要化合物课件

第1讲氯及其重要化合物第四章内容索引0102强基础增分策略增素能精准突破研专项前沿命题03【本章体系构建】【课程标准】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。强基础增分策略一、氯气的性质1.氯气的物理性质颜色气味密度特性

黄绿

色

刺激性

气味比空气

大

易液化微点拨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(如图所示)。2.氯气的化学性质(1)从原子结构角度认识Cl2的氧化性氯元素在元素周期表中处于第

三

周期第

ⅦA

族,其原子结构示意图为

,最外层有7个电子,在反应中易

得到

1个电子,故Cl2具有较强的

氧化

性。

(2)从化合价角度认识Cl2与水、碱的反应Cl2中氯元素为0价,处于氯元素的中间价态,因此Cl2既具有氧化性又具有还原性。常温下,Cl2与水或碱溶液反应时,Cl2发生“歧化反应”,氯元素由0价变为+1价和-1价。微点拨1

mol

Cl2与水反应时(可逆反应),转移电子数小于NA,而1

mol

Cl2与足量冷的NaOH溶液(或石灰乳)反应时,转移电子数为NA。3.从平衡的角度认识氯水的成分和性质(1)氯水的成分新制氯水的多种成分决定了具有多重性质,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:(2)氯水的性质

二、次氯酸和次氯酸盐1.次氯酸(HClO)2.漂白液(“84”消毒液)3.漂白粉

应用提升

HClO的弱酸性及分析(1)由于酸性:H2CO3>HClO>,向NaClO溶液中通入CO2,无论CO2是否过量,反应均生成

和HClO。(2)向NaClO溶液中通入少量CO2,离子方程式为ClO-+CO2+H2O===

+HClO。易错辨析

判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)铁与稀盐酸、少量氯气反应均生成FeCl2。(

×

)(2)Cl2与NaOH溶液反应时,Cl2既是氧化剂又是还原剂。(

√

)(3)实验室常用pH试纸测定氯水、“84”消毒液的pH。(

×

)(4)次氯酸具有强氧化性,可用作棉、麻和纸张的漂白剂。(

√

)(5)使用氯气对自来水消毒时,氯气会与水中的有机化合物发生反应,生成的有机氯化物可能对人体有害。(

√

)三、氯气的实验室制法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。实验室常用MnO2制取氯气的化学方程式为2.实验装置

旁栏边角

必修第一册第二章第二节阅读教材“方法导引·实验室中制取气体装置的设计”,判断下列说法的正误。(1)实验室利用MnO2与浓盐酸反应制取Cl2和利用MnO2与H2O2溶液制取O2的发生装置相同。(

×

)(2)由于NO的密度大于空气的密度,故实验室采用向上排空气法收集NO。(

×

)(3)除去CO2中混有的少量HCl,可将混合气体通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。(

√

)(4)HCOOH与浓硫酸混合加热可制取CO,用NaOH溶液吸收尾气。(

×

)应用提升

实验室中制取气体时装置的设计(1)实验室中制取气体的装置包括发生装置、除杂装置、收集装置和尾气处理装置等。(2)选择各部分装置的依据:①发生装置——反应物的状态和反应条件;②除杂装置——气体及其所含杂质的性质;③收集装置——气体的密度、气体在水中的溶解性,以及是否与水、空气中的成分反应;④尾气处理装置——尾气的性质。(3)实验装置的连接顺序:发生装置→除杂装置→收集装置→尾气处理装置。易错辨析

判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)足量MnO2与含4molHCl的浓盐酸混合加热,充分反应后,可收集到22.4LCl2(标准状况)。(

×

)(2)实验室常用饱和食盐水除去Cl2中HCl。(

√

)(3)将干燥的淀粉KI试纸放在集气瓶口检验Cl2是否收集满。(

×

)(4)用NaOH溶液吸收多余Cl2时,为防止倒吸,导气管不能插入NaOH溶液中。(

×

)四、卤素单质的性质及卤素离子(X-)的检验1.卤素单质的相似性2.卤素单质的递变性

性质卤素单质规律F2Cl2Br2I2颜色浅黄绿

色

黄绿

色深红棕

色

紫黑

色逐渐

加深

状态(常温下)气体气体液体固体熔、沸点逐渐

升高

氧化性与氢气化合由

易

到

难

逐渐

减弱

简单离子(X-)的还原性单质的氧化性越

弱

,对应离子的还原性越

强逐渐

增强

3.卤素的特殊性

氟①无正价,非金属性最强,F-的还原性最弱;②2F2+2H2O===4HF+O2,与H2反应在暗处即爆炸;③氢氟酸是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在

塑料瓶

中

溴①Br2是

深红棕

色液体,易

挥发

;

②Br2易溶于有机溶剂;③盛溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴不能用

橡胶

塞

碘①淀粉遇I2变

蓝

色;

②I2加热时易

升华

;

③I2易溶于有机溶剂4.卤素离子的检验方法(1)AgNO3溶液——沉淀法(2)置换——萃取法

(3)氧化——淀粉法检验I-五、从海水中提取溴和碘1.从海水中提取溴(1)海水提溴的工艺流程(2)主要过程及反应原理

2.从海带中提取碘的实验流程

增素能精准突破考点一氯气及含氯化合物的制备和性质【能力概述】【新教材·新高考】新教材变化

增加“验证次氯酸光照分解产物的数字化实验”“氯气的实验室制法”“方法导引·实验室中制取气体装置的设计”,加强实验操作及技能的培养新高考高频考点

从近两年新高考试题来看,氯气的性质及含氯化合物的制备仍是新高考的命题热点预测考向

预测2023年高考可能会在实验题中考查氯气及含氯化合物的制备,将教材中制备氯气的实验融于其中考向1.氯气的制备与性质实验的综合典例突破(2021广东卷,17节选)含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。(1)实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为

。

(2)实验室制取干燥Cl2时,净化与收集Cl2所需装置的接口连接顺序为

。

(3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色,可推测氯水中

已分解。检验此久置氯水中Cl-存在的操作及现象是

。

答案

(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O(2)c→d→b→a→e(3)HClO向溶液中加入过量稀硝酸,再加入少量AgNO3溶液,有白色沉淀生成,则证明久置氯水中含有Cl-解析

(2)利用MnO2和浓盐酸加热制取Cl2,制得的Cl2中混有HCl、H2O(g),氯气有毒,必须进行尾气处理,可利用饱和食盐水吸收HCl气体,利用浓硫酸除去水蒸气,最后用NaOH溶液吸收尾气,考虑气体通过洗气瓶时“长进短出”,故接口连接顺序为c→d→b→a→e。(3)氯水中使品红溶液褪色的是HClO,久置氯水不能使品红溶液褪色,推测氯水中HClO已经完全分解。针对训练(2022广东卷)实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是(

)答案

D解析

A项装置为净化装置,通过饱和食盐水除掉氯化氢杂质,再通过浓硫酸干燥,处理顺序正确,不符合题意;B项装置为收集装置,氯气的密度比空气的大,收集氯气时导管应长进短出,装置正确,不符合题意;C项装置为性质检验装置,干燥的氯气通过干燥的红布条时,红布条不褪色,而通过湿润的红布条时,红布条褪色,据此可知氯气不具备漂白性,可以达到实验目的,不符合题意;D项装置为尾气处理装置,氯气在水中的溶解度不大,选用水吸收尾气会造成尾气吸收不完全,应选用氢氧化钠溶液吸收,D项不能达到实验目的,符合题意。归纳总结实验室制取Cl2各部分装置及试剂的选择依据(1)依据反应物的状态和反应条件,选择Cl2的发生装置。利用MnO2与浓盐酸制取Cl2选择“固体+液体

气体”的装置;利用KClO3、KMnO4等氧化剂与浓盐酸制取Cl2选择“固体+液体→气体”的装置。(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)。(3)依据Cl2的密度,采用向上排空气法收集。(4)依据Cl2的性质,一般用NaOH溶液吸收尾气。考向2.氯气与其他含氯化合物制备的综合典例突破(2021辽宁营口二模)Cl2O是黄棕色具有强烈刺激性气味的气体,是一种强氧化剂,易溶于水且会与水反应生成次氯酸,与有机化合物、还原剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。一种制取Cl2O的装置如图所示。已知:Cl2O的熔点为-116℃,沸点为3.8℃;Cl2的沸点为-34.6℃;HgO+2Cl2===HgCl2+Cl2O。下列说法不正确的是(

)A.装置②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸B.通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释,减小爆炸危险C.从装置⑤中逸出气体的主要成分是Cl2OD.装置④与⑤之间不用橡胶管连接,是为了防止橡胶管燃烧和爆炸答案

C解析

制取Cl2O需要干燥纯净的氯气,所以②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸,A正确;高浓度的Cl2O易爆炸,所以通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释,减小爆炸危险,B正确;⑤是收集Cl2O的装置,所以温度低于3.8

℃,此时氯气是气体,逸出的气体主要是空气和剩余的Cl2,C错误;Cl2O与有机化合物接触会发生燃烧并爆炸,则装置④与⑤之间不用橡胶管连接是为了防止橡胶管燃烧和爆炸,D正确。考题点睛

针对训练1.

(双选)四氯化钛(TiCl4)极易水解,遇空气中的水蒸气即产生“白烟”,常用作烟幕弹。其熔点为-25℃,沸点为136.4℃。某实验小组设计如下装置(部分加热和夹持装置省略),用Cl2与炭粉、TiO2制备TiCl4。下列说法不正确的是(

)A.②中应盛装饱和食盐水B.冷凝管有冷凝、回流和导气的作用C.反应结束时,应先停止①处的加热,后停止③处的加热D.该设计存在不足,如④⑤之间缺少防止水蒸气进入④的装置答案

AC解析

四氯化钛极易水解,遇空气中的水蒸气即产生“白烟”,而制得的氯气中混有水蒸气,则②中应盛装浓硫酸除水蒸气,A错误;TiCl4的熔、沸点较低,制得的TiCl4应经过冷凝处理,则该装置中冷凝管具有冷凝、回流和导气的作用,B正确;反应结束时,应先停止③处加热,后停止①处加热,可以使制得的TiCl4在氯气氛围中冷却,防止空气进入装置中使TiCl4变质,C错误;因四氯化钛极易水解,所以应在装置④和⑤之间增加一个防止水蒸气进入④的装置,D正确。2.(2021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

。

(3)C装置的作用是

。

(4)E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

。

(5)按上述连接好的装置进行实验,实验步骤如下:①检查装置气密性后,装入药品②打开分液漏斗活塞③关闭分液漏斗活塞④停止加热E,充分冷却

⑤水浴加热E请按正确的顺序填入上述步骤的序号:

。

(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

。

(7)ICl和水反应的化学方程式为

。

答案

(1)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)(2)ACBEBD

MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O(3)除去Cl2中混有的HCl(4)加快反应速率,减少I2的升华和ICl的挥发(5)①②⑤④③

(6)储存多余的Cl2(7)ICl+H2O===HIO+HCl解析

(2)利用二氧化锰与浓盐酸加热制备氯气,氯气中含有氯化氢、水蒸气,因此混合气体先通过饱和食盐水除去氯化氢,再通过浓硫酸除去水蒸气,得到干燥、纯净的氯气,氯气进入装置E中与碘进行反应,由于ICl(氯化碘)是红棕色液体,易水解,所以还必须连接装置B,最后多余的尾气被碱液吸收,按气流方向装置的连接顺序为ACBEBD;A装置中发生反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。(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①②⑤④③。归纳总结(1)制备Cl2及含氯化合物实验装置的连接顺序:发生装置→除杂装置→收集装置→尾气处理装置,注意气体通过洗气瓶时“长进短出”。(2)吸收尾气时,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。(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。考点二卤素单质及其化合物的制备和性质【能力概述】【新教材·新高考】新教材变化

新增“思考与讨论”,介绍“吹出法”提取溴的工艺流程及原理;“练习与应用”第5题介绍海带中提取碘的实验流程新高考高频考点

从近两年新高考试题来看,溴、碘及其化合物的制备及性质仍是新高考的命题点预测考向

预测2023年高考可能会在实验题中考查溴、碘及其化合物的制备及性质,侧重对化学实验基础和基本技能的考查典例突破(2022山西运城高三检测)碘元素对动植物的生命极其重要,其单质可用于医药、照相、染料和系统监测等。某学习小组在实验室中从海藻和油井盐水生产母液中提取碘单质的主要步骤如图1所示:图1已知:本实验条件下,氧化性Cl2>>MnO2>I2海藻和油井盐水生产母液→酸化→氧化→萃取→蒸馏→I2回答下列问题:(1)检验海藻和油井盐水生产母液中含有I-的操作和现象为

。

(2)“氧化”时,小组同学选用氯气作氧化剂,装置如图2所示:①实验室用装置A制备Cl2时,适合选用的试剂为

。

②实验时,控制向装置B中通入Cl2的速率和用量的常用方法为

;若Cl2过量,造成的后果为

(用离子方程式表示);向通入过量Cl2所得的溶液中加入一种试剂,可提高I2的产率,该试剂为

(填字母)。

a.KI b.NaOHc.硝酸③若用MnO2代替Cl2,优点是

(答出一点即可);缺点是分离出的固体残渣中含有少量I2。小组同学用如图3所示装置进行固体残渣中I2的深度萃取,实验时装置D中溶剂受热蒸发,蒸气沿导管上升至装置F,冷凝后滴入滤纸套筒中,与固体残渣接触进行萃取,液面达到虹吸管顶端时,经虹吸管返回烧瓶。装置F的进水口为

(填“上口”或“下口”);与常规萃取相比,该萃取装置的优点为

。

(3)“蒸馏”时,若加热一段时间后发现忘记加沸石,合理的处理方法为

。

答案

(1)取少量母液加入洁净试管中,滴加用硝酸酸化的AgNO3溶液,产生黄色沉淀(2)①MnO2、浓盐酸②通过控制分液漏斗活塞控制向圆底烧瓶中加入浓盐酸的量5Cl2+I2+6H2O══12H++10Cl-+2

a③防止碘单质被氧化,提高产品产率(或无污染)下口所用萃取剂少,可以进行多次萃取(3)停止加热,冷却至室温后补加沸石,继续实验解析

(1)取少量母液加入洁净试管中,滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生黄色沉淀,说明溶液中含有I-。(2)①实验室用装置A制备Cl2,采用的是固液加热装置,适合选用的试剂为二氧化锰与浓盐酸,发生反应的化学方程式为MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O。②实验时,可通过控制分液漏斗活塞控制向圆底烧瓶中加入浓盐酸的量;氯气具有氧化性,过量的氯气会进一步氧化碘单质,转化为

,反应的离子方程式为5Cl2+I2+6H2O══12H++10Cl-+2;与I-在酸性条件下可发生反应,从而生成碘单质,为提高碘单质的产率,可加入KI。③根据题干信息可知,氧化性MnO2>I2,所以可用MnO2代替氯气氧化I-,且防止碘单质进一步被氧化,提高产品产率(或无污染);根据蒸馏原理可知,球形冷凝管起导气冷凝作用,进水口应在下口;与常规萃取相比,该萃取装置的优点为所用萃取剂少,可以进行多次萃取。(3)“蒸馏”时,若加热一段时间后发现忘记加沸石,应停止加热,冷却至室温后补加沸石,继续实验。针对训练1.(2021湖南雅礼中学高三检测)某化学兴趣小组从含有KI、KNO3等成分的工业废水中回收I2和KNO3,其流程如下:下列说法正确的是(

)A.步骤1中有机相应从分液漏斗下端放出,无机相从上口倒出B.步骤2分离方法为过滤C.步骤3可在装置

中完成D.步骤4中,将溶液蒸发至只剩少量水时,用余热蒸干答案

C解析

苯的密度小于水的密度,步骤1中有机相在上层,无机相在下层,故分液时无机相从下端放出,有机相从上口倒出,A错误;步骤2从有机相分离苯和粗碘的方法为蒸馏,B错误;碘易升华,步骤3利用粗碘制取精碘可采用升华—凝华的方法,C正确;KNO3的溶解度受温度影响较大,从溶液中获得KNO3晶体,应采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法,D错误。2.(2021江苏常州期初调研)实验室从含碘废液(除H2O外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程如下:(1)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为I-,其离子方程式为

;该操作将I2还原为I-的目的是

。

(2)氧化时,在三颈烧瓶中将含I-的水溶液用盐酸调至pH约为2,缓慢通入Cl2,在40℃左右反应(实验装置如图所示)。实验控制在较低温度下进行的原因是

(写出一条);锥形瓶里盛放的溶液为

。

(2)使氯气在溶液中有较大的溶解度(或防止I2升华或防止I2进一步被氧化)

NaOH溶液(合理即可)(3)从水层取少量溶液,加入1~2mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有I-;若溶液不变蓝,说明废水中不含有I-;另从水层取少量溶液,加入1~2mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有,若溶液不变蓝,说明废水中不含有I-的目的是使CCl4中碘进入水层。(2)实验控制在较低温度下进行,是为了使氯气在溶液中有较大的溶解度,也可防止I2升华或防止I2进一步被氧化。锥形瓶中溶液的作用是吸收过量的Cl2,故锥形瓶中盛放的溶液可以是NaOH溶液。(3)检验I-,可以利用I-的还原性,先加入淀粉溶液,再加盐酸酸化,最后滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,则说明废水中含有I-,若溶液不变蓝,则说明废水中不含有I-;检验

,可以利用

的氧化性,先加入淀粉溶液,再加盐酸酸化,最后滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,则说明废水中含有

,若溶液不变蓝,则说明废水中不含有

。归纳总结(1)海水中溴元素以Br-形式存在,海带中碘元素以I-形式存在,提取Br2和I2的过程中必须加入氧化剂(如Cl2、H2O2等)将Br-、I-氧化生成Br2和I2。(2)离子的还原性:I->Fe2+>Br->Cl-,通入Cl2的量将影响氧化反应及产物;过量的Cl2可将I2进一步氧化生成HIO3。(3)加碘食盐中含KIO3,利用淀粉KI溶液检验食盐中碘元素的原理:研专项前沿命题含氯化合物的制备及性质探究

题型考查内容选择题非选择题考查知识考查氯的氧化物(如Cl2O、ClO2等)、氯的含氧酸盐等物质的制备及性质等核心素养科学探究与创新意识例题.(2021吉林延边五中三模)二氧化氯(ClO2)是极易溶于水且不与水发生化学反应的黄绿色气体,沸点为11℃,某小组在实验室中制备ClO2所用的装置如图:[已知:SO2+2NaClO3+H2SO4===2ClO2+2NaHSO4]下列说法正确的是(

)A.装置C中装的是饱和食盐水,导管口a流出气体为SO2B.装置D放冰水的目的是液化二氧化氯防止污染环境C.连接装置时,导管口a可接h或g,导管口c接eD.可以选用装置A利用3mol·L-1盐酸与MnO2反应制备氯气思路指导装置C的作用是吸收SO2尾气,防止污染环境,可选择NaOH溶液,A错误;装置D的作用为冷凝并收集ClO2,B错误;二氧化硫从a口进入装置B中反应,为防止倒吸,应在进入装置B之前装有安全瓶,则a→g→h(或h→g)→b,二氧化氯沸点较低,为充分冷却,