高考化学一轮复习第四章非金属及其化合物第二讲氯及其化合物学案

第二讲氯及其化合物考点一氯及其化合物的性质及应用(命题指数★★★★★)1.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大易液化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a.Fe:2Fe+3Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2FeCl3,棕红色烟。b.Cu:Cu+Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))CuCl2,棕黄色烟。②与非金属反应H2:H2+Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2HCl,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:a.与碘化钾溶液反应:Cl2+2KI====2KCl+I2。b.与SO2水溶液反应:Cl2+SO2+2H2O====H2SO4+2HCl。c.与FeCl2溶液反应:Cl2+2FeCl2====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a.化学方程式:Cl2+H2OHCl+HClO,b.离子方程式:Cl2+H2OH++Cl-+HClO。②与碱反应a.与烧碱反应:Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O,b.离子方程式:Cl2+2OH-====Cl-+ClO-+H2O。2.次氯酸与次氯酸盐:(1)次氯酸(HClO)①不稳定性次氯酸分解反应的化学方程式为2HClO2HCl+O2↑。②强氧化性a.能将有色物质氧化为无色物质,作漂白剂。b.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(\s\up1(－),\s\do1(3))+HClO。向NaClO溶液中通入CO2(无论是少量还是过量),均生成HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))和HClO。原因是酸性:H2CO3>HClO>HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))。(2)次氯酸盐①“84”消毒液②漂白粉1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)过量的铁粉在少量氯气中加热,充分反应后产物为FeCl2。 ()提示:×。铁粉与氯气充分反应后产物为FeCl3。(2)氯气溶于水溶液呈酸性且可以导电,所以氯气是电解质。 ()提示:×。氯气是单质,既不是电解质也不是非电解质。(3)标准状况下,11.2LCl2与水充分反应转移电子数为0.5NA。 ()提示:×。该反应为可逆反应,Cl2不能完全反应。(4)1mol氯气分别与铁和铝完全反应时转移的电子数均为3NA。 ()提示:×。1molCl2分别与铁和铝完全反应时,氯元素化合价由0变为-1,所以转移的电子数均为2NA。(5)“84”消毒液的消毒原理与H2O2的相同,都是利用强氧化性。 ()提示:√。“84”消毒液与H2O2具有强氧化性,均可以作漂白剂。(6)过量SO2通入NaClO溶液中:SO2+ClO-+H2O====HClO+HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))。 ()提示:×。离子反应产物是H+、Cl-和SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)),HClO具有强氧化性,而HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))具有强还原性。2.下图所示是验证氯气性质的微型实验,a、b、c、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4固体滴加一滴浓盐酸后,立即用另一培养皿扣在上面。已知:2KMnO4+16HCl====2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O对实验现象的“解释或结论”正确的是 ()选项实验现象解释或结论Aa处变蓝,b处变红棕色氧化性:Cl2>Br2>I2Bc处先变红,后褪色氯气与水生成了酸性物质Cd处立即褪色氯气与水生成了漂白性物质De处变红色还原性:Fe2+>Cl-【解析】选D。A项,由现象得,氧化性:Cl2>Br2、Cl2>I2,但无法比较Br2与I2的氧化性强弱;B项,由现象可知在此过程中有酸性物质生成,同时生成了漂白性物质;C项,在此过程中只能判断溶液不再显碱性,无法判断有无漂白性物质生成;D项,由现象得,此时Fe2+被Cl2氧化为Fe3+,而Cl2被还原为Cl-,还原剂Fe2+的还原性强于还原产物Cl-的还原性。命题角度1:氯气及氯水的性质【典例1】(2021·长治模拟)在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是 ()A.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+D.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明氯水中含有HClO【解析】选D。通常情况下,氯气为黄绿色气体,氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2,A项正确;向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,发生的反应为Ag++Cl-====AgCl↓,说明氯水中含有Cl-,B项正确;向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,发生的反应为H++HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))====H2O+CO2↑,说明氯水中含有H+,C项正确;向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明反应有氯化铁生成,由于氯气和HClO均能把氯化亚铁氧化成氯化铁,因此不能说明氯水中含有HClO,D项错误。在题干条件不变的情况下,下列说法正确的是 ()A.加入有色布条,一会儿有色布条褪色,说明有Cl2存在B.将氯水加入紫色石蕊试液中,溶液先变红色后褪色说明氯水中有H+和HClOC.氯水中加入碳酸钠溶液产生气体,说明氯水中有HClOD.加入NaOH溶液,氯水黄绿色消失,说明有HClO分子存在【解析】选B。HClO具有强氧化性可使有色布条褪色,Cl2不能使有色布条褪色,A错;氯气与水反应生成HCl、HClO,HCl显强酸性,使石蕊变红,HClO具有强氧化性,使其褪色,B正确;次氯酸的酸性弱于碳酸,所以氯水中加入碳酸钠溶液产生气体,说明是盐酸而不是次氯酸,C错;加入NaOH溶液,氯水黄绿色消失,证明发生反应消耗了Cl2,不能说明HClO的存在,D错。【备选例题】如图所示,在A处通入氯气,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D瓶中盛放的溶液可能是 ()A.稀硫酸B.NaOH溶液C.氯水 D.饱和氯化钠溶液【解析】选B。解决本题的关键是要明确装置的特点及起漂白作用的是HClO或潮湿的Cl2。首先根据打开B阀后,C处干燥的红布条逐渐褪色,说明A处通入的Cl2为潮湿的,在关闭B阀时潮湿的Cl2通过了D瓶,看不到C处干燥的红布条有明显变化,说明D瓶吸收了Cl2或吸收了Cl2中的水蒸气。命题角度2:漂白液、漂白粉及其他含氯消毒剂【典例2】(2021·泰安模拟)亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效的漂白剂和消毒剂,它在酸性条件下生成NaCl并放出ClO2,ClO2有类似Cl2的性质。某兴趣小组探究亚氯酸钠的制备。Ⅰ.制备亚氯酸钠关闭止水夹②,打开止水夹①,从进气口通入足量ClO2,充分反应。(1)仪器a的名称为

,仪器b的作用是

。

(2)装置A中生成NaClO2的离子方程式为

。

Ⅱ.探究亚氯酸钠的性质停止通ClO2气体,再通入空气一段时间后,关闭止水夹①,打开止水夹②,向A中滴入稀硫酸。(3)开始时A中反应缓慢,稍后产生气体的速率急剧加快,请解释可能的原因

。

(4)B中现象为

。

【以图析题·培养关键能力】【解析】(1)仪器a为圆底烧瓶,仪器b为干燥管,干燥管的作用是防止倒吸;(2)根据实验步骤,装置A中加入NaOH、H2O2和ClO2,产物是NaClO2,氯元素的化合价降低,即ClO2作氧化剂,H2O2作还原剂,H2O2的氧化产物是O2,因此有ClO2+H2O2+OH-ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))+O2+H2O,用化合价升降法配平,得出装置A中发生反应离子方程式为2ClO2+2OH-+H2O2====2ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))+2H2O+O2;(3)NaClO2在酸性条件下能生成NaCl和ClO2,发生的反应是5NaClO2+2H2SO4====NaCl+4ClO2↑+2H2O+2Na2SO4,开始时A中反应缓慢,稍后产生气体的速率急剧加快的原因可能是NaClO2与H2SO4反应生成的Cl-对反应起催化作用;(4)ClO2的性质与氯气相似,即ClO2的氧化性强于I2,ClO2把I-氧化成I2,淀粉遇碘单质变蓝,即B中现象是溶液变蓝色。答案:(1)烧瓶(圆底烧瓶)防止倒吸(2)2ClO2+2OH-+H2O22ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))+2H2O+O2(3)NaClO2与H2SO4反应生成的Cl-对反应起催化作用(4)溶液变蓝色(1)(科学探究与创新意识)若从装置A反应后的溶液中获得NaClO2晶体,应该如何操作?提示:蒸发浓缩、降温结晶,得到NaClO2固体,然后过滤、洗涤、干燥。(2)(科学探究与创新意识)实验完成后,为防止装置中滞留的有毒气体污染空气,可以进行的操作是什么?提示:再次打开止水夹①,从进气口通入一段时间的空气。【备选例题】工业上用Cl2和碱制漂白粉、漂粉精及漂白液。请回答下面的问题:(1)工业上将氯气制成漂白粉的主要目的是

,

制漂白粉的主要反应的化学方程式是

。

(2)下列物质露置在空气中会变质,在变质过程中既有非氧化还原反应发生,又有氧化还原反应发生的是。

A.生石灰B.漂白粉C.NaOH D.Na2SO3(3)用贮存很久的漂白粉与浓盐酸反应制得的氯气中,可能含有的杂质气体是

。

①HCl②O2③CO2④H2O(气)【解析】(1)Cl2不便于运输,HClO不稳定,漂白粉稳定且易运输。(2)A、C只发生非氧化还原反应,D项只发生氧化还原反应。(3)漂白粉长时间放置将变为CaCO3和HClO,故可能有CO2生成,浓盐酸会挥发出HCl与水蒸气。答案:(1)漂白粉比HClO(Cl2)稳定,且便于贮存和运输2Ca(OH)2+2Cl2====Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O(2)B(3)①③④1.从平衡的角度理清氯水的成分与性质:(1)氯水中存在三个平衡关系。①Cl2+H2OH++Cl-+HClO②HClOH++ClO-③H2OH++OH-(2)氯水性质的多重性。(3)外界因素对平衡Cl2+H2OH++Cl-+HClO的影响。①加入可溶性氯化物(如NaCl)时,c(Cl-)增大,平衡左移,如排饱和食盐水法收集Cl2;再如用饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl。②加入浓盐酸,c(H+)、c(Cl-)均增大,平衡左移,如用次氯酸盐和浓盐酸制Cl2时,有利于Cl2的逸出。③加入NaHCO3或CaCO3,二者只与H+反应,不与HClO反应,c(H+)减小,平衡右移,c(HClO)增大,氯水的漂白性增强。④加入碱,c(H+)、c(HClO)减小,平衡右移,如Cl2的尾气处理和漂白粉的制备等。⑤光照,HClO分解,c(HClO)减小,平衡右移,如氯水需避光保存,久置的氯水最终会变成盐酸。2.氯水强氧化性的应用:(1)氯水中含有Cl2和HClO,二者均具有强氧化性,但Cl2的浓度比HClO大得多。因此当氯水作用于还原性物质时,只考虑Cl2与还原性物质反应,不再考虑HClO与之反应。(2)由于干燥的Cl2无漂白作用,故当氯水作用于有色物质时,只考虑HClO将有色物质氧化为无色物质,显示漂白性质。命题点1:氯气及氯水的性质(基础性考点)1.用经Cl2消毒的自来水配制下列溶液:①Na2SO3;②KI;③AlCl3;④FeCl2;⑤AgNO3;⑥稀盐酸,发现部分药品变质,它们是()A.①②④⑤B.①②③④C.①②④ D.③⑥【解析】选A。用Cl2消毒的自来水中,含有盐酸和氧化剂HClO,Cl-能使Ag+沉淀,HClO能将SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、Fe2+、I-等氧化。2.在新制饱和氯水中,若只改变某一条件,下列叙述正确的是 ()A.再通入少量氯气,eq\f(c（H＋）,c（ClO－）)减小B.通入少量SO2,溶液漂白性增强C.加入少量的碳酸钠粉末,pH增大,溶液漂白性增强D.光照过程中,有气泡冒出,溶液的导电性减弱【解析】选C。饱和氯水不能再溶解氯气,各成分的浓度不变,A项错;SO2+Cl2+2H2O====2HCl+H2SO4,Cl2+H2OH++Cl-+HClO的平衡左移,HClO的浓度减小,漂白性减弱,B项错;加入少量的碳酸钠粉末,消耗H+,使上述平衡正向移动,HClO的浓度增大,C项正确;光照过程中,HClO分解,生成O2和HCl,溶液中的离子浓度增大,导电性增强,D项错。命题点2:漂白液、漂白粉及其他含氯消毒剂(综合性考点)3.(2021·哈尔滨模拟)水处理包括水的净化、杀菌消毒、蒸馏等。其中常见的杀菌消毒剂包括氯气、臭氧、漂白粉、活性炭等。游泳场馆往往用臭氧、活性炭对游泳池进行消毒和净化。下列说法中正确的是 ()A.臭氧、活性炭处理水的原理相同B.氯气是一种常用的消毒剂,用氯气消毒的水可以用于配制化学试剂C.氯气和二氧化硫都具有漂白性,等体积的两者混合会提高漂白的效率D.漂白粉长期露置在空气中会失效【解析】选D。臭氧处理水是利用其氧化性,活性炭处理水则是利用其吸附性,A错误;用氯气消毒的水含有氯气、盐酸、次氯酸等成分,配制化学试剂时可能会使试剂变质,B错误;氯气和二氧化硫等体积混合发生反应:SO2+Cl2+2H2O====H2SO4+2HCl,失去漂白性,C错误。4.二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色易溶于水的气体,常用于饮用水消毒。下列有关ClO2制备与杀菌的说法不合理的是 ()A.NaClO2在酸性条件下歧化生成ClO2和NaCl,则n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶4B.ClO2在强碱性环境中使用失效,可能的原因是2ClO2+2OH-====ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋H2OC.可用饱和食盐水除去ClO2中的NH3D.等物质的量的ClO2杀菌效果比Cl2强【解析】选C。A项,酸性条件下ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))发生歧化反应,生成Cl-和ClO2,可写出方程式:4H++5ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))====Cl-+4ClO2↑+2H2O,显然氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4,正确;B项,方程式符合歧化反应化合价的变化,正确;C项,ClO2易溶于水,显然不能用饱和食盐水除杂,错误;D项,等物质的量的ClO2作氧化剂时得电子数比Cl2得电子数多,正确。【加固训练—拔高】1.氯胺是一种长效缓释有机氯消毒剂,有强氧化性,其杀菌能力是一般含氯消毒剂的4～5倍,下列有关氯胺(NH2Cl)的说法一定不正确的是 ()A.氯胺的水解产物为NH2OH和HClB.氯胺的电子式为C.氯胺中氯的化合价为+1D.氯胺的消毒原理与漂白粉相似【解析】选A。NH2Cl发生水解反应,NH2Cl+H2ONH3+HClO,反应生成的HClO能杀菌消毒。故消毒原理与漂白粉相似。2.(2021·揭阳模拟)今有甲、乙、丙三瓶等体积的新制氯水,浓度均为0.1mol·L-1。如果在甲瓶中加入少量的NaHCO3晶体(mmol),在乙瓶中加入少量的NaHSO3晶体(mmol),丙瓶不变。片刻后,甲、乙、丙三瓶溶液中HClO的物质的量浓度的大小关系是(溶液体积变化忽略不计) ()A.甲=乙>丙B.甲>丙>乙C.丙>甲=乙 D.乙>丙>甲【解析】选B。Cl2+H2OHCl+HClO,NaHCO3能与HCl反应:NaHCO3+HCl====NaCl+H2O+CO2↑,平衡正向移动,NaHCO3不能与HClO反应因为酸性H2CO3>HClO,结果c(HClO)增大;NaHSO3具有还原性,与Cl2发生氧化还原反应,平衡逆向移动,c(HClO)减小,故物质的量浓度的大小关系:甲>丙>乙。3.向FeI2、FeBr2的混合溶液中通入适量氯气,溶液中某些离子的物质的量变化如下图所示。已知:2Fe2++Br2====2Fe3++2Br-2Fe3++2I-====2Fe2++I2,则下列有关说法,不正确的是 ()A.还原性:I->Fe2+>Br-B.原混合溶液中FeBr2的物质的量为6molC.当通入2molCl2时,溶液中已发生的离子反应可表示为2Fe2++2I-+2Cl2====2Fe3++I2+4Cl-D.原溶液中:n(Fe2+)∶n(I-)∶n(Br-)=2∶1∶3【解析】选B。根据已知反应,确定还原性顺序:I->Fe2+>Br-,所以通入Cl2后反应依次为①2I-+Cl2====I2+2Cl-,②2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-,③2Br-+Cl2====Br2+2Cl-,由此分析AB段发生反应①,I-物质的量为2mol,则Fe2+为4mol,Br-为6mol,FeBr2为3mol,FeI2为1mol,B错误;原溶液中n(Fe2+)∶n(I-)∶n(Br-)=4∶2∶6=2∶1∶3,D正确;当通入2molCl2时,根据电子守恒,得e-总数为2mol×2=4mol,则首先失电子的I-只能失去2mol×1=2mol,而Fe2+只需失去2mol即可,则参加反应的Fe2+为2mol,还有2molFe2+剩余,Br-没有参加反应,C正确。考点二氯气的制法及其性质探究(命题指数★★★★★)1.Cl2的实验室制法:(1)实验装置。(2)实验原理及过程。①反应原理:用强氧化剂MnO2[其他氧化剂KMnO4、K2Cr2O7、Ca(ClO)2、KClO3等]氧化浓盐酸。其反应方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。其他制取Cl2的原理:a.14HCl+K2Cr2O7====2KCl+2CrCl3+7H2O+3Cl2↑b.16HCl+2KMnO4====2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑c.4HCl+Ca(ClO)2====CaCl2+2H2O+2Cl2↑d.6HCl(浓)+KClO3====KCl+3H2O+3Cl2↑其中,a、b、c使用稀盐酸就可发生反应产生氯气。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收集气体: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。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褪色,则证明已集满。2.Cl2性质探究的示例分析: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.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)含4molHCl的浓盐酸与足量MnO2反应,可制备22.4LCl2。 ()提示:×。未知是否是标准状况,无法计算生成的气体的体积。(2)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1∶4。 ()提示:×。盐酸部分体现酸性,氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶2。(3)用饱和NaHCO3溶液除去Cl2中混有的HCl。()提示:×。Cl2与饱和NaHCO3溶液发生反应。(4)可用排饱和食盐水法收集Cl2。 ()提示:√。饱和食盐水可降低Cl2在水中的溶解度。(5)常用饱和石灰水吸收尾气中的Cl2。 ()提示:×。饱和石灰水浓度小,不能用于吸收气体。(6)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。2.某研究性学习小组的同学用以下仪器组合的装置制取氯气,并探究其性质。请回答下列问题:(1)实验室制取氯气的化学方程式为

;

检查上图中反应器A的气密性的方法是

。

(2)现要求从上图中选用所需的仪器(可重复选用)组成一套制取纯净、干燥氯气的装置,实验时要防止污染。下表是按仪器的连接顺序由上至下依次填写的,请将该表填写完整。(加入的试剂自选)(3)该实验中用仪器C收集Cl2时,进气口应为(填字母)。

(4)将氯气通入紫色石蕊溶液中,可观察到溶液先变红后褪色的现象,出现这种现象的原因是

。

(5)有资料记载,高锰酸钾和浓盐酸混合后,在室温下很快就能放出氯气,由此可说明二氧化锰比高锰酸钾的氧化性。

【解析】(1)实验室制备Cl2是用MnO2氧化浓盐酸,该装置的气密性检查应用加热法;(2)由于MnO2与浓盐酸制得的Cl2中含有HCl、H2O,需除去,所以连接顺序为制气→除HCl→干燥→收集→尾气吸收,仪器组合为A→C→C→C→B;(3)由于Cl2密度大于空气,应用向上排空气法收集,则b管进气,a管出气;(4)Cl2+H2OHCl+HClO,溶液呈酸性,但是HClO具有强氧化性,能漂白指示剂;(5)同样的反应,反应条件要求越低,对应物质的氧化性越强。答案:(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O关闭分液漏斗的活塞,将烧瓶中导管再连接导气管插入水中,用双手捂住烧瓶(或用酒精灯微热烧瓶),若导气管口有气泡冒出,松手后导气管中能形成一段稳定水柱,则说明气密性良好(2)选用的仪器(填字母)加入的试剂作用C饱和氯化钠溶液除去HClC浓硫酸除去H2OBNaOH溶液吸收多余的Cl2(3)b(4)氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,酸能使石蕊溶液变红,次氯酸又能使石蕊溶液褪色(5)弱命题角度1:氯气的制备及性质探究实验【典例1】(2021·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【以图析题·培养关键能力】【解析】选D。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。(1)(科学探究与创新意识)若将装置①中的KMnO4换成漂白粉,能否产生氯气?提示:可以。反应方程式为4HCl(浓)+Ca(ClO)2====CaCl2+2H2O+2Cl2↑。(2)(科学探究与创新意识)若用装置③收集氯气,其中装满的液体是什么?提示:饱和食盐水。氯气在饱和食盐水中的溶解度很小。【讲台挥洒一刻】实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2时四提醒(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。命题角度2:含氯化合物制备的综合实验【典例2】二氧化氯(ClO2)是一种新型的环保饮用水消毒剂,某课题小组拟选择如图所示部分装置制备并收集二氧化氯来探究其漂白性(装置不可重复使用)。已知:①常温下,亚氯酸钠(NaClO2)与氯气反应的生成物之一为二氧化氯;②常温常压下,ClO2是一种易溶于水而难溶于有机溶剂的气体。回答下列问题:(1)制备干燥、纯净的氯气:气体发生装置是(填字母),反应的离子方程式为

。

(2)制备二氧化氯:导管口连接顺序为a→→n→p→j。

(3)写出装置G中发生反应的化学方程式:

。

(4)装置E的作用是

。

(5)二氧化氯还会与H2O2和NaOH的混合溶液反应,其产物之一是NaClO2。写出该反应的化学方程式:

。

【以图析题·培养关键能力】【解析】(1)若用MnO2作氧化剂制备Cl2,则气体发生装置应选取装置A,因该反应需加热;若用KMnO4作氧化剂,则气体发生装置应选取装置B,因该反应不需要加热。反应的离子方程式分别为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O、2MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))+16H++10Cl-====2Mn2++5Cl2↑+8H2O。(2)制备ClO2的过程:制备Cl2,除去Cl2中HCl杂质,用装置C中的浓硫酸进行干燥,用装置G中的NaClO2与Cl2反应生成ClO2和NaCl,用装置E中的CCl4除去多余的Cl2,用装置F收集ClO2,用装置I吸收有毒尾气,装置I还起到防止空气中的水蒸气进入装置F中的作用。故导管口的连接顺序为a→z→m→x→y→b→c→r→s→n→p→j。(3)装置G中制备ClO2发生反应的化学方程式为Cl2+2NaClO2====2ClO2+2NaCl。(4)装置E中的CCl4可吸收ClO2中的Cl2,起到净化ClO2的作用。(5)由题意可知,反应物为ClO2、NaOH、H2O2,产物之一是NaClO2,根据氧化还原反应原理及原子守恒可知,其余的产物为O2、H2O,故该反应的化学方程式为2ClO2+2NaOH+H2O2====2NaClO2+O2+2H2O。答案:(1)AMnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O(或B2Mn+16H++10Cl-====2Mn2++5Cl2↑+8H2O)(2)z→m→x→y→b→c→r→s(3)Cl2+2NaClO2====2ClO2+2NaCl(4)吸收二氧化氯中的氯气(5)2ClO2+2NaOH+H2O2====2NaClO2+O2+2H2O(1)(科学探究与创新意识)本实验选择装置I而不选择装置H的原因是什么?提示:装置I与装置H的不同之处在于装置I可防止空气中的水蒸气进入装置F中,而装置H中盛有烧碱溶液,其中的水蒸气可进入装置F中,且可能会引起倒吸。(2)(证据推理与模型认知)请设计简易实验证明二氧化氯具有永久的漂白性。提示:取少量品红溶液于试管中,通入二氧化氯,观察到品红溶液褪色,再加热已褪色的溶液,溶液不变红色。【备选例题】(2021·西安模拟)氯化亚砜(SOCl2)是一种液态化合物,沸点为77℃,在农药、制药行业中用途广泛。SOCl2遇水剧烈反应,产生白雾和带有刺激性气味的气体。实验室合成SOCl2的原理为SO2+Cl2+SCl2====2SOCl2,部分装置如图所示。回答下列问题:(1)实验室制取SOCl2时,所选仪器的连接顺序是⑥→→①②←(某些仪器可以多次使用)。

(2)冷凝管口③是(填“进水”或“出水”)口,冷凝管上连接干燥管的作用是

。

(3)本实验中制取Cl2的离子方程式为

。

SOCl2与水反应的化学方程式为

。

(4)已知SCl2的沸点为50℃。实验结束后,将三颈烧瓶中的混合物分离开的实验操作名称是。若反应中消耗的Cl2的体积为896mL(已转化为标准状况,且SO2足量),最后得到纯净的SOCl26.76g,则SOCl2的产率为(保留两位有效数字)。

(5)取少量三颈烧瓶中充分反应后的液体,加入足量NaOH溶液,振荡、静置得到无色溶液,检验溶液中存在Cl-的方法是

。

【解析】(1)由题中给出的部分仪器的连接顺序可知,①中通入的是纯净干燥的Cl2,故将⑥导出的Cl2先通过盛有饱和食盐水的洗气瓶,再通过盛有浓硫酸的洗气瓶;②中通入的是干燥的SO2,利用⑦所在的装置制取二氧化硫,然后用浓硫酸干燥。(2)应从冷凝管的下口进水,上口出水;由题意可知,冷凝管上连接干燥管的作用是吸收逸出的Cl2、SO2,同时防止空气中的水蒸气进入反应装置而使SOCl2水解。(3)本实验中可利用二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应制取氯气;由SOCl2遇水剧烈反应,产生白雾和带有刺激性气味的气体可知,SOCl2与水反应得到SO2和HCl。(4)可用蒸馏的方法将三颈烧瓶中的混合物分离开;由Cl2～2SOCl2可知,理论上得到SOCl2的质量为(eq\f(896×10－3,22.4)×2×119)g=9.52g,则SOCl2的产率为eq\f(6.76g,9.52g)×100%≈71%。(5)检验Cl-时要排除SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))的干扰,故操作方法为取少量溶液于试管中,加入过量Ba(NO3)2溶液,静置,取上层清液,滴加HNO3酸化,再加入AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则说明溶液中存在Cl-。答案:(1)→→⑨→⑩⑩←⑨←⑦(2)进水吸收逸出的Cl2、SO2,防止空气中的水蒸气进入反应装置而使SOCl2水解(3)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2OSOCl2+H2O====SO2↑+2HCl(4)蒸馏71%(或0.71)(5)取少量溶液于试管中,加入过量Ba(NO3)2溶液,静置,取上层清液,滴加HNO3酸化,再加入AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则说明溶液中存在Cl-有关实验装置或装置试剂作用的答题模板命题点1:氯气的制备及性质探究实验(基础性考点)1.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】选B。装置顺序为制取氯气、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”。命题点2:含氯化合物制备的综合实验(综合性考点)2.(2021·青岛模拟)一种制备高效漂白剂NaClO2的实验流程如图所示,反应Ⅰ中的反应为3NaClO3+4SO2+3H2O====2ClO2+Na2SO4+3H2SO4+NaCl,下列说法正确的是 ()A.产品中可能含有NaClB.反应Ⅱ中H2O2作氧化剂C.NaClO2的漂白原理与SO2相同D.实验室进行结晶操作通常在坩埚中进行【解析】选A。反应Ⅰ中有NaCl生成,反应Ⅱ中NaCl没有参加反应,所以最终产物中含有NaCl,A正确;反应Ⅱ为2NaOH+2ClO2+H2O2====2NaClO2+O2↑+2H2O,则ClO2是氧化剂,H2O2作还原剂生成氧气,B错误;NaClO2能氧化有色物质而体现漂白性,SO2和有色物质发生化合反应生成无色物质,所以二者漂白原理不同,C错误;实验室进行结晶操作通常在蒸发皿中进行,D错误。【知识拓展】ClO2的性质和制备(1)物理性质。常温下为黄绿色或黄红色气体,其液体为红褐色,固体为浅红色,熔点-59℃,沸点11℃。(2)化学性质。①不稳定性:ClO2见光或遇热水分解②强氧化性。ClO2氧化Mn2+2ClO2+5Mn2++6H2O====5MnO2+12H++2Cl-ClO2氧化Fe2+ClO2+5Fe2++4H+====5Fe3++Cl-+2H2OClO2氧化硫化物(S2-)生成SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))8ClO2+5S2-+4H2O====5SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))+8Cl-+8H+ClO2氧化废水中的CN-2ClO2+2CN-====2CO2+N2+2Cl-(3)制备方法。①实验室制法把氯酸钠、亚硫酸钠和稀H2SO4混合水浴加热可制得黄绿色的ClO2气体,化学方程式为2NaClO3+Na2SO3+H2SO42ClO2↑+2Na2SO4+H2O。[名师点拨]①可以用SO2代替Na2SO3;②要避光,否则会使ClO2分解;③控制水浴温度和加入H2SO4的速度,使ClO2均匀生成。②工业制法 氯酸钠与浓盐酸反应2NaClO3+4HCl(浓)====2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O亚氯酸钠与Cl2反应2NaClO2+Cl2====2NaCl+2ClO2氯酸钠与草酸反应H2C2O4+2NaClO3+H2SO4====Na2SO4+2CO2↑+2ClO2↑+2H2O亚氯酸钠与盐酸反应5NaClO2+4HCl====5NaCl+4ClO2↑+2H2O【加固训练—拔高】1.ClO2是一种高效安全的杀菌消毒剂。氯化钠电解法生产ClO2工艺原理示意图如下:(1)写出氯化钠电解槽内发生反应的离子方程式:

。

(2)写出二氧化氯发生器中的化学方程式,并标出电子转移的方向及数目:

。

(3)ClO2能将电镀废水中的CN-氧化成两种无毒气体,自身被还原成Cl-。写出该反应的离子方程式:。

【解析】(1)根据电解原理,氯化钠电解槽内发生反应的离子方程式为Cl-+3H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))3H2↑+ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))。(2)二氧化氯发生器中NaClO3被还原为ClO2,盐酸被氧化为Cl2,化学方程式为====2ClO2↑+2NaCl+Cl2↑+2H2O。(3)ClO2能将电镀废水中的CN-氧化成两种无毒气体,自身被还原成Cl-。该反应的离子方程式为2ClO2+2CN-====2CO2+2Cl-+N2。答案:(1)Cl-+3H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))3H2↑+ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))(2)====2ClO2↑+2NaCl+Cl2↑+2H2O(3)2ClO2+2CN-====2CO2+2Cl-+N22.(2017·4月浙江选考)ClO2是一种优良的消毒剂,浓度过高时易发生分解,常将其制备成NaClO2固体以便运输和贮存。过氧化氢法制备NaClO2固体的实验装置如图1所示。已知:2NaClO3+H2O2+H2SO4====2ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O2ClO2+H2O2+2NaOH====2NaClO2+O2+2H2OClO2熔点:-59℃、沸点:11℃;H2O2沸点:150℃请回答:(1)仪器A的作用是;冰水浴冷却的目的是(写出两种)。

(2)空气流速过快或过慢,均降低NaClO2产率,试解释其原因:。

(3)Cl-存在时会催化ClO2的生成。反应开始时在三颈烧瓶中加入少量盐酸,ClO2的生成速率大大提高,并产生微量氯气。该过程可能经两步反应完成,将其补充完整:①

(用离子方程式表示),②H2O2+Cl2====2Cl-+O2+2H+。(4)H2O2浓度对反应速率有影响。通过图2所示装置将少量30%H2O2溶液浓缩至40%,B处应增加一个设备。该设备的作用是,馏出物是。

【解析】(1)由于反应生成的气体在冰水浴中的广口瓶内被吸收,广口瓶内气压减小,因此需要防倒吸,故仪器A为防止倒吸的安全瓶。(2)空气流速的快慢即为ClO2气体流速的快慢,当空气流速过快时,三颈烧瓶中生成的ClO2迅速通过NaOH溶液,无法充分反应;当空气流速过慢时,会导致聚集在三颈烧瓶内的ClO2因浓度过高而分解。(3)由题给信息Cl-能加快ClO2的生成速度,因此①中应有ClO2生成,ClO2为ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的还原产物;由②可知,Cl-被ClO氧化成Cl2,据此就可以写出相应的离子反应方程式。(4)浓缩H2O2的水溶液,即要将其中的部分水蒸出,故馏出物为H2O。水浴加热的温度极限为100℃,而因传热等实际问题,瓶内温度很难达到100℃,因此需要添加抽气装置来降低体系内的压强,从而使水更容易蒸出,同时也可以减少H2O2因受热分解而造成的损失。答案:(1)防止倒吸降低NaClO2的溶解度;减少H2O2的分解;增加ClO2的溶解度;减少ClO2的分解(任写两种)(2)空气流速过慢时,ClO2不能及时被移走,浓度过高导致分解;空气流速过快时,ClO2不能被充分吸收(3)2ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))+2Cl-+4H+====2ClO2↑+Cl2↑+2H2O(4)减压H2O考点三卤素的性质(包含氟)及卤素离子的检验(命题指数★★★★★)1.卤素单质(X2)性质的相似性和递变性:(1)性质的相似性①都能与大多数金属反应,如F2、Cl2、Br2与Fe反应:2Fe+3X2====2FeX3,但由于I2的氧化性较弱,I2与Fe反应生成FeI2。②都能与H2反应生成HX:X2+H2====2HX。③都能与水反应:X2+H2OHX+HXO(F2例外:2F2+2H2O====4HF+O2)。④都能与碱溶液反应:X2+2NaOH====NaX+NaXO+H2O(F2例外)。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。(2)性质的递变性2.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-未知液蓝色溶液,表明有I-1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)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。(2)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。(3)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。(4)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。(5)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。2.(1)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。(2)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。命题角度1:卤素性质的递变规律【典例1】如图是卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)的沸点与相对分子质量的关系图,下列说法错误的是 ()A.单质①是最活泼的非金属单质B.单质②能使品红溶液褪色C.单质④能使淀粉溶液变蓝D.单质的氧化性是④>③>②>①【解析】选D。从图中可以看出,从F2→I2,相对分子质量逐渐增大,沸点也逐渐升高,故①为F2,②为Cl2,③为Br2,④为I2,单质的氧化性是①>②>③>④,D项错误。在题干条件不变的情况下,下列说法正确的是 ()A.卤素的钾盐(KX)中,最易被氧化的是①的钾盐B.③的单质中溶有少量②的单质,可以用加入③的钠盐(NaX)再用汽油萃取的方法提纯C.①的单质跟氯化钠水溶液反应,一定有氯气生成D.卤素单质与水反应时,水既不是氧化剂也不是还原剂【解析】选B。还原性F-<Cl-<Br-<I-,KF最难被氧化,A错误;氯气与NaBr反应生成氯化钠和溴单质,再用汽油萃取溴单质,达到提纯的目的,B正确;F2通入水溶液中,F2与水反应生成氧气,水作还原剂,C、D错误。命题角度2:卤素单质氧化性强弱的实验探究方法【典例2】(2021·湖州模拟)为验证卤素单质氧化性的相对强弱,某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去,气密性已检验)。实验过程:Ⅰ.打开弹簧夹,打开活塞a,滴加浓盐酸。Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时,夹紧弹簧夹。Ⅲ.当B中溶液由黄色变为红棕色时,关闭活塞a。Ⅳ.……(1)A中产生黄绿色气体,其电子式是。

(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是

。

(3)B中溶液发生反应的离子方程式是

。

(4)为验证溴的氧化性强于碘,过程Ⅳ的操作和现象是

。

(5)过程Ⅲ实验的目的是。

【以图析题·培养关键能力】【解析】A中滴加浓盐酸后,发生反应:2KMnO4+16HCl(浓)====2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,生成黄绿色气体Cl2,在A、B、C中分别发生反应:Cl2+2KI====2KCl+I2、Cl2+2NaBr====2NaCl+Br2、Cl2+2NaBr====2NaCl+Br2,由于B、C中生成了Br2而使溶液变为黄色,打开活塞b,C中生成的Br2在D中发生反应:Br2+2KI====2KBr+I2。实验过程Ⅲ,当B中黄色溶液继续通入过量Cl2时,溶液变为红棕色,以此为对照,说明C中黄色溶液无Cl2,从而排除Cl2对溴置换碘实验的干扰。答案:(1(2)湿润的淀粉KI试纸变蓝(3)Cl2+2Br-====Br2+2Cl-(4)打开活塞b,将少量C中溶液滴入D中,关闭活塞b,取下D振荡,静置后CCl4层变为紫红色(5)确认C的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴置换碘实验的干扰1.卤素及其化合物的特殊性:氟①无正价,氧化性最强,F-的还原性最弱②2F2+2H2O====4HF+O2,与H2反应在暗处立即爆炸③HF是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在塑料瓶中;有毒溴①Br2是红棕色液体,易挥发,有毒②Br2易溶于有机溶剂③盛溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴时不能用橡胶塞碘①I2使淀粉变蓝色②I2加热时易升华③I2易溶于有机溶剂④食用盐中加入KIO3可防治甲状腺肿大2.Br2、I2在水、有机溶剂中的颜色比较:物质Br2I2水橙色→黄色褐色→黄色有机溶剂(苯、CCl4、汽油)橙红色→橙色紫色→紫红色3.卤素单质及离子的氧化性、还原性:(1)卤素单质的氧化性:F2>Cl2>Br2>I2。(2)卤素离子的还原性:F-<Cl-<Br-<I-。命题点1:卤素性质的递变规律(基础性考点)1.(2021·深圳模拟)下列有关卤素的说法错误的是 ()A.将Cl2与HCl混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的Cl2B.HF、HCl、HBr、HI的还原性依次增强C.淀粉碘化钾酸性溶液在空气中变蓝,4I-+O2+4H+====2I2+2H2OD.次氯酸盐具有氧化性,故漂白粉可以漂白织物【解析】选A。HCl极易溶于水,饱和食盐水可抑制氯气的溶解,洗气得到的氯气中含水蒸气,干燥后得到纯净的Cl2,故A错误;非金属性越强,对应氢化物的还原性越弱,则HF、HCl、HBr、HI的还原性依次增强,故B正确;淀粉遇碘单质变蓝,则淀粉碘化钾酸性溶液在空气中变蓝,发生4I-+O2+4H+====2I2+2H2O,故C正确;次氯酸根离子具有强氧化性,可知次氯酸盐具有氧化性,故漂白粉可以漂白织物,故D正确。2.下列关于卤素(用X表示)的叙述,错误的是 ()A.卤素单质与水反应均可用X2+H2OHXO+HX表示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-的还原性依次为F-<Cl-<Br-<I-【解析】选A。卤素单质中,氟气和水之间反应生成HF和O2,不符合X2+H2OHXO+HX,A错误;卤素原子得电子能力越强,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。命题点2:卤素单质氧化性强弱的探究(综合性考点)3.某化学小组用如图所示装置验证卤素单质氧化性的相对强弱。下列说法不正确的是()A.E处棉花球变成黄色,说明Cl2的氧化性比Br2强B.F处棉花球变成蓝色,说明Br2的氧化性比I2强C.E处发生反应的离子方程式为Cl2+2Br-====2Cl-+Br2D.G装置中NaOH溶液与Cl2反应的离子方程式为2OH-+Cl2====ClO-+Cl-+H2O【解析】选B。E处发生反应Cl2+2Br-====2Cl-+Br2,则E处棉花球变成黄色,说明Cl2的氧化性比Br2强,A、C正确;F处可能发生反应Cl2+2I-====2Cl-+I2,也可能发生反应Br2+2I-====2Br-+I2,F处棉花球变蓝色只能说明有碘单质生成,由于氯气的干扰,所以不能说明Br2的氧化性比I2强,B错误;G为尾气处理装置,装置中NaOH溶液与Cl2反应的离子方程式为2OH-+Cl2====ClO-+Cl-+H2O,D正确。【加固训练—拔高】1.(2021·合肥模拟)某同学设计完成了以下两个实验:①向盛有KI溶液的试管中加入少许CCl4后滴加氯水,CCl4层变成紫色。继续向试管中滴加氯水,振荡,CCl4层会逐渐变浅,最后变成无色(生成了HIO3)。②向盛有KBr溶液的试管中加入少许CCl4后滴加氯水,CCl4层变成红棕色。继续向试管中滴加氯水,振荡,CCl4层的颜色没有变化。下列说法不正确的是()A.实验①生成HIO3时发生的反应为I2+5Cl2+6H2O====2HIO3+10HClB.实验②中当CCl4层变成红棕色时可通过分液的方法获得Br2的CCl4溶液C.由上述实验得出Cl2、Br2、I2的氧化性由强到弱的顺序是Cl2>Br2>I2D.由上述实验得出Cl2、HIO3、HBrO3氧化性由强到弱的顺序是HBrO3>Cl2>HIO3【解析】选C。由实验①继续向试管中滴加氯水,振荡,CCl4层会逐渐变浅,最后变成无色(生成了HIO3)可知,氯气可氧化碘单质,发生的反应为I2+5Cl2+6H2O====2HIO3+10HCl,故A正确;由实验②向盛有KBr溶液的试管中加入少许CCl4后滴加氯水,CCl4层变成红棕色可知,溴易溶于CCl4,则可通过分液的方法获得Br2的CCl4溶液,故B正确;根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,由实验①可知氧化性:Cl2>I2,由实验②可知氧化性:Cl2>Br2,不能比较Br2、I2的氧化性强弱,故C错误;由实验①、②可知,氧化性由强到弱的顺序是HBrO3>Cl2>HIO3,故D正确。2.卤素单质在碱性溶液中容易发生歧化反应,歧化产物依反应温度的不同而不同。Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O3Cl2+6OH-5Cl-+Cl+3H2O下图为制取氯气、氯酸钾、次氯酸钠和检验氯气性质的微型实验装置:装置中盛装的药品如下:①多用滴管中装有5mL浓盐酸;②微型具支试管中装有1.5gKMnO4;③微型具支试管中装有2～3mL浓硫酸;④U形反应管中装有30%KOH溶液;⑤U形反应管中装有2mol·L-1NaOH溶液;⑥、⑦双U形反应管中分别装有0.1mol·L-1KI-淀粉溶液和KBr溶液;⑧尾气出口用浸有0.5mol·L-1Na2S2O3溶液的棉花轻轻覆盖住。(1)为了使装置④、⑤中的反应顺利完成,应该控制的反应条件分别为。

(2)装置⑥、⑦中能够观察到的实验现象分别是

。

(3)如果把装置⑥、⑦中的试剂互换位置,还能否证明氧化性:Cl2>I2,(填“能”或“不能”),理由是

。

(4)尾气处理时发生反应的离子方程式为

。

【解析】(1)装置④中盛放30%KOH溶液,用于制备KClO3,发生的反应为3Cl2+6KOHKClO3+5KCl+3H2O;装置⑤中盛放2mol·L-1NaOH溶液,用于制备NaClO,发生的反应为Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O;根据题给信息,为使装置④中反应顺利完成,装置④应放入348K热水浴中;为使装置⑤中反应顺利完成,装置⑤应放入冰水浴中。(2)装置⑥中盛放KI-淀粉溶液,通入Cl2发生反应Cl2+2KI====2KCl+I2,淀粉遇I2呈蓝色,装置⑥的实验现象是溶液变蓝。装置⑦中盛放KBr溶液,通入Cl2发生反应Cl2+2KBr====2KCl+Br2,装置⑦的实验现象是溶液变成橙色。(3)如果把装置⑥、⑦中的试剂互换位置,装置⑥中盛放KBr溶液,装置⑥中发生反应Cl2+2KBr====2KCl+Br2,由此得出氧化性:Cl2>Br2;装置⑦中盛放KI-淀粉溶液,无论是Cl2还是装置⑥中挥发出来的Br2(g)都能与KI反应生成I2,能说明Cl2或Br2(g)的氧化性强于I2,结合装置⑥中结论也能证明Cl2的氧化性强于I2。(4)尾气用0.5mol·L-1Na2S2O3溶液吸收,Cl2将S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))氧化成SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)),Cl2被还原成Cl-,反应的离子方程式为4Cl2+S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))+5H2O====2SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))+8Cl-+10H+。答案:(1)装置④放入348K(或75℃)热水浴中装置⑤放入冰水浴中(2)装置⑥中溶液变蓝装置⑦中溶液变成橙色(3)能若互换装置⑥、⑦中的试剂,Cl2与KBr反应生成Br2,挥发出来的Br2与KI反应,也可以证明Cl2的氧化性强于I2(4)S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))+4Cl2+5H2O====2SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))+8Cl-+10H+3.IBr、ICl、BrF3等称为卤素互化物,(CN)2、(SCN)2、(OCN)2等称为拟卤素,它们的化学性质均与卤素单质相似,请回答下列问题。(1)氯化碘(ICl)中碘元素的化合价为;它与水反应的化学方程式为ICl+H2O====HIO+HCl,该反应的反应类型为(填中学常见的无机反应类型)。

(2)溴化碘(IBr)具有强氧化性,能与Na2SO3溶液反应,发生反应的离子方程式为

。

(3)①已知某些离子的还原性强弱顺序为I->SCN->CN->Br->Cl-。现将几滴KSCN溶液滴入含少量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:

。

②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C.SO2D.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COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))和一种单质气体,该反应的离子方程式为

。

【解析】(1)Cl的非金属性强于I,则ICl中Cl元素显-1价、I元素显+1价;此反应中没有元素化合价的变化,属于复分解反应(非氧化还原反应)。(2)IBr具有强氧化性,I被还原成I-,SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))被氧化成SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)),因此离子方程式为IBr+SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))+H2O====I-+Br-+SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))+2H+。(3)①溶液立即变红,发生反应Fe3++3SCN-Fe(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;②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2CN-+5ClO-+2OH-====2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))+N2↑+5Cl-+H2O。答案:(1)+1复分解反应(2)IBr+SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))+H2O====I-+Br-+SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))+2H+(3)①酸性高锰酸钾溶液将SCN-氧化,减小了SCN-的浓度,使反应Fe3++3SCN-Fe(SCN)3的平衡不断向左移动,最终Fe(SCN)3完全反应,红色消失②AC(4)2CN-+5ClO-+2OH-====2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))+5Cl-+N2↑+H2O考点四从海水中提取氯、溴和碘(命题指数★★★★★)一、氯碱工业1.流程:海水→粗盐→电解饱和食盐水2.电解NaCl溶液:(写出化学方程式,下同)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。3.产物制氯化氢:H2+Cl22HCl。4.制漂白液:Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O。二、海水提溴三、海带中碘的提取流程(1)化学原理(离子方程式)2I-+Cl2====I2+2Cl-。(2)主要的物理原理:单质碘用CCl4或苯萃取,分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)海水中Na、Mg、Cl、Br、I元素均以化合态存在。 ()提示:√。Na、Mg、Cl、Br、I都是较活泼元素,在海水中均以化合态存在。(2)海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、明矾净化法、双氧水杀菌等方法。 ()提示:×。明矾净化法、双氧水杀菌等方法不能使海水淡化,可以净化海水。(3)海水提取溴和碘既涉及物理过程又涉及化学过程。 ()提示:√。海水提取溴和碘既涉及萃取、蒸馏等物理过程又涉及化学变化。(4)碘的CCl4溶液可以采用蒸馏法分离。 ()提示:√。碘的CCl4溶液可以采用蒸馏法蒸馏出四氯化碳。(5)NaCl溶液中Mg2+、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))可依次加入NaOH、Ba(NO3)2,除去Mg2+和SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。 ()提示:×。加Ba(NO3)2引入NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))。(6)Na2CO3溶液贮存在带有玻璃塞的玻璃试剂瓶中。 ()提示:×。Na2CO3溶液水解显碱性与玻璃中的SiO2反应。【加固训练—拔高】海水中溴元素以Br-形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图所示:(1)步骤①反应的离子方程式是

。

(2)步骤③反应的化学方程式是

,

从理论上考虑,下列试剂也能吸收Br2的是。

A.NaOHB.FeCl2C.Na2SO3D.H2O(3)步骤⑤蒸馏的过程中,温度应控制在80～90℃。温度过高或过低都不利于生产,请解释原因:

。

(4)为什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”进行蒸馏得到液溴?

。

【解析】(1)、(2)相对简单,读懂流程图,结合学过的重点方程式,可以写出Cl2+2Br-====2Cl-+Br2,Br2+SO2+2H2O====2HBr+H2SO4;只从理论上考虑,NaOH具有强碱性,能吸收Br2,Fe2+、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))具有较强还原性也能吸收Br2,但Br2在水中的溶解度较小,不能充分吸收。(3)温度过高,大量水蒸气随溴排出,使溴蒸气中水蒸气的含量增加,温度过低,溴不能完全蒸出,产率太低。(4)“溴水混合物Ⅰ”中虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏,处理量大,生产成本高。经过“空气吹出、SO2吸收、Cl2氧化”等步骤实际上是将溴水浓缩了。答案:(1)Cl2+2Br-====2Cl-+Br2(2)Br2+SO2+2H2O====2HBr+H2SO4A、B、C(3)若温度过高,大量水蒸气随溴排出,使溴蒸气中水蒸气的含量增加,温度过低,溴不能完全蒸出,产率太低(4)“溴水混合物Ⅰ”中虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏,处理量大,生产成本高。而“溴水混合物Ⅱ”实际上将溴水浓缩了命题角度1:海水中提溴【典例1】(2021·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,需要消耗Cl244.8L(标准状况下)D.步骤Ⅳ包含萃取、分液和过滤【解析】选D。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。【讲台挥洒一刻】用碳酸钠溶液作吸收剂,从海水中提溴的过程(1)向富集的海水里通入Cl2,使Br-被氧化成Br2。(2)从溶液底部向上鼓空气,使液溴变成蒸气跟空气流一起逸出,逸出气流通入碳酸钠溶液,溴蒸气被碳酸钠溶液吸收,同时有CO2气体从溶液里放出,方程式为3Na2CO3+3Br2====5NaBr+NaBrO3+3CO2↑。(3)用稀硫酸处理上述溴化合物的溶液,就得到了液溴溶液。发生反应:5NaBr+NaBrO3+3H2SO4====3Br2+3Na2SO4+3H2O。命题角度2:海水、海带中提碘【典例2】在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中,采用下面的工艺流程生产单质碘:(1)步骤③加Fe粉的目的是。

(2)写出步骤④中反应的离子方程式。

(3)上述生产流程中,可以循环利用的副产物是。

(4)操作⑤的名称是,选用的试剂是。

【以图析题·培养关键能力】【解析】(1)富碘卤水中含有I-,加入硝酸银发生反应:Ag++I-====AgI↓,过滤水洗后为AgI,加入Fe搅拌,可得Ag和FeI2。(2)FeI2具有还原性,与充足的氯气发生氧化还原反应生成I2和FeCl3,反应的化学方程式为2FeI2+3Cl2====2I2+2FeCl3。(3)由流程图可看出,副产物为Ag,由于加入的Fe过量,所以在甲中先加入稀硫酸除去Fe,再加入稀硝酸与Ag反应制得AgNO3溶液,所以Ag(或AgNO3)可循环利用。(4)碘在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度,CCl4和水不相溶,且CCl4和I2不反应,分离I2和FeCl3的方法是加入CCl4有机溶剂进行萃取、分液。答案:(1)使碘化银转化成碘化亚铁(FeI2)和单质银(或将难电离的碘化银转化成可溶的碘化亚铁)(2)2Fe2++4I-+3Cl2====2I2+2Fe3++6Cl-(3)Ag(或AgNO3)(4)萃取分液CCl4(合理即可)(1)(宏观辨识与微观探析)上述过程属于氧化还原反应的有哪些?提示:③④⑥⑦。(2)(科学态度与社会责任)操作⑤不能采用直接蒸馏混合溶液的方法获得单质碘,理由是什么?提示:碘单质在水中的溶解度很小,故溶液浓度小,直接蒸馏混合液耗能较大,产率也低,也易混入其他杂质。解答化工流程题的方法——目标分析法制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成,每一步操作都有其具体的目标、任务。审题的重点要放在与题设有关操作的目标、任务上,分析时要从成本角度(原料是否廉价易得)、环保角度(是否符合绿色化学的要求)、现实角度等方面考虑;解答时要看框内,看框外,里外结合;边分析,边思考,易处着手;先局部,后全盘,逐步深入。而且还要看清问题,不能答非所问。要求用理论回答的试题应采用“四段论法”:本题改变了什么条件(或是什么条件)→根据什么理论→所以有什么变化→结论。命题点1:海水中提溴(基础性考点)1.(2021·焦作模拟)实验室利用浓缩的某废水(含Mg2+、Br-、Cl-等)制备Br2的CCl4溶液及Mg(OH)2。向经过滤后的废水中加入少量盐酸并通入足量Cl2,之后未涉及的操作是()【解析】选D。由图可知A为萃取、B为加碱生成沉淀、C为过滤、D为蒸馏,由制备原理可知加碱过滤分离出氢氧化镁,滤液中通入氯气氧化溴离子生成溴,再萃取、分液分离,则不涉及蒸馏。命题点2:海水、海带中提碘(综合性考点)2.(2021年广东适应性测试)提取海带中I2的实验中,所选择的装置或仪器(夹持装置已略去)正确的是 ()【解析】选D。灼烧应该用坩埚,而不能用蒸发皿,所以A选项错误;溶解不需要容量瓶,所以B选项错误;过滤需要玻璃棒引流,C选项错误;I-氧化生成I2用CCl4萃取再分液,实验装置及操作无误,D正确。【加固训练—拔高】1.(2021·北京东城区模拟)如下所示为海水综合利用的部分流程,有关说法错误的是()A.实验室进行①的操作需用到坩埚、玻璃棒、酒精灯B.②是一个将电能转化为化学能的过程C.③④⑤涉及的反应均为氧化还原反应D.④中反应的离子方程式为SO2+Br2+2H2O====4H++SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))+2Br-【解析】选A。操作①是蒸发,应使用蒸发皿、玻璃棒、酒精灯等,A项错误;②是电解熔融NaCl获得Cl2的过程,B项正确;③是NaBr与Cl2的反应,④是Br2将水溶液中的SO2氧化成H2SO4的过程,⑤是HBr被氧化成Br2的过程,③④⑤中均有元素化合价发生变化,C项正确;生成的H2SO4和HBr均为强电解质,D项正确。2.实验室从含碘废液(除H2O外,含有CCl4、I2、I-等)中回收