高一化学卤素元素专题讲义及测试

高一化学卤素元素专题讲义及测试一、卤素元素专题讲义1.1引言：卤素家族初探在元素周期表中，第ⅦA族元素氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At）因其最高价氧化物对应的水化物显酸性，且都易形成盐，故统称为卤素。“卤”在中文里有“盐碱化”之意，形象地概括了这一族元素的共性。砹是放射性元素，在自然界中含量极微，中学阶段我们主要研究氟、氯、溴、碘四种元素。卤素元素的原子结构具有相似性与递变性，这决定了它们的化学性质既存在共性，又有各自的特性及递变规律。1.2卤素原子结构与性质递变1.2.1原子结构特点卤素原子的最外层电子数均为7，这使得它们在化学反应中极易获得一个电子，达到8电子稳定结构，表现出较强的非金属性。随着核电荷数的增加，卤素原子的电子层数依次增多，原子半径逐渐增大。1.2.2元素性质的递变规律*非金属性：从氟到碘，由于原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱，得电子能力依次减弱，因此非金属性逐渐减弱。具体表现为：单质的氧化性逐渐减弱，与氢气化合的难易程度由易到难，气态氢化物的稳定性逐渐减弱，最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱（氟无正价，不存在最高价含氧酸）。1.3卤素单质的性质1.3.1物理性质卤素单质的物理性质存在明显的递变规律：*颜色：由浅入深。氟气为淡黄绿色气体，氯气为黄绿色气体，溴为深红棕色液体，碘为紫黑色固体。*状态：由气态到液态再到固态。常温下，氟、氯为气态，溴为液态（唯一的液态非金属单质），碘为固态。*密度：逐渐增大。*熔沸点：逐渐升高。*溶解性：卤素单质均不易溶于水，但易溶于有机溶剂（如四氯化碳、苯等）。溴和碘在水中的溶解度较小，溴水呈橙黄色，碘水呈棕黄色。碘在加热时会发生升华现象，这是其重要的物理特性。1.3.2化学性质卤素单质的化学性质主要表现为强氧化性，但其氧化性强弱顺序为：F₂>Cl₂>Br₂>I₂。*与金属反应：均能与大多数金属反应生成金属卤化物。反应的剧烈程度随非金属性减弱而减弱。例如，氯气与铁反应生成氯化铁（体现强氧化性），而碘与铁反应通常生成碘化亚铁。*与非金属反应：与氢气反应生成卤化氢（HX）。氟气与氢气在暗处即可剧烈化合甚至爆炸；氯气与氢气在光照或点燃条件下反应；溴与氢气需加热才能反应；碘与氢气的反应则需要持续加热，且为可逆反应。*与水反应：*氟气与水剧烈反应，生成氢氟酸和氧气：2F₂+2H₂O=4HF+O₂↑。*氯气、溴、碘与水发生歧化反应，生成氢卤酸和次卤酸（HXO）。例如，Cl₂+H₂O⇌HCl+HClO。次卤酸具有强氧化性和漂白性，但稳定性较差。*与碱反应：氯气、溴、碘能与强碱溶液反应，生成卤化物、次卤酸盐和水（常温下）。例如，Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O。这一反应常用于实验室中尾气的吸收。*单质间的置换反应：活泼的卤素单质能将不活泼的卤素从其卤化物溶液中置换出来。例如，Cl₂+2NaBr=2NaCl+Br₂；Br₂+2KI=2KBr+I₂。1.4卤化氢与氢卤酸卤化氢（HX）均为无色有刺激性气味的气体，极易溶于水，其水溶液称为氢卤酸。*稳定性：从HF到HI，稳定性逐渐减弱。HF最稳定，受热不易分解；HI最不稳定，受热易分解为氢气和碘单质。*酸性：在水溶液中，除氢氟酸为弱酸外，HCl、HBr、HI均为强酸，且酸性依次增强。*氢氟酸的特性：氢氟酸能与二氧化硅反应（SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O），因此不能用玻璃容器盛放氢氟酸，通常用塑料瓶盛装。这一特性也用于刻蚀玻璃。1.5重要的卤素化合物*金属卤化物：如氯化钠（食盐的主要成分）、氯化钙、氯化铁等。大多数金属卤化物易溶于水（AgX中AgCl、AgBr、AgI难溶，PbCl₂微溶等为特例）。*次氯酸（HClO）及其盐（如NaClO）：次氯酸具有强氧化性、漂白性和不稳定性。次氯酸盐是常用的漂白剂和消毒剂的有效成分，如漂白粉（主要成分为CaCl₂和Ca(ClO)₂，有效成分为Ca(ClO)₂）。*卤酸盐：如氯酸钾（KClO₃），在二氧化锰催化下受热分解可制取氧气，是实验室制氧的常用方法之一。1.6卤素离子的检验*Cl⁻：向待测溶液中加入AgNO₃溶液，产生白色沉淀，再加入稀硝酸，沉淀不溶解。*Br⁻：向待测溶液中加入AgNO₃溶液，产生浅黄色沉淀，再加入稀硝酸，沉淀不溶解。或加入氯水和四氯化碳，振荡后四氯化碳层显橙红色。*I⁻：向待测溶液中加入AgNO₃溶液，产生黄色沉淀，再加入稀硝酸，沉淀不溶解。或加入氯水（或溴水）和四氯化碳，振荡后四氯化碳层显紫红色；或加入淀粉溶液和氯水（或溴水），溶液变蓝色。1.7卤素的用途与危害卤素及其化合物在生产生活中应用广泛。例如，氯气用于消毒、制盐酸、漂白剂；氯化钠是重要的调味品和化工原料；碘是人体必需的微量元素，用于制碘酒、碘盐；氟化物用于预防龋齿（如含氟牙膏）。然而，卤素也可能带来危害，如氯气是有毒气体，氟气有强腐蚀性，含氯有机物可能对环境造成污染等。二、卤素元素专题测试一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.下列关于卤素的叙述中，不正确的是（）A.单质的熔点和沸点随核电荷数的增加而升高B.单质都能与水反应生成氢卤酸和次卤酸C.单质的氧化性随核电荷数的增加而减弱D.从F到I，原子半径逐渐增大2.下列物质中，能使淀粉碘化钾溶液变蓝的是（）A.氯化钾B.溴化钠C.氯气D.碘化钠3.关于氯水的叙述，正确的是（）A.新制氯水中只含Cl₂和H₂O分子B.新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色C.光照氯水有气泡逸出，该气体是Cl₂D.氯水放置数天后酸性减弱4.下列反应中，属于氧化还原反应的是（）A.溴化银见光分解B.氢氟酸腐蚀玻璃C.实验室制取氯化氢D.氯化钠与硝酸银反应5.欲除去Cl₂中少量的HCl气体，可选用的试剂是（）A.NaOH溶液B.饱和食盐水C.蒸馏水D.澄清石灰水二、填空题6.写出下列物质的化学式或名称：（1）漂白粉的有效成分_________；（2）常用于人工降雨的“干冰”是_________（填化学式）；（3）HF的名称是_________。7.工业上电解饱和食盐水可制取氯气、氢气和氢氧化钠，请写出该反应的化学方程式：_________________________。8.有A、B、C三种无色溶液，分别是NaCl、NaBr、KI溶液中的一种。向A中加入淀粉溶液和氯水，溶液变为蓝色，则A是_________溶液；将B与C分别与氯水混合，振荡后加入CCl₄，CCl₄层分别呈橙红色和紫红色，则B是_________溶液，C是_________溶液。三、推断题9.有一包白色粉末，可能含有NaCl、NaBr、KI中的一种或几种。进行如下实验：①取少量粉末溶于水，加入足量氯水，充分反应后，加入CCl₄振荡，静置，CCl₄层呈紫红色。②将①中上层水溶液加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成，且沉淀不溶于稀硝酸。根据以上实验现象，判断该白色粉末中一定含有_________，可能含有_________，一定不含有_________。（填化学式）四、实验题10.实验室制取氯气的装置如下图所示（部分夹持装置已省略）：（此处应有装置图，假设为固液加热型发生装置，连接洗气装置和收集装置，最后是尾气处理装置）（1）写出实验室制取氯气的化学方程式（用MnO₂和浓盐酸反应）：_________________________。（2）装置中，饱和食盐水的作用是_________________________。（3）浓硫酸的作用是_________________________。（4）可用_________方法收集氯气（填“向上排空气法”或“向下排空气法”或“排水法”）。（5）尾气处理装置中，通常盛放的试剂是_________溶液，其作用是（用离子方程式表示）_________________________。五、计算题11.将一定量的氯气通入250mL含KBr和KI各0.1mol的混合溶液中，充分反应后，将溶液蒸干并灼烧，得到固体残渣。（1）若通入的氯气为0.05mol，此时