富集在海水中的元素卤素.docx

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富集在海水中的元素卤素

第15讲　富集在海水中的元素——卤素

考纲要求

　1.了解氯元素单质及其重要化合物的制备方法。

掌握其主要性质及应用。

2.了解氯元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。

3.卤族元素的性质递变规律及与化工生产相结合的资源综合利用。

考点一　氯及其化合物的性质和应用

1．氯气的物理性质

在通常情况下为黄绿色，有刺激性气味的气体，密度比空气大，易液化，能溶于水（1∶2），氯气的水溶液称为氯水，氯水常代替氯气实验。

2．化学性质（写出化学方程式）

（1）Cl2与金属反应

Fe：

2Fe＋3Cl2

2FeCl3，棕红色烟

Cu：

Cu＋Cl2

CuCl2，棕黄色烟

（2）Cl2与非金属反应

H2：

H2＋Cl2

2HCl，苍白色火焰

H2和Cl2的混合气体光照时会发生爆炸。

（3）Cl2与H2O反应

化学方程式：

Cl2＋H2OHCl＋HClO，

离子方程式：

Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO。

（4）Cl2与碱反应

①与烧碱反应：

Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。

②制取漂白粉：

2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O。

漂白粉的主要成分是Ca（ClO）2、CaCl2，有效成分是Ca（ClO）2。

（5）与还原性无机化合物反应：

①与碘化钾溶液反应：

Cl2＋2KI===2KCl＋I2。

②与SO2水溶液反应：

Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。

③与FeCl2溶液反应：

Cl2＋2FeCl2===2FeCl3。

3．从平衡的角度理解氯水的成分和性质

（1）氯水中存在三个平衡关系：

①Cl2＋H2OHCl＋HClO

②HClOH＋＋ClO－

③H2OH＋＋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。

（3）Cl2＋H2OHCl＋HClO平衡移动的应用

向氯水中加入的物质

浓度变化

平衡移动的方向

应用

可溶性氯化物

c（Cl－）增大

左移

①用饱和食盐水除Cl2中的HCl

②用排饱和食盐水法收集Cl2

盐酸

c（H＋）和c（Cl－）增大

左移

次氯酸盐与浓盐酸反应制Cl2

NaOH

c（H＋）减小

右移

用NaOH溶液吸收多余Cl2

Ca（OH）2

c（H＋）减小

右移

制漂白粉

CaCO3

c（H＋）减小

右移

制高浓度的HClO溶液

光照

c（HClO）减小

右移

氯水避光保存或现用现配

4.次氯酸和次氯酸盐的性质

（1）次氯酸

次氯酸见光分解的化学方程式：

2HClO

2HCl＋O2↑。

（2）Ca（ClO）2的主要化学性质

①Ca（ClO）2的稳定性比HClO强。

②水解显碱性，其水解离子方程式：

ClO－＋H2OHClO＋OH－。

③与酸反应生成HClO，作为漂白剂或消毒剂的原理可用化学方程式表示为Ca（ClO）2＋CO2＋H2O===2HClO＋CaCO3↓。

关于氯及其化合物的性质、应用的判断

（1）过量的铁粉在少量氯气中加热，充分反应后产物为FeCl2（×）

（2）氯气溶于水得氯水，溶液呈酸性且可以导电，所以氯气是电解质（×）

（3）新制氯水必须用棕色试剂瓶密封保存，光照氯水有气泡逸出，该气体是氯气（×）

（4）新制取的漂白粉是混合物（√）

（5）氯气可以使湿润的有色布条褪色，但是实际起漂白作用的物质是次氯酸，而不是氯气（√）

（6）Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能作氧化剂（×）

（7）Cl2与水反应的离子方程式：

Cl2＋H2O===2H＋＋Cl－＋ClO－（×）

（8）Cl2通入NaOH溶液的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O（√）

（9）标准状况下，11.2LCl2与水充分反应转移电子数为0.5NA（×）

解析　该反应为可逆反应，Cl2不能完全反应。

（10）“84”消毒液的消毒原理与H2O2的相同，都是利用强氧化性（√）

（11）漂白粉溶液在空气中失效的离子方程式：

ClO－＋CO2＋H2O===HClO＋HCO

（×）

解析　漂白粉溶液吸收CO2时，生成CaCO3沉淀。

根据下列装置图回答问题

（1）A、B通入Cl2后，观察到的现象是_______________________________________________

________________________________________________________________________，根据现象可得出的结论是________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）集气瓶B中发生反应的离子方程式是_____________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）F装置的作用是____________________________________________________________。

（4）实验开始后，观察装置C中的现象是______________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）装置E中发生反应的离子方程式是_______________________________________________

________________________________________________________________________。

（6）通入Cl2时装置D中发生反应的离子方程式是______________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）干燥的有色（或A中）布条不褪色，湿润的有色（或B中）布条褪色　Cl2无漂白性，Cl2与水反应生成的HClO有漂白性

（2）Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO

（3）吸收氯气，防止污染环境

（4）溶液先变为红色，然后褪色

（5）2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

（6）H2O＋SO

＋Cl2===2H＋＋SO

＋2Cl－

题组一　氯水及次氯酸盐的性质

1．（2017·吉林大学附属中学高三检测）氯水中存在多种分子和离子，它们在不同的反应中表现出不同的性质。

下列结论正确的是（　　）

A．加入有色布条，片刻后有色布条褪色，说明有Cl2存在

B．溶液呈浅黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2存在

C．先加入盐酸酸化，再加入AgNO3溶液，生成白色沉淀，说明有Cl－存在

D．加入NaOH溶液，氯水的浅黄绿色消失，说明有HClO存在

答案　B

解析　A项，氯水能使有色布条褪色是因为氯水中含有的HClO具有强氧化性；C项，由于加入盐酸酸化的过程中引入了Cl－，所以根据生成白色沉淀无法说明氯水中是否存在Cl－；D项，因Cl2、HCl和HClO均能与NaOH溶液反应，所以加入NaOH溶液时氯水颜色消失不能说明其中有HClO存在。

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，

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

答案　C

解析　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项错误。

3．（2017·四川雅安三诊）下列有关Ca（ClO）2溶液的叙述正确的是（　　）

A．该溶液中，K＋、Cl－、HCOOH、I－可以大量共存

B．与Na2SO3反应的离子方程式：

ClO－＋SO

===SO

＋Cl－

C．不可使用pH试纸测定该溶液的pH

D．1L0.1mol·L－1该溶液和足量的CO2充分反应，产生10g沉淀

答案　C

HClO及次氯酸盐的强氧化性

（1）HClO的强氧化性

①漂白性：

氯水能使紫色石蕊溶液、蓝色石蕊试纸、pH试纸等先变红后褪色。

不能用pH试纸测定氯水的pH。

②能氧化还原性离子：

HClO能氧化I－、S2－、SO

、Fe2＋等还原性离子。

（2）次氯酸盐的强氧化性

①漂白性：

ClO－是一种弱酸的酸根离子。

漂白液或漂白粉在潮湿的空气中，会与二氧化碳反应生成HClO，故漂白液、漂白粉具有漂白性。

②强氧化性：

ClO－不论在酸性还是碱性条件下都能跟I－、Fe2＋、S2－、SO

等发生氧化还原反应，即ClO－与I－、Fe2＋、S2－、SO

不能大量共存。

如漂白粉遇到亚硫酸盐：

Ca2＋＋ClO－＋SO

===CaSO4↓＋Cl－。

说明　NO

不同于ClO－，在酸性条件下NO

具有强氧化性，与Fe2＋、I－、S2－、SO

不能大量共存，而在碱性条件下，NO

与I－、S2－、SO

可以大量共存。

题组二　Cl2与碱反应的计算

4．已知NaOH和Cl2反应的氧化产物与温度有关，在一定量的烧碱溶液中通入足量的氯气，二者恰好完全反应。

生成Cl－、ClO－、ClO

三种含氯元素的离子，其中ClO－、ClO

两种离子的物质的量（n）与反应时间（t）的曲线如下图所示。

（1）t1时，开始有ClO

生成的原因是_______________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）t2时，NaOH和Cl2发生反应的总离子方程式：

____________________________________

________________________________________________________________________。

（3）200mL该烧碱溶液的物质的量浓度是________mol·L－1。

答案　

（1）反应放热使温度升高，在较高温度下可生成ClO

（2）10OH－＋5Cl2===2ClO－＋ClO

＋7Cl－＋5H2O

（3）5

解析　

（1）根据题干条件，NaOH与Cl2反应的产物与温度有关解答。

（2）

总离子方程式。

（3）n（NaOH）＝n（OH－），依据

（2）的方程式和已知n（ClO

）＝0.1mol，

计算得n（NaOH）＝1mol，

故c（NaOH）＝

＝5mol·L－1。

考点二　氯气的实验室制法

实验室制取气体装置由发生装置、净化装置、收集装置以及尾气吸收装置组成。

以Cl2的实验室制法为例（见下图）：

（1）反应原理：

用强氧化剂（如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、MnO2等）氧化浓盐酸。

MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

其他制取Cl2的原理：

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↑

其中，①②④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，不用Ca（OH）2溶液吸收的原因是Ca（OH）2溶解度小，溶液浓度低，吸收不完全。

（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。

Cl2的制法选项判断

（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，所以加热温度不宜过高，以减少HCl的挥发（√）

（3）MnO2与浓盐酸反应制Cl2的离子方程式：

MnO2＋4HCl

Mn2＋＋2Cl－＋Cl2↑＋2H2O（×）

（4）除去Cl2中少量HCl气体，可用饱和食盐水，也可用饱和碳酸氢钠溶液（×）

（5）检验氯气可用湿润的淀粉碘化钾试纸（√）

（6）氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度（√）

（7）实验室快速制取氯气可以采用高锰酸钾与浓盐酸的反应（√）

（8）用NaOH溶液吸收多余的Cl2时，为防止倒吸，导气管不能伸到液面以下（×）

某校化学兴趣小组利用在加热条件下浓盐酸与二氧化锰的反应来制取并收集氯气，实验装置如图所示。

（1）写出该反应的离子方程式：

___________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）上述反应中，浓盐酸表现出的性质：

_____________________________________________。

（3）兴趣小组的同学准备在烧杯中加入下列溶液中的一种来吸收残余氯气，你认为其中错误的是________。

A．NaOH溶液B．Na2CO3溶液C．浓硫酸

（4）实验室用下列两种方法制取氯气：

①用含HCl146g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87gMnO2与足量的浓盐酸反应，则所得Cl2________（填“①比②多”“②比①多”或“一样多”）。

答案　

（1）MnO2＋4H＋＋2Cl－

Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O　

（2）酸性、还原性　（3）C　（4）②比①多

1．（装置的连接）下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—h

B．a—e—d—c—b—h—i—g

C．a—d—e—c—b—h—i—g

D．a—c—b—d—e—h—i—f

答案　B

2．（制取装置的创新与性质综合）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（　　）

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

D

KI淀粉溶液变成蓝色

Cl2具有氧化性

答案　D

3．某研究性学习小组利用下列装置制备漂白粉。

（1）装置④中的X试剂为______________________________________________________。

（2）装置③中发生反应的化学方程式为______________________________________________

________________________________________________________________________，该反应是放热反应，反应温度较高时有副反应发生，改进该实验装置以减小副反应发生的方法是_______________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）NaOH溶液

（2）2Ca（OH）2＋2Cl2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O　将装置③放于冷水浴中进行实验

4．（2018·四川省绵阳中学月考）氯气是一种重要的工业原料。

资料显示：

Ca（ClO）2＋CaCl2＋2H2SO4

2CaSO4＋2Cl2↑＋2H2O。

某学习小组利用此原理设计如图所示装置制取氯气并探究其性质：

（1）在该实验中，甲部分的装置是________（填字母）。

（2）乙装置中FeCl2溶液与Cl2反应的离子方程式是____________________________________

________________________________________________________________________。

（3）丙装置中通入少量Cl2，可制得某种生活中常用的漂白、消毒的物质。

已知碳酸的酸性强于次氯酸，则丙中发生反应的化学方程式是_________________________________________。

（4）该实验存在明显的缺陷，改进的方法是___________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）c　

（2）2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－（3）Cl2＋2Na2CO3＋H2O===NaCl＋NaClO＋2NaHCO3（4）在丙装置后连接一个盛有氢氧化钠溶液的尾气处理装置

考点三　卤素的性质及X－的检验

1．溴、碘单质物理性质比较

性质

Br2

I2

颜色

深红棕色

紫黑色

状态

液体

固体

溶解性

水中

溶解度不大

溶解度不大

有机溶剂中

易溶

易溶

特性

易挥发、有毒

①易升华

②使淀粉溶液变蓝

2.氯、溴、碘单质化学性质比较

（1）与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为2NaOH＋X2===NaX＋NaXO＋H2O（X＝Cl、Br、I）。

（2）氧化性

①都能与金属反应生成金属卤化物，如与钠反应的化学方程式为2Na＋X2

2NaX（X＝Cl、Br、I）。

②氯、溴、碘单质的氧化性强弱是Cl2>Br2>I2，阴离子的还原性：

Cl－＜Br－＜I－。

Cl2能从Br－的溶液中置换出Br2，其离子方程式：

Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2；同理，Br2能置换出I2，其离子方程式：

Br2＋2I－===2Br－＋I2。

③与一些还原性离子反应，如Br2与SO

、Fe2＋反应的离子方程式分别为SO

＋Br2＋H2O===SO

＋2Br－＋2H＋，2Fe2＋＋Br2===2Br－＋2Fe3＋。

3．卤素离子的检验方法

（1）AgNO3溶液——沉淀法

未知液

生成

（2）置换——萃取法

未知液

有机层呈

（3）氧化——淀粉法检验I－

未知液

蓝色溶液，表明有I－

1．卤素单质性质选项判断

（1）海水提溴的过程中不发生氧化还原反应（×）

（2）用CCl4萃取碘水中的碘，先振荡，后静置，液体分层，下层呈无色（×）

（3）碘易升华，可用加热升华法除去NH4Cl中混有的I2（×）

（4）实验室保存少量液溴时常加少量水液封，并用玻璃塞密封，不能用橡胶塞（√）

（5）类比Fe与Cl2反应，可知Fe与I2反应产物为FeI3（×）

（6）向含I－的无色溶液中滴加少量新制氯水，再滴加淀粉溶液，现象是溶液变成蓝色，说明氧化性：

Cl2>I2（√）

（2015·广东理综，22C）

（7）向NaBr溶液中滴入少量氯水和苯，振荡、静置，溶液上层呈橙红色，说明Br－还原性强于Cl－（√）

（8）碘水中通入SO2，反应的离子方程式为SO2＋I2＋H2O===SO

＋2I－＋2H＋（×）

（9）I原子半径大于Br，HI比HBr热稳定性强（×）

2．卤素单质及X－的检验选项判断

（1）可以用淀粉溶液检验加碘食盐中的KIO3（×）

解析　淀粉溶液只能检验I2。

（2）CCl4可用于鉴别溴水和碘水（√）

（3）用湿润的碘化钾淀粉试纸鉴别Br2（g）和NO2（×）

解析　NO2也具有强氧化性。

（4）用AgNO3溶液可以鉴别KCl和KI（√）

（5）某溶液加入氯水后振荡，再加入CCl4振荡，下层显示紫色，说明原溶液中一定含有I－（×）

解析　没排除原溶液中含有I2。

（6）某溶液中滴加AgNO3溶液和稀硝酸，产生淡黄色沉淀，说明原溶液中一定含有Br－（√）

题组一　卤素性质的递变规律

1．（2018·深圳中学月考）下列有关卤素的说法错误的是（　　）

A．从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，可推出F、Cl、Br、I的非金属性递增的规律

B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱，还原性依次增强

C．淀粉碘化钾溶液在空气中变蓝，4I－＋O2＋2H2O===2I2＋4OH－

D．碘在碘化钾溶液中的溶解度大于在纯水中的溶解度

答案　A

解析　元素的非金属性强弱与其对应的氢化物溶液的酸性强弱无关，可根据其最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱进行比较，A错误；I2在KI溶液中存在平衡I2＋I－I

，可使其溶解度增大，D正确。

2．已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现按下图进行卤素的性质实验。

玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球，反应一段时间后，对图中指定部分颜色描述正确的是（　　）

选项

①

②

③

④

A

黄绿色

橙色

蓝色

白色

B

无色

橙色

紫色

白色

C

黄绿色

橙色

蓝色

无色

D

黄绿色

无色

紫色

白色

答案　A

解析　由①处产生的Cl2通过②时发生反应Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，通过③时发生反应Cl2＋2KI===2KCl＋I2，通过④时发生反应Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，因Cl2为黄绿色，Br2为橙色，I2遇淀粉变蓝，Cl2遇碱生成NaCl、NaClO可知应选A。

题组二　Fe2＋、Br－、I－竞争氧化剂

3．（2017·安徽江淮十校联考）酸性：

H2CO3>HClO>HCO

，下列有关叙述中正确的是（　　）

①向NaClO溶液中通入少量二氧化碳的离子方程式为2ClO－＋CO2＋H2O===2HClO＋CO

②向KI和KBr混合溶液中，加入足量FeCl3溶液，用CCl4萃取后取上层