高考化学一轮复习第四章非金属及其化合物第13讲富集在海水中的元素卤素讲义.docx
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高考化学一轮复习第四章非金属及其化合物第13讲富集在海水中的元素卤素讲义
第13讲 富集在海水中的元素——卤素
[考纲要求] 1.了解氯气及其重要化合物的主要性质及应用。
2.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）。
3.了解氯元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响。
考点一 氯及其化合物的性质和应用
1．Cl2的物理性质和收集方法
Cl2是一种黄绿色具有刺激性气味的有毒气体，可溶于水，通常状况下，1体积水能溶解2体积Cl2，密度比空气的大，可用向上排空气法收集Cl2。
2．Cl2的化学性质
（1）与金属反应：
与变价金属反应生成高价金属氯化物（书写化学方程式）：
a．①与铁反应：
2Fe＋3Cl2
2FeCl3。
b．②与铜反应：
Cu＋Cl2
CuCl2。
（2）与非金属反应：
与H2反应：
H2＋Cl2点燃,2HCl，
（3）与水反应：
溶于水的氯气部分与水反应，离子方程式为Cl2＋H2O
H＋＋Cl－＋HClO。
（4）与碱反应：
与NaOH溶液反应，离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。
（5）与还原性无机化合物反应（书写离子方程式）：
①与碘化钾溶液反应：
2I－＋Cl2===I2＋2Cl－。
②与SO2水溶液反应：
Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO
。
③与FeCl2溶液反应：
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
3．次氯酸的性质
（1）不稳定性：
2HClO===2HCl＋O2↑。
氯水须现用现配，保存在棕色试剂瓶中，置于冷暗处。
（2）强氧化性：
①能将有色物质氧化为无色物质，有漂白性。
②杀菌、消毒。
（3）弱酸性：
NaClO溶液中通少量CO2，化学方程式为：
2NaClO＋CO2＋H2O===2HClO＋Na2CO3。
4．漂白液和漂白粉
（1）漂白液的有效成分为NaClO，其漂白原理为漂白液与酸性物质反应生成HClO。
（2）漂白粉的主要成分为Ca（ClO）2和CaCl2，其有效成分为Ca（ClO）2，其中Ca（ClO）2水解使溶液呈碱性，其水解离子方程式为ClO－＋H2O
HClO＋OH－。
漂白原理与漂白液相同。
（3）根据要求写出下列反应的化学方程式。
①漂白粉的制备原理：
2Ca（OH）2＋2Cl2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O；
②漂白粉的失效原因：
Ca（ClO）2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，
2HClO
2HCl＋O2↑。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
（1）氯分子的电子式：
。
（2015·高考江苏卷，2C）（ ）
（2）Cl2与H2O或NaOH的反应中氯气既是氧化剂又是还原剂。
（ ）
（3）氯气溶于水的离子方程式为Cl2＋H2O===2H＋＋Cl－＋ClO－。
（2015·高考江苏卷，9A）（ ）
（4）氯气可用于消灭田鼠，为此，可将氯气用软管通入到田鼠洞中，这是利用了氯气的毒性和密度比空气的大。
（ ）
（5）生活中漂粉精用作消毒剂时，是应用了其还原作用。
（2015·高考四川卷，1C改编）（ ）
（6）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。
（2015·高考浙江卷，8A）（ ）
（7）漂白粉和明矾都常用于处理自来水，二者的作用原理是不同的。
（ ）
（8）工业上将Cl2通入石灰水中制取漂白粉。
（ ）
（9）HClO见光不会分解。
（2015·高考上海卷，2A）（ ）
答案：
（1）√
（2）√ （3）× （4）√ （5）× （6）× （7）√ （8）× （9）×
2．我们日常生活中常见的漂白粉的有效成分是________，“84”消毒液的有效成分是________，均是次氯酸盐，在空气中与H2O、CO2反应生成________，而具有杀菌消毒作用。
答案：
Ca（ClO）2 NaClO HClO
氯单质及其化合物的性质认识误区
（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FeC12不能由单质化合生成。
（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，实际起漂白作用的是HClO。
（3）对于燃烧反应，Cl2也可以作助燃剂（即氧化剂）。
（4）次氯酸盐本身不具有漂白性，而是与酸性物质作用生成HClO。
考向1 氯气和氯水的性质
（2014·高考江苏卷）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Cl2
B．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] A．Cl2的颜色为黄绿色，正因为氯水中溶解了黄绿色的Cl2，才使得氯水显示了浅黄绿色，A选项正确。
B.Cl－与Ag＋结合生成AgCl白色沉淀，B选项正确。
C.Cl2与水反应生成HCl和HClO，H＋与NaHCO3反应生成CO2气体，C选项正确。
D.氯水中的Cl2也能将Fe2＋氧化为Fe3＋，D选项错误。
[答案] D
「思维建模」 氯水的成分及性质模型
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。
1．（2016·河北秦皇岛模拟）氯水中存在多种分子和离子，可通过实验的方法加以确定。
下列有关氯水中存在的粒子的说法错误的是（ ）
选项
实验操作及现象
结论
A
加入含有NaHSO3的石蕊试液，红色褪去
说明有Cl2分子存在
B
加入有色布条，有色布条褪色
说明有HClO分子存在
C
氯水呈浅黄绿色，且有刺激性气味
说明有Cl2分子存在
D
加硝酸酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀
说明有Cl－存在
解析：
选A。
A项NaHSO3溶液显酸性，能使石蕊试液变红色，当滴入氯水后即使HSO
被氧化，溶液也显酸性，之所以褪色说明含有具有漂白性的物质，从而证明其中含有HClO；B项HClO具有漂白作用，可漂白有色布条；C项溶于水的Cl2，只有部分Cl2与水反应，其余Cl2溶于水，导致氯水呈浅黄绿色，具有刺激性气味；D项Cl2与水反应生成HCl和HClO，滴加AgNO3溶液时，产生白色沉淀AgCl。
2．（最新改编题）已知次氯酸是比碳酸还弱的酸，反应Cl2＋H2O
HCl＋HClO达到平衡后，不能使HClO浓度增大的是（ ）
A．水 B．AgNO3固体
C．CaCO3固体D．NaHCO3固体
解析：
选A。
加水平衡正向移动，但由于体积增大c（HClO）减小；加入AgNO3固体，可同时消耗Cl－，致使c（HClO）增大；加CaCO3（s）或NaHCO3（s），只消耗HCl，平衡右移，c（HClO）增大，C、D均正确。
Cl2＋H2O
HCl＋HClO平衡移动的应用
向氯水中加入的物质（或改变的条件）
浓度变化
平衡移动的方向
应用
可溶性氯化物
c（Cl－）增大，c（HClO）减小
左移
1用饱和食盐水除Cl2中的HCl
2②用排饱和食盐水法收集Cl2
盐酸
c（H＋）和c（Cl－）增大
左移
洁厕剂和“84”消毒液不宜混用
NaOH
c（H＋）减小
右移
用NaOH吸收多余的Cl2
光照
c（HClO）减小
右移
氯水应避光保存或现用现配
碳酸钙
c（HClO）增大
右移
制取次氯酸浓度较大的氯水
考向2 氯的重要化合物的实验探究
（高考经典题）某学生对SO2与漂粉精的反应进行实验探究：
操作
现象
取4g漂粉精固体，加入100mL水
部分固体溶解，溶液略有颜色
过滤，测漂粉精溶液的pH
pH试纸先变蓝（约为12），后褪色
ⅰ.液面上方出现白雾
ⅱ.稍后，出现浑浊，溶液变为黄绿色ⅲ.稍后，产生大量白色沉淀，黄绿色褪去
（1）Cl2和Ca（OH）2制取漂粉精的化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）pH试纸颜色的变化说明漂粉精溶液具有的性质是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）向水中持续通入SO2，未观察到白雾。
推测现象ⅰ的白雾由HCl小液滴形成，进行如下实验：
a．用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾，无变化；
b．用酸化的AgNO3溶液检验白雾，产生白色沉淀。
①实验a的目的是________________________________________________________________________。
②由实验a、b不能判断白雾中含有HCl，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）现象ⅱ中溶液变为黄绿色的可能原因：
随溶液酸性的增强，漂粉精的有效成分和Cl－发生反应。
通过进一步实验确认了这种可能性，其实验方案是________________________________________________________________________。
（5）将A瓶中混合物过滤、洗涤，得到沉淀X。
①向沉淀X中加入稀HCl，无明显变化。
取上层清液，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀。
则沉淀X中含有的物质是________________________________________________________________________
____________________。
②用离子方程式解释现象ⅲ中黄绿色褪去的原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[解析]
（1）Cl2和Ca（OH）2制取漂粉精的化学方程式为2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O。
（2）由pH试纸先变蓝后褪色可知，漂粉精溶液具有碱性和漂白性。
（3）向水中通入过量SO2不能形成白雾，说明二氧化硫不能形成白雾；用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾，无变化，说明白雾中不含氯气；根据实验a、b不能判断白雾中含有HCl，因为白雾中混有SO2时也能满足实验a、b的现象，最终生成硫酸银白色沉淀。
（4）现象ⅱ中溶液变为黄绿色，说明有氯气生成，即发生反应：
Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O，为确认这种可能性，可向漂粉精溶液中逐滴加入硫酸，观察溶液是否变为黄绿色。
（5）①向沉淀X中加入稀HCl，无明显变化。
取上层清液，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明上层清液中含有SO
，则沉淀X中含有CaSO4。
[答案]
（1）2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O
（2）碱性、漂白性 （3）①检验白雾中是否含有Cl2，排除Cl2干扰 ②白雾中混有SO2，SO2可与酸化的AgNO3反应生成白色沉淀 （4）向漂粉精溶液中逐滴加入硫酸，观察溶液是否变为黄绿色 （5）①CaSO4 ②SO2＋Cl2＋2H2O===SO
＋2Cl－＋4H＋
3．（2016·甘肃兰州一中冲刺卷）已知漂白粉有效成分能与浓盐酸反应生成Cl2和一种固体时能作干燥剂的物质等。
请从图中选用适当的实验装置，设计一个最简单的实验，测定漂白粉有效成分的质量分数。
请填写下列空白：
（1）实验中漂白粉有效成分与浓盐酸反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
（2）所选用装置的连接顺序应是（填各接口的字母代号）
________________________________________________________________________。
（3）在读取量筒的刻度数时，应注意________________________________________________________________________。
（4）若各仪器内仍残留有少量Cl2，则测定结果将________________（填“偏高”“偏低”或“不影响”），其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（5）某同学在实验中发现量筒里未收集到液体，其失败的原因可能是下列中的________________________________________________________________________。
①装置漏气 ②浓盐酸已变成稀盐酸 ③所选仪器容积太大 ④漂白粉已全变质 ⑤e接f ⑥d接f
A．①②③ B．①②④⑤
C．①②④⑥D．全部
解析：
（1）漂白粉的有效成分是Ca（ClO）2，与浓盐酸反应的化学方程式为Ca（ClO）2＋4HCl===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O。
（2）根据题目要求可选A为氯气的发生装置，C、D为测量气体体积装置。
（3）在读取量筒的刻度数时，应注意①C、D两仪器内的液面应相平；②视线与凹液面最低点应相平；③装置内气体应恢复至室温。
（4）不影响，因为同温同压下，同量的Cl2和空气所排出的液体体积相等。
（5）装置漏气、e接f会造成无法收集到气体，浓盐酸已变成稀盐酸、漂白粉已全变质会造成气体无法制得。
答案：
（1）Ca（ClO）2＋4HCl===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O
（2）a接e，d接f （3）①C、D两仪器内的液面应相平；②视线与凹液面最低点应相平；③装置内气体应恢复至室温 （4）不影响 同温同压下，同量的Cl2和空气所排出的液体体积相等 （5）B
考点二 氯气的实验室制法和Cl－检验
1．实验室制取、收集干燥纯净氯气的装置
2.Cl－的检验
试剂：
AgNO3溶液和稀HNO3
操作步骤：
取待测液少许于一洁净试管中，滴加硝酸酸化再加AgNO3溶液，生成白色沉淀，则说明含Cl－。
注意事项：
检验Cl－时一般用稀HNO3的目的是排除CO
等离子的干扰。
1．实验室用MnO2和浓盐酸来制取氯气，主要操作有：
①将蒸馏烧瓶固定在铁架台上；②把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯确定铁圈的高度，固定好铁圈，放好石棉网；③用药匙向蒸馏烧瓶中加入MnO2，再向分液漏斗中加浓盐酸，并将导管放入集气瓶中；④检查气密性；⑤在蒸馏烧瓶上装好分液漏斗，连接好导管。
最好的实验操作顺序是________________________________________________________________________。
答案：
②①⑤④③
2．根据装置及实验目的填写试剂和实验现象。
装置
试剂
实验现象
实验目的
A
验证干燥的氯气无漂白作用，湿润的氯气有漂白作用
B
C
D
验证氯气具有强氧化性，可与金属及还原性物质反应
E
F
G
吸收多余的氯气
答案：
浓硫酸 干燥红色布条 无明显变化 湿润红色布条 红色布条褪色 FeCl2溶液 溶液由浅绿色变棕黄色 淀粉KI溶液 溶液变为蓝色 铁粉 产生棕色烟 NaOH溶液
考向1 氯气的制备实验原理、装置问题
某同学设计的实验室制备氯气的装置如下图。
图中涉及的实验装置或药品有错误的是（ ）
A．①③④ B．①③
C．③④ D．①②③④
[解析] 装置①中如果使用普通漏斗，会造成氯气的外逸，所以应将①中的普通漏斗改为分液漏斗，且反应物要用浓盐酸；装置③的导气管长短错误，应长进短出；④中尾气处理装置中不能用Ca（OH）2溶液，Ca（OH）2溶液浓度小，吸收不充分，通常用NaOH溶液。
[答案] A
「思维建模」
1．氯气制取过程中的四注意：
（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装置中残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气。
（4）尾气吸收：
Cl2有毒，必须有尾气吸收装置，常用吸收剂为NaOH溶液或碱石灰，不用澄清石灰水，因澄清石灰水中Ca（OH）2浓度小，吸收慢且吸收不完全。
2．氯气制备与性质探究实验典型实验装置设计，如下图：
1．（2014·高考江苏卷）下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验，能达到实验目的的是（ ）
A．用装置甲制取氯气
B．用装置乙除去氯气中的少量氯化氢
C．用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液
D．用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O
解析：
选C。
A项，利用MnO2和浓盐酸制氯气，需要加热，故无法达到实验目的；B项，洗气装置气体应该是长进短出，且Cl2和HCl都能与NaHCO3溶液反应，应用饱和食盐水除去Cl2中的HCl，故无法达到实验目的；C项，MnO2不溶于水，MnCl2能溶于水，因此可以用过滤法分离，正确；D项，加热蒸干时MnCl2会发生水解：
MnCl2＋2H2O
Mn（OH）2↓＋2HCl↑，无法制得MnCl2·4H2O。
2．已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。
若用下图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并使它与金属反应。
每个虚线框表示一个单元装置，其中错误的是（ ）
A．①和② B．②
C．②和③D．②③④
解析：
选D。
NaOH与氯气反应，不能用氢氧化钠溶液除去氯气中的氯化氢杂质，②错误；③中的进气管短，出气管浸入液面下，错误；④为密闭装置，错误。
3．（2016·山东单县五中高三检测）实验室用下列两种方法制氯气：
①用含HCl146g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87gMnO2与足量浓盐酸反应。
所得的氯气（ ）
A．①比②多B．②比①多
C．一样多D．无法比较
解析：
选B。
146gHCl的物质的量为4mol,87gMnO2的物质的量为1mol，由方程式：
MnO2＋4HCl（浓）
MnCl2＋Cl2↑＋2H2O知，1molMnO2可以与4molHCl反应，但是，应注意稀盐酸与MnO2不反应，也就是说1molMnO2与足量浓盐酸反应生成的Cl2多。
考向2 以氯气性质为载体的综合实验探究
（2016·河南洛阳复习效果测评）高锰酸钾是一种典型的强氧化剂，无论在实验室还是在化工生产中都有重要的应用。
如下图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置（夹持设备已略）。
（1）制备氯气选用的药品为高锰酸钾和浓盐酸，相应的离子方程式为________________________________________________________________________。
（2）装置B的作用是________________________________________________________________________。
实验进行时C中可能发生堵塞，请写出发生堵塞时B中的现象：
________________________________________________________________________。
（3）装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，为此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入________（选“a”“b”或“c”）。
a
b
c
Ⅰ
干燥的有色布条
湿润的有色布条
湿润的有色布条
Ⅱ
碱石灰
浓硫酸
无水氯化钙
Ⅲ
湿润的有色布条
干燥的有色布条
干燥的有色布条
（4）设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。
当向D中缓缓通入足量氯气时，可以看到无色溶液逐渐变为红棕色，说明氯的非金属性大于溴。
打开活塞，将D中的少量溶液加入E中，振荡E，观察到的现象是________________________________________________________________________
________________。
该现象________（填“能”或“不能”）说明溴的非金属性强于碘，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[解析]
（2）盐酸易挥发，反应制取的氯气中含有氯化氢，装置B中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl；装置B也兼起安全瓶的作用，实验进行时若C中发生堵塞，B中的压强增大，B中长颈漏斗中的液面上升，形成水柱。
（3）装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性。
验证干燥氯气无漂白性，而湿润的有色布条中氯气和水反应生成的次氯酸具有漂白性。
所以装置C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ应依次放入湿润的有色布条、无水氯化钙、干燥的有色布条，故选c。
（4）打开活塞，将装置D中含溴单质的少量溶液加入含碘化钾溶液和苯的装置E中，溴单质和碘化钾溶液反应生成碘单质，碘单质溶于苯呈紫红色。
振荡，观察到的现象是E中溶液分为两层，上层（苯层）为紫红色。
但是若通入的氯气过量，Cl2也能将I－氧化为I2，则不能说明溴的非金属性比碘强。
[答案]
（1）2MnO
＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O
（2）除杂和安全瓶 锥形瓶中的液面下降，长颈漏斗中的液面上升 （3）c （4）E中溶液分为两层，上层（苯层）为紫红色 不能 过量的Cl2也可将I－氧化为I2
「思维拓展」
（1）制取Cl2原理的创新
实验室制取Cl2不一定只用MnO2和浓盐酸混合共热，而采用常温下就能发生反应的浓盐酸和强氧化剂，如：
KMnO4、KClO3、K2Cr2O7、Ca（ClO）2等。
（2）制取Cl2装置的创新
4．（高考经典题）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
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