届高考化学一轮复习 12富集在海水中的元素氯讲义.docx
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届高考化学一轮复习12富集在海水中的元素氯讲义
富集在海水中的元素——氯
1.了解氯单质及其重要化合物的主要性质及应用。
（高频）
2.了解氯单质及其重要化合物对环境质量的影响。
3.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）。
（中频）
氯气的性质、制法和应用
1．物理性质
氯气是一种有强烈刺激性气味的有毒气体，能溶于水，但在饱和食盐水中的溶解度很小，所以可用排饱和食盐水法收集氯气。
2．化学性质（写出有关化学方程式）
3．Cl2的制法
（1）实验室制法
化学方程式：
MnO2＋4HCl（浓）
MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
（2）工业制法（电解法）
化学方程式：
2NaCl＋2H2O
2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。
4．应用
（1）制盐酸：
利用H2在Cl2中燃烧生成HCl，然后溶于水制盐酸。
（2）制漂白液：
利用Cl2与NaOH溶液反应制备，其有效成分为NaClO。
（3）制漂白粉：
利用Cl2与Ca（OH）2乳浊液反应制备，其有效成分为Ca（ClO）2。
（4）制含氯有机物，如Cl2与CH4反应可生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4有机物。
氯的重要化合物
1．次氯酸
（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。
2．次氯酸盐
（1）
（2）
3．今天人们不直接用Cl2作漂白剂而常用漂白液或漂白粉的理由是Cl2在水中的溶解度不大而且生成的HClO不稳定，难以保存，使用不方便，效果不理想。
卤素及卤离子检验
1．卤素（包括F、Cl、Br、I等）简介
（1）单质物理性质的递变规律
①单质颜色逐渐变深（F2：
淡黄绿色气体；Cl2：
黄绿色气体；Br2：
深红棕色液体；I2：
紫黑色固体）。
②密度逐渐增大；熔、沸点逐渐升高。
（2）单质及化合物的化学性质
①单质（从F2至I2）：
氧化性逐渐减弱，与氢气化合越来越难，与H2O反应逐渐减弱。
②化合物（从F至I）：
HX稳定性逐渐减弱，X－的还原性逐渐增强。
（3）卤素单质性质的特殊性
①Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质；液溴易挥发且有毒，通常用水液封来保存。
②I2易升华，I2遇淀粉变蓝。
③Br2和I2都可被某些有机溶剂（如四氯化碳、苯）萃取。
④氟元素无正价，F2与H2O发生置换反应生成O2（2F2＋2H2O===4HF＋O2）。
2．卤离子（Cl－、Br－、I－）检验
（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
1．易误诊断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）H2、Cu、Fe在Cl2发生的反应均是燃烧反应（ ）
（2）燃烧反应一定是O2参加的氧化还原反应（ ）
（3）Cl2与H2O或NaOH的反应中氯气既是氧化剂又是还原剂（ ）
（4）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（ ）
（5）漂白粉在空气中久置的过程中不可能发生氧化还原反应（ ）
（6）氯水是Cl2的水溶液，溶液中只含有Cl2和H2O（ ）
（7）要证明Cl2无漂白性而HClO有漂白性的实验方法，可以先让干燥Cl2通入干燥的有色布条，再通入湿润的有色布条看是否褪色（ ）
（8）Cl2氧化性比Br2强，故还原性Cl－>Br－（ ）
【答案】
（1）√
（2）× （3）√ （4）√ （5）× （6）× （7）√ （8）×
2．写出下列反应的离子方程式：
（1）Cl2与H2O反应：
_____________________________________________________。
（2）Cl2与NaOH溶液反应：
_______________________________________________。
（3）Cl2与FeCl2溶液反应：
_______________________________________________。
（4）Cl2与NaBr溶液反应：
_______________________________________________。
（5）NaClO溶液中通入过量CO2：
___________________________________________。
（6）Ca（ClO）2溶液中加入稀HCl：
____________________________________________。
【答案】
（1）Cl2＋H2O
H＋＋Cl－＋HClO
（2）Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
（3）Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－
（4）Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
（5）ClO－＋CO2＋H2O===HClO＋HCO
（6）ClO－＋H＋===HClO
3．84消毒液的有效成分是_____。
向稀释后的84消毒液中加入3～4滴紫色石蕊试液的现象为________，
原因是（用离子方程式表示）_______________________________________。
【答案】 NaClO 溶液先变蓝，后褪色 ClO－＋H2O
HClO＋OH－
3种颜色：
Cl2为黄绿色；氯水为淡黄绿色；H2在Cl2中燃烧火焰为苍白色。
Cl2的4个应用相应反应
①制氯化氢：
H2＋Cl2
2HCl
②制氯水：
Cl2＋H2O
HCl＋HClO
③制漂白液：
Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
④制漂白粉：
2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O
Cl2制备的4个装置：
制气—净化—收集—尾气吸收
氯水中3分子4离子：
H2O、Cl2、HClO、H＋、Cl－、ClO－、OH－
氯及其化合物的性质和转化关系
1.氯及其化合物的性质及转化关系
2．氯水的成分和性质
成分
性质
表现
Cl2
氧化性
能够氧化Fe2＋、Br－、I－、S2－、SO2等
Cl－
生成沉淀
加入硝酸银溶液产生白色沉淀
HClO
不稳定性
在光照下氯水中有气泡产生
HClO
强氧化性
①使湿润的有色布条或品红溶液褪色；
1使紫色石蕊溶液先变红后褪色；
③杀菌消毒
H＋
酸性
①使紫色石蕊溶液变红；
②加碳酸盐产生气泡
3.液氯、新制氯水、久置氯水的比较
液氯
新制氯水
久置氯水
分类
纯净物
混合物
混合物
颜色
黄绿色
浅黄绿色
无色
性质
氧化性
酸性、氧化性、漂白性
酸性
粒子种类
Cl2
Cl2、HClO、H2O、H＋、Cl－、ClO－、OH－
H2O、H＋、Cl－、OH
（1）氯水的保存：
密封保存在棕色试剂瓶中，并放在阴暗处。
（2）Cl2尽管有较强的氧化性，但没有漂白性，氯水具有漂白性的原因是Cl2与水反应生成的HClO具有强氧化性，使有色物质被氧化而褪色。
（3）离子共存问题：
ClO－与Fe2＋、I－、S2－、HS－、SO
等在水中因发生氧化还原反应不能大量共存。
（2012·上海高考）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晶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
A
a处变蓝，b处变红棕色
氧化性：
Cl2>Br2>I2
B
c处先变红，后褪色
氯气与水生成了酸性物质
C
d处立即褪色
氯气与水生成了漂白性物质
D
e处变红色
还原性：
Fe2＋>Cl－
【解析】 a处变蓝，b处变红棕色，说明Cl2分别与KI、NaBr作用生成I2、Br2，可证明氧化性：
Cl2＞I2、Cl2＞Br2，无法证明I2与Br2之间氧化性的强弱，A项错误；c处先变红，说明氯气与水生成酸性物质，后褪色，则证明氯气与水生成具有漂白性的物质，B项错误；d处立即褪色，也可能是氯气与水生成酸性物质中和了NaOH，C项错误；e处变红说明Cl2将Fe2＋氧化为Fe3＋，证明还原性：
Fe2＋＞Cl－，D项正确。
【答案】 D
考向1 氯及其化合物的主要性质
1．（2014·福建晋江联考改编）化学与生活是紧密相联的，下列说法中正确的是________。
A．氯气可用作消毒剂和漂白剂，是因为氯气与水反应生成的次氯酸具有强氧化性
B．二氧化氯具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒
C．地震灾区和洪涝灾区都用漂白粉消毒，主要是利用漂白粉溶液的碱性和氧化性
D．氯气与烧碱溶液或石灰乳反应都能得到含氯消毒剂
E．能用同一原理解释ClO－与Fe2＋、H＋均不能大量共存
F．能用同一原理解释SO2、Cl2均能使品红溶液褪色
G．能用同一原理解释漂白粉和水玻璃长期露置在空气中变质
【解析】 B选项，ClO2具有强氧化性，错误；C选项，主要利用漂白粉的强氧化性，错误；E选项，ClO－与Fe2＋因发生氧化还原反应而不能大量共存，ClO－与H＋因为生成不稳定的HClO不能大量共存；F选项，SO2使品红溶液褪色是因为与有色物质结合生成不稳定的无色物质，Cl2能使品红溶液褪色是Cl2与水生成的HClO的强氧化性；G选项，漂白粉变质既发生复分解反应也发生氧化还原反应，而水玻璃变质只发生复分解反应，不发生氧化还原反应。
【答案】 AD
考向2 氯水的多重性
2．氯水中含有多种成分，因而具有多种性质，根据氯水分别与如图四种物质发生的反应填空（a、b、c、d重合部分代表物质间反应，且氯水足量）。
（1）能证明氯水具有漂白性的是________（填“a”、“b”、“c”或“d”）。
（2）c过程中的现象是___________________________，b过程中反应的离子方程式为________________。
（3）a过程中反应的化学方程式为____________________________。
【解析】 氯水中Cl2能氧化FeCl2，H＋与Na2CO3，石蕊作用，Cl－能与Ag＋生成AgCl，HClO能漂白石蕊的颜色。
【答案】
（1）d
（2）产生白色沉淀 2H＋＋CO
===H2O＋CO2↑
（3）Cl2＋2FeCl2===2FeCl3
氯气的实验室制法和性质实验探究
1.氯气的实验室制法
（1）实验原理：
MnO2＋4H＋＋2Cl－
Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O，若无MnO2，可以用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等氧化剂代替，反应不需要加热，如2KMnO4＋16HCl（浓）===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O。
（2）实验装置：
发生—净化—收集—尾气吸收
（3）验满方法：
①将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。
②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。
③实验室制取Cl2时，常常根据集气瓶中气体的颜色判断是否收集满。
2．常见的性质实验装置形式
（2013·郑州模拟）某学习小组通过查阅资料发现用KClO3和浓盐酸反应也可以制备氯气。
为此该小组利用如图所示装置在实验室中制取Cl2并探究其相关性质。
（1）装置A中存在一处错误，请改正这处错误：
__________________________________________。
（2）写出装置A中发生反应的化学方程式：
_____________________________________________。
（3）为了除去氯气中的氯化氢，需要在装置A、B之间添加装置E，装置E中所盛装的试剂为________。
为了探究使有色布条褪色的是氯气还是氯气与水反应的生成物，需要在整套装置中添加装置E，其中加入浓硫酸，装置E在整套装置中的添加位置为________（填序号）。
a．A、B之间 b．B、C之间
c．C、D之间d．D之后
（4）取下集气瓶B，将铁丝加热至红热状态，伸入到集气瓶B中，可以观察到的现象是_______，能检验该反应产物中铁元素价态的试剂是________（填序号）。
a．氯水b．蒸馏水和铁粉
c．氢氧化钠溶液d．KSCN溶液
（5）上述装置中还存在一个明显的缺陷，改进的方法是________________________。
【解析】
（1）浓盐酸易挥发，应改用分液漏斗滴加。
（2）KClO3具有氧化性能氧化浓HCl。
（3）用饱和NaCl溶液除去Cl2中的HCl，以免Cl2的溶解。
要探究有色布条褪色的是Cl2还是Cl2与H2O反应的生成物，应保证通入干燥有色布条的气体无水，故应放在B、C之间。
（4）Fe在Cl2中点燃可燃烧生成红棕色烟，FeCl3可用Fe和H2O、碱液和KSCN溶液鉴别。
（5）尾气有毒，没有尾气吸收装置。
【答案】
（1）普通漏斗换为分液漏斗
（2）KClO3＋6HCl===KCl＋3Cl2↑＋3H2O
（3）饱和食盐水 b
（4）集气瓶内有红棕色烟产生 b、c、d
（5）在装置D后增加一个盛NaOH溶液的烧杯吸收Cl2
（1）注意氯气的尾气吸收试剂的选择。
实验室制取氯气时，常用NaOH溶液吸收多余的氯气，也可以用Na2SO3溶液或Na2CO3溶液，但不用澄清石灰水，因为Ca（OH）2的溶解度较小，澄清石灰水中Ca（OH）2的含量少，吸收不完全。
（2）制取氯气时要缓缓加热，温度过高会导致HCl大量挥发。
（3）注意盐酸的浓度对反应的影响。
制取Cl2所用的盐酸为浓盐酸，稀盐酸与MnO2不反应。
随着反应的进行，浓盐酸变为稀盐酸，反应停止。
考向1 实验室制备Cl2的反应原理考查
3．下列方法中，可制得Cl2的正确组合是________。
①MnO2和浓盐酸混合共热 ②KMnO4和浓盐酸混合
③NaClO和浓盐酸混合 ④K2Cr2O7和浓盐酸混合
⑤KClO3和浓盐酸混合
A．①②B．②③④
C．①④D．①②③④⑤
【解析】 MnO2、KMnO4、NaClO、K2Cr2O7、KClO3都具强氧化性，均能氧化浓HCl生成Cl2。
【答案】 D
考向2 实验室制备Cl2及其性质探究
4．（2013·海南高考）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
【解析】 装置顺序为：
制氯气、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”。
【答案】 B
假设验证型实验题
【典题例证】 （2013·北京高考）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
A
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。
。
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：
__________________________。
解题关键点：
（1）须明确漂粉精的成分和性质
漂粉精的成分为CaCl2和Ca（ClO）2，有效成分为Ca（ClO）2；Ca（ClO）2属于强碱弱酸盐，在水溶液中ClO－水解：
ClO－＋H2O
HClO＋OH－，使溶液显碱性，且HClO具有强氧化性，能漂白有色物质。
（2）须明确A瓶中持续通入SO2的现象和对应的反应
ⅰ.液面上方出现的雾：
Ca（ClO）2＋2SO2＋2H2O===2HCl＋CaSO4＋H2SO4
ⅱ.稍后，出现浑浊，溶液变为黄绿色：
CaSO4微溶于水，故出现浑浊；ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2＋H2O
ⅲ.稍后，产生大量白色沉淀，黄绿色褪去：
SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl
（3）须明确白雾的成分
白雾由HCl小液滴形成，其中混有SO2，可能混有Cl2。
解题疑惑点：
（1）漂粉精的制备原理是2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O。
（2）根据pH试纸先变蓝，可知漂粉精溶液显碱性；变蓝后又褪色，说明漂粉精溶液具有漂白性。
（3）①因为Cl2能使湿润的KI淀粉试纸变蓝，可利用湿润的KI淀粉试纸检验有无Cl2，同时也为后面产生的白色AgCl沉淀排除Cl2的干扰。
②白雾中混有SO2，SO2也可与酸化的AgNO3反应产生白色沉淀，故不能证明白雾中含有HCl。
（4）要证明现象ⅱ中的黄绿色是溶液酸性增强引起的，可以在原漂粉精滤液中滴加稀H2SO4，观察溶液的颜色变化。
（5）向沉淀X中加入稀HCl，无明显变化，则排除亚硫酸根离子；取上层清液，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，则证明沉淀X应为CaSO4；持续通入二氧化硫黄绿色褪去，同时产生大量沉淀，则反应为Ca2＋＋SO2＋Cl2＋2H2O===CaSO4↓＋4H＋＋2Cl－。
【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反应产生白色沉淀
（4）向漂粉精溶液中逐滴加入稀硫酸，观察溶液是否变为黄绿色
（5）①CaSO4 ②SO2＋Cl2＋2H2O===SO
＋2Cl－＋4H＋
探究氯水溶液中具有漂白性的微粒
高考母题
下列说法是否正确？
为什么？
（1）（2012·山东高考）Cl2能使品红溶液褪色，说明Cl2有氧化性
（2）（2012·北京高考）将放有湿润红色纸条和饱和氯水的两小烧杯放在一个密闭的倒扣的大烧杯中，红色纸条褪色。
【答案】
（1）不正确，Cl2与H2O反应生成的HClO有强氧化性且具有漂白性。
（2）正确，Cl2使湿润红纸条褪色。
教材溯源
（人教必修1P84）
1．氯水的漂白作用
将有色纸条或布条、有色花瓣放入盛有1/3容积新制氯水的广口瓶中，盖上玻璃片，观察现象，并给予解释与结论。
2．干燥的氯气能否漂白物质
将有色纸条、布条、有色花瓣放入盛满干燥氯气的集气瓶中，盖上玻璃片。
观察现象，并给予解释和结论。
命题展望
氯水的多重性几乎每年的高考试题中都有体现。
教材中主要通过对比Cl2和氯水能否使有色物质褪色的实验来证明氯水漂白的粒子为HClO不是Cl2。
高考命题者由此进行设计不同的角度。
主要有下列命题点：
1．氯水的主要粒子成分主要有哪些？
【提示】 H2O、Cl2、HClO、H＋、Cl－、ClO－、（OH－）。
2．氯水的漂白原理是什么？
【提示】 Cl2与H2O反应生成的HClO具有强氧化性，而有色物质被氧化而褪色。
3．氯水如何保存？
【提示】 保存在棕色带玻璃塞的试剂瓶里，并放于冷暗处。
4．向含酚酞的NaOH溶液中滴加氯水，溶液由红色变为无色，其原因可能有二：
一是氯水中含有HClO，因HClO漂白作用使溶液褪色；二是氯水中含有H＋，因发生中和反应使溶液褪色。
请设计简单的实验证明哪种原因是合理的。
【提示】 取褪色后的溶液再加入NaOH溶液，若又恢复红色，则说明后者合理。
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