2017-2018学年度高一化学《富集在海水中的元素-氯》知识点归纳总结及其典例导析

富集在海水中的元素——氯学习目标】1．了解氯气的物理性质，理解氯气的化学性质。2．了解氯气的实验室制法和用途。了解C卜检验，了解卤素的性质。要点梳理】要点一、氯元素在自然界中的存在和氯气的物理性质氯元素的存在在自然界里，氯元素以化合态存在，游离态的氯只能通过人工方法而制得。氯元素是最重要的“成盐元素”，主要以NaCl的形式存在于海水和陆地的盐矿中。海洋中含盐3%,主要是NaCl,还含有MgCl2、MgSO4等盐类,致使海水既咸又苦，不能直接饮用。人体体液中的Na+和C1-对于调节体液的物理和化学特性，保证体内正常的生理活动和功能发挥着重要作用。人体每天必须经过食物和食盐来补充人体所缺失的Na+和Cl-O闻气体时的正确操作氯气的物理性质氯气是一种黄绿色、具有强烈刺激性气味的有毒气体,在低温和加压情况下可以转化为液态（液氯）和固态。氯气能溶于水，25°C时，1体积的水可以溶解2体积的氯气，所得水溶液称为氯水。闻气体时的正确操作在实验室闻氯气气味时，应该用手轻轻在瓶口扇动，仅使极少量的氯气飘过鼻孔，如右图所示，闻其他气体的气味时也应采用这种方法。注意：应注意气体溶解度的表示方法与固体不同，固体的溶解度是在一定温度下，溶液达到饱和状态时，100g溶剂（水）中溶解的溶质的质量（g）。气体的溶解度用体积比表示，与温度、压强有关，如常温（25°C）常压下，氯气可以1：2溶解于水，应理解为1L水中可溶解2L的氯气或1体积水中可溶解2体积的氯气。要点二、氯气的化学性质要点诠释：氯是第17号元素，其原子的最外层有7个电子，在化学反应过程中很容易得一个电子形成氯离子（Cl—）即达到8个电子的稳定结构，表现为典型的非金属性。氯气是双原子分子，其分子虽已达到8电子稳定结构但不是最稳定状态，在一定条件下易与其他物质发生化学反应，通常做氧化剂，且是强氧化剂。氯气非常活泼，因而在自然界中无游离态的氯存在，化合态的氯主要以-1价的氯化物形式存在于自然界中。与金属的反应大多数金属在点燃或灼热的条件下，都能与氯气发生反应生成氯化物。对于有变价的金属元素和氯气发生反应时生成其高价氯化物。如Fe与Cl2反应不管Fe是否过量都只能生成FeCl3。Cl2+2Na^^2NaCl3Cl2+2Fe=点红2FeCl3（但在常温下干燥的氯气不与铁反应，所以可以将液氯储存在钢瓶里。）Cl2+Cu=^CuCl2与非金属反应占燃H2+ci2=^2HCl现象：氢气在氯气中安静燃烧，发出苍白色火焰，瓶口上方有白雾。注意：（1）光照h2和C12的混合气体时，会发生爆炸，因此工业生产是用点燃的方法来生产盐酸，绝对不能用光照的方法。（2）工业盐酸呈黄色是因其中混有FeCl3o拓展延伸：2P+3Cl2（少量2PC13（白雾）2P+5Cl2（足量2PCl5（白烟）与水反应（1）氯气与水反应的情况在常温下，溶于水中的部分Cl2与水发生反应，生成盐酸（HC1）和次氯酸（HC1O）：C12+H2O==HC1+HC1O。Cl2既被氧化又被还原，氧化剂、还原剂都是Cl2o'2）次氯酸的重要性质「「一「」「：第1页1——TT——T第第2页强氧化性：HC1O中+1价Cl表现出很强的得电子能力，得电子还原成Cl-，其氧化性比Cl2还强。HC10以其强氧化性杀死水中的病菌，起到消毒的作用，还能使染料和有机物质褪色而具有漂白作用。弱酸性：HC1O是一元弱酸，酸性比碳酸还弱，在水中只有少部分发生电离：HC1O7^H++C1O-。Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O(可作漂白液，有效成分为NaClO)。③不稳定性：HC1O只存在于水溶液中，在光照下易分解放出氧气：2HC1O」Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O(可作漂白液，有效成分为NaClO)。2Cl2+2Ca(OH)2==CaC屮Ca(ClO)2+2H2O。漂白粉(或漂粉精)的有效成分均为Ca(ClO)2。要点三、氯水的成分和性质1.氯水及液氯的区别液氯新制氯水久置氯水成分Cl2Cl2、HClO、HOH+、Cl->ClO-、OH-H+、C卜、H2O分类纯净物〜〜混合物混合物〜颜色黄绿色黄绿色无色性质氧化性酸性、氧化性、漂白性酸性要点诠释：强，失去强氧化性而变质(久置氯水实为极稀的盐酸)。氯水久置，会因HC1O的分解导致其中的Cl2全部与H2O反应，HC1O完全分解成盐酸和O2，使溶液酸性增强，失去强氧化性而变质(久置氯水实为极稀的盐酸)。2．氯水的性质氯水的多种成分决定了它具有多重性质：①Cl2的强氧化性；②HC1的强酸性；③HC1O的强氧化性、弱酸性；®C卜的性质。在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，现列表如下：所加试剂参与反应的微粒实验现象离子方程式或解释AgNO3溶液Cl-白色沉淀C卜+Ag+==AgClJNa2CO3固体H+有气泡产生2H++CO32-==CO2f+H2O有色布条HClO布条颜色褪去发生氧化还原反应「FeCl2溶液Cl2溶液变棕黄色2Fe2++Cl2==2Fe3++2C卜石蕊溶液HClO、H+先变红后褪色酸性和漂白性镁粉Cl2、H+氯水的颜色褪去并有气泡产生Mg+Cl2==Mg2++2Cl-Mg+2H+==Mg2++H2f要点四、氯气的实验室制法1、原理：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2T+2H2O或：2KMnO4+16HCl(浓)==2MnCl2+2KCl+5Cl2T+8H2O注：若用KMnO4制Cl2，则不需加热。2、发生装置：固+液加热型3、净化：将气体通过盛有饱和食盐水的洗气瓶4、干燥：将气体通过盛有浓硫酸的洗气瓶5、收集：用向上排空气法或排饱和食盐水法。6、尾气吸收：用NaOH溶液吸收多余的氯气，防止污染空气。注:Ca(OH)2的溶解度太小，所以尾气吸收时不用石灰水，而用NaOH溶液。7、验满方法将湿润的淀粉-KI试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。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。要点五、氯离子的检验1•试剂：稀硝酸、AgNO3溶液。2•操作：取待测液2mL加入试管中，先滴入少量稀硝酸，然后再滴入AgNO3溶液。3•现象及结论：产生白色沉淀，该溶液中含有Cl-O4.原理：Ag++Q-==AgClJ。要点诠释：(1)加稀硝酸的目的是排除CO32-的干扰，因为Ag2CO3是可以溶于稀硝酸的白色不溶物。因此，鉴定时可以将加试剂的顺序颠倒，即可以先加AgNO3，再加稀硝酸。若生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，同样可以证明溶液中有Cl-o（2）不用稀盐酸、稀硫酸酸化，否则引入Cl-、SO42-产生干扰。要点六、成盐元素——卤素1．卤素的原子结构在元素周期表中，与氯元素处于同一纵行一一第VIIA族的元素还有氟（F）、溴（Br）、碘（I）、砹（At,人工合成元素）。与氯元素一样，这些元素原子的最外电子层都有7个电子，都是典型的非金属元素。由于第VIIA族元素都能与Na、K、Ca、Mg等金属化合生成盐，所以统称为卤素（成盐元素）。2•物理性质F2Cl2Br2I.颜色淡黄绿色黄绿色深红棕色紫黑色状态气态气态液态固态水中溶解性反应可溶可溶微溶熔沸点逐渐升高Cl2、Br2、£易溶于苯、CCl4、汽油等有机溶剂。注意：从溴水中萃取出Br2,可向其中加入苯，振荡、静置，溶液分两层，上层橙红色，下层为水层，近乎无色；从碘水中萃取»可向其中加入CCl4，振荡、静置，溶液分两层，上层（水层）近乎无色，下层为紫红色（已知苯的密度小于水的密度，CCl4的密度大于水的密度，且二者均不溶于水）。3．卤素的化学性质氯是第VIIA族中的代表性元素。氟、溴、碘的单质的化学性质与氯气相似，都具有氧化性，并随元素原子核电荷数的增大而逐渐减弱。溴加热时缓慢与h2化合；碘持续加热,（1）与H2的反应：H2+X溴加热时缓慢与h2化合；碘持续加热,（2）与H（2）与H2O的反应，从F2-|逐渐减弱:F2：2F2+2H2O===4HF+O剧烈）Cl2:Cl2+H2O===HCl+HClOX2+H2OHX+HXO(X为Br或I)(3)与碱溶液反应：X2+2NaOH==NaX+NaXO+H2°（X为Cl、Br、I，反应能力逐渐减弱）（4）与金属反应，从F2—L反应能力逐渐减弱。常见金属Na、K、Mg、Al、Fe、Cu、Zn等均能与卤素单质反应。如：2Fe+3Br2==2FeBr3，Fe+I2丄「Fe|（£的氧化性不强，与变价金属反应得低价盐）。（5）卤素单质间的置换反应：Cl2+2Br-==2Cl-+Br2;Cl2+2I-==2Cl-+I2;Br2+2I-==2Br-+I2。氧化性：;还原性：Cl-vBr-vI-。【典型例题】类型一、氯气的物理性质例1、下列说法正确的是（）A.液氯的成分是氯分子和水可用鼻子直接靠在集气瓶□闻氯气的气味可用向上排空气法收集氯气D•实验中，可用水吸收剩余的氯气【思路点拨】氯气的物理性质：氯气是一种黄绿色、具有刺激性气味的有毒气体，密度大于空气，在水中溶解性不大，易液化。【答案】C【解析】氯气在低温和加压时会变为液体，称为液氯，是一种纯净物，所以A错误；氯气有毒，闻其气味的方法：用手在集气瓶□轻轻扇动，使极少量的氯气飘进鼻孔，所以B错误；氯气的密度比空气大，所以可以用向上排空气法收集，因此C正确；由于氯气在水中的溶解性不大，所以不能用水吸收余氯，所以D错误。【总结升华】本题是对氯气物理性质的直接考查。对于物理性质，不仅要记住，还要会应用，如颜色、气味、状态、密度、溶解性等性质在氯气制取中收集方法的选择上的应用。举一反三：【变式1】下列关于液氯和氯气的说法正确的是（）A.液氯和氯气不是同种物质B•标准状况下Cl2的密度约为3.17g>iC.液氯不导电，是非电解质，氯气能导电，是电解质第3页D.液氯是混合物，氯气是纯净物【答案】B【解析】标准状况下Cl2的密度约为：71g/（22.4L・mol-i）=3.17g・L-1【变式2】关于氯气的叙述中，下列正确的是（）氯气是一种黄绿色、有毒的气体氯气在自然界中既可以以化合态存在，也可以以游离态存在氯气不能溶解于水，所以可用排水法收集氯气氯气、氯水、液氯是同一种物质，只是状态不同，都属于纯净物【答案】A类型二、氯气的化学性质例2、下列氯化物中，既能由金属和氯气直接反应制得，又能由金属和盐酸反应制得的是（）CuCl2B.FeCl2C.FeCl3D.AlCl3【思路点拨】具有可变价态的金属（如Fe、Cu等）与氯气反应，生成高价态金属氯化物；活泼的金属与盐酸反应，生成低价态金属氯化物，而不活泼的金属与盐酸不反应。【答案】D【解析】铜与氯气反应，生成CuCl2，与盐酸不反应，所以A错误；铁与氯气反应生成FeCl3，与盐酸反应生成FeCl2，所以B、C错误；铝与氯气反应生成AlCl3，与盐酸反应生成AlCl3和H2，所以D正确。【总结升华】氯气与大多数金属反应，生成高价态金属氯化物；只有金属活动顺序表中氢以前的金属，才能跟盐酸反应，并且一般生成低价态金属氯化物和氢气，所以符合题意的是具有不变价态、且在金属活动顺序表中排在氢以前的金属的氯化物。举一反三：【变式1】氯气跟下列物质反应时，能产生白雾的是（）；能产生白烟的是（）；产物溶于水后，溶液呈蓝色的是（）A.NaB.CuC.H2D.Fe【答案】CAB【变式2】氯气是一种重要的工业原料。工业上利用反应3C12+2NH3==N2+6HC1检查氯气管道是否漏气。下列说法错误的是（）若管道漏气遇NH3就会产生白烟B.该反应利用了Cl2的强氧化性C.该反应属于复分解反应D.生成1molN2有6mol电子转移【答案】C【解析】NH3与Cl2反应生成HC1气体，HC1气体再与NH3反应生成NH4Cl白色固体，A正确。由-32340-30-13Cl24-2NH3^=N2+6Ha可分析出B、D两项均正确。由复分解反应的定义知C错。类型三、氯水性质的多重性例3、在氯水中存在多种分子和离子，它们在不同的反应中表现各自的性质。下列实验现象和结论一致且正确的是（）加入有色布条，一会儿有色布条褪色，说明溶液中有Cl2存在溶液呈黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2分子存在先加入盐酸酸化，再加入AgNO3溶液产生白色沉淀，说明有Cl-存在加入NaOH溶液，氯水黄绿色消失，说明有HC1O分子存在离子：H+、Cl-、CIO-、OH-。【思路点拨】ci2+h2o=离子：H+、Cl-、CIO-、OH-。【解析】A、次氯酸有强氧化性能使有色布条褪色，向氯水中加入有色布条，一会儿有色布条褪色，说明溶液中有HClO存在，故A错误；B、氯气是黄绿色气体，且有刺激性气味，如果氯水溶液呈黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2分子存在，故B正确；C、盐酸中含有氯离子，向氯水中加入盐酸后再加入硝酸银溶液生成氯化银白色沉淀，不能说明氯水中含有氯离子，故C错误;D、Cl2+H2O#HCl+HClO,该反应是可逆反应，向氯水中加入氢氧化钠溶液，氯水黄绿色消失，说明氯水溶液呈酸性，不能证明含有次氯酸，故D错误。【总结升华】（1）氯水含有HClO,常用于漂白、杀茵、消毒等。（2）氯水含有Cl2，能与大多数的还原性物质第4页第第页发生反应。(3)常温下，氯水与碱反应生成氯化物、次氯酸盐及水。(4)在氯水中加入指示剂，先因H+的存在而变色，然后被次氯酸氧化而褪色。(5)Ag+与氯水中的C卜反应而产生白色沉淀，而碳酸盐与氯水反应则因盐酸的存在而放出C02。(6)光照氯水时，因次氯酸易分解而放出02。举一反三：【变式1】新制氯水中存在H2O、Cl2、HC10、HCl，其中能起杀菌消毒作用的是，能与锌反应生成氢气的是，能与硝酸酸化的硝酸银溶液作用生成白色沉淀的是，能使染料和有机物质褪色的是，能与FeCl2反应的是。【答案】HC1OHClHClHClOCl2【解析】HC1O具有强氧化性，可杀菌消毒和漂白有机物质；HCl具有强酸性，能与活泼金属反应生成H2，并且HCl电离产生的C卜可与硝酸酸化的硝酸银溶液反应，生成白色沉淀；Cl2具有强氧化性，可与具有还原性的物质反应。【变式2】在某NaOH溶液中加入几滴酚酞试液，溶液显红色，向其中逐滴加入新制的饱和氯水，当滴到最后一滴时，红色突然褪去。回答下列问题：产生该现象的原因可能有两个：①;®。请设计实验证明褪色的原因是①还是②。【答案】(1)①氯水中HCl和HClO中和了NaOH②氯水中HClO将酚酞氧化了(2)向褪色后的溶液中滴加NaOH溶液，若溶液再次呈现红色，说明是原因①，不是原因②；若溶液不再呈现红色，说明是原因②，不是原因①。【解析】使滴有酚酞试液的NaOH溶液的红色褪去，必然有两个原因：其一是NaOH没有了，使溶液不呈碱性了；其二是酚酞试液没有了。氯水中的物质恰好具有这两方面的性质。饱和氯水中存在HCl和HClO,由于它们都可中和NaOH，可能导致溶液红色褪去；也可能HClO具有强氧化性，将酚酞氧化变质而导致溶液红色褪去。前者加NaOH溶液后，溶液红色会再现，后者加NaOH溶液后，溶液红色不会再现。类型四、氯气的实验室制法例4、实验室用二氧化锰和浓盐酸加热来制取氯气，反应的化学方程式为，其中二氧化锰的作用是。按上述方法制得的氯气中，可能含有的杂质气体有、。若需制得纯净、干燥的氯气，应将由发生装置导出的气体依次通过分别盛有、的洗气瓶。为防止氯气污染空气，多余的氯气通常可用吸收，这个反应的离子方程式为。【思路点拨】本题考查氯气的实验室制法，在除杂过程中抓住每个杂质气体的特殊性质进行处理。【答案】MnO2+4HCl(浓)二^MnC屮Cl2f+2H2O氧化剂HClH2O(g)饱和食盐水浓硫酸NaOH溶液Cl2+2OH-==Cl-+ClO-+H2O【解析】实验室制取氯气的反应为：MnO2+4HCl(浓)=MnC12+Cl2T+2H2O，由此分析从气体发生装置出来的氯气中有HCl和H2O(g)杂质，所以需用饱和食盐水洗去HCl，用浓硫酸干燥氯气；由氯气的密度和溶解性，可选择向上排空气法收集氯气；根据氯气的性质，可用湿润的KI淀粉试纸检验集气瓶是否充满，剩余的氯气可用NaOH溶液吸收。【总结升华】对气体的实验室制法，一般应从以下几个方面考虑分析:①反应原理②反应装置及仪器③除杂装置④干燥装置⑤气体收集方法及装置⑥验满方法⑦余气处理装置。要善于运用所学的实验知识和氯气的性质，通过分析整理出有关气体的实验室制法的七个方面的内容，使之成为理性记忆分析能力。举一反三：【变式1】某学生设计如下实验装置用于制备纯净的Cl2。装置中有五处错误，请指出①，②，③，④，⑤。在更正后的装置图中，洗气瓶(净化气体)中的饱和食盐水、浓硫酸、氢氧化钠溶液的作用分别是：①饱和食盐水的作用：；②浓硫酸的作用：；③氢氧化钠的作用：。【答案】(1)①用长颈漏斗错误，应用分液漏斗②不能用稀盐酸，应用浓盐酸③没有用酒精灯，应用酒精灯加热④盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒，应予更换位置⑤盛饱和食盐水洗气瓶中的进气导管未插入液面下，出气导管插入液面下，应进气导管插入液面下，出气导管不插入液面下(2)①除去氯气中混有的HCl②除去氯气中混有的水蒸气③吸收多余的氯气，防止污染环境【变式2】实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁，该化合物呈棕红色、易潮解，100°C左右时升华。下图是两个学生设计的实验装置，左边的反应装置相同，而右边的产品收集装置则不相同，分别如(I)和(II)所示，试回答：TOC\o"1-5"\h\z1）B中反应的化学方程式为。（2）D中的反应开始前，需排除装置中的空气，应采取的方法。（3）D中反应的化学方程式为。（4）装置（I）的主要缺点是。（5）装置（II）的主要缺点是,如果选用此装置来完成实验，则必须采取的改进措施是：【答案】（1）4HC1（浓）+MnO2=^MnCl2+2H2O+Cl2T（2）B中的反应进行一段时间后，看到黄绿色气体充满装置，再开始加热D（3）2Fe+3C12^^FeC13（4）导管易被产品堵塞，尾气排入空气，易造成环境污染（5）产品易潮解在瓶E和F之间连接装有干燥剂的装置【解析】由题设'制备三氯化铁”可知D管中是铁丝或铁粉。并推知A、B应该是产生氯气的装置，A中加入浓盐酸，B中应该让浓盐酸跟氧化剂作用（常用的是MnO2）o要使D管中空气排出，最方便的方法就是首先让刚产生的氯气去驱除它，此时D管中不要加热。待到空气驱净，氯气充满D管时才在D管下加热，以保证铁和纯氯气反应。由于题干中已经告诉了我们，氯化铁易升华,因此D管中FeC13容易升华而出，却又特别容易重新冷凝，在装置I中D管出口可能被堵塞。多余的氯气并不能被浓硫酸吸收，排放尾气时将导致污染。而装置II的D管出口是广口瓶，可免受堵塞，尾气排放前有碱液吸收，这都是正确的。但FeC13容易潮解，应在E、F之间加入干燥装置。类型五、C1询检验例5、向下列液体中分别滴入AgNO3溶液和足量的稀硝酸溶液，有白色沉淀存在的是（）氯水B.氯酸钾溶液C.食盐水D.碳酸钠溶液【思路点拨】在溶液中与Ag+反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀（AgC1）的是C1-，而不是其他的离子或分子。【答案】A、C【解析】氯水中因C12+H2O==HC1+HC1O、HC1==H++C1-而含有C1-o氯酸钾溶液中的含氯粒子是C103-，而不是C1-o而CO32—和Ag+生成的沉淀溶于稀硝酸。【总结升华】要鉴定KC1O3中含有氯元素，可先将KC1O3固体（加MnO2）加热，残渣溶于水后过滤，取滤液再加AgNO3溶液和稀硝酸进行检验。举一反三：【变式1】下列说法正确的是（）C1-和C12都有毒将AgNO3溶液滴入甲溶液中，若出现白色沉淀，则说明甲溶液中含有C1-将NaC1溶液滴入AgNO3溶液中或将C12通入AgNO3溶液中均会出现白色沉淀含C1-的溶液和氯水一样均呈浅黄绿色【答案】C【变式2】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（）氯水的颜色呈浅黄绿色，说明氯水中含有C12B•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C1-向氯水中加入NaHCO3、粉末，有气泡产生，说明氯水中含有H+向FeC12溶液中滴加氯水，溶液颜色变成棕黄色，说明氯水中含有H