《氯溴碘及其化合物》学案

《专题二第一单元氯、溴、碘及其化合物》学案考点一氯及其化合物的性质和应用1．氯气(1)物理性质①色、味、态：黄绿色有刺激性气味的气体。②水溶性：能溶于水。③毒性：有毒。(2)化学性质2．次氯酸(HClO)(1)不稳定性，化学方程式为：2HClOeq\o(=,\s\up7(光或加热))2HCl＋O2↑。(2)弱酸性：比碳酸酸性弱，电离方程式为：HClOH＋＋ClO－。(3)强氧化性：用作消毒剂和漂白剂。3．漂白粉漂白粉—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(→,\s\up7(成分))主要成分CaClO2、CaCl2，有效成分CaClO2,\o(→,\s\up7(制取原理))2Cl2＋2CaOH2=CaCl2＋CaClO2＋2H2O,\o(→,\s\up7(化学性质))水解呈碱性，具有强氧化性,\o(→,\s\up7(漂白原理))CaClO2＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO，))必须密封保存eq\x(◎思考与探究)(1)发现氯气泄漏应如何自救？(至少答2种方法)(2)新制的氯水含有哪些微粒？久置的氯水含有哪些微粒？(3)向新制氯水中加入碳酸钙粉末，能增加氯水中HClO的浓度吗？为什么？(4)能否用pH试纸测量氯水的pH？为什么？(5)如何保存氯水、漂白粉？说明原因。提示：(1)①Cl2密度比空气大，因此要逆着风向朝高处转移。②由于Cl2易和碱性溶液反应，可用蘸有肥皂水或纯碱溶液的毛巾捂住鼻子。③向空中喷洒石灰水用于处理Cl2。(2)新制氯水含有Cl2、HClO、H2O、H＋、Cl－、ClO－、OH－；久置氯水含有H2O、H＋、Cl－、OH－。(3)能；原因是氯水中存在平衡：Cl2＋H2OHCl＋HClO。加入的CaCO3粉末会与HCl反应，从而使平衡右移，提高了HClO的浓度。(4)不能；原因是氯水中含有HClO，能将pH试纸氧化而褪色。(5)应避光(棕色试剂瓶中)，密封保存。原因：氯水中的HClO见光易分解，氯水具有挥发性，易挥发出Cl2，漂白粉易吸收空气中的CO2和水蒸气生成HClO，HClO见光分解而使漂白粉失效。eq\a\vs4\al(氯气的强氧化性)1．下列氯化物中，既能由金属和氯气直接反应得到，又能由金属和盐酸反应制得的是()A．FeCl2 B．AlCl3C．FeCl3 D．CuCl2答案：B2．把氯气通入下列各物质的溶液中，阴离子和阳离子都能被氧化的是()A．NaOH B．Na2SO3C．FeBr2 D．FeSO4答案：Ceq\x(◎名师归纳)氯气的化学性质图示如下：eq\a\vs4\al(氯水的性质)3．用经Cl2消毒的自来水配制下列溶液：①Na2SO3；②KI；③AlCl3；④FeCl2；⑤AgNO3；⑥稀盐酸，发现部分药品变质，它们是()A．①②④⑤ B．①②③④C．①②④ D．③⑥解析：用Cl2消毒的自来水中，含有盐酸和氧化剂HClO，Cl－能使Ag＋沉淀，HClO能将SOeq\o\al(2－,3)、Fe2＋、I－等氧化。答案：A4．为了研究氯水能否和碳酸钙发生化学反应，某学生设计如下实验：实验一：向盛有饱和氯水的锥形瓶中加入大理石，并充分振荡，观察到氯水的黄绿色褪去并同时产生少量气体。实验二：取上述实验一后锥形瓶中清液，进行如下实验：(1)该清液滴在有色布条上有极强的漂白作用。(2)该清液中滴加碳酸钠溶液产生白色沉淀。(3)该清液中滴加盐酸可产生大量气体。(4)该清液加热后变浑浊并产生大量气体。实验三：该学生设想用下列装置收集实验二中产生的气体作进一步检验。回答下列问题：(1)在实验二中，清液滴在有色布条上有极强的漂白作用说明该清液中含有________(写化学式)；清液中滴加碳酸钠溶液产生白色沉淀说明该清液中含有________离子；清液中滴加盐酸产生的气体是________；清液加热后产生浑浊的原因是因为生成了________(用化学式表示)。(2)实验三中，洗气装置内的洗涤液一般用________溶液。(3)该学生通过上述实验，写出了氯水和碳酸钙反应的化学方程式，为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：氯气溶解于水，发生反应：Cl2＋H2OHCl＋HClO，生成的HCl与CaCO3发生反应：2H＋＋CaCO3=Ca2＋＋CO2↑＋H2O，因实验一只产生少量气体，故发生反应CaCO3＋CO2＋H2O=Ca(HCO3)2。答案：(1)HClOCa2＋CO2CaCO3(2)饱和NaHCO3(3)2CaCO3＋2Cl2＋2H2O=Ca(HCO3)2＋2HClO＋CaCl2eq\x(◎名师归纳)(1)氯水的成分氯水中存在三个平衡关系：①Cl2＋H2OHCl＋HClO②HClOH＋＋ClO－③H2OH＋＋OH－根据可逆反应的特点，即可得出氯水中存在的各种微粒。(2)氯水的性质所加试剂实验现象参与反应的微粒离子方程式或解释AgNO3溶液白色沉淀Cl－Cl－＋Ag＋=AgCl↓Na2CO3固体有气泡产生H＋2H＋＋COeq\o\al(2－,3)=CO2↑＋H2O有色布条布条颜色褪去HClO发生氧化还原反应FeCl2溶液溶液变棕黄色Cl22Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－SO2黄绿色褪去Cl2、H2OSO2＋Cl2＋2H2O=4H＋＋2Cl－＋SOeq\o\al(2－,4)石蕊试液先变红后褪色HClO、H＋酸性和漂白性(3)三点说明①氯水中含有强氧化性的物质有Cl2和HClO，但由于c(Cl2)远大于c(HClO)，所以氯水加入还原性较强的溶液(如Fe2＋、SOeq\o\al(2－,3)、S2－、I－等)中时一般只考虑Cl2参加反应，不考虑HClO。②ClO－本身具有强氧化性，在酸性、中性溶液中均能氧化还原性较强的物质(如Fe2＋、SOeq\o\al(2－,3)、S2－、I－等)。③氯水中的次氯酸具有漂白性，氯水能使紫色石蕊试液、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。eq\a\vs4\al(次氯酸和次氯酸盐的性质)5．潮湿的氯气、新制的氯水、次氯酸钠溶液、漂白粉溶液均能使有色布条褪色，这是由于它们含有或能生成()A．氯气B．次氯酸C．次氯酸根D．氯化氢解析：Cl2＋H2OHCl＋HClO；ClO－＋H2OHClO＋OH－。答案：B6．下列关于漂白粉的叙述正确的是()A．漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2和CaCl2B．漂白粉在空气中久置后会变质C．漂白粉是由Cl2与烧碱制得的D．在使用漂白粉时应用浓盐酸答案：B7．84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先变蓝后褪色ClO－＋H2OHClO＋OH－、ClO－＋CO2＋H2O=HClO＋HCOeq\o\al(－,3)eq\x(◎名师归纳)(1)HClO不稳定，不能单独存在，只存在于氯水或次氯酸盐溶液或次氯酸盐与酸反应的混合物里。(2)次氯酸是一元弱酸，其酸性比碳酸弱。(3)工业上制取漂白粉，是用Cl2与石灰乳反应制得而不是Cl2与石灰水反应。(4)漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2，漂白液、84消毒液的有效成分是NaClO，漂白粉、漂白液的漂白、消毒原理相同，即在酸性条件下生成有漂白、消毒作用的次氯酸。(5)漂白粉长期露置于空气中会失效，漂白粉中的Ca(ClO)2能与空气中的CO2反应，最终得到的是CaCl2。考点二氯气的生产原理1．氯气的工业制法化学反应原理：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。以电解食盐水为基础制取氯气等产品的工业称为氯碱工业。2．氯气的实验室制法(1)制备流程(2)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，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。③实验室制取Cl2时，常常根据氯气的颜色判断是否收集满。eq\x(◎思考与探究)(1)含molHCl的浓盐酸与足量的MnO2共热，能否得到molCl2？为什么？(2)进行Cl2的性质实验时，多余的Cl2如何吸收？能否用澄清石灰水吸收？提示：(1)不能；因为浓盐酸与MnO2反应制取Cl2时，随着反应的进行盐酸的浓度降低，而MnO2与稀盐酸不反应，故产生的Cl2小于mol。(2)用NaOH溶液吸收；不能用澄清石灰水吸收，原因是澄清石灰水中Ca(OH)2量少，吸收量小。eq\a\vs4\al(对制取Cl2实验装置、实验操作的考查)1．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．只有①和②处 B．只有②处C．只有②和③处 D．只有②③④处答案：D2．某学生在实验室制取Cl2时可能进行如下操作：①连接好装置检查气密性②缓慢加热③加入MnO2粉末④由分液漏斗向烧瓶里加浓盐酸⑤多余的Cl2用NaOH吸收⑥用向上排空气法收集Cl2其正确操作顺序是()A．①②③④⑤⑥ B．③④②①⑥⑤C．①③④②⑥⑤ D．③①④②⑥⑤答案：Ceq\x(◎名师提醒)(1)制取氯气时要缓缓加热，温度过高会导致HCl大量挥发。(2)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。eq\a\vs4\al(氯气的性质实验)3．为了讲授“氯气的性质和用途”，李老师以二氧化锰和浓盐酸为主要原料，设计了如下图所示装置(其中A是连有注射器针头的橡皮管，针头已插入并穿过橡皮塞)进行了教学。试回答下列问题：(1)乙中的现象是____________________，丙中的现象是________________，丁中的现象是__________________，分离丁中液体的方法是______________________________________________________________；(2)橡皮管连通后，分液漏斗中的气体压强p1与烧瓶中的气体压强p2的关系为________(填“＞”、“＜”或“＝”)，连接橡皮管的目的是_____________；(3)烧瓶内发生反应的离子方程式为：________________________________________________________________________________________________________。解析：利用上图所示装置制备Cl2，制得Cl2通过浓H2SO4(甲中)，浓H2SO4干燥Cl2；Cl2与干红布条不反应(乙中)；Cl2与H2O反应生成的HClO起漂白作用(丙中)；Cl2与KI溶液反应生成I2单质，CCl4萃取碘单质，溶液分层(丁中)，下层是I2的CCl4溶液；用向上排空气法收集Cl2(戊中)；进行尾气吸收(己中)。利用针头连接后，分液漏斗与烧瓶内气压相等，有利于液体流下。答案：(1)干燥的红布条不褪色湿润的红布条褪色下层CCl4层呈紫红色用梨形分液漏斗分液(2)p1＝p2有利于球形分液漏斗里浓盐酸顺利流入烧瓶里(3)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2Oeq\x(◎名师归纳)性质验证型实验题解题策略解性质验证型实验题的关键是结合题目要求和所给的仪器、装置以及所给的试剂，了解命题的意图。一般思路是：明确实验目的(该实验要求做什么)；明确题干、题图含义(认真理解实验的设计思路、每一个装置的设计意图)，理解题目给我们达成实验目的提供了什么依据和有效信息；明确解答问题的落点是什么？即试题给我们设置了什么样的问题情境，要求我们回答什么问题。考点三卤素的性质及X－的检验1．氟及其化合物(1)氟气与水剧烈反应：2F2＋2H2O=4HF＋O2。(2)氢氟酸是弱酸，能与SiO2反应，用于刻蚀玻璃。实验室里不能用玻璃瓶保存氢氟酸。2．溴及其化合物(1)Br2是深红棕色液体，易挥发。实验室保存液溴时要加少量水进行水封，不用橡胶塞。(2)AgBr具有感光性，可作感光材料。3．碘及其化合物(1)I2是紫黑色固体，易升华，使淀粉变蓝。(2)AgI可用于人工降雨。4．卤离子的检验(1)AgNO3溶液和稀硝酸——沉淀法eq\x(待检溶液)eq\o(→,\s\up7(稀HNO3))无变化eq\o(→,\s\up7(AgNO3溶液))eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(→白色沉淀含Cl－,→淡黄色沉淀含Br－,→黄色沉淀含I－))(2)置换——萃取法无色溶液eq\o(→,\s\up7(加适量的新制饱和氯水),\s\do5(振荡))混合液eq\o(→,\s\up7(\a\vs4\al(加四氯化碳下层,或汽油上层)),\s\do5(振荡))有机层呈eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(红棕色或橙红色，含Br－,紫色或紫红色，含I－))有关反应的离子方程式为：2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－，2I－＋Cl2=I2＋2Cl－。eq\x(◎思考与探究)(1)请分类列举哪些物质能使溴水褪色？(2)淀粉­KI试纸常用于检验哪些物质？提示：(1)①被H2S、SO2、SOeq\o\al(2－,3)、I－等还原剂还原而褪色。②与NaOH等强碱溶液发生自身氧化还原反应而褪色：Br2＋2NaOH=NaBrO＋NaBr＋H2O。③与较活泼金属(如Mg＋Br2=MgBr2)反应而褪色。④能与溴发生加成反应的不饱和烃及其衍生物，如烯烃、炔烃等。⑤能被溴水氧化的、含有醛基的化合物。⑥能与溴水发生反应的碱性物质，如Na2CO3等。⑦加入活性炭等吸附剂，使溴水褪色。(2)检验强氧化性物质如Cl2、Br2、FeCl3溶液、O3等，反应原理是I－被氧化成I2而使淀粉变蓝。eq\a\vs4\al(从氧化还原反应角度考查卤素及其化合物)1．下列事实或实验能说明氧化性Cl2>Br2>I2的有________。①氯水分别滴入KBr、NaI溶液中颜色加深，而溴水滴入NaCl溶液中无明显变化，滴入KI淀粉溶液中，溶液变蓝②H2和Cl2的混合气体光照爆炸，H2和Br2的混合气体加热才能反应，而H2和I2反应更困难③Fe分别与Cl2、Br2、I2反应生成Fe的化合物的化合价高低④HCl、HBr、HI的热稳定性越来越差⑤Cl2、Br2、I2在水中的溶解度逐渐减小答案：①②④2．向含SOeq\o\al(2－,3)、Fe2＋、Br－、I－各mol的溶液中通入标准状况下的Cl2，通入Cl2的体积和溶液中相关离子的物质的量的关系图正确的是()解析：本题以氧化还原反应过程为载体，旨在考查学生对化学反应图像的识别能力。题中四种离子与Cl2反应的先后顺序依次是SOeq\o\al(2－,3)(消耗LCl2)、I－(消耗LCl2)、Fe2＋(消耗LCl2)、Br－(消耗LCl2)，因此C选项正确。答案：Ceq\x(◎名师归纳)F2、Br2、I2的特殊性(1)Br2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。(2)I2易升华，I2遇淀粉变蓝。(3)Br2和I2都可被某些有机溶剂(如四氯化碳、汽油、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)(5)卤族元素的单质F2、Cl2、Br2均能将Fe氧化为Fe3＋，而I2只能把铁氧化为Fe2＋。eq\a\vs4\al(以卤素互化物和拟卤素考查卤素及其化合物的性质)3．溴化碘(IBr)的化学性质与卤素单质相似，能与大多数金属反应生成金属卤化物，和某些非金属单质反应生成相应的卤化物，跟水反应的方程式为IBr＋H2O=HBr＋HIO，下列有关IBr的叙述中，不正确的是()A．IBr是双原子分子B．在很多反应中，IBr是强氧化剂C．和NaOH溶液反应生成NaBr和NaIOD．和水反应时，既是氧化剂又是还原剂答案：D4．氰(CN)2的结构简式为CNCN，其化学性质与卤素(X2)很相似，化学上称之为拟卤素，其氧化性介于Br2和I2之间。下列有关反应的化学方程式不正确的是()A．(CN)2＋H2=2HCNB．MnO2＋4HCNeq\o(=,\s\up7(△))Mn(CN)2＋(CN)2↑＋2H2OC．向KCN溶液中加入碘水：I2＋2KCN=2KI＋(CN)2D．在NaBr和KCN混合液中通入少量Cl2：Cl2＋2KCN=2KCl＋(CN)2答案：Ceq\x(◎名师归纳)(1)卤素互化物由两种卤素互相结合而成的物质叫卤素互化物。如IBr、ICl、BrF3、ClF3。卤素互化物与卤素单质的性质相似，有较强的氧化性，如能与金属、H2O、NaOH等反应。(2)拟卤素有些多原子分子与卤素单质性质相似，其阴离子与卤素阴离子性质相似。如：氰(CN)2、硫氰(SCN)2、氧氰(OCN)2。解答这类题目时可用换元法，如把(SCN)2当作X2，把SCN－当作X－。eq\a\vs4\al(氯及其化合物的性质及应用)1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)Cl2、SO2均能使品红溶液褪色，说明二者均有氧化性(2012·山东理综，12A)()(2)冷的氢氧化钠溶液中通入氯气发生反应：Cl2＋2OH－=ClO－＋Cl－＋H2O(2012·大纲全国卷，7C)()(3)氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度(2010·全国理综Ⅱ，8A)()(4)将氯气溶于水制备次氯酸：Cl2＋H2O=2H＋＋Cl－＋ClO－(2010·天津理综，5C)()(5)根据较强酸可以制取较弱酸的规律，推出CO2通入NaClO溶液中能生成HClO(2011·安徽理综，11D)()(6)①湿润红纸条；②饱和氯水。①中红纸条褪色(2012·北京理综，10D)()答案：(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√(6)√2．(2011·江苏化学·9)NaCl是一种化工原料，可以制备一系列物质，如图所示。下列说法正确的是()A．25℃，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大B．石灰乳与Cl2的反应中，Cl2既是氧化剂，又是还原剂C．常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮运，所以Cl2不与铁反应D．图中所示转化反应都是氧化还原反应解析：A项，25℃时，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3小，故不正确；B项，正确；C项，氯气与铁在加热或潮湿的环境下易反应，干燥和常温环境下反应速率较慢，不正确；D项，制备碳酸氢钠和碳酸氢钠分解的反应不是氧化还原反应，故不正确。答案：B3．(2013·北京理综·28)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pHpH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：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SOeq\o\al(2－,4)，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)①CaSO4②SO2＋Cl2＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2Cl－＋4H＋4．[2013·广东理综·33(1)]化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，提高探究与创新能力，提升科学素养。在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。(1)下列收集Cl2的正确装置是________。(2)将Cl2通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是________。(3)设计实验比较Cl2和Br2的氧化性，操作与现象是：取少量新制氯水和CCl4于试管中，______________________________________________________________________________________________