高中化学人教版第四章非金属及其化合物 公开课奖

第2课时氯离子的检验卤素及氯气的制法1．氯离子的检验(1)氯离子的检验方法：①操作方法：向未知溶液中先加硝酸银溶液，再加稀硝酸。②实验现象：产生白色沉淀，加稀硝酸时，沉淀不溶解。③实验原理：Ag＋＋Cl－=AgCl↓。④加入稀硝酸的目的：排除COeq\o\al(2－,3)等离子的干扰。(2)教材实验探究向5支试管中分别加入2～3mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液、自来水、蒸馏水，然后各滴入几滴AgNO3溶液，观察现象。最后再分别加入少量稀硝酸，观察现象。2.卤族元素(1)在元素周期表中，与氯元素处于同一纵行的元素有氟、溴、碘、砹，元素符号是F、Br、I、At，这些元素是典型非金属元素，统称为卤族元素，简称卤素。(2)卤素单质的氧化性强弱顺序：F2>Cl2>Br2>I2，如Cl2可从溴化物的溶液里把Br2置换出来：2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2。(3)海水中的成盐元素除了氯之外还有溴。3．氯气的实验室制法(1)在实验室里常用MnO2和浓盐酸共热来制取Cl2，该反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋2H2O＋Cl2↑，离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑。也可用KMnO4、KClO3等氧化剂代替MnO2，KMnO4与HCl反应的化学方程式：2KMnO4＋16HCl=2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O。(2)实验装置：①发生装置的特点固体＋液体eq\o(→,\s\up7(△))气体。②仪器：铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗等。③净化装置是图中Ⅱ部分，C装置盛放的试剂是饱和NaCl溶液，C装置作用是除去Cl2中的HCl气体，D装置盛放的试剂是浓H2SO4，D装置作用是干燥Cl2。④Cl2应用向上排空气法收集，检验Cl2是否集满的方法是：用湿润的蓝色石蕊试纸放在集气瓶口。⑤多余的Cl2用NaOH溶液吸收，离子方程式为Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O。(时间20分钟，满分30分)知识点一氯离子的检验1．检验某未知溶液中是否含有氯离子，正确的操作是()A．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生B．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生，加入盐酸，沉淀不消失C．向未知溶液中加入稀硝酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生D．向未知溶液中加入稀盐酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生答案：C解析：检验Cl－时，加入硝酸的目的是排除COeq\o\al(2－,3)等的干扰。注意一定不能加入盐酸酸化，否则会引入Cl－，无法鉴定原溶液中是否含有Cl－。A操作不正确，它不能排除COeq\o\al(2－,3)等的干扰。B操作不正确，因为Ag2CO3跟HCl反应时，生成的AgCl仍是白色沉淀。C操作正确。D操作不正确，用盐酸酸化，加入了Cl－。2．自来水生产中常通入适量的氯气进行杀菌、消毒。市场上有一些不法商贩，为了牟取暴利，用自来水冒充纯净水或蒸馏水出售。为辨别真伪，可以用下列哪种化学试剂来鉴别()A．酚酞溶液B．氯化钡溶液C．氢氧化钠溶液D．硝酸银溶液答案：D解析：氯气溶于水后，溶液中有Cl－，加AgNO3溶液产生白色沉淀AgCl，则为用氯气杀菌、消毒的自来水；若加AgNO3溶液后没有明显现象，则为纯净水或蒸馏水。3．有一包白色固体，它可能是KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种，进行下列实验：①溶于水，得无色溶液；②在所得溶液中滴入AgNO3溶液，生成白色沉淀；③再滴加稀硝酸，沉淀量减少但不完全消失，同时有气泡生成。根据上述现象判断：(1)白色固体一定含有的成分是________，可能含有的成分是________；(2)请写出上述实验中有关反应的离子方程式：____________________________________。答案：(1)KCl和K2CO3KNO3(2)Ag＋＋Cl－=AgCl↓，2Ag＋＋COeq\o\al(2－,3)=Ag2CO3↓，Ag2CO3＋2H＋=2Ag＋＋H2O＋CO2↑解析：由②产生白色沉淀知，可能含有K2CO3和KCl中的一种或两种；由③沉淀量减少且有气泡生成知，一定含有K2CO3；根据沉淀不完全消失可知，一定含有KCl。知识点二卤族元素4．(双选)关于卤素的下列叙述正确的是()A．卤素只以化合态存在于自然界中B．随着核电荷数的增加，卤素单质的熔、沸点升高C．随着核电荷数的增加，单质的氧化性增强D．单质与水反应，均可用通式：X2＋H2O=HX＋HXO答案：AB解析：卤素很活泼，在自然界中只存在化合态；根据卤素的递变规律，随着核电荷数的增大，单质的熔、沸点升高，氧化性减弱；F2与水反应的化学方程式为2F2＋2H2O=4HF＋O2。5．溴(Br)与氯同属“卤族”元素，其单质在性质上具有很大的相似性，但Cl2比Br2的活泼性强，下面是根据氯的性质对溴的性质的预测，其中不正确的是()A．溴单质常温下为液态，但极容易挥发为溴蒸气B．溴单质只具有氧化性C．溴原子最外层有7个电子，在化学反应中容易得1个电子，表现氧化性D．溴离子可以用AgNO3酸性溶液来检验答案：B解析：溴单质的化合价为零，在反应中既可以升高，也可以降低，故溴单质既有氧化性，也有还原性。6．溴的氧化性介于氯和碘之间，利用这一性质解决下面的问题。(1)你认为：将含有下列哪种分子或离子的试剂加入到含有Br－的溶液中，可以将Br－氧化为Br2的是()A．I2B．I－C．Cl2D．Cl－(2)如果把氯气缓慢地通入含有相同物质的量浓度的Br－、I－的混合溶液里，________先被氧化，原因是______________________________________________。(3)把滤纸用淀粉和碘化钾的混合溶液浸泡，晾干后就是实验室常用的淀粉碘化钾试纸。这种试纸润湿后遇到氯气发生的变化是________，原因是____________________________________________。答案：(1)C(2)I－I－还原性大于Br－(3)变成蓝色Cl2将I－氧化为I2，I2使淀粉变蓝解析：由于氧化性Cl2>Br2>I2，故Cl2能将Br－氧化为Br2；还原性Cl－<Br－<I－，Cl2先氧化I－后氧化Br－，Cl2将I－氧化为I2，I2使淀粉变蓝色。知识点三Cl2的实验室制法7．某化学小组用如图所示的装置制取氯气，下列说法不正确的是()A．该装置图中至少存在两处明显错误B．该实验中收集氯气的方法不正确C．为了防止氯气污染空气，必须进行尾气处理D．在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉碘化钾试纸可以检验是否有氯气逸出答案：B解析：该实验应使用酒精灯加热，尾气应进行处理，A、C项正确；Cl2用向上排空气法收集，B项错误；在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉碘化钾试纸，若试纸变蓝，则有氯气逸出，若不变蓝，则无氯气逸出，D项正确。8．已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并探究它与金属的反应。每个虚线框表示一个装置单元，其中有错误的是()A．①和②处B．②处C．②和③处D．②、③、④处答案：D解析：①是制备氯气的装置，②是除去氯气中氯化氢杂质的装置，③是干燥装置，④是氯气与金属反应的装置。氯气可与NaOH溶液反应，反应方程式为Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，所以②处错误；③中干燥气体时，应长导管进气，短导管出气，所以③处错误；④中未反应的气体不断蓄积会使容器因内部压强过大而发生爆炸，所以④处错误。9．实验室制备Cl2时有如下操作：①连好装置，检查气密性；②缓缓加热；③加入MnO2粉末；④向分液漏斗中加入浓盐酸；⑤多余的氯气用氢氧化钠溶液吸收；⑥用向上排空气法收集氯气。下列操作顺序正确的是()A．①②③④⑤⑥B．③④②①⑥⑤C．①④③②⑥⑤D．①③④②⑥⑤答案：D解析：实验室制备氯气的实验步骤：连接好装置，检查气密性→在烧瓶中加入二氧化锰粉末→往分液漏斗中加入浓盐酸，再缓缓滴入烧瓶中→缓缓加热，使气体均匀逸出→用向上排空气法收集氯气→尾气导入吸收剂中，故正确的操作顺序是①③④②⑥⑤，即选D项。课后作业·速达标时间：30分钟满分100分一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)1．下列卤素单质的性质与F2>Cl2>Br2>I2的变化规律不相符的是()A．与H2反应的剧烈程度B．活泼性C．氧化性D．熔沸点答案：D解析：卤素单质的熔沸点：F2<Cl2<Br2<I2。2．下列反应进行彻底后，加热蒸干所得溶液并在300℃下灼烧至固体质量不变，最终残留固体为纯净物的是()A．在溴化钠和碘化钾的混合溶液中通入过量的氯气B．向漂白粉的水溶液中通入足量的CO2C．向硫酸亚铁溶液中加入过量氢氧化钠溶液D．等物质的量浓度、等体积的硫酸铵与氯化钡溶液混合答案：D解析：A项中最终得到的是NaCl和KCl的混合物；B项中漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2和CaCl2，通入CO2后再蒸干灼烧得到的是CaCO3和CaCl2的混合物；C项中最终得到的是Na2SO4和Fe2O3的混合物；D项中反应生成BaSO4和NH4Cl，在灼烧过程中NH4Cl分解，最终残留的固体是纯净物BaSO4。3．氯化碘(ICl)的化学性质跟氯气相似，预计它跟水反应的最初生成物是()A．HI和HClOB．HCl和HIOC．HClO3和HIOD．HClO和HIO答案：B解析：氯气与水反应的化学方程式为eq\o(Cl,\s\up6(0))2＋H2O=Heq\o(Cl,\s\up6(－1))＋Heq\o(Cl,\s\up6(＋1))O，eq\o(I,\s\up6(＋1))eq\o(Cl,\s\up6(－1))的化学性质跟氯气相似，所以ICl与水反应生成盐酸和次碘酸，化学方程式为ICl＋H2O=HCl＋HIO，选项B正确。4．在加热条件下，物质的量相等的氟气(F2)与烧碱完全反应，生成NaF、H2O和某一种气体，该气体是()A．H2B．HFC．O2D．OF2答案：D解析：根据已知信息，可得反应方程式：aF2＋aNaOH→aNaF＋eq\f(a,2)H2O＋X(配平Na、H)，根据氟原子和氧原子守恒，可推知X为Oeq\f(a,2)Fa，则生成的气体为OF2。5．甲、乙、丙三种溶液中各含有一种X－(X－为Cl－、Br－或I－)，向甲溶液中加入淀粉溶液和氯水，溶液变为橙色，再向所得溶液中加入丙溶液，溶液颜色无明显变化，则甲、乙、丙三种溶液中所含的X－依次是()A．Br－、I－、Cl－B．Br－、Cl－、I－C．I－、Br－、Cl－D．Cl－、I－、Br－答案：A解析：向甲溶液中加入淀粉溶液和氯水，溶液变为橙色，说明甲溶液中不含有I－，而含有Br－，因而生成了Br2；再向所得溶液中加入丙溶液，溶液颜色无明显变化，说明丙溶液中也不含有I－，而含有Cl－，所以I－在乙溶液中。选项A正确。6．方志敏烈士生前在狱中曾用米汤(内含淀粉)给鲁迅先生写信，鲁迅先生收到信后，为了看清信中的内容，使用的化学试剂是()A．碘化钾溶液B．碘酒(碘单质的酒精溶液)C．溴水D．淀粉碘化钾溶液答案：B解析：根据碘单质遇淀粉变蓝这一原理可知，鲁迅先生使用的化学试剂是碘酒。7．已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现用如图所示装置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，对图中指定位置的颜色描述正确的是()①②③④A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：反应产生的Cl2通过②时发生Cl2＋2NaBr=2NaCl＋Br2，通过③时发生Cl2＋2KI=2KCl＋I2，通过④时发生Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，因为Cl2为黄绿色，Br2为橙色，I2遇淀粉变蓝，Cl2与NaOH溶液反应生成无色的NaCl、NaClO，④处棉球仍为白色，故选项A正确。8．向含Cl－、Fe2＋、Br－、I－各mol(其余为Na＋)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正确的是()答案：B解析：还原性：I－>Fe2＋>Br－>Cl－。A项，当有氯气通入时I－先被消耗，说明n(I－)一开始就下降，A项错误；B项，当有氯气通入时，氯气先与I－反应，当I－反应完全时，Fe2＋开始反应，n(Fe2＋)下降，B项正确；C项，当通入氯气2.24L后Br－才开始反应，n(Br－)才下降，C项错误；D项，当有氯气通入并开始反应时，n(Cl－)一直增大，D项错误。9．用下列两种方法制取氯气：①用含氯化氢146g的浓盐酸与足量的二氧化锰反应②用87g二氧化锰与足量的浓盐酸反应则所得氯气()A．②比①多B．①比②多C．一样多D．无法比较答案：A解析：从HCl与MnO2反应的化学方程式上可知146gHCl与87gMnO2恰好完全反应，但制Cl2时须用浓盐酸才能反应。①中反应进行一段时间后，随盐酸浓度降低，反应不再进行，故146gHCl不能完全反应；②中浓盐酸足量，故MnO2可完全反应。因此②产生气体多。10．下图所示是验证氯气性质的微型实验，a、b、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Aa处变蓝，b处变红棕色氧化性：Cl2>Br2>I2Bc处先变红，后褪色氯气与水生成了酸性物质Cd处立即褪色氯气与水生成了漂白性物质De处变红色还原性：Fe2＋>Cl－答案：D解析：a处变蓝，b处变红棕色只能说明氧化性：Cl2>Br2，Cl2>I2，A项错误；c处先变红，说明氯气与水反应生成了酸性物质，c处后褪色，是由于次氯酸具有漂白性，B项错误；d处立即褪色，说明氯气与水反应生成了酸性物质将氢氧化钠中和掉，C项错误；e处变红色，由于Fe2＋被氧化为Fe3＋，Fe3＋与SCN－反应生成红色溶液，由此可见还原性是Fe2＋>Cl－，D项正确。二、非选择题(本题包括5小题，共50分)11．(10分)氯气是一种重要的化工原料。(1)实验室可用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气，反应的化学方程式是________________________________________________________________________。(2)某学习小组利用此原理设计如图所示的装置制取氯气。①在该实验中，选择下图中合适的制取氯气的装置是________。②C装置中盛放饱和氯化钠溶液，其作用是________________________________________________________________________。③D装置的作用是干燥氯气，其中盛放的试剂是________。④该实验存在明显的缺陷，改进的方法是________________________________________________________________________。答案：(1)MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)①c②除去氯气中的氯化氢③浓硫酸④在E装置后面连接一个盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶(合理即可)解析：实验用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气的反应原理是MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，该反应是固体和液体需要加热的反应，故c装置制取氯气。因为氯化氢易挥发，制取的氯气中含有杂质氯化氢，还有水蒸气，所以要得到干燥纯净的氯气，应先通过饱和氯化钠溶液，除去氯气中的氯化氢，再通过浓硫酸干燥氯气，最后为防止氯气污染环境，要用氢氧化钠溶液吸收尾气。12．(10分)下图表示在没有通风橱的条件下制备氯气时设计的装置，图中a、b是可控制的弹簧铁夹。(提示：氯气在饱和食盐水中的溶解度较小)(1)仪器A的名称是________；水槽中应盛放的是________；烧杯中盛放的是________；烧瓶中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(2)在收集氯气时，应打开______，关闭______(填“a”或“b”)。当氯气收集完毕，尾气处理时烧杯中发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)分液漏斗饱和食盐水氢氧化钠溶液4HCl(浓)＋MnO2eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)abCl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O解析：(1)根据信息氯气在饱和食盐水中的溶解度较小可知，实验室可用排饱和食盐水法收集氯气；实验室中用二氧化锰和浓盐酸在加热条件下制取氯气，化学方程式为4HCl(浓)＋MnO2eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)根据题给装置图分析，收集氯气时，应关闭b，打开a；收集完毕，关闭a，打开b，多余的气体通入氢氧化钠溶液中进行吸收，发生反应的离子方程式为Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O。13．(10分)KClO3和浓盐酸在一定温度下反应会生成黄绿色的易爆物二氧化氯。其反应可表述为：______KClO3＋______HCl(浓)=______KCl＋______ClO2↑＋______Cl2↑＋______H2O(1)配平以上化学方程式(化学计量数填入横线上)。(2)反应中的氧化剂是________，ClO2是反应的________(填“氧化”或“还原”)产物。(3)反应产生molCl2，则转移的电子的物质的量为________mol。(4)ClO2具有很强的氧化性，因此可被用来作消毒剂，若ClO2作消毒剂后转化为Cl－，则其消毒的效率(以单位物质的量得到电子数表示)是Cl2的________倍。答案：(1)242212(2)KClO3还原(3)(4)解析：(1)根据氯元素的化合价升降守恒和质量守恒进行配平。(2)反应中，KClO3为氧化剂，HCl为还原剂，ClO2为还原产物，Cl2为氧化产物。(3)2HCl→Cl2，Cl的化合价由－1→0，生成molCl2，转移mol电子。(4)ClO2作消毒剂后转化为Cl－，ClO2→Cl－，Cl的化合价由＋4→－1,1molClO2转移5mole－；Cl2作消毒剂，在消毒过程中，Cl2→2Cl－，1molCl2转移2mole－，故ClO2消毒的效率是Cl2的eq\f(5mol,2mol)＝倍。14．(10分)已知Br原子与Cl原子最外层电子数相同，Cl、Br在物质分类中都被划分为非金属元素中的一类元素。试根据Cl2的化学性质预测Br2的化学性质(写化学方程式即可)：(1)________________________________________________________________________；(2)________________________________________________________________________；(3)________________________________________________________________________。(至少写出3条)预测Br2的化学性质，你采用的方法是________，欲验证以上预测的正误，可采用的方法是________。答案：2Fe＋3Br2eq\o(=,\s\up7(点燃))2FeBr3H2＋Br2eq\o(=,\s\up7(△))2HBrH2O＋Br2=HBr＋HBrOBr2＋2NaOH=NaBr＋NaBrO＋H2O(任意写3条，只要合理即可)分类法实验法15．(10分)下图是一位学生设计的实验室制取和收集氯气并验证其性质的装置图。(1)找出在此装置图中出现的错误加以改正：__________________________________。(2)实验过程中，在D