2024高考化学一轮复习第四章非金属元素及其重要化合物第14讲氯及其重要化合物学案

PAGE13-第14讲氯及其重要化合物一、氯气及其化合物的性质及应用1．氯气的物理性质2．氯气的化学性质(1)与金属反应与变价金属反应生成eq\o(□,\s\up3(03))最高价态金属氯化物。①与铁反应：eq\o(□,\s\up3(04))2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up10(点燃))2FeCl3。②与铜反应：eq\o(□,\s\up3(05))Cu＋Cl2eq\o(=,\s\up10(点燃))CuCl2。(2)与非金属反应与H2反应：eq\o(□,\s\up3(06))H2＋Cl2eq\o(=,\s\up10(点燃或光照))2HCl，(3)与水反应溶于水的氯气部分与水反应，离子方程式为eq\o(□,\s\up3(11))Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO。(4)与碱反应与NaOH溶液反应，离子方程式为eq\o(□,\s\up3(12))Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O。(用于制取漂白液或Cl2尾气汲取)(5)与还原性无机化合物反应①与碘化钾溶液反应：eq\o(□,\s\up3(13))Cl2＋2I－=I2＋2Cl－。②与SO2水溶液反应：eq\o(□,\s\up3(14))Cl2＋SO2＋2H2O=2Cl－＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋。③与FeCl2溶液反应：eq\o(□,\s\up3(15))2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－。3．次氯酸的性质(1)不稳定性：eq\o(□,\s\up3(01))2HClOeq\o(=,\s\up10(光照))2HCl＋O2↑(填化学方程式)；氯水须现用现配，保存在eq\o(□,\s\up3(02))棕色瓶中，置于eq\o(□,\s\up3(03))冷暗处。(2)强氧化性①能将有机物中有颜色物质氧化为无色物质，作漂白剂。②杀菌、消毒。(3)弱酸性[电离常数K(H2CO3)>K(HClO)>K(HCOeq\o\al(－,3))]NaClO溶液中通入CO2，离子方程式为eq\o(□,\s\up3(04))ClO－＋CO2＋H2O=HClO＋HCOeq\o\al(－,3)。4．漂白粉的性质二、氯气的制备1．试验室制取、收集氯气的装置2．氯气的工业制备(1)电解饱和食盐水(氯碱工业)化学方程式：eq\o(□,\s\up3(01))2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(通电))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；离子方程式：eq\o(□,\s\up3(02))2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(通电))2OH－＋Cl2↑＋H2↑。(2)电解熔融的氯化钠化学方程式：eq\o(□,\s\up3(03))2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up10(通电))2Na＋Cl2↑。三、卤素的性质、卤素离子的检验1．卤素单质性质的相像性(1)都能与大多数金属反应，如2Fe＋3Br2eq\o(=,\s\up10(△))eq\o(□,\s\up3(01))2FeBr3，但I2与Fe反应生成eq\o(□,\s\up3(02))FeI2。(2)都能与H2反应生成HX：eq\o(□,\s\up3(03))X2＋H2eq\o(=,\s\up10(肯定条件))2HX(X代表F、Cl、Br，I2与H2反应可逆)。(3)都能与水反应(用X2代表卤素单质，下同)：eq\o(□,\s\up3(04))X2＋H2OHX＋HXO(F2例外：2F2＋2H2O=4HF＋O2)。(4)都能与碱溶液反应：eq\o(□,\s\up3(05))X2＋2OH－=H2O＋X－＋XO－(F2例外)。2．递变性3．特别性(1)氟①无正价，非金属性最强，F－的还原性最弱。②2F2＋2H2O=4HF＋O2，与H2反应在eq\o(□,\s\up3(01))黑暗处即爆炸。③氢氟酸是弱酸，能腐蚀玻璃，故应保存在eq\o(□,\s\up3(02))塑料瓶中；有毒。(2)溴①Br2是eq\o(□,\s\up3(03))深红棕色液体，易eq\o(□,\s\up3(04))挥发。②Br2易溶于有机溶剂。③盛溴的试剂瓶中加水，进行水封，保存液溴不能用eq\o(□,\s\up3(05))橡胶塞。(3)碘①淀粉遇I2变eq\o(□,\s\up3(06))蓝色。②I2加热时易eq\o(□,\s\up3(07))升华。③I2易溶于有机溶剂。④I2氧化性较弱，只能把变价金属氧化为较低价态，如与Fe、Cu反应时，生成的是eq\o(□,\s\up3(08))FeI2和eq\o(□,\s\up3(09))CuI。四、工业上制备Br2和I21．海水中提取溴主要过程及反应原理2．海带中提取碘(1)流程(2)通入Cl2发生反应的离子方程式：eq\o(□,\s\up3(05))Cl2＋2I－=I2＋2Cl－。1．推断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，并指明错因。(1)过量的铁粉与少量氯气反应生成FeCl2。(×)错因：无论Fe是否过量，其与Cl2反应产物均是FeCl3。(2)氯气溶于水得氯水，溶液呈酸性且可以导电，所以氯气是电解质。(×)错因：Cl2是单质，既不是电解质也不是非电解质。(3)碘易升华，可用加热升华法除去NH4Cl中混有的I2。(×)错因：加热时，I2升华，NH4Cl也会分解生成NH3和HCl。(4)试验室保存少量液溴时常加少量水液封，并用橡胶塞密封。(×)错因：盛液溴的试剂瓶不能用橡胶塞。(5)类比Fe与Cl2反应，可知Fe与I2反应产物为FeI3。(×)错因：I2氧化性弱，Fe与I2反应生成FeI2。(6)用潮湿的碘化钾淀粉试纸鉴别Br2(g)和NO2。(×)错因：Br2(g)和NO2都能将I－氧化为I2，都能使潮湿的淀粉－KI试纸变蓝。(7)除去Cl2中少量HCl气体，可用饱和食盐水，也可用饱和碳酸氢钠溶液。(×)错因：NaHCO3溶液也能汲取Cl2。(8)标准状况下，11.2LCl2与水充分反应转移电子数为0.5NA。(×)错因：Cl2与H2O的反应是可逆的。2．教材改编题(据人教必修一P87T2)下列物质能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色的是()①氯气②液氯③新制的氯水④氯气的酒精溶液⑤盐酸⑥盐酸酸化的漂白粉溶液A．①②③ B．①②③⑥C．③⑥ D．②④⑤⑥答案C解析能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色的物质应含H＋和HClO，所以③和⑥符合题意。考点eq\a\vs4\al(一)氯及其化合物的性质和应用[解析]氧化性：Cl2>Br2，Cl2>I2，但不能推断Br2和I2的氧化性强弱，A错误；c处潮湿的蓝色石蕊试纸先变红后褪色说明氯气与水反应不仅生成酸性物质，还生成具有漂白性的物质，B错误；氯气与水反应生成HCl能中和氢氧化钠，生成的次氯酸能氧化酚酞，两种作用都可使d处褪色，C错误；Fe2＋被Cl2(或HClO)氧化为Fe3＋，自身被还原为Cl－，Fe3＋与SCN－反应使溶液变红，则可推断出还原性是Fe2＋>Cl－，D正确。[答案]D1．氯水的成分及性质总结氯水性质的多重性：新制氯水的多种成分确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。2．氯水的组成及应用中需留意的问题(1)氯水中因HClO见光分解，随着HClO的消耗，最终成为盐酸，故久置氯水酸性增加，无漂白性。因此，氯水要现用现配；新制氯水与久置氯水的成分不同。(2)制取氯水的反应为Cl2＋H2OHCl＋HClO，反应中Cl2既是氧化剂，又是还原剂，且因为是可逆反应，向水中通入1molCl2，转移电子数小于NA。(3)Cl2尽管有较强氧化性，但没有漂白性，潮湿Cl2具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了强氧化性的HClO。(4)Cl2＋H2OHCl＋HClO平衡移动的应用向氯水中加入的物质(或变更的条件)浓度变更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HCl②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NaOHc(H＋)减小右移用NaOH汲取多余的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(H＋)减小，c(HClO)增大右移制取次氯酸浓度较大的氯水3．HClO及次氯酸盐的强氧化性(1)HClO的强氧化性①漂白性：氯水能使紫色石蕊溶液、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。②能氧化还原性离子：HClO能氧化I－、S2－、SOeq\o\al(2－,3)、Fe2＋等还原性离子。(2)次氯酸盐的氧化性ClO－不论在酸性还是碱性条件下都能氧化I－、Fe2＋、S2－、SOeq\o\al(2－,3)，即ClO－与I－、Fe2＋、S2－、SOeq\o\al(2－,3)不能大量共存。在酸性条件下ClO－的氧化性会更强。如漂白粉遇到亚硫酸盐：Ca2＋＋ClO－＋SOeq\o\al(2－,3)=CaSO4↓＋Cl－。1．下列关于氯气的叙述中正确的是()A．钠在氯气中燃烧产生白烟B．红热的铜丝在氯气中燃烧生成CuClC．纯净的氢气可以在氯气中宁静地燃烧，发出黄色火焰D．氯气的水溶液可以导电，说明氯气是电解质答案A解析钠在氯气中燃烧，生成NaCl固体小颗粒，形成白烟，A正确；红热的铜丝在氯气中燃烧生成CuCl2，B错误；氢气在氯气中燃烧发出苍白色火焰，C错误；Cl2是单质，既不是电解质，也不是非电解质，D错误。2．某同学在一pH试纸上滴几滴新制的氯水，现象如图所示，下列有关该试验的说法中正确的是()A．该试验说明Cl2分子具有漂白性B．该试验说明H＋扩散速度比HClO分子快C．将试验后的pH试纸在酒精灯上微热，试纸又复原为原来的颜色D．若用久置的氯水进行试验，现象相同答案B解析氯气本身无漂白性，只有生成HClO时才有漂白性，A错误；H＋使pH试纸显红色，HClO能漂白pH试纸，由试验现象可知，B正确；HClO是永久的不行复原的漂白，C错误；久置氯水中无HClO，故D错误。考点eq\a\vs4\al(二)氯气的制备[解析](2)饱和食盐水可汲取HCl，装置B中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl；若装置C堵塞，B中压强增大，长颈漏斗中液面会上升，形成水柱。(3)装置C的试验目的是验证氯气是否具有漂白性，氯气和水反应生成的次氯酸具有漂白性，则可通过将Cl2依次通入潮湿的有色布条、干燥剂、干燥的有色布条来验证氯气的漂白性。Ⅱ中应放固体干燥剂，所以选d。(4)当向D中缓慢通入少量氯气时，Cl2＋2NaBr=Br2＋2NaCl，所以可以看到无色溶液渐渐变为橙红色。(5)打开活塞，将装置D中含溴单质的少量溶液加入含碘化钾和苯的装置E中，溴单质和碘化钾反应生成碘单质，碘单质溶于苯呈紫红色，振荡后视察到的现象：E中溶液分为两层，上层(苯层)为紫红色。(6)Cl2具有氧化性，可将SOeq\o\al(2－,3)氧化为SOeq\o\al(2－,4)。[答案](1)MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up10(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)除去Cl2中的HClB中长颈漏斗中液面上升，形成水柱(3)d(4)橙红(5)E中溶液分为两层，上层(苯层)为紫红色(6)SOeq\o\al(2－,3)＋Cl2＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2Cl－＋2H＋1．氯气制取过程中的四留意(1)反应物的选择：必需用浓盐酸，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不行能全部参与反应。(2)加热温度：不宜过高，以削减HCl挥发。(3)试验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的Cl2，再拆卸装置，避开污染空气。(4)尾气汲取：Cl2有毒，必需有尾气汲取装置，常用汲取剂为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，汲取慢且汲取不完全。2．依据试验室制氯气的原理——利用氧化剂(MnO2)把浓盐酸中的Cl－(H＋存在的状况下)氧化成Cl2。因此，只要氧化性比MnO2强的物质如高锰酸钾、氯酸钾等氧化剂也能氧化浓盐酸制取氯气，其反应原理为：(1)16HCl(浓)＋2KMnO4=2KCl＋2MnCl2＋8H2O＋5Cl2↑(2)6HCl(浓)＋KClO3=KCl＋3H2O＋3Cl2↑3．已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用下图所示的试验装置来制备纯净、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．②C．②和③ D．②③④答案D解析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不应为密闭装置，错误。4．(2024·广州高三调研测试)试验室可用溢流法连续制备无水四氯化锡(SnCl4)。SnCl4易挥发，极易发生水解，Cl2极易溶于SnCl4。制备原理与试验装置图如下：Sn(s)＋2Cl2(g)=SnCl4(l)ΔH＝－511kJ·mol－1可能用到的有关数据如下：物质SnSnCl4熔点/℃232－33沸点/℃2260114制备过程中，锡粒渐渐被消耗，须提拉橡胶塞刚好向反应器中补加锡粒。当SnCl4液面升至侧口高度时，液态产物经侧管流入接收瓶。回答下列问题：(1)a管的作用是_________________________________________。(2)A中反应的离子方程式是________________________________。(3)D的作用是________________________________________________。(4)E中冷却水的作用是___________________________________。(5)尾气处理时，可选用的装置是________(填标号)。答案(1)平衡压强，使浓盐酸能够顺当流下(2)2MnOeq\o\al(－,4)＋10Cl－＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O(3)使氯气充分干燥(4)避开四氯化锡挥发而损失，导致产率下降(5)B解析(4)E中冷却水的作用是冷凝SnCl4，避开四氯化锡挥发而损失，导致产率下降。(5)尾气为未反应的氯气，由于SnCl4极易发生水解，尾气处理装置除了起到汲取尾气的作用外，还要防止空气中的水蒸气进入反应装置，因此选择盛有碱石灰的干燥管作为尾气处理装置。考点eq\a\vs4\al(三)卤素的性质和卤素离子的检验[解析]由①处产生的Cl2通过②时发生反应Cl2＋2NaBr=2NaCl＋Br2，通过③时发生反应Cl2＋2KI=2KCl＋I2，通过④时发生反应Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，因Cl2为黄绿色，溴水为橙色，I2遇淀粉变蓝，Cl2遇NaOH生成NaCl、NaClO可知应选A。[答案]A1．卤素单质及其化合物的特性(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使淀粉变蓝，常用于相互检验。(3)Br2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)，F2与Xe、Kr等稀有气体可反应生成氟化物。(5)氢氟酸是氢卤酸(HX)中唯一的弱酸，且是与SiO2反应的唯一酸，能腐蚀玻璃，应保存在铅制器皿或塑料瓶中。(6)X2的氧化性：F2>Cl2>Br2>I2；X－的还原性：F－<Cl－<Br－<I－。2．卤素离子的检验方法(1)AgNO3溶液——沉淀法未知液eq\o(→,\s\up10(滴加AgNO3,溶液和稀硝酸))生成eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(白色沉淀，则有Cl－,浅黄色沉淀，则有Br－,黄色沉淀，则有I－))(2)置换——萃取法未知液eq\o(→,\s\up10(加适量新制饱和氯水),\s\do10(振荡))eq\o(→,\s\up10(加入CCl4下层或苯上层),\s\do10(振荡))有机层呈eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(红棕色或橙红色，表明有Br－,紫色、浅紫色或紫红色，表明有I－))(3)氧化——淀粉法检验I－未知液eq\o(→,\s\up10(加入适量新制饱和氯水双氧水),\s\do10(振荡))eq\o(→,\s\up10(淀粉溶液),\s\do10(振荡))蓝色溶液，