单元复习02-海洋中的卤素资源【过知识】(沪科版2020必修第一册)

第二章海洋中的卤素资源模块一海水中的氯考点1粗盐的提纯粗盐提纯1、粗盐提纯的原理食盐是海水中含量最多的矿物质。由于食盐在温度改变时溶解度变化较小，海水经日光照射后，蒸发了大部分的水。随着溶剂的量的不断减少，溶解在水中的食盐总量也在不断减少，导致食盐从溶液中析出。而其他杂质由于含量远远少于食盐，故它们大部分仍留在溶液中。2、盐田法从海水中提取食盐的方法很多，主要有盐田法（太阳能蒸发法）等。太阳能蒸发法即盐田法，它的原理就是用太阳晒，让盐田里的海水蒸发，食盐的浓度逐渐提高，最后盐便从海水中结晶出来。海水晒盐得到的食盐是粗盐，含有较多的杂质（如氯化钙、氯化镁等）。通过粗食盐的提纯，得到的盐是精盐。其流程如下：①海水引入盐田——②利用日光、风力蒸发、浓缩海水，使其达到饱和——③使食盐结晶出来——④粗盐提纯---⑤得到精盐。粗盐的精制1、粗盐提纯的实验室方法原理：粗盐中含有少量泥沙、可溶性的其它盐等杂质。泥沙不溶于水，可以将粗盐溶解后进行过滤而除去；对蒸发后得到的晶体进行洗涤，可除去其它可溶性盐实验步骤：称量→溶解→过滤2、粗盐的精制除去粗盐中可溶性杂质——氯化钙、氯化镁、硫酸钠的试剂加入顺序考点2电解饱和食盐水电解饱和食盐水实验1、工业上用电解饱和食盐水的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以这些产物为原料再生产一系列化工产品，此工业被称为“氯碱”工业。电解饱和食盐水的方程式为：2、两极的产物及检验方法：①与电源正极相连的是电解池的阳极极，电解产物为氯气，检验该产物的方法是：产生的气体使得湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝；②与电源负极相连的是电解池的阴极极，电解产物为NaOH和H2。检验该气态产物的方法是：观察到酚酞变红；爆鸣法；③氢氧化钠在阴极极附近生成，其检验方法是：观察到酚酞变红。（4）工业上电解饱和食盐水后溶液中的主要溶质是氢氧化钠和氯化钠。其中氯化钠可循环使用。工业上电解饱和食盐水的注意事项：反应装置为立式隔膜电解槽食盐要精制3、隔膜将氯气和氢气分离，防止气体混合时容易产生的爆炸，同时防止生成的氯气直接和碱液反应。考点3氯气及其含氯化合物的性质氯气的性质氯气的性质1.物理性质通常情况下，氯气是黄绿色，有刺激性气味，比空气重的有毒气体，易液化，能溶于水，但不溶于饱和食盐水。常见的易液化的气体还有NH3、SO2。2.化学性质（1）强氧化性：①与金属单质（Na、Al、Fe、Cu等)反应（与变价金属反应，均使金属氧化至高价态）2Na+Cl22NaCl（产生白烟）2Fe＋3Cl22FeCl3（产生棕色的烟，溶于水溶液呈黄色）Cu＋Cl2CuCl2（产生棕黄色的烟，溶于水溶液呈蓝绿色）常温下干燥的氯气或液氯不能与铁发生反应，所以工业上常把干燥的液氯储存在钢瓶中。②与非金属单质（H2、P等）反应H2+Cl22HCl点燃：发出苍白火焰，瓶口有白雾（用于工业制氯气）；光照：会发生爆炸，不能用于工业制盐酸2P+3Cl22PCl3（白雾，Cl2不足）；2P+5Cl22PCl5（白烟，Cl2充足）；③与水反应：Cl2+H2OHCl+HClO（HClO是一种不稳定的弱酸，但具有强氧化性。）氯水中的粒子：三分子：H2O、HClO、Cl2四离子：H+、OH-、Cl-、ClO-久置氯水失效原理：2HClOHCl+O2↑氯水的保存：随配随用并密封保存在棕色瓶中，不能使用橡皮塞④将氯气通入碱液中，通式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O吸收多余的Cl2:Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O。工业制漂白粉:2Cl2+Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O工业上生产的漂粉精[CaCl2和Ca(C1O)2的混合物]是通过氯气与石灰乳作用制成的；漂白原理：

工业：Ca(ClO)2＋2HCl(稀)=CaCl2＋2HClO

日常生活：Ca(ClO)2＋2CO2＋2H2O=Ca(HCO3)2＋2HClO（强调CO2不管少量还是过量方程式一样）漂白原理对比图：漂白类型强氧化性（化变不能恢复）还原性漂白（化变能复原）物理吸附性（物变）原理原理将有色物质氧化成无色物质由于溶于水后生成的H2SO3与有色物质结合，形成不稳定的无色化合物，褪色后在一定条件下又能恢复原来的颜色可以做脱色剂，除臭剂，去味剂，防毒面具的滤毒罐常见物质HClO，Ca(ClO)2（漂白粉的有效成分），NaClO，H2O2，Na2O2，O3SO2，连二亚硫酸钠（Na2S2O4保险粉）等含硫还原剂木炭或活性碳氯水的性质成分表现的性质反应实例Cl2⑴强氧化性⑵呈黄绿色⑶加成反应Cl2＋2KI→2KCl＋I2Cl2＋SO2＋2H2O→H2SO4＋2HClCl2＋CH2→CH2→CH2Cl－CH2ClH＋强酸性2H＋＋CaCO3→Ca2＋＋CO2↑＋H2O滴入紫色石蕊试液先变红后褪色HClO弱酸性⑵强氧化性HClO＋OH－→ClO－＋H2O漂白、杀菌、消毒HClO+2Fe2++H+→2Fe3++Cl-+H2OCl－沉淀反应Cl-+Ag+→AgCl↓二、Cl-检验：加入硝酸酸化的硝酸银溶液（有白色沉淀）三、氯气的制法1.氯气的实验室制法（1）反应原理：用强氧化性物质(如MnO2、KMnO4等)和浓盐酸反应。4HCl(浓)+MnO2MnCl2+2H2O+Cl2↑【注意】①可用浓H2SO4和NaCl晶体代替浓盐酸与MnO2共热制Cl2：2NaCl+3H2SO4(浓)+MnO2MnSO4+2NaHSO4+Cl2↑+2H2O②可用KMnO4、KClO3代替MnO2作氧化剂：2KMnO4+16HCl(浓)→2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O③反应要慢慢加热，以防大量HCl挥发。④反应中4molHCl参加反应，只有2mol被氧化。MnO2与稀盐酸不反应。（2）实验装置：根据反应原理和气体净化、收集、尾气处理等实验步骤及常见仪器的性能，可用下图中装置制备干燥、纯净的Cl2。讨论：实验室中为快速制得氯气，可采用高锰酸钾与浓盐酸反应，得到氯气、氯化锰。试写出化学方程式并说明实验室制备氯气的原理。2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O其他方法：Ca(ClO)2+4HCl(浓)=CaCl2+Cl2+2H2O（注意浓稀盐酸的不同）KClO3+6HCl(浓)=KCl2+3Cl2+3H2ONaCl+3H2SO4+MnO2MnSO4+2NaHSO4+2H2O+Cl2↑指出：①制备反应，必须比较平缓，反应速率适中；反应试剂易得，易保存。因此在氯气的实验室制备中：氧化剂选择二氧化锰，而不用高锰酸钾，因为后者的反应过于迅猛，不利于收集。②反应中必须用浓盐酸，因稀盐酸中氯离子的还原性比浓盐酸的还原性弱，不能与二氧化锰反应。（3）操作：连接好仪器：自左而右，自下而上检查气密性：方法一：关闭分液漏斗活塞，将导管插入盛有水的烧杯中，然后在烧瓶底部稍加热，若在烧杯中的导管口有气泡冒出，停止加热，导管中形成一段水柱，表明整套装置气密性良好。方法二：关闭止水夹，在分液漏斗中加入较多的水，开启分液漏斗的活塞，若水很难滴下，说明气密性良好。装药品：先固后液；液体不能超过圆底烧瓶容积的2/3开始反应：将分液漏斗的瓶塞上的小孔或凹槽对准瓶口上的小孔注意：（1）温度不超过90℃（2）慢慢滴加（均为了减少氯化氢的挥发）2.氯气的工业制法（1）电解饱和食盐水(氯碱工业)：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑（2）电解熔融的氯化钠(可制得金属钠)：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑四、氯的重要化合物1.氯化氢（1）氯化氢是一种无色有刺激性气味的气体，密度比空气大，极易溶于水，可用于做喷泉实验。标准状况下，1体积水中能溶解500体积的氯化氢气体，故氯化氢在空气中易形成白雾。（2）氯化氢的制法①原理：2NaCl(s)+H2SO4(浓)△Na2SO4+2HCl↑②装置：固液加热制气装置③收集：向上排空气法④干燥：浓H2SO4或P2O5⑤检验：HCl+NH3=NH4Cl(s)(可产生白烟，可用做NH3和HCl气体的互检)。⑥尾气的处理：在发生装置末端连接一个倒扣的漏斗，用水或NaOH溶液吸收。2.次氯酸盐的性质次氯酸盐的水溶液呈碱性：ClO-+H2OHClO+OH-强氧化性：无论是酸性、中性、还是碱性溶液中，ClO-都具有强氧化性，与Fe2+、S2-、I-、SO32-、Br-等还原性物质不共存。2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O2I-+ClO-+2H+=I2+Cl-+H2OS2-+ClO-+2H+=S↓+Cl-+H2O6Fe2++3ClO-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3Cl-+4Fe3+2I-+ClO-+H2O=I2+Cl-+2OH-SO32-+ClO-=SO42-+Cl-平衡移动的应用：加入物质浓度变化平衡移动方向应用可溶性氯化物C(Cl-)增大左移a、用饱和食盐水除去Cl2中的HClb、用排饱和食盐水法收集Cl2盐酸C(H+)和C(Cl-)增大左移次氯酸与浓盐酸反应制Cl2NaOHC(H+)减小右移用NaOH溶液吸收多余Cl2Ca(OH)2C(H+)减小右移制漂白粉CaCO3C(H+)减小右移制高浓度HClO溶液光照C(HClO)减小右移氯水避光保存或现用现配五、卤素性质的相似性与递变性1.卤族元素原子结构特点及性质通性F原子Cl原子Br原子I原子（1）卤族元素在周期表中处于第ⅦA族；价电子构型为ns2np5（2）最外层电子数均为7，是典型的非金属元素；（3）单质均为双原子非极性分子（极性或非极性），具有强的氧化性（I2除外）但氧化性依次减弱，其阴离子的还原性依次增强；（4）主要化合价均为-1价，最高正价为+7价（F除外）；（5）均能形成气态氢化物，其稳定性依次减弱。水溶液酸性依次增强；(HX)（6）最高价氧化物的水化物（HRO4）为酸（F除外），酸性依次减弱，HClO4为最强酸。2.卤素单质在物理性质上的主要差异及递变规律性质F2Cl2Br2I2状态气态气态液态固态颜色淡黄绿色黄绿色深红棕色紫黑色溶解性与水反应溶解性依次减弱熔沸点依次升高（卤素的单质都是双原子分子。在固态时都是分子晶体，它们的熔沸点都决定于分子间作用力，而与分子内的化学键无关。组成与结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔沸点越高。）3.卤族元素在化学性质上的递变性性质递变规律非金属性与氢气化合的难易程度越来越难（冷暗处—强光—加热到500℃以上—不断加热）氢化物的稳定性依次减弱最高价氧化物对应水化物的酸性依次减弱单质的氧化性单质之间的置换（写出相关的离子方程式）结论：单质氧化性依次减弱离子方程式：①Cl2+2Br-→2Cl-+Br2②Br2+2I-→2Br-+I2③Cl2+2I-→2Cl-+I2与变价金属反应化学方程式Cl2Br2I2Fe2Fe+3Cl22FeCl32Fe+3Br22FeBr3Fe+I2FeI2CuCu+X2CuX2（X2是F2、Cl2、Br2）2Cu+I22CuIX—的还原性阴离子的还原性依次增强4.卤素离子的检验：（1）沉淀法试剂现象结论及离子方程式AgNO3溶液+稀硝酸生成白色沉淀有Cl-:Ag++Cl-→AgCl↓生成浅黄色沉淀有Br-:Ag++Br-→AgBr↓生成黄色沉淀有I-:Ag++I-→AgI↓（2）氧化还原法试剂现象结论及解释（用化学方程式表示）Br-氯水+CCl4与新制的氯水反应生成橙色溶液，再滴加四氯化碳溶液分层，下层显橙红色Cl2+Br-→2Cl-+Br2I-氯水+CCl4与新制的氯水反应生成黄色溶液，再滴加四氯化碳溶液分层，下层显紫色Cl2+I-→2Cl-+I2氯水加淀粉溶液与氯水反应生成黄色溶液，使淀粉溶液变蓝Cl2+I-→2Cl-+I25.卤素的特性（1）F①化合价：仅有-1、0，没有负价和含氧酸②F2不能置换出氯、溴、碘：氟与水剧烈反应放出氧气：2F2+2H2O→4HF+O2↑，在水中不存在。不能在水中置换其他卤素单质。③F2可与某些稀有气体反应④F2、HF均腐蚀玻璃：2F2+SiO2=SiF4+O24HF+SiO2=SiF4↑+2H2O⑤在HX酸中唯有HF是弱酸⑥在AgX中唯有AgF易溶于水；CaF2难溶于水，可用于制备HF。（2）BrBr2是常温下唯一呈液态的非金属单质，是深红棕色液体，易挥发，蒸气有毒。保存液溴采用水封法，瓶塞不能用橡胶__塞。①因萃取而褪色：苯、CCl4与溴水混合后，水层几乎为无色②因歧化而褪色：溴水中加入强碱，发生歧化反应（Br2Br-+BrO-或BrO3-),橙色褪去③因被还原而褪色：镁粉、锌粉、H2S、SO2、SO32-、Fe2+、I-、等能将Br2还原为Br-，使溴水褪色④因沉淀而褪色：溴水中加入AgNO3溶液，生成浅黄色沉淀AgBr，溴水褪色⑤因加成而褪色：含碳碳双键、碳碳三键的有机物发生加成褪色⑥因取代而褪色：酚类与溴水反应，酚羟基邻对位上的氢原子被溴原子取代而使溴水褪色（3）I①I2易升华，常利用该性质来分离提纯碘。②I2单质易溶于有机溶剂，淀粉遇I2变蓝，可利用该特性鉴定I2的存在。③AgI可用与人工降雨，碘盐（加KIO3）可防止甲状腺肿。④I2与Fe反应时，生成FeI2，其他卤素单质与Fe反应时均得到Fe3+，说明：氧化性Cl2﹥Br2﹥Fe3+﹥I2，还原性I-﹥Fe2+﹥Br-﹥Cl-（4）ClHClO4是常见含氧酸中最强酸，HClO是氯的含氧酸中氧化性最强的酸。6.卤素及其化合物的用途卤素的化学性质非常活泼，能跟很多单质、化合物发生化学反应，因此，卤化物非常多。卤素及其化合物由于具有众多特性，用途非常广泛。如氯化银、溴化银、碘化银具有感光性，见光后会发生如下反应：2AgCl2Ag+C122AgBr2Ag+Br22AgI2Ag+I2利用这种性质，卤化银常用来制作胶卷和感光纸等，常用的变色镜里也含有卤化银，碘化银则常用于人工降雨、人工降雪AgFAgClAgBrAgI颜色无色白色浅黄色黄色溶解性易溶既不溶于水，也不溶于稀硝酸（溶解度渐小）制法————Ag++X—==AgX↓化学性质无感光性2AgXAg+X2（感光性渐强）用途————胶卷、相纸人工降雨模块二氧化还原反应和离子反应考点四氧化还原反应氧化还原反应氧化铜失去氧发生还原反应，氢气得到氧发生氧化反应。这两个截然相反的过程是在一个反应中发生的。在化学反应中，一种物质与氧化合，必然同时有另一种物质中的氧被夺去。也就是说，有一种物质被氧化，必然有一种物质被还原。氧化反应和还原反应一定是同时发生的。从下图可以看出，氧化铜失去氧，铜的化合价从+2价下降到0价，铜元素被还原；氢气得到氧，氢的化合价从0价上升到+1价，氢元素被氧化。物质所含元素化合价升高的反应是氧化反应，物质所含元素化合价降低的反应是还原反应，有元素化合价升降的化学反应是氧化还原反应。可见，氧化还原反应的范围扩展了，不再局限在得氧和失氧上。氧化还原反应与电子的转移(电子得失或电子对偏移)有密切关系。1、定义：有电子转移(得失或偏移)的反应都属于氧化还原反应。实质：电子的转移判断依据：化合价的升降没有电子转移的反应，则属于非氧化还原反应。【注意】在氧化还原反应里，有元素失去电子，必然有元素同时得到电子，而且失去电子的总数必定等于得到电子的总数。2、氧化剂与还原剂、氧化性与还原性、氧化产物与还原产物氧化剂：得到电子(或电子对偏向)的物质，在反应时所含元素的化合价降低；氧化剂具有氧化性，反应时本身被还原，得到还原产物。还原剂：失去电子(或电子对偏离)的物质，在反应时所含元素的化合价升高；还原剂具有还原性，反应时本身被氧化，得到氧化产物。化合价升高–ne-被氧化氧化剂+还原剂→还原产物+氧化产物（强氧化性）(强还原性)（弱还原性）(弱氧化性)化合价降低+ne-被还原【解析】置换反应中，元素从化合态变为游离态，游离态时化合价为0，而化合态中元素化合价不为0，必然有化合价的变化，所以置换反应全部是氧化还原反应。同理有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应全部属于氧化还原反应。复分解反应中没有化合价的变化，所以属于非氧化还原反应。3、常见的氧化剂与还原剂常用的氧化剂有O2、C12、浓H2SO4、HNO3、KMnO4等；常用的还原剂有活泼的金属单质，如Zn、Fe，以及C、H2、CO、H2S等。4、氧化还原反应的应用与危害应用：食物在人体中被消化、煤燃烧、酿酒、电镀、金属的冶炼等，也都离不开氧化还原反应。危害：易燃物的自燃、食物的腐败、钢铁的锈蚀等。我们应该运用化学知识来防止这类氧化还原反应的发生或减慢其进程。例如，可采用在钢铁表面喷漆等方法来防止钢铁锈蚀的氧化还原反应发生。二、氧化还原反应中电子转移的表示方法氧化还原反应中电子转移有两种表示方法，单线桥法和双线桥法。1．单线桥法2．双线桥法此法不仅能表示出电子转移的方向和总数，还能表示出元素化合价升降和氧化、还原关系。三、氧化还原反应与四种基本类型反应的联系a、置换反应全部是氧化还原反应；b、复分解反应全部是非氧化还原反应；c、化合反应、分解反应有的是氧化还原反应，有的是非氧化还原反应。分析下列氧化还原反应，标出转移的电子方向和数目，指出氧化剂和还原剂。(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑(2)2H2S+SO2→3S+2H2O(3)2KClO32KCl+3O2↑(4)C12+2NaOH→NaCl+NaClO+H2O解析：氧化剂、还原剂：Cl2既被氧化又被还原模块三溴和碘的提取一、从海水中提取溴和碘1.萃取：利用化合物在两种互不相溶的溶剂中溶解度的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中（常用于分离提纯）。萃取剂颜色氯水（浅黄绿色—黄绿色）溴水（黄—橙色）碘水（深黄—褐色）汽油或苯水层__下层_（上层或下层，下同）变浅-褪色变浅-褪色变浅-褪色有机层_上层___黄绿色橙—橙红色淡紫—紫红色CCl4水层_上层___变浅-褪色变浅-褪色变浅-褪色有机层_下层黄绿色橙—橙红色紫—深紫色萃取剂的选择:两种溶剂不发生反应,且互不相溶（酒精+水不行）；溶质在萃取剂中溶解度较大；溶质和萃取剂不发生反应（裂化汽油/植物油+Br2）如：溴苯（溴）：氢氧化钠溶液/分液碘水中提取碘：苯/四氯化碳/直馏汽油，然后分液，有机层进行低温蒸馏。如何从碘的四氯化碳溶液中提取碘单质---反萃取法：①在碘的四氯化碳溶液中逐滴加入适量40％NaOH溶液，边加边振荡，直至四氯化碳层不显红色为止。碘单质反应生成I-和IO3-进入水中。

（方程式为3I2+6OH-=5I-+IO3-+3H2O）

②分液，将水层转移入小烧杯中，并滴加45%的硫酸酸化，可重新生成碘单质。由于碘单质在