2019高考化学一轮复习 元素化合物 专题5 氯及其化合物
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氯及其化合物
【考向分析】
高考对本讲内容的考查主要考点有四个：一是氯气的性质及应用，特别是它的强氧化性；二是氯水、HClO、NaClO的性质及应用，特别是它们的强氧化性和漂白性；三是实验室制取氯气的原理、干燥、收集及验满等，以它为载体，考查实验探究能力；四是Cl－的检验。
【要点讲解】
要点1. 氯气
1．物理性质：常温下，氯气是黄绿色、有刺激性、能溶于水、比空气重、易液化的有毒气体。
温馨提示：闻有毒气体及未知气体的方法是用手在瓶口轻轻煽动，仅使极少量气体进入鼻孔。
2. 化学性质：氯气化学性质非常活泼，很容易得到电子，作强氧化剂，能与金属、非金属、水以及碱反应。
（1）与金属反应（与变价金属反应，均是金属氧化成高价态）
①2Na＋Cl22NaCl（产生白烟）
②Cu＋Cl2CuCl2（产生棕黄色的烟）
③2Fe＋3Cl22FeCl3（产生棕色的烟）
温馨提示：常温下干燥的氯气或液氯不与铁反应，所以液氯通常储存在钢瓶中。
（2）与非金属反应
①H2＋Cl22HCl（发出苍白色火焰，有白雾生成）——可用于工业制盐酸，H2＋Cl22HCl（会发生爆炸）——不可用于工业制盐酸
温馨提示：①HCl极易溶于水而成盐酸。②氢气在氯气中燃烧现象：安静地燃烧，发出苍白色火焰；光照H2和Cl2的混合气时，发生爆炸，因此工业生产中不能用光照的方法来制取盐酸。③所有发光发热的剧烈化学反应都叫做燃烧，不一定要有氧气参加。
②2P＋3Cl22PCl3（氯气不足；产生白雾）2P＋5Cl22PCl5（氯气充足；产生白烟）
（3）与水反应：Cl2＋H2O = HCl＋HClO 温馨提示：①将氯气溶于水得到氯水（浅黄绿色），氯水含多种微粒，其中有H2O、Cl2、HclO、Cl－、H+、OH－(极少量，水微弱电离出来的)。②氯气溶于水生成的HClO是一种极弱的酸，但是一种强氧化剂，能漂白、杀菌，它的漂白是一种氧化性漂白，与Na2O2、H2O2的漂白原理是一样的。③Cl2可使润湿的有色布条褪色，不能使干燥的有色布条褪色，说明Cl2没有漂白性，而是HClO起漂白作用。④Cl2使润湿石蕊试先变红后褪色，其原因是Cl2与H2O作用生成的酸使石蕊先变红，HClO强氧化性使变色后的石蕊氧化褪色（漂白）。⑤光照氯水，黄绿色逐渐褪色，溶液pH逐渐减小（HClO转化成了盐酸）。⑥氯水应保存在棕色瓶中且置于阴凉处。
（4）与碱反应
Cl2＋2NaOH = NaCl＋NaClO＋H2O（用于除去多余的氯气）
2Cl2＋2Ca(OH)2 = Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O（用于制漂粉精或漂白粉）
温馨提醒：漂白液的有效成分为NaClO，漂白粉（精）的有效成分为Ca(ClO)2。漂白粉之所以具有漂白性，原因是：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O = CaCO3↓+2HClO生成的HClO具有漂白性。漂白粉久置空气会失效（涉及两个反应）：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO，↑，漂白粉变质会有CaCO3存在，外观上会结块，久置空气中的漂白粉加入浓盐酸会有CO2气体生成，含CO2和HCl杂质气体。所以，漂白粉应密闭保存，避免与空气接触。
（5）与某些还原性物质反应
①2FeCl2＋Cl2 = 2FeCl3
②2KI＋Cl2 = 2KCl + I2（使湿润的淀粉-KI试纸变蓝色，用于氯气的检验）
③SO2＋Cl2＋2H2O = 2HCl + H2SO4（将SO2气体和Cl2气体混合后作用于有色溶液，漂白效果将大大减弱）
温馨提醒：自来水用氯水杀菌消毒，所以用自来水配制以下溶液如KI、KBr、FeCl2、Na2SO3、Na2CO3、NaHCO3、AgNO3、NaOH等溶液会变质。
（6）与某些有机物反应
①CH4＋Cl2 CH3Cl + HCl（取代反应）
②CH2=CH2＋Cl2 → CH2ClCH2Cl（加成反应） 3. 氯气的实验室制法
(1)实验原理：MnO2＋4HCl(浓) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
温馨提示：还可以使用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等作氧化剂与浓盐酸反应，使用以上物质时，反应不需要加热，如2KMnO4＋16HCl(浓)=2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O。
(2)实验装置：
温馨提示：①Cl2的净化用水或饱和食盐水洗气，除去混在Cl2中的HCl气体；用浓H2SO4除去混在Cl2中的水蒸气。②由于Cl2的密度比空气大，常用向上排空法收集，还可用排饱和食盐水的方法收集。③用润湿的KI淀粉试纸检验（放在瓶口），如试纸变蓝，则表示Cl2已收满。④由于Cl2有毒，多余的Cl2不能直接排放，一般用浓NaOH溶液吸收，而不能用水或澄清石灰水吸收。因Cl2在水中溶解度不大，澄清石灰水中溶解的Ca(OH)2的量很少，只能吸收少量的Cl2。
(3)验满方法：①将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛Cl2的集气瓶口，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的集气瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。③实验室制取Cl2时，常常根据集气瓶中气体的颜色判断是否收集满。
（4）注意事项：①必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应；②为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热的温度不宜过高，以减少HCl的挥发；③实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气；④尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为溶液中Ca(OH)2浓度小，吸收不完全。
要点2. 卤族元素
1．卤素及化合物的性质比较: 氟 氯 溴 碘
单质物理性质 状态 气 气（易液化） 液（易挥发） 固（易升华）
熔、沸点 熔、沸点逐渐升高
颜色 淡黄绿色 黄绿色 红棕色 紫黑色
密度 密度逐渐增大
X2与H2化合 条件 冷暗处 光照 加热 持续加热
程度 剧烈爆炸 爆炸 缓慢 化合同时分解
X2与H2O化合 反应 2F2+2H2O=4HF+O2 X2 + H2O = HX + HXO
程度 剧烈 缓慢 微弱 极弱
水溶性 反应生成氢氟酸 水溶性依次减小，有机溶剂中溶解性依次增大
化合价 只有-1价 有-1、+1、+3、+5、+7等
含氧酸 化学式 无含氧酸 有HXO、HXO2、HXO3、HXO4等
强弱程度 同一价态的酸性依次减弱
卤化银 颜色 AgF（白） AgCl（白） AgBr（淡黄） AgI（黄）
水溶性 易溶 均难溶，且溶解度依次减小
感光性 难分解 见光均易分解，且感光性逐渐增强
2．卤素元素的有关特性：
（1）F2遇水发生置换反应，生成HF并放出O2。
（2）HF是弱酸、剧毒，但能腐蚀玻璃4HF + SiO2 = SiF4↑ + 2H2O；HF由于形成分子间氢键相互缔合，沸点反常的高。
（3）溴是唯一的液态非金属，易挥发，少量的液溴保存要用水封。
温馨提示：能使溴水褪色的原因：被H2S、SO2、SO2－3、I－等还原剂还原而褪色；与NaOH、Na2CO3等碱性物质发生反应而褪色；与较活泼金属(如Mg＋Br2===MgBr2)反应而褪色；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；能被溴水氧化的、含有醛基的化合物。
（4）碘易升华，遇淀粉显蓝色；碘的氧化性较弱，它与变价金属反应时生成低价化合物。
（5）AgX中只有AgF溶于水，且不具有感光性；CaF2中只有CaF2难溶。
3．卤素间的置换反应及X-离子的检验：
（1）Cl2+2Br-=Br2+2Cl-， Cl2+2I-=I2 + 2Cl-，Br2 + 2I- = I2 + 2Br-。结论：氧化性：Cl2>Br2>I2；还原性：I->Br->Cl- （2）溴和碘在不同溶剂中所生成溶液（由稀到浓）的颜色变化：
溶剂
溶质 水 苯 汽 油 四氯化碳
Br2 黄 → 橙 橙 → 橙红 橙 → 橙红 橙→ 橙红
I2 深黄→ 褐 淡紫 → 紫红 淡紫→ 紫红 紫→ 深紫
密 度 比 水 轻 比 水 轻 比 水 重
（3）X-离子的检验：
①AgNO3溶液—沉淀法：
②置换—萃取法：
要点3. 氯水成分的多样性与多重性
1．氯水中存在的平衡：
Cl2+H2OH＋+Cl―+HClO（部分反应）
HClOH＋+ClO― （少量电离）
H2OH＋+OH― （少量电离）
2．氯水中存在的粒子分子：H2O、Cl2、HClO；离子：H＋、Cl―、ClO―、OH―（及其少量）。
3．新制氯水与久置氯水的比较：
新制氯水 浅黄绿色，有强氧化性和漂白性；含有Cl2、HClO、H2O、H＋、Cl―、ClO―等微粒
久置氯水 无色，无强氧化性和漂白性，含有H2O、H＋、Cl―等微粒
4．氯水性质的多样性：
H＋表现酸性 如在Na2CO3溶液中加入氯水，有气泡产生，CO32―+H＋== CO2↑+H2O
HClO表现强氧化性 如氯水漂白物质，用氯水杀菌、消毒
HClO表现强不稳定性 在强光照射下氯水中有气泡产生
Cl―表现的性质 Ag＋ + Cl― == AgCl↓ Cl2表现的性质 如向KBr溶液中滴加氯水，Cl2+2KBr==
2KCl+2Br2
多微粒同时表现 如将氯水加入石蕊试液中，观察到：先变红（H＋作用），后褪色（HClO作用）
5．次氯酸盐的性质
水解反应 ClO―+H2OHClO+OH―
强氧化性 无论在酸性还是在碱性溶液中，ClO―都具有强氧化性。在酸性条件下，ClO―的氧化性比Cl2的氧化性强，消毒杀菌效果也强一些。次氯酸及其盐主要用作强氧化剂及杀菌消毒
【考点过关】判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
（1）1 mol Cl2参加反应转移2 mol电子( )
×在Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O反应中1 mol Cl2参加反应转移1 mol电子。
（2）1 mol Cl2溶于水转移1 mol电子( )
×Cl2＋H2OHCl＋HClO反应是可逆反应。
（3）用pH试纸测定氯水的pH( )
×氯水中的HClO具有漂白性，不能用pH试纸测定其pH。
（4）氯原子的半径比较小，最外层有7个电子，易得1个电子使最外层达到8电子的稳定结构，故氯气的化学性质比较活泼，在反应中只表现氧化性( )
×由Cl2与水、碱的反应可知错误。
（5）氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度( )
√Cl－使Cl2＋H2OHClO＋HCl的平衡向左移动，对Cl2与水的反应起到抑制作用。
（6）Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能作氧化剂( )
×当Cl2与H2O反应时，Cl2既作氧化剂又作还原剂。
（7）过量的铁与Cl2在一定条件下生成FeCl2( )
×铁与Cl2在一定条件下只能生成FeCl3。
（8）在次氯酸钠溶液中通入二氧化硫可得到亚硫酸钠和次氯酸( )
×由于ClO－具有较强氧化性，会将SO2氧化为SO2－4，而自身转化为Cl－。
（9）工业上用氯气与澄清石灰水反应制得漂粉精( )
×澄清石灰水浓度太低，应用石灰乳。
（10）用pH试纸测试可知漂粉精溶液呈碱性( )
