2017高考化学一轮复习 第4章 非金属及其化合物 第2节 富集在海水中的元素-卤素学案概要1讲解
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1 富集在海水中的元素——卤素
明考纲
1.了解Cl2、HClO、NaClO及氯水的重要性质和应用。
2.掌握Cl-的检验方法。
3.掌握卤族元素的性质递变规律及与化工生产相结合的资源综合利用。
析考情
高考对本节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。
考点 氯及其化合物的性质和应用
1.氯气的性质
(1)物理性质
颜色 状态 气味 密度 毒性 溶解性
黄绿色 气体 刺激性 比空气大 有毒 1体积水溶解2体积Cl2
(2)化学性质
①与金属反应:与变价金属反应生成高价金属氯化物。
a.与钠反应的化学方程式:2Na+Cl2=====点燃2NaCl。
现象:剧烈燃烧,有白烟(NaCl小颗粒)生成。
b.与铜反应的化学方程式:Cu+Cl2=====点燃CuCl2。
现象:红热的铜丝剧烈燃烧,生成棕黄色烟(CuCl2小颗粒),溶于水呈绿色。逐渐加水稀释,则溶液颜色经历绿色→浅绿色→浅蓝的颜色变化。
c.与铁反应的化学方程式:2Fe+3Cl2=====点燃2FeCl3。
现象:铁丝燃烧,生成棕色的烟(FeCl3小颗粒),溶于水得黄色溶液。
②与非金属反应
与H2反应:H2+Cl2=====点燃或光照2HCl。
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③与某些还原性物质反应(写离子方程式)
a.氯气与KI溶液:Cl2+2I-===I2+2Cl-;
b.氯气与FeCl2溶液:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;
c.向氯水中通SO2:SO2+Cl2+2H2O===4H++2Cl-+SO2-4 。
④与H2O反应
化学方程式:Cl2+H2+HClO,
离子方程式:Cl2+H2++Cl-+HClO。
(Cl2既是氧化剂又是还原剂)
⑤与强碱的反应
2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O。
离子方程式:Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O。
2.氯的重要化合物
(1)次氯酸(HClO)
①弱酸性:比碳酸酸性弱,电离方程式为++ClO-。
②不稳定性:见光易分解,化学方程式:2HClO=====光照2HCl+O2↑,氯水要现用现配,保存在棕色试剂瓶中。
③强氧化性:使有色布条褪色,能杀菌消毒,用作漂白剂、消毒剂。
(2)漂白粉
①制取原理:2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
②漂粉精的主要成分是Ca(ClO)2和CaCl2,有效成分是Ca(ClO)2。
③水解呈碱性,其水解的离子方程式为ClO-+H2+OH-。
④与盐酸反应:Ca(ClO)2+2HCl===CaCl2+2HClO。
⑤作为漂白剂或消毒剂的原理可用化学方程式表示为
Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO。漂白粉久置失效,必须密封保存。
易错警示 (1)常温下液态氯与铁不反应,故可用钢瓶贮运液氯。
(2)HClO是弱酸,Cl2与水的反应离子方程式不能错写为Cl2+H2++Cl-+ClO-。
(3)Cl2可使湿润的有色布条褪色,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。
(4)Cl2可使湿润的石蕊试纸先变红后褪色,原因是Cl2与水反应生成的酸使石蕊先变红,HClO使变色后的石蕊褪色。
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 3 (1)氯气的水溶液可以导电,说明氯气是电解质。( )
(2)新制取的漂白粉是纯净物。( )
(3)Cl2通入水中的离子方程式为Cl2+H2O===2H++Cl-+ClO-。( )
(4)用pH试纸测定氯水的pH为4。( )
(5)Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂。( )
(6)过量的铁与氯气在一定条件下反应生成FeCl2。( )
(7)次氯酸是酸性比碳酸强的弱酸。( )
(8)漂白粉和明矾都常用于自来水的处理,二者的作用原理是相同的。( )
提示 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×
题组一 氯气的性质
1.[2015·大庆模拟]某溶液中含有NH+4、SO2-3、SiO2-3、Br-、CO2-3、Na+,向该溶液中通入过量的Cl2,下列判断正确的是( )
①反应前后,溶液中离子浓度基本保持不变的有NH+4、Na+ ②有胶状物质生成 ③有气体产生 ④溶液颜色发生变化 ⑤共发生了2个氧化还原反应
A.①②③④ B.②③④
C.①③⑤ D.①②③④⑤
答案 A
解析 本题所涉及的氧化还原反应为3个:Cl2+H2+HClO,Cl2+2Br-===Br2+2Cl-,Cl2+SO2-3+H2O===SO2-4+2Cl-+2H+;还涉及:SiO2-3+2H+===H2SiO3↓,CO2-3+2H+===H2O+CO2↑;反应过程中有胶状物质硅酸生成,因为有溴生成,溶液显橙色;有二氧化碳气体生成,生成气泡。NH+4、Na+不发生反应。
2.[2015·郑州二检]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
A a处变蓝,b处变红棕色 氧化性:Cl2>Br2>I2
B c处先变红,后褪色 氯气与水生成了酸性物质
C d处立即褪色 氯气与水生成了漂白性物质
D e处变红色 还原性:Fe2+>Cl-
答案 D
解析 a处变蓝、b处变红棕色,说明Cl2分别与KI、NaBr作用生成I2、Br2,可证明氧化性:Cl2>I2,Cl2>Br2,无法证明I2与Br2之间氧化性强弱,A错;c处先变红,证明Cl2与4 水生成酸性物质,后褪色,证明Cl2与水生成具有漂白性的物质,B错;d处立即褪色,也可能是因为Cl2与水生成酸性物质中和了NaOH,C错;e处变红说明Cl2将Fe2+氧化为Fe3+,证明还原性:Fe2+>Cl-,D项正确。
题组二 氯水的成分及性质多重性的应用
3.[2014·江苏高考]在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )
A.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2
B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-
C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+
D.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明氯水中含有HClO
答案 D
解析 氯水中含有“三分四离”[Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH-(少)],含Cl2,溶液呈浅黄绿色,A项正确;含Cl-,加入AgNO3溶液反应生成AgCl沉淀,B项正确;能与NaHCO3反应生成CO2,说明有H+,C项正确;氯水中Cl2可以将Fe2+氧化为Fe3+,D项错误。
4.[2015·河南统考]常温下,将Cl2缓慢通入水中至饱和,然后向所得饱和氯水中滴加0.1 mol·L-1的NaOH溶液。整个实验进程中溶液的pH变化曲线如图所示,下列叙述正确的是( )
A.实验进程中可用pH试纸测定溶液的pH
B.向a点所示溶液中通入SO2,溶液的酸性和漂白性均增强
C.c点所示溶液中:c(Na+)=2c(ClO-)+c(HClO)
D.由a点到b点的过程中,溶液中c+c-逐渐减小
答案 C
解析 A项,由于氯水中有HClO,能将pH试纸漂白,故不能用pH试纸测定溶液的pH。B项,向a点所示溶液中通入SO2时发生下列反应:Cl2+SO2+2H2O===H2SO4+2HCl,溶液的酸性增强但漂白性减弱。C项,可由电荷守恒和得失电子守恒导出,电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(ClO-)+c(OH-),由于c点pH=7,c(H+)=c(OH-),所以c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)①;得失电子守恒:c(Cl-)=c(ClO-)+c(HClO)②,将②代入①得c(Na+)=2c(ClO-)+c(HClO)。D项,a点到b点的过程中,存在下列反应:Cl2+H2++Cl-+HClO,ClO-由HClO电离产生:++ClO-,随着pH不断减小,c(H+)逐渐增大,HClO的电离受到抑制,c(ClO-) 逐渐减小,因此溶液中c+c-逐渐增大。 5 ★总结提升
1.氯水的成分分析
氯水中存在三个平衡关系:
(1)Cl2溶于水:Cl2+H2+HClO。
(2)HClO电离:++ClO-。
(3)H2O的电离:H2++OH-。
2.氯水的多重性质
氯水的多种成分决定了它具有多重性质:
(1)Cl2的强氧化性;(2)HCl的强酸性;(3)HClO的强氧化性、弱酸性;(4)Cl-的性质。
在不同的反应中,氯水起作用的成分不同,现列表如下:
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- Ag++Cl-===AgCl↓
Na2CO3固体 有气泡产生 H+ CO2-3+2H+===H2O+CO2↑
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 Cl2 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
续表
所加试剂 实验现象 参与反应
的微粒 离子方程式或解释
SO2 黄绿色褪去 Cl2、H2O SO2+Cl2+2H2O===4H++SO2-4+2Cl-
石蕊溶液 先变红后褪色 HClO、H+ 酸性和漂白性
镁粉 有气泡产生,
氯水褪色 Cl2、H+ 反应Mg+2H+===Mg2++H2↑
使平衡Cl2+H2+HCl向右移动,导致氯水褪色
3.液氯、新制氯水、久置氯水的比较
液氯 新制氯水 久置氯水
类别 纯净物 混合物 混合物
微粒 Cl2 H2O、Cl2、HClO、
ClO-、Cl-、H+、OH- H2O、Cl-、
H+、OH-
颜色 黄绿色 淡黄绿色 无色
性质 氧化性 酸性、氧化性 酸性
题组三 氯水中的平衡移动及应用
5.下列关于氯水的叙述正确的是( )
①氯水中存在两种电离平衡 ②向氯水中通入SO2,其漂白性增强 ③向氯水中通入