2022年高考化学第一轮复习 专题 卤族元素学案 苏教版

2022年高考化学第一轮复习 专题 卤族元素学案 苏教版【本讲教育信息】一. 教学内容：卤族元素二. 教学目标：了解氯及其重要化合物的主要性质；掌握氯气的实验室制法；认识氯气及其化合物在生产中的应用；理解卤素单质和化合物的相似性和递变性；掌握X的检验方法；利用氯、溴、碘单质的氧化性及强弱比较的方法，理解海水中提取溴的方法。三. 教学重点、难点：氯及其化合物的性质，卤族元素及其化合物的相似性和递变性，卤离子的检验教学过程一、卤族元素的“原子结构性质”的关系 结论：结构决定性质，性质反映结构。二、卤族元素的“性质制备”的关系卤族元素的化学性质活泼，所以在自然界中以化合态的形式存在。1、卤素单质的制备（Cl2）氧化还原法工业制法：电解饱和食盐水电解熔融氯化钠实验室制法：强氧化剂浓盐酸反应制取氯气：原理与装置：2、卤化氢的制备难挥发酸制挥发性酸三、卤族元素的“一般特殊”的归纳卤族元素的单质及其化合物有许多共性，但也存在诸多特殊之处。（一）单质1、物理性质化学式F2Cl2Br2I2颜色淡黄绿色黄绿色深红棕色紫黑色状态气体气体液体固体密度逐渐增大熔沸点逐渐升高水溶液浅黄绿色橙色黄色CCl4溶液黄绿色橙红色紫红色毒性剧毒有毒剧毒有毒Cl2、Br2、I2在水中的溶解能力比较小，但较易溶于有机溶剂中，常见的有机溶剂有：汽油、苯、四氯化碳、酒精等。2、化学性质（主要体现强氧化性）与金属反应：Fe、Cu等，但由于氧化能力不同，产物不完全相同、与非金属反应：H2、P等都可以与氢化合生成相应的氢化物HX，但卤族元素按原子序数递增的顺序从上至下，与氢化合的难易程度逐渐增大，产生的气态氢化物的稳定性逐渐减弱，其水溶液的酸性逐渐增强。与水作用： （XCl、Br、I）与碱作用：漂白粉的制备，成分及漂白原理：氯气通入石灰乳中：主要成分：、，有效成分：漂白原理：与Fe2、SO2、Na2SO3、Na2S等还原性物质反应，如：X2SO22H2OH2SO42HX；2Fe2Cl22Cl2Fe3，但：可Fe3氧化I：2I2Fe3I22Fe2与有机物发生加成、取代反应等。注意反应条件、反应产物。；卤素单质间的相互置换（二）化合物：1、卤化氢：卤化氢均为无色有刺激性气味的气体，易溶于水，易挥发与空气中水蒸气结合形成白雾。HF有剧毒，能腐蚀玻璃：性质比较：热稳定性：HFHClHBrHI酸性：HF（弱）HClHBrHI还原性：HFHClHBrHI2、卤化银卤化银AgFAgClAgBrAgI水溶性可溶难溶颜色白色浅黄色黄色性质感光性，例：用途制作感光材料胶卷人工降雨3、卤离子的检验：用硝酸酸化的硝酸银溶液，观察产生沉淀的颜色。若有CO32、SO32、SO42等离子干扰，应先加入足量的硝酸钡溶液，取上层清液继续实验。四、卤族元素及其重要化合物间的转化关系说明：1、新制氯水的成分：含有Cl2、H2O和HClO以及Cl、ClO、H及极少量的OH。久置氯水中由于HClO分解为HCl和O2，因此，久置氯水相当于稀盐酸。液氯属于纯净物，它具有氯气的性质，不具有漂白性，而氯水属于混合物，它既具有盐酸的性质，又具有氯气和次氯酸的性质，有很强的氧化性和漂白性。氯水与石蕊试液时先变红再褪色（氯水显酸性，使紫色石蕊试液变红，次氯酸有强氧化性，使有色物质氧化而褪色）氯水遇湿润淀粉KI试纸先变蓝再褪色，是由于氯气氧化I制得单质I2，当氯气过量时，继续氧化单质碘，生成无色的IO3。2、在不同条件下，新制氯水溶液中起作用的物质（或微粒）有所不同。抓住诸因素对平衡：Cl2H2OHClHClO的影响，合理解释某些具体问题：当加入可溶性氯化物时，c（Cl）增大，平衡左移，因此可用排饱和食盐水的方法收集Cl2，也可以用排饱和食盐水的方法除去Cl2中的杂质HCl；当加入浓盐酸时，c（Cl）和c（H）都增大，平衡左移，因此，可用氯酸盐和次氯酸盐与浓盐酸反应制取或测漂白粉中的“有效氯”，当加入CaCO3和Na2CO3时，c（H）减少，平衡右移，可使氯水中的c（HClO）增大，增强漂白效果；当加入碱溶液时，溶液中c（HClO）和c（H）都减少，平衡右移，实验室常用浓碱液来吸收未反应完的Cl2，防止环境污染；氯水光照后，因HClO见光分解，平衡右移，故新制氯水须避光保存，且须现做现配，而久置的氯水就是盐酸。3、关于NO2和Br2的鉴别：不能用KI，要用硝酸银溶液；不能用pH试纸，可用浓氨水；不能用NaOH或水，可用CCl4等有机溶剂。4、当溶液中存在多种还原性物质时，加入氧化剂，还原性强的物质应先被氧化。如：在FeBr2溶液中通入少量Cl2气体：在FeBr2溶液中通入足量Cl2气体：在FeI2溶液中加入少量溴水：在FeI2溶液中加入足量溴水：5、使溴水褪色的物质有：因萃取作用而使溴水褪色的物质：苯、CCl4、直馏汽油等有机溶剂；能与溴水发生氧化还原反应的还原性无机化合物：H2S、SO2、Fe2、I等；能与溴水发生氧化还原反应的还原性有机化合物：含有醛基的化合物等；能与溴水发生反应的金属，如：Na、Mg、Al等；能与溴水发生加成反应的不饱和有机化合物；能与溴水反应的碱性物质，如：NaOH、Na2CO3等。6、氯气的制取：装置适用于：固体（或液体）和液体反应；在实验前必须检查装置的气密性：在装入药品前，小火加热，看烧杯中导管口是否有气泡冒出。产生气体后，由于气体中可能含有挥发出的HCl和水蒸气，欲得到纯净干燥的氯气，防止环境污染，可采用如下的方法处理：除杂：Cl2（HCl）：饱和食盐水干燥：浓硫酸、P2O5（s）、无水CaCl2等收集：向上排空气法、排饱和食盐水法检验是否集满：湿润的淀粉KI试纸（变蓝色）或湿润的蓝色石蕊试纸（先变红后褪色）尾气处理：碱液吸收（常用NaOH溶液）7、在制取HBr和HI气体时，由于浓硫酸可将Br、I氧化，所以不能用浓硫酸和NaBr、NaI反应制备HBr、HI。应用难挥发的浓磷酸代替浓硫酸。8、特殊性质归纳：常温下溴是唯一的液态非金属单质，极易挥发，保存时用水封；碘易升华，碘单质遇淀粉变蓝。碘单质与铁反应生成FeI2；CaCl2、CaBr2溶于水，但CaF2（俗称萤石）不溶于水；F2和水剧烈反应，所以F2不能将溶液中的 、氧化，将F2通入某溶液中，应先考虑它和水的反应，再考虑生成的HF能否和溶液中的其它成分反应；卤素单质中，只有F2可与稀有气体反应；卤化氢的水溶液中只有氢氟酸是弱酸，但它能腐蚀玻璃，只能保存在塑料瓶中。9、“类卤素”如（CN）2、（SCN）2、（OCN）2以及卤素互化物如IBr、BrCl3等性质与卤素单质的氧化性、与碱溶液反应生成卤化物和次卤酸盐、与Ag结合的生成物的难溶性等性质相似，但由于上述物质不是由一种元素组成，其组成元素的化合价有差别，以致在参加化学反应时价态的变化与卤素单质不完全相同。【典型例题】例1. 今有甲、乙、丙三瓶等体积的新制氯水，浓度均为0.1mol/l，如果在甲瓶中加入少量的NaHCO3晶体，在乙瓶中加入少量的NaHSO3晶体，丙瓶不变，片刻后甲、乙、丙三瓶溶液中HClO的物质的量浓度大小关系是溶液体积变化忽略不计A. 甲乙丙B. 甲丙乙C. 丙甲乙 D. 乙丙甲解析：氯水中存在下列平衡：Cl2H2OHClHClO加入NaHCO3后因为酸性HClH2CO3HClO，所以甲瓶中NaHCO3与HCl反应，平衡向右移动，HClO浓度增大，又因HClO具有强氧化性，可将NaHSO3氧化，故乙瓶中HClO浓度下降，而丙瓶中没有影响平衡的物质，故HClO浓度不变。所以本题答案为B答案：B例2. 用滴管将新制的饱和氯水慢慢滴入含酚酞的NaOH稀溶液中，当滴到最后一滴时红色突然褪去，试回答下列问题；（1）实验室保存饱和氯水的方法是： ；（2）产生上述现象的原因可能有两种（简要文字说明）：是 是 （3）简述怎样用实验证明红色褪去原因是或：解析：（1）新制氯水中，因HClO见光分解，平衡右移，故新制氯水须避光保存，且须现做现配；（2）能使变红的酚酞褪色的原因是溶液碱性减弱或过量氯水中的HClO将变红的酚酞漂白（3）若要设计实验证明褪色的可能原因，最简便的方法就是在褪色后的溶液中再滴加NaOH溶液，若不出现红色，说明是HClO漂白作用的结果，若再出现红色，说明是氯水与NaOH反应，碱性减弱的原因。答案：（1）在阴凉处于棕色试剂瓶中密封保存（2）一是氯水与NaOH反应生成两种盐，碱性减弱。二是氯水过量后HClO的漂白性将溶液变成无色。（3）向无色溶液中再加入NaOH溶液，若不再出现红色，应为原因，若再出现红色，应为原因。例3. 甲、乙、丙三种溶液各含有一种X（X为Cl、Br、I）离子，向甲中加淀粉溶液和氯水，则溶液为橙色，再加丙溶液，颜色无明显变化。则甲、乙、丙依次含有A. Br、Cl、I B. Br、I、ClC. I、Cl、Br D. Cl、I、Br解析：向甲中加淀粉溶液和氯水，则溶液为橙色，不显蓝色，说明不存在I，而是Br，与Cl2作用生成了Br2单质显橙色；再加丙溶液，无明显变化，说明丙溶液与Br2不反应，则丙溶液中也不存在I，只能存在Cl，则乙中存在I，本题答案为B答案：B例4. 氰（CN）2、硫氰（SCN）2的化学性质与卤素（X2）很相似，化学上称为拟卤素，如（SCN）2H2OHSCNHSCNO。阴离子的还原性强弱为ClBrCNSCNI。试写出：（CN）2与KOH溶液反应的化学方程式： ；NaBr和KSCN的混合溶液中加（CN）2反应的离子方程式： 。解析：本题属于信息题。根据题给信息可知：（CN）2、（SCN）2的化学性质与卤素（X2）相似，则方程可写成：（CN）22KOHKCNKCNOH2O；而且其阴离子的还原性强弱顺序为：ClBrCNSCNI。根据氧化还原反应规律，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，可知：NaBr和KSCN的混合溶液中加（CN）2，（CN）2可与KSCN反应而不与NaBr反应，方程式为：（CN）22SCN2CN（SCN）2答案：（CN）22KOHKCNKCNOH2O；（CN）22SCN2CN（SCN）2例5. 下图中的每一方格表示有关的一种反应物或生成物，其中粗框表示初始反应物（反应时加入或生成的水，以及生成沉淀J时的其他产物均已略去）。请填写下列空白：物质B是 ，F是 ，J是 。反应的离子方程式是 。解析：本题属于框图题，关键在于如何找到切入点。从饱和食盐水的电解入手，其反应是：2NaCl2H2OH2Cl22NaOH产物有A、B、C各三种。从题目所给的框图可以看出，物质B既能与A反应生成D和E，又能与C反应生成G。从电解食盐水的3种产物来看，只有氯气才符合这种特点，它既与氢气在点燃的条件下生成氯化氢：Cl2H22HCl；它又与氢氧化钠在常温下生成次氯酸钠和氯化钠：Cl22NaOHNaClNaClOH2O。因而，可以确定物质B是氯气。若将此化学方程式改写作离子方程式，就是本题的答案。除了水不计外，框图还指出，B与A反应得到两种产物，B与C反应只得到一种产物，可以确定A是氢氧化钠，C是氢气。当然，作为B与C反应而得到的生成物G是氯化氢。下一步需确定物质F。F既能与氯气直接反应生成物质I，又能与氯化氢反应生成物质H和氢气。如果把氯化氢当作溶液看（即盐酸），能与氯气、盐酸都可以发生反应的物质估计可能是一种金属。那么，I和H都应当是此金属的氯化物，且两种金属氯化物之间存在一定的转化关系，说明该金属具有两种可变化合价。从中学范围内无机化合物的知识来看，只有铁才有这种特点：与氯气反应生成3价铁的氯化物：2FeCl2Cl22FeCl3这样，可以认定物质F应当是金属铁，H是氯化亚铁，至此，框图的大部分都得到了合理的解释。最后需要确定沉淀J。按图所示，沉淀J可因氯化铁I与D反应而生成，又可因氯化亚铁H和D反应而生成，则J必是含铁的化合物。至此，需反过来对D作出判断。按前述，物质D应是氯化钠和次氯酸钠中的一种，前者不可能分别与铁的两种氯化物反应生成沉淀，这样看来，物质D唯一的可能是次氯酸钠（溶液）。次氯酸钠是一种盐，它除了有盐的通性以外，还有两点特点，即：是一种具有强氧化性的氧化剂；是一种由强碱（氢氧化钠）和弱酸（次氯酸）组成的盐，因而在水中水解呈碱性。当次氯酸钠（溶液）与氯化亚铁H反应时，发挥了其氧化性和碱性的双重作用，将氯化亚铁变成氢氧化铁；与氯化铁I反应时，由于Fe3离子不会再被氧化，只显示了其碱性，生成了氢氧化铁。答案：（1）B是Cl2（或氯气），F是铁（或Fe），J是氢氧化铁（或Fe（OH）3）。（2）Cl22OHClOClH2O例6. 现用浓盐酸、MnO2共热制Cl2，并用Cl2和Ca（0H）2反应制少量漂白粉，现已知反应：2Cl22Ca（OH）2Ca（C10）2CaCl22H20（该反应放热）温度稍高即发生副反应：6C126Ca（OH）25CaCl2Ca（Cl03）26H2O。甲、乙、丙三人分别设计三个实验装置，如下图所示。（1）请从：a不容易控制反应速率；b容易控制反应速率；c有副反应发生；d可防止副反应发生；e污染环境；f可防止污染环境；几个方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点作出评析，并选择符合题目要求的选项填在空格内。优点缺点甲装置乙装置丙装置（2）上图中甲由A、B两部分组成，乙由C、D、E三部分组成，丙由F、G组成，从上述甲、乙、丙三套装置中选出合理的部分（按气流从左到右的方向）组装一套较完善的实验装置（填所选部分的编号） 。（3）实验中若用1L12moll1浓盐酸与足量的MnO2反应，最终生成Ca（ClO）2的物质的量总小于0.15mol，其可能的主要原因是 。解析：本题综合性较强，既要熟悉Cl2的制法，又要抓住题给信息应用理论知识采取相应的实验措施。根据题给药品，制取Cl2应选用装置C或F，依据题给信息Cl2与Ca(OH)2的反应是放热反应，且温度高时易发生副反应，所以制漂白粉时应采取降温措施。Cl2有毒，又需进行尾气处理。答案：（1）甲：d，ae 乙：b、f， c 丙b，ce ；（2）C（F）、B、E；（3）MnO2只能氧化浓HCl，随着反应进行，c（Cl）减小，还原性减弱，反应不能继续进行