（通用版）2022年高考化学一轮复习 第四章 第二节 富集在海水中的元素学案（含解析）

（通用版）2022年高考化学一轮复习 第四章 第二节 富集在海水中的元素学案（含解析）第二节富集在海水中的元素1.了解卤元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2了解卤元素单质及其重要化合物对环境的影响。3掌握Cl2的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)。考点(一)氯及其化合物 【点多面广精细研】1氯气的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气味比空气大有毒1体积水溶解约2体积Cl22.氯气的化学性质(1)与金属反应与铁反应：2Fe3Cl22FeCl3。与铜反应：CuCl2CuCl2。(2)与非金属反应与H2反应：H2Cl22HCl，(3)与水反应：溶于水的氯气部分与水反应，离子方程式为Cl2H2OHClHClO。(4)与碱反应：与烧碱溶液反应的化学方程式为Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。(5)与还原性无机化合物反应(书写离子方程式)与碘化钾溶液反应：2ICl2=I22Cl。与SO2水溶液反应：Cl2SO22H2O=4H2ClSO。与FeCl2溶液反应：2Fe2Cl2=2Fe32Cl。3次氯酸(1)不稳定性：见光易分解，化学方程式为2HClO2HClO2。(2)强氧化性能将有色物质氧化为无色物质，作漂白剂。杀菌、消毒。能氧化I、S2、SO、Fe2等还原性离子。(3)弱酸性：向NaClO溶液中通入少量CO2，离子方程式为ClOCO2H2O=HCOHClO。4次氯酸盐(1)漂白液有效成分：NaClO，漂白原理用化学方程式表示为2NaClOCO2H2O=Na2CO32HClO。 (2)漂白粉成分：漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2、CaCl2，其中有效成分是Ca(ClO)2。制备原理：化学方程式为2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O。漂白原理：化学方程式为Ca(ClO)2H2OCO2=CaCO32HClO。(3)次氯酸盐的强氧化性漂白性：ClO是一种弱酸的酸根离子。漂白液或漂白粉在潮湿的空气中，会与二氧化碳反应生成HClO，故漂白液、漂白粉具有漂白性。强氧化性：ClO不论在酸性还是碱性条件下都能跟I、Fe2、S2、SO等发生氧化还原反应，即ClO与I、Fe2、S2、SO不能大量共存。小题练微点判断下列说法的正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)过量的铁粉在少量氯气中加热，充分反应后产物为FeCl2()(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()(3)新制氯水必须用棕色试剂瓶密封保存，光照氯水有气泡逸出，该气体是氯气()(4)新制取的漂白粉是混合物()(5)氯气可以使湿润的有色布条褪色，但是实际起漂白作用的物质是次氯酸，而不是氯气()(6)Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能作氧化剂()(7)标准状况下，11.2 L Cl2与水充分反应转移电子数为0.5NA()(8)“84”消毒液的消毒原理与H2O2的相同，都是利用强氧化性()(9)漂白粉溶液在空气中失效的离子方程式：ClOCO2H2O=HClOHCO()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) (8)(9)学霸微提醒(1)实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是用手在瓶口轻轻扇动，仅使极少量气体飘进鼻孔即可。(2)Cl2与变价金属反应，均生成高价态金属氯化物。(3)向NaClO溶液中通入CO2(无论是少量还是过量)，均生成HCO和HClO。氯水的性质1.判断下列说法的正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)(2018北京高考)石蕊溶液滴入氯水中溶液变红，随后迅速褪色，与氧化还原反应无关()(2)(2016全国卷)将Cl2与HCl混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的Cl2()(3)(2016四川高考)氯气作水的杀菌消毒剂时没有发生化学变化()(4)(2016上海高考)Cl2能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，说明Cl2具有氧化性()(5)(2015广东高考)向含I的无色溶液中滴加少量新制氯水，再滴加淀粉溶液，现象是溶液变成蓝色，说明氧化性：Cl2I2()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2(2016上海高考)向新制氯水中加入少量下列物质，能增强溶液漂白能力的是()A碳酸钙粉末 B稀硫酸C氯化钙溶液 D二氧化硫水溶液解析：选A在氯水中存在反应：Cl2H2OHClHClO，若反应使溶液中c(HClO)增大，则溶液的漂白性会增强。A项，由于酸性：HClH2CO3HClO，所以向溶液中加入碳酸钙粉末，会发生反应：2HClCaCO3=CaCl2H2OCO2，使化学平衡正向移动，导致c(HClO)增大，溶液的漂白性会增强，正确；B项，若加入稀硫酸，使溶液中c(H)增大，平衡逆向移动，溶液的漂白性减弱，错误；C项，加入氯化钙溶液，不能发生反应，但对氯水起稀释作用，使溶液的漂白性减弱，错误；D项，加入二氧化硫的水溶液，SO2与Cl2反应，平衡左移，c(HClO)减小，溶液的漂白性减弱，错误。归纳拓展1从化学平衡角度认识氯水的成分与应用(1)氯水的成分氯水中存在三个平衡关系氯水中存在的粒子Cl2H2OHClHClO；HClOHClO；H2OHOH3种分子：H2O、Cl2、HClO，4种离子：H、Cl、ClO、OH(2)Cl2H2OHClHClO平衡移动的应用向氯水中加入的物质浓度变化平衡移动的方向应用可溶性氯化物c(Cl)增大左移用饱和食盐水除Cl2中的HCl盐酸c(H)和c(Cl)增大左移次氯酸盐与浓盐酸反应制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)减小右移制高浓度的HClO溶液光照c(HClO)减小右移氯水避光保存或现用现配2.从微粒组成角度认识氯水性质的多样性氯水的多种成分决定了它具有多重性质：Cl2的强氧化性；HCl的强酸性；HClO的强氧化性、弱酸性；Cl的性质。在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，如表所示：参与反应的微粒所加试剂实验现象离子方程式或解释ClAgNO3溶液白色沉淀ClAg=AgClHNa2CO3固体有气泡产生2HCO=CO2H2OHClO有色布条布条颜色褪去发生氧化还原反应Cl2FeCl2溶液溶液变棕黄色2Fe2Cl2=2Fe32ClCl2、H2OSO2黄绿色褪去SO2Cl22H2O=4H2ClSOHClO、H紫色石蕊溶液先变红后褪色酸性和漂白性Cl2、H镁粉氯水的颜色褪去并有气泡产生MgCl2=Mg22Cl、Mg2H=Mg2H2氯的化合物的性质3.判断下列说法的正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)(2018全国卷)漂白粉可用于生活用水的消毒()(2)(2017江苏高考)ClO2具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒()(3)(2016全国卷)次氯酸盐具有氧化性，所以可用漂白粉漂白织物()(4)(2014全国卷)漂白粉在空气中久置变质，原因是漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3()答案：(1)(2)(3)(4)4(2016全国卷)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如图：回答下列问题：(1)NaClO2中Cl的化合价为_。(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式_。(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2和Ca2，要加入的试剂分别为_、_。“电解”中阴极反应的主要产物是_。(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为_，该反应中氧化产物是_。(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为_。(计算结果保留两位小数)解析：(1)由化合价规则知，NaClO2中Cl的化合价为3。(2)由工艺流程图可以看出SO2、H2SO4、NaClO3为反应物，ClO2、NaHSO4为生成物，再根据化合价升降法配平得出化学方程式为SO2H2SO42NaClO3=2ClO22NaHSO4。(3)粗盐水精制时除去Mg2通常用NaOH溶液，生成Mg(OH)2沉淀，过滤除去；除去Ca2通常用Na2CO3溶液，生成CaCO3沉淀，过滤除去。电解时阴极为得电子极，因此产物的化合价应降低，即生成NaClO2。(4)由信息“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2知，反应物之一为ClO2，再由生产工艺流程图知，用的吸收试剂是NaOH、H2O2，由生产工艺流程图知产物之一为NaClO2，由ClO2生成NaClO2，Cl的化合价由4变为3，化合价降低，ClO2为氧化剂，则H2O2为还原剂，化合价升高，生成氧气，再由电子守恒得，此吸收反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为21，该反应中氧化产物是O2。(5)由信息知，要求出每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力，先求得1 g NaClO2变为Cl转移的电子数为4，再设有x g Cl2变为Cl的氧化能力与1 g NaClO2的氧化能力相当，列方程得42，解得x1.57，即为有效氯含量。答案：(1)3(2)2NaClO3SO2H2SO4=2ClO22NaHSO4(3)NaOH溶液Na2CO3溶液ClO(或NaClO2)(4)21O2(5)1.57归纳拓展1高考常考的含氯化合物近几年高考对含氯化合物的考查，不仅仅局限于HClO和NaClO、Ca(ClO)2等，还涉及ClO2、NaClO3、NaClO2、KClO3等物质。(1)1价的HClO 、NaClO和Ca(ClO)21价的含氯化合物一般具有很强的氧化性和漂白性，是常用的强氧化剂或漂白剂。如Ca(ClO)24HCl(aq)= CaCl22Cl22H2O；2Fe(OH)33ClO4OH=2FeO3Cl5H2O (FeO强氧化剂)。(2)4价的ClO2ClO2是一种新型净水剂，具有很强的氧化性，如2ClO2Na2O2= 2NaClO2O2(3)5价的NaClO3、KClO35价的氯元素具有较强的氧化性，是常用的氧化剂。如KClO36HCl=KCl3Cl23H2O；2KClO32KCl3O2。2有效氯含量有效氯含量的实质是指每克的含氯化合物中所含氧化态氯的氧化能力相当于多少克氯气的氧化能力。其本质是氧化还原反应的电子得失守恒。如ClO2有效氯含量的计算方法如下，设ClO2的有效氯含量为x，则52，x2.63 g。1有关Cl2的性质，下列说法不正确的是()ACl2有毒但可用于自来水消毒B能与NaOH溶液反应生成两种正盐C能D一定条件下与H2反应产生苍白色火焰归纳：Cl2与Fe反应只能生成FeCl3，与物质的量无关，而O2与Fe反应生成Fe3O4，S与Fe反应生成FeS，说明氧化性：Cl2O2S。解析：选CCl2与H2O反应生成HCl和HClO，HClO具有强氧化性，能够杀菌消毒，故A正确；Cl2能够与NaOH反应生成NaCl、NaClO和H2O，NaCl、NaClO都是正盐，故B正确；Cl2与Fe反应生成FeCl3，故C错误；H2在Cl2中燃烧生成HCl，发出苍白色火焰，故D正确。2(2019黄浦区一模)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氯水的颜色呈浅绿色，说明氯水中含有Cl2B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ClC向氯水中加入NaHCO3粉末，有气泡产生，说明氯水中含有HD向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液颜色变成棕黄色，说明氯水中含有拓展：HClO还常常结合Ka考查，利用Ka的大小判断酸性强弱，如Ka(HClO)Ka(HCO)，则NaClOCO2H2O=NaHCO3HClO，NaHCO3的生成与CO2的量无关，由酸性：H2CO3HClOHCO决定。解析：选D溶液中存在平衡Cl2H2OHClHClO，只有氯气有颜色，为黄绿色，氯水呈浅黄绿色是由于含有氯气，故A正确；溶液与AgNO3反应产生白色沉淀，只能是Cl与Ag反应得到AgCl白色沉淀，说明氯水中含有Cl，故B正确；溶液呈酸性，能与NaHCO3反应生成CO2，故C正确；溶液中Cl2、HClO都具有强氧化性，都可以将Fe2氧化为Fe3而使溶液变为棕黄色，不能说明氯水中含有HClO，故D错误。3用漂白粉溶液浸泡过的有色布条，如果晾置在空气中，一段时间后，其漂白效果会更好的原因可能是()A漂白粉被氧化了B漂白粉跟空气中的CO2和水蒸气充分反应，生成了HClOC有色布条被空气中的氧气氧化了D漂白粉溶液蒸发掉部分水，其浓度增大解析：选B漂白效果会更好，说明生成了HClO，即漂白粉溶液与空气中的CO2和水蒸气发生了反应：Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO。4二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色易溶于水的气体，常用于饮用水消毒。下列有关ClO2制备与杀菌的说法不合理的是()ANaClO2在酸性条件下歧化生成ClO2和NaCl，则n(氧化剂)n(还原剂)14B.在强碱性环境中使用失效，可能的原因是2ClO22OH=ClOClOH2OC可用饱和食盐水除去ClO2中的NH3D等物质的量的比Cl2强点拨：B项ClO2中氯元素的化合价为中间价态的4价。D项ClO2和Cl2消毒时，氯元素都被还原成1价。解析：选CA项，酸性条件下ClO发生歧化反应，生成Cl和ClO2，可写出方程式：4H5ClO=Cl4ClO22H2O，显然氧化剂与还原剂的物质的量之比为14，正确；B项，方程式符合歧化反应化合价的变化，正确；C项，ClO2易溶于水，显然不能用饱和食盐水除杂，错误；D项，等物质的量的ClO2作氧化剂时得电子数比Cl2得电子数多，正确。考点(二)氯气的实验室制法 【精讲精练快冲关】实验室制取气体装置由发生装置、净化装置、收集装置和尾气处理装置组成。氯气的实验室制备装置是典型的固液加热装置，实验原理为MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O。本考点在用直观的实验图示展示实验流程的同时，又巧妙地将一些高考创新实验给予对照比较，旨在让考生迁移思维、开阔视野，记牢更要用活，学会更要学通。装置图解题点练通1(2019周口模拟)实验室利用如图所示装置制取并收集氯气，有关描述正确的是()A发生装置应先加热再逐滴加入浓盐酸B饱和食盐水可以用饱和碳酸氢钠溶液代替C若用稀盐酸代替浓盐酸不能制得氯气，说明浓盐酸的氧化性较强D可以通过观察集气瓶中气体的颜色判断氯气是否收集满解析：选D浓盐酸易挥发，先加热会加速盐酸的挥发，所以应先加入浓盐酸，再用小火加热，故A错误；饱和食盐水的作用是除去氯气中的氯化氢，如果用饱和碳酸氢钠溶液，则碳酸氢钠溶液既吸收氯化氢又吸收氯气，故B错误；若用稀盐酸代替浓盐酸不能制得氯气，说明浓盐酸的还原性强，故C错误；氯气为黄绿色，可以通过观察集气瓶中气体的颜色判断氯气是否收集满，故D正确。2(2019郑州模拟)某研究性学习小组查阅资料得知，漂白粉与硫酸溶液反应可制取氯气，化学方程式为Ca(ClO)2CaCl22H2SO42CaSO42Cl22H2O，他们设计如图实验制取氯气并验证其性质。请回答下列问题：(1)该实验中A部分的装置是_ (填标号)。(2)装置B中的现象是_。(3)请写出装置D中反应的离子方程式：_，装置E的作用是_。(4)请帮助他们设计一个实验，证明洗气瓶C中的亚硫酸钠已被氧化(简述实验步骤)：_。(5)制取Cl2的方法有多种，若A部分的装置是a，请再写出一种制备方法：_(用化学方程式表示)。解析：(1)从方程式可知反应物是固体和液体，反应条件是加热，所以应选固液混合加热型装置。(2)氯气具有强氧化性，与碘化钾反应：2KICl2=2KClI2，生成的I2遇到淀粉变蓝色。(3)装置D中反应的离子方程式：Cl22Fe2=2Cl2Fe3，装置E的作用是吸收多余的Cl2，防止污染空气。(4)亚硫酸钠被氧化生成硫酸钠，只要验证SO的存在就可证明亚硫酸钠已经被氧化，检验SO的存在选用稀盐酸和氯化钡溶液。(5)实验室通过不加热装置制备氯气，可以用高锰酸钾与浓盐酸反应，反应的化学方程式为2KMnO416HCl=2KCl2MnCl25Cl28H2O。答案：(1)b(2)溶液变蓝色(3)Cl22Fe2=2Cl2Fe3吸收多余的Cl2，防止污染空气(4)取少量C中溶液于小试管中，加入足量稀盐酸，充分振荡后滴加BaCl2溶液，若有白色沉淀生成且沉淀不消失，则证明C中亚硫酸钠已被氧化(5)2KMnO416HCl=2KCl2MnCl25Cl28H2O考点(三)卤素及卤素离子的检验 【精讲精练快冲关】知能学通1卤素单质的相似性和递变性(1)性质的相似性都能与大多数金属反应，如2Fe3Br2=2FeBr3，但I2与Fe反应生成FeI2。都能与H2反应生成HX：X2H2=2HX(X代表Cl、Br、I，下同)。都能与水反应：X2H2OHXHXO(F2例外：2F22H2O=4HFO2)。都能与NaOH溶液反应：X22NaOH=NaXNaXOH2O(F2例外)。(2)性质的递变性颜色熔、沸点密度水溶性氧化性还原性(X)阴离子还原性由强到弱顺序是IBrCl。Cl2能从Br的溶液中置换出Br2，离子方程式为2BrCl2=2ClBr2；Br2能从I的溶液中置换出I2，离子方程式为2IBr2=2BrI2(3)性质的特殊性氟无正价，非金属性最强，F的还原性最弱；2F22H2O=4HFO2，与H2反应在暗处即爆炸；氢氟酸是弱酸，能腐蚀玻璃，故应保存在塑料瓶中溴Br2是深红棕色液体，易挥发；Br2易溶于有机溶剂；盛溴的试剂瓶中加水，进行水封，保存液溴不能用橡胶塞碘淀粉遇I2变蓝色；I2加热时易升华；I2易溶于有机溶剂2.卤素离子的检验方法(1)AgNO3溶液沉淀法未知液生成(2)置换萃取法未知液 (3)氧化淀粉检验I未知液 蓝色溶液，表明有I3卤素单质的工业制法(1)氯的制法氯碱工业海水粗盐饱和食盐水化学方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。(2)海水中提取溴流程主要过程及反应原理(3)海带中提取碘流程通入Cl2发生反应的离子方程式：Cl22I=I22Cl。题点练通卤素的性质及卤素离子的检验1.下列关于卤素的叙述正确的是()卤素的钾盐中，最易被氧化的是氟化钾溴中溶有少量氯气，可以用加入溴化钠再用汽油萃取的方法提纯溴化银具有感光性，碘化银不具有感光性某溶液与淀粉KI溶液反应出现蓝色，则证明该溶液是氯水或溴水氟气跟氯化钠水溶液反应，一定有氟化氢和氧气生成氯气跟水反应时，水既不是氧化剂也不是还原剂ABC D解析：选C易被氧化的物质应具有较强还原性，各卤素离子中，I的还原性最强，故卤素的钾盐中，最易被氧化的是KI，错误；卤化银中除AgF外均有感光性，错误；能与淀粉KI溶液反应出现蓝色现象的，除氯水或溴水外，还可以是碘水等，错误。2(2019定远模拟)如图所示是验证氯气性质的微型实验，a、b、c、d、e是浸有相关溶液的滤纸。已知：2KMnO416HCl=2KCl5Cl22MnCl28H2O，向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后，立即用另一培养皿扣在上面。下列有关说法正确的是()Aa处变蓝、b处变红棕色说明非金属性：Cl2Br2I2Bc处先变红、后褪色说明Cl2与H2O反应生成HClCd处立即褪色说明Cl2与H2O反应生成HClODe处变红说明Cl2与Fe2反应生成Fe3解析：选DCl2分别与KI、NaBr作用生成I2、Br2，a处变蓝、b处变红棕色，可证明氧化性：Cl2I2、Cl2Br2，无法证明I2与Br2之间氧化性的强弱，则无法证明非金属性：Cl2Br2I2，故A错误；氯气与水反应：Cl2H2OHClHClO，H使试纸变红，HClO具有漂白性，可使试纸褪色，则c处先变红、后褪色能证明氯气与水生成了酸性物质和漂白性物质，故B错误；Cl2和NaOH反应生成NaCl、NaClO和H2O，消耗了NaOH红色褪去，不能证明生成物质是HClO，故C错误；Cl2将Fe2氧化为Fe3，试纸变为红色，故D正确。3下列能够检验出KI中是否含有Br的实验是()A加入足量的新制氯水，溶液变色则有BrB加入酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色是否褪去C加入少量的碘水，再加入CCl4振荡，有机层有色，则有BrD加入足量FeCl3溶液，用CCl4萃取后，取无色的水层并加入AgNO3溶液，有淡黄色沉淀生成，则含有Br解析：选DA项，在KI中加入足量新制氯水，也会置换出单质碘而使溶液变色，故不能确定是否含有Br；B项，Br和I均能使酸性KMnO4溶液褪色；C项，加入少量的碘水，再加入CCl4振荡，有机层是萃取I2而显色，并没有Br2产生。卤素单质的工业制法4.(2015全国卷)海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是()A向苦卤中通入Cl2是为了提取溴B粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯C工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂D富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收解析：选CA项，苦卤中含有K、Mg2、Br等，通入Cl2可将Br氧化成Br2，便于从苦卤中提取Br2，正确；B项，粗盐中含有不溶性杂质(泥沙)和可溶性杂质(Ca2、Mg2、SO等)，将粗盐溶于水，并除去其中的杂质，再通过重结晶的方法得到纯净NaCl晶体，正确；C项，工业上沉淀Mg2常选用廉价的Ca(OH)2，而不选用NaOH，错误；D项，Br2具有较强的挥发性，富集溴时，常先用空气和水蒸气吹出Br2，再用SO2将其还原吸收(SO2Br22H2O=H2SO42HBr)，得到浓度较大的含Br溶液，正确。5(2019长春模拟)从海带中提取碘单质，成熟的工艺流程如图，下列关于海水制碘的说法不正确的是()A实验室在蒸发皿中灼烧干海带，并且用玻璃棒搅拌B在含I的滤液中加入稀硫酸和H2O2后，碘元素发生氧化反应C在碘水中加入几滴淀粉溶液，溶液变蓝色D在碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液，该操作为“萃取”解析：选A灼烧干海带应在坩埚中进行，而不应在蒸发皿中灼烧海带。