高考化学复习：第4章·第14课时 富集在海水中的元素——氯（2）（山西）

欢迎进入化学课堂 第14课时富集在海水中的元素 氯 2 重要考点1氯气的制法 氯水和次氯酸的性质 1 氯气的制法 1 反应原理 MnO2 4HCl 浓 MnCl2 Cl2 2H2O MnO2是氧化剂 HCl是还原剂 2 仪器装置 使用的主要仪器有铁架台 酒精灯 圆底烧瓶 分液漏斗 集气瓶 烧杯等 分液漏斗和圆底烧瓶在此实验中的作用分别是添加液体反应物和反应器 制气装置一般包括四个组成部分 制取 净化 收集 尾气吸收 3 收集方法 向上排空气法 Cl2的密度比空气大 排饱和食盐水法 Cl2在饱和食盐水中的溶解度小 故也可用排饱和食盐水法收集 也常用饱和食盐水除去Cl2中的HCl杂质 4 验满方法 将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛Cl2的瓶口 观察到试纸立即变蓝 则证明已集满 将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口 观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化 则证明已集满 5 尾气吸收发生的反应是 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 2 氯水和液氯的比较 3 氯及其化合物知识体系 考点释例1 某化学小组用如图所示装置制取氯气 下列说法不正确的是 A 该装置图中至少存在两处明显错误B 该实验中收集氯气的方法不正确C 为了防止氯气污染空气 必须进行尾气处理D 在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉碘化钾试纸可以证明是否有氯气逸出 解析 应用酒精灯加热 尾气应处理 A正确 向上排空气法收集Cl2是正确的 B错误 在集气瓶口处放一片湿润的淀粉碘化钾试纸可以证明是否有氯气逸出 若逸出则变蓝 反之则不变色 D正确 答案 B 温馨提示 1 稀盐酸不能与MnO2反应制取氯气 2 浓盐酸与MnO2反应时 随着反应的进行 盐酸的浓度不断降低后反应不再进行 即MnO2过量时 氯气的实际产量小于以盐酸计算的氯气的理论产量 3 氯气的尾气吸收液不能选用澄清石灰水 因Ca OH 2溶解度小 吸收的氯气有限 1 已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气 现按下图进行卤素的性质实验 玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球 反应一段时间后 对图中指定部位颜色描述正确的是 A 解析 这是卤素性质的微型实验 的反应为KClO3 6HCl 浓 KCl 3Cl2 3H2O 生成的Cl2为黄绿色的气体 的反应为2NaBr Cl2 2NaCl Br2 Br2溶于水为橙色 的反应为2KI Cl2 2KCl I2 I2与淀粉作用出现蓝色 的反应为Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 白色棉球颜色没有变化 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在阴凉处置于棕色试剂瓶中密封保存 2 产生上述现象的原因可能有两种 用简要文字说明 是由于 是由于简述怎样用实验证明红色褪去的原因是 或者是 氯水与NaOH反应生成两种盐 碱性减弱 氯水过量后HClO的漂白性将酚酞氧化变成无色 向无色溶液中再滴加足量NaOH溶液 若不再出现红色 应为原因 若再出现红色 应为原因 解析 能使变红的酚酞褪色的原因是溶液碱性减弱 中和OH 或过量氯水中的HClO将变红的酚酞漂白 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溶液中再滴加NaOH溶液 若不再出现红色 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 重要考点2卤族元素 第 A族元素称为卤族元素 该族元素在同周期中均是最活泼的非金属 这些元素在结构和性质上存在相似性和递变性 1 卤素常见的化合价有 1 1 3 5 7几种 2 与氯相似 氟 溴 碘元素能与金属 氢气 水和碱反应 3 卤素的化学性质 1 卤素单质和H2的反应X2 H2 2HX 2 卤素单质和H2O的反应2F2 2H2O 4HF O2 X2 H2O HX HXO X为Cl Br I 3 卤素单质间的置换反应氧化性 按F2 Cl2 Br2 I2顺序逐渐减弱 可以发生反应Cl2 2NaBr 2NaCl Br2 Cl2 2KI 2KCl I2 Br2 2KI 2KBr I2 4 卤素的特殊性 1 氟 F2的氧化性最强 F 不能被氧化剂氧化 其他卤族元素的离子 X 均能被氧化剂氧化 氟元素在化合物中的化合价只有 1价 氟无正价 无含氧酸 常温下 F2与水剧烈反应 且不同于其他卤素 产物不同 原理不同 F2不能从水溶液中置换出其他卤素单质 HF为弱酸 其他HX X为Cl Br I 为强酸 2 溴 溴在常温下为红棕色液体 是中学阶段唯一的液态非金属单质 溴易挥发 有毒 实验室中液溴的存放 盛溴的试剂瓶中加适量水进行液封 且盛溴的试剂瓶不能使用橡皮塞 溴能腐蚀橡胶 3 碘 碘易升华 常利用该性质来分离提纯碘 I2遇淀粉显蓝色 可利用该特性来鉴定碘的存在 碘与铁反应时 只生成碘化亚铁 FeI2 而不生成FeI3 其他卤素单质与铁反应时均得到Fe3 由此说明 a 氧化性 Cl2 Br2 Fe3 I2b 还原性 I Fe2 Cl Br 5 卤素互化物与拟卤素 1 与卤素单质的性质相似 其原子团是化合物中的阴离子 也有与卤素阴离子相似的性质 如 氰 CN 2 硫氰 SCN 2等物质 称为拟卤素 可以和碱反应 CN 2 2NaOH NaCN NaCNO H2O 2 不同的卤素之间可以互相化合 形成一系列化合物 如IBr等 这类化合物称为卤素互化物 与卤素单质的性质相似 与水反应 IBr H2O HBr HIO与碱反应 IBr 2NaOH NaBr NaIO H2O 其中非金属性弱的卤素显正价 考点释例2 卤素互化物是指不同卤素原子之间以共价键结合形成的化合物 XX 型卤素互化物与卤素单质结构相似 性质相近 试回答下列问题 1 卤素互化物BrCl能发生下列反应H2O BrCl HBrO HClKBr BrCl KCl Br2 写出KI与IBr反应的化学方程式 写出苯 C6H6 与ICl发生取代反应生成一卤代物的化学方程式 2 下图是部分卤素单质和XX 型卤素互化物的沸点与其相对分子质量的关系图 它们的沸点随着相对分子质量的增大而升高 其原因是 3 试推测ICl的沸点所处的最小范围 解析 从题给信息可知 卤素互化物与卤素单质结构相似 性质相近 BrCl与Cl2相似 IBr与Br2相似 KI与IBr反应相当KI与Br2反应 方程式为 KI IBr KBr I2 C6H6与ICl发生取代反应相当于C6H6与Cl2发生取代反应 方程式为 C6H6 ICl C6H5I HCl ICl属分子晶体 相对分子质量 162 5 介于Br2和IBr之间 故ICl的沸点介于Br2和IBr之间 答案 1 KI IBr KBr I2 C6H6 ICl C6H5I HCl 或 ICl I HCl 2 相对分子质量越大 分子间作用力越强 3 介于Br2的沸点和IBr的沸点之间 温馨提示 1 拟卤素与卤素互化物如 CN 2 SCN 2 OCN 2 IBr等性质与卤素相似 表现在氧化性 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 但是 由于拟卤素与卤素互化物的组成不是一种元素 其各元素的化合价有差别 在参加化学反应中价态的变化与卤素单质不完全相同 如IBr H2O HBr HIO的反应不属于氧化还原反应等 2 卤素单质的检验方法 1 氯气为黄绿色 有刺激性气味 并可使某些潮湿的有色物质褪色 氯气具有强氧化性 可使湿润KI淀粉试纸呈现蓝色 因此可用于检验氯气的存在 2 碘单质能与淀粉溶液呈现蓝色的性质可用于检验碘单质的存在 3 也可以用卤素单质间的置换反应和有机溶剂萃取的方法来检验卤素单质 1 卤素单质及化合物在许多性质上都存在着递变规律 下列有关说法正确的是 A 卤化银的颜色按AgCl AgBr AgI的顺序依次加深B 卤化氢的键长按H F H Cl H Br H I的顺序依次减小C 卤化氢的还原性按HF HCl HBr HI的顺序依次减弱D 卤素单质与氢气化合按F2 Cl2 Br2 I2的顺序由难变易 A 2 由于碘是卤素中原子半径较大的元素 可能呈现金属性 下列事实能够支持这个结论的是 A 已经制得了I2O5等碘的氧化物B 在IBr ICl等卤素互化物中碘元素显示正价C 已经制得了I NO3 3 I ClO4 3 2H2O等离子化合物D 碘 I2 易溶于KI等碘化物溶液 形成I3 C 3 已知氯化碘 ICl 的性质类似于卤素 有很强的化学活性 ICl跟Zn H2O分别发生如下反应 2ICl 2Zn ZnCl2 ZnI2 ICl H2O HCl HIO 下列说法正确的是 A 在Zn跟ICl的反应中 ZnI2既是氧化产物又是还原产物B 在Zn跟ICl的反应中 ZnCl2既不是氧化产物又不是还原产物C 在H2O跟ICl的反应中 ICl既是氧化剂又是还原剂D 在H2O跟ICl的反应中 ICl是氧化剂 A 4 某研究性学习小组查阅资料得知 漂白粉与硫酸反应可以制得氯气 化学方程式为 Ca ClO 2 CaCl2 2H2SO42CaSO4 2Cl2 2H2O 他们设计了如下制取氯气并验证其性质的实验 试回答 1 该实验中A部分的装置是 从上图选填装置的序号 2 请你设计一个实验 证明洗气瓶C中的Na2SO3已经被氧化 简述实验步骤 答案 1 b 2 取少量溶液置于洁净的试管中 向其中滴加稀盐酸至不再产生气体 再向其中滴入氯化钡溶液 若产生白色沉淀 则证明亚硫酸钠被氧化 3 写出D装置中发生反应的离子方程式 4 B中混合溶液吸收氯气后产生两种盐且物质的量比为6 1 写出发生反应的离子方程式 1 海水提溴 溴单质的氧化性介于氯和碘之间 因此海水提溴可以选取氯气作氧化剂 大体分为三个步骤 1 浓缩 海水中的Br 的浓度很小 大约为0 067g L 海水晒盐剩下的苦卤中的Br 浓度较大 可作提取溴的原料 2 氧化 向苦卤中通入氯气 Cl2 2Br 2Cl Br2 3 提取 向溶有溴的苦卤中鼓入热空气或水蒸气 使溴挥发而分离出来 重要考点3海水的综合利用 2 海水的综合利用目前 我国海水资源的综合利用 以及从海水中直接提取溴 钾等还处在发展中 海水中大量的宝藏还有待于进一步开发 随着科学技术的进步 我国海水资源的开发和利用 必将为我国的经济建设提供越来越多的重要物质 考点释例3 海水的综合利用可以制备金属镁 其流程如下图所示 1 若在空气中加热MgCl2 6H2O生成的是Mg OH Cl或MgO 写出相应反应的化学方程式 用电解法制取金属镁时 需要无水氯化镁 在干燥的氯化氢气流中加热MgCl2 6H2O时 能得到无水氯化镁 其原因是 2 Mg OH 2沉淀中混有Ca OH 2应怎样除去 写出实验步骤 3 实验室里将粗盐制成精盐的过程中 在溶解 过滤 蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒 分别说明这三种情况下使用玻璃棒的目的 溶解时 过滤时 蒸发时 解析 本题是一个综合性的题目 以海水提镁为背景 考查盐类水解 化学平衡移动 实验设计和实验基本操作等知识 1 考查盐类水解 平衡移动原理的应用 盐类水解一般生成酸和碱 本题已经给出一种生成物Mg OH Cl或MgO 相当于是碱 则另一种产物应为HCl 由原子守恒可写出方程式 在HCl气流中 HCl浓度较大 可以抑制MgCl2水解 且HCl气流可以带走MgCl2 6H2O受热产生的水汽 使MgCl2 6H2O分解为MgCl2和H2O的反应得以顺利进行 2 考查实验设计 加入MgCl2溶液 充分搅拌 MgCl2和Ca OH 2反应生成Mg OH 2和CaCl2 过滤后MgCl2和CaCl2留在滤液中 Ca OH 2就除去了 3 考查实验基本操作中玻璃棒的作用 要理解并牢记 答案 1 MgCl2 6H2OMg OH Cl HCl 5H2O MgCl2 6H2OMgO 2HCl 5H2O 或Mg OH ClMgO HCl 在干燥的HCl气流中 抑制了MgCl2水解 且带走MgCl2 6H2O受热产生的水汽 故能得到无水MgCl2 2 加入MgCl2溶液 充分搅拌 然后过滤 洗涤沉淀 3 搅拌 加速溶解引流 使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗 防止外洒搅拌 防止因局部过热液滴或晶体飞溅 温馨提示 海水中提取淡水 食盐 金属镁及其化合物 溴等已形成工业规模 重水 芒硝 石膏和钾盐的生产也有一定的规模 将来还可望提取铀 碘和金等化学资源 1 某研究性学习小组为了探索镁粉与溴水反应的机理 做了如下四组实验 将镁粉投入冷水中 未见任何现象 将镁粉放入溴水中 观察到只是开始时产生极少量的气泡 但溴水的颜色逐渐褪去 将镁粉放入液溴中 未观察到任何明显现象 向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水 观察到溴的红棕色很快褪去 则下列关于镁与溴水的反应机理的论述中正确的是 A 镁粉只能直接与溴水中的溴反应B 水是镁粉与溴发生反应的催化剂C 产生极少量的气泡是由镁粉与水反应得到D 镁粉与溴水中的酸发生反应 导致平衡移动使溴水褪色 B 2 海水中含有氯化镁 是镁的重要来源之一 从海水中制取镁 可按如下步骤进行 把贝壳制成石灰乳 在引入的海水中加石灰乳 沉降 过滤 洗涤沉淀物 将沉淀物与盐酸反应 结晶 过滤 干燥产物 将得到的产物熔融后电解 关于从海水中提取镁 下列说法不正确的是 A 此法的优点之一是原料来源丰富B 进行 步骤的目的是从海水中提取氯化镁C 第 步电解制镁是由于镁是很活泼的金属D 以上制取镁的过程中涉及的反应有分解反应 化合反应和置换反应 D 3 某化学兴趣小组为了从海水中获得淡水 并从海水中提取溴及制取含溴化合物 设计了一系列工艺流程和实验 1 蒸馏法是人类最早使用的淡化海水的方法 技术和工艺比较完备 但由于大量使用燃煤 因此能耗多 排污量大 为克服蒸馏法淡化海水的缺陷 请你对蒸馏法淡化海水的工艺提出一条改进意见 充分利用潮汐能 风能 太阳能等海边富有的洁净能源 或其他合理答案 2 空气吹出法是目前从海水中提取溴的常用方法 流程如下 a 反应 的离子方程式为 b 为了从反应 后的溶液中得到溴单质 向溶液中加入适量四氯化碳后 再进行操作 该操作使用的主要仪器是 最后进行蒸馏得到溴单质 SO2 Br2 2H2O 4H 2Br SO42 分液 分液漏斗 烧杯 3 用氯气生产溴酸钾的工艺流程如下 已知 溴酸钾 KBrO3 为白色晶体 是一种常用的氧化剂和分析试剂 加热到370 分解为溴化钾和氧气 a 合成 过程所发生的反应中 氧化剂是 还原剂是 b 趁热过滤 过程中 趁热 的原因是 Cl2 Br2 防止溴酸钾结晶析出 c 溴酸钾具有毒性 食用少量即可引起呕吐和肾脏的损伤 然而美 日等国都允许在油炸薯片中添加一定量的溴酸钾 以改变薯片的口感 我国也曾允许其用作烘焙面包的添加剂 但已于2005年7月开始全面禁止在食品中使用溴酸钾 从化学原理分析推测 有的国家认为在油炸薯片中添加溴酸钾是 安全 的理由是 用化学方程式表示 2KBrO32KBr 3O2 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全