高考化学一轮复习 专题4_2 富集在海水中的元素--氯（讲）（含解析）1

专题4.2 富集在海水中的元素-氯1、掌握氯元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2、了解氯元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。3、理解海水资源的综合开发利用。4、掌握Cl2的实验室制法(包括所用试剂、仪器，反应原理和收集方法)。5、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。一、氯气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体积水溶解约2体积Cl2【注意】 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 。2、化学性质 Cl的最外层有7个电子，易得到1个e-，具有很强的氧化性，能跟很多具有还原性的物质发生反应，如金属、非金属单质、化合物等。（1）与金属反应铜、铁在氯气中燃烧的化学方程式为： Cu+Cl2 CuCl2 (棕黄色烟) 2Fe+3Cl2 2FeCl3 （棕褐色烟)（2）与非金属反应氢气在氯气中燃烧的化学方程式为： H2+Cl2 2HCl (苍白色火焰) 氢气与氯气的混合气体在光照条件下发生爆炸H2+Cl2 2HCl（3）与水反应：Cl2+H2O = HCl+HClO （4）与碱反应 氯气与水或碱反应，氯的化合价既有升高又有降低，因而氯气既表现氧化性又表现还原性。 与烧碱反应：Cl2+2NaOH = NaCl+NaClO+H2O ， 制取漂白粉： 2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。 漂白粉的主要成分是 CaCl2、Ca(ClO)2 ，有效成分是 Ca(ClO)2。漂白粉的漂白原理是：Ca(ClO)2+2HCl =CaCl2+2HClOCa(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO产生的HClO具有漂白性和强氧化性。由于HClO见光易分解，所以漂白粉应密封保存。（5）跟还原性物质反应氯气与KI溶液： 2KI+Cl2=2KCl+I2。氯气与FeCl2溶液： 2FeCl2+Cl2=2FeCl3。向氯水中通入SO2：SO2+2H2O+Cl2=H2SO4+2HCl。3、次氯酸和次氯酸盐的性质（1）次氯酸(HClO)不稳定性：化学方程式为2HClO2HClO2。弱酸性：比碳酸酸性弱。强氧化性：具有漂白性，能杀菌消毒。（2）Ca(ClO)2的主要化学性质Ca(ClO)2的稳定性比HClO强。水解显碱性，其水解离子方程式：ClOH2OHClOOH。与酸反应生成HClO，作为漂白或消毒剂的原理可用化学方程式表示为Ca(ClO)2CO2H2O=2HClOCaCO3。【典型例题1】【辽宁师大附中2016届上期中】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HClO【答案】D【考点定位】本题主要是考查氯水性质、成分以及实验探究的有关判断 【点评】氯水的多种成分决定了氯水的化学性质表现出多样性：Cl2的强氧化性；HCl的强酸性；HClO的强氧化性、弱酸性和不稳定性；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：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2HCO32CO2H2OHClO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2Fe2Cl22Fe32ClCl2、H2OSO2黄绿色褪去SO2Cl22H2O4H2ClSO42HClO、H石蕊试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【迁移训练1】【甘肃天水一中2016届上期中】向某含有SO32-、SiO32-、CO32-、Br-、Na+的溶液中缓慢通入Cl2直至过量，下列对该反应过程的判断错误的是 （ ）A整个过程共发生2个氧化还原反应 B所有阴离子的浓度都发生了变化C溶液的颜色发生了变化 D反应过程中既有气体产生，也有沉淀产生【答案】A考点：考查氯气与混合溶液发生反应的反应原理、反应现象正误判断的知识。二、氯气的实验室制法氯气是一种性质活泼的气体，以氯气的实验室制备、性质实验为素材的实验题目在高考实验类试题中占有很重要的位置，复习中应高度重视。1、反应的原理：用强氧化性物质（如MnO2、KMnO4等）和浓盐酸反应。 MnO2+4HCl(浓)=MnCl2+Cl2+2H2O【注意】稀盐酸与MnO2作用不能制取Cl2。 若没有浓盐酸时，也可用NaCl和浓H2SO4与MnO2共热制取Cl2：MnO2+2NaCl+3H2SO4(浓)=MnSO4+Cl2+2NaHSO4+2H2O2、制气类型：固+液气（注意：KMnO4与浓盐酸的反应不需加热）。3、收集装置：向上排空气法或排饱和食盐水法(Cl2在饱和食盐水中的溶解度最小)。4、净化装置：用饱和食盐水或水洗气法除去HCl，再用浓H2SO4干燥。5、尾气吸收装置：用强碱溶液吸收多余的Cl2，防止污染大气。6、验满方法（1）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。（2）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。（3）实验室制取Cl2时，常常根据氯气的颜色判断是否收集满。7、注意事项（1）为了减少制得的Cl2中HCl的含量，所以加热温度不宜过高，减少HCl挥发。（2）必须用浓盐酸，稀盐酸不与MnO2作用生成Cl2。（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，因为溶液中含Ca(OH)2量少，吸收不完全。【典型例题2】【百强校2016届双流中学3月月考】实验室制取氯气并回收氯化锰，能达到该实验目的的装置是 （ ）A用装置甲制取氯气B用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液 C用装置乙吸收制取氯气的尾气D用装置丁蒸干氯化锰溶液制 MnCl24H2O【答案】C【考点定位】考查化学实验方案的设计与评价【点评】本题考查化学实验方案的评价，为高频考点，涉及气体的制备、混合物分离提纯、盐类水解及应用等，把握物质的性质、反应原理、实验基本技能为解答的关键，侧重实验评价分析的考查，注意实验装置的作用。本题的易错选项是D，要考虑盐类的水解对实验的影响。【迁移训练2】下列关于实验室制取氯气的说法正确的是 （ ）A盛浓盐酸的分液漏斗可用长颈漏斗代替B为了便于学生观察氯气的制备实验，可在讲台上直接做氯气的制备实验C可用饱和食盐水吸收尾气D可在集气瓶口放一张湿润的淀粉碘化钾试纸，观察氯气是否收集满【答案】D考点：考查氯气的实验室制法。三、卤族元素1、卤族元素原子结构的比较（1）相似性：卤素原子最外层上均有 7个电子，最高正价为 +7 价（F无正价），负价为-1 价。（2）递变性：从FI， 原子核外电子层数依次 增大 ，原子半径依次 增大。2、元素的性质（1）相似性：均为活泼非金属，最低负化合价：-1，最高正价：+7（ F除外）；（2）递变性：随着原子序数的递增，获得电子的能力逐渐 减弱，非金属性逐渐 减弱。3、单质的物理性质（从F2 I2）（1）颜色由 浅 到 深。（2）状态：F2、Cl2呈气态，Br2为液态（易挥发），I2为固态（易升华）。（3）熔、沸点：依次增大 。（4）密度：依次增大 。（5）溶解性：在水中的溶解度逐渐减小 ，在有机溶剂中的溶解性大于（填“大于”或“小于”）在水中的溶解性。4、化学性质（1）卤素单质的相似性：均具有 强氧化 性，均能与H2、H2O、金属反应，较活泼的卤素单质能将不活泼的卤素从其卤化物中置换出来。（2）卤族元素氢化物的递变性 稳定性由强至弱的顺序为: HFHClHBrHI 。 沸点由高至低的顺序为： HFHIHBrHCl 。 HF沸点反常的原因是：分子间存在氢键 。 还原性由强至弱的顺序为： HIHBrHClHF。 水溶液酸性由强至弱的顺序为: HIHBrHClHF。5、卤素离子（Cl-、Br-、I-）的检验（1）未知液，据沉淀颜色判断。AgCl为白色，AgBr为浅黄色，AgI为黄色。（2）未知液有机层呈橙色或橙红色，表明有Br-紫色或浅紫色，表明有I-6、特性（1）氟及其化合物无正价和含氧酸，非金属性最强，F-的还原性最弱。与H2反应在暗处即爆炸。2F2+2H2O=4HF+O2。HF是弱酸；能腐蚀玻璃，保存在铝制器皿或塑料瓶中；有毒；在HX中沸点最高。（2）溴及其化合物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。（3）碘及其化合物I2遇淀粉变蓝色。I2加热时易升华。I2易溶于有机溶剂。食用盐中加入KIO3可防治甲状腺肿大。（4）卤化银AgF易溶于水，AgCl白色不溶于水，AgBr淡黄色不溶于水，AgI黄色不溶于水。AgCl、AgBr、AgI也不溶于稀硝酸。除AgF外，均有感光性，其中AgBr作感光材料，可用于照相。AgI可进行人工降雨。I2与Fe反应产生FeI2，其他卤素单质生成FeX3。（5）使溴水褪色的物质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。能与溴发生氧化还原反应的还原性无机化合物：H2S、SO2、Na2S、Na2SO3等。能与溴水发生反应的金属，如Na、Mg、Al、Zn等。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。能与溴水发生反应的碱性物质，如NaOH、Na2CO3等。加入活性炭等吸附剂，使溴水褪色。【典型例题3】【沈阳二中2016届10月月考】以下关于氟、氯、溴、碘的性质叙述错误的是 （ ）AHF、HCl、HBr、HI稳定性逐渐减弱B单质F2、Cl2、Br2、I2中，与氢气化合最容易的是F2CHF、HCl、HBr、HI中酸性最强的是HF D单质F2、Cl2、Br2、I2中，I2的沸点最高【答案】C考点：同族元素性质递变规律【点评】元素化合物的知识应与元素周期律等理论知识相互联系，理论知识及规律来源于实践，同时可指导实践，如卤族元素的性质递变规律符合元素周期律，运用元素周期律可推断卤族元素的性质的递变规律。【迁移训练3】【百强校2016届吉林一中第六次月考】氯气与金属锡在加热时反应可以用来制备SnCl4 。已知：四氯化锡是无色液体，熔点-33 ，沸点114 。SnCl4 极易水解，在潮湿的空气中发烟。实验室可以通过下图装置制备少量SnCl4 (夹持装置略)。（1）仪器C的名称为 ；（2）装置中发生反应的离子方程式为 ；（3）装置中的最佳试剂为 ，装置的作用为 ；（4）该装置存在的缺陷是： ；（5）如果没有装置，在中除生成SnCl4 外，还会生成的含锡的化合物的化学式为 ；（6）若中用去锡粉11.9 g，反应后，中锥形瓶里收集到24.8 g SnCl4 ，则SnCl4 的产率为 。【答案】（1）蒸馏烧瓶 （2）MnO2+4H+2Cl-Mn2+Cl2+2H2O （3）饱和氯化钠溶液；防止空气中水蒸气进入中，SnCl4水解 （4）缺少尾气处理装置 （5）Sn（OH）4或SnO2 等 （6）95.0% 以氯化锡的产率是100%95.0%。考点：考查对实验方案的分析与评价，产率的计算考点一：氯水成分及性质探究 1、氯水成分氯水中存在三个平衡关系：(1)Cl2H2OHClHClO(2)HClOHClO(3)H2OHOH根据可逆反应的特点，即可得出氯水中存在的各种微粒。2、氯水与次氯酸氯气的水溶液叫氯水，呈黄绿色，溶于水的部分氯气与水反应生成盐酸和次氯酸。Cl2H2OHClHClO次氯酸(HClO)具有三个性质：（1）弱酸性，其酸性比碳酸还弱，即HClOHClO。（2）不稳定性：次氯酸不稳定，见光容易分解放出氧气。化学方程式是2HClO= 2HClO2。（3）强氧化性：次氯酸是一种强氧化剂，能杀死水里的病菌，故自来水常用氯气来杀菌消毒。次氯酸的强氧化性，能使某些有机色质褪色，可用作漂白剂。3、物质的漂白（1）褪色：是指有色物质变为无色物质。有物理变化也有化学变化。例如：把木炭投入NO2气体的集气瓶中，塞紧瓶塞摇动瓶子，集气瓶内的气体变为无色。在CuSO4溶液中加入氢氧化钠溶液，溶液由蓝色变为无色，前者是物理变化，后者是化学变化。（2）漂白，特指染料(有机物)或有机色质变为无色物质，它是化学变化，发生物理变化的有机物褪色不是漂白，如把木炭投入盛有红墨水的锥形瓶中，轻轻振荡溶液变为无色。发生化学变化的有：二氧化硫能使品红溶液褪色，是因为发生了化学变化生成了不稳定的无色物质，加热后，恢复品红的颜色。过氧化钠和氯水漂白，是利用了两者的强氧化性，生成了稳定的无色物质。与二氧化硫漂白原理不同。4、新制氯水、久置氯水、液氯的区别新制氯水久置氯水液氯类别混合物混合物纯净物微粒H2O、Cl2、HClO、H、Cl、ClO、OHH2O、H、ClCl2主要性质呈黄绿色、导电、具有酸性、氧化性、漂白性无色、导电、具有酸性、无氧化性、无漂白性黄绿色、不导电、具有氧化性保存棕色瓶盛装，置于阴暗处低温密封5、氯水中的平衡移动 化学方程式是Cl2H2OHClHClO向氯水中加入的物质浓度变化移动的方向应用可溶性的氯化物c(Cl)增大左移用饱和食盐水除去氯气中氯化氢稀酸c(H)增大左移次氯酸盐与浓盐酸反应制Cl2NaOHc(H)减小右移用氢氧化钠吸收多余Cl2Ca(OH)2c(H)减小右移制取漂白粉CaCO3c(H)减小右移制高浓度次氯酸溶液光照c(HClO)减小右移氯水避光保存或现用现配6、氯水的性质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，现列表如下：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=Mg22ClMg2H=Mg2H2【典型例题4】下列关于氯水的叙述，不正确的是 （ ）A一定浓度氯水中加小苏打有气泡生成 B新制氯水中只含有存在两个平衡状态C氯水应保存在棕色瓶中，久置后pH减小 D饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓HClO溶液的重要方法【答案】B考点：考查氯水的性质判断【点评】掌握氯水的性质，应该从本质和原理的角度进行掌握，如漂白性，通过对比实验，干燥的氯气没有漂白性，而湿润的氯气具有漂白性，故起漂白作用的是HClO而不是氯气分子，氯水是复杂的混合物，在不同的化学反应中可表现出不同微粒的性质。在分析具体反应时，要判断是什么微粒起作用。【迁移训练4】【百强校2016届吉大附中上学期摸底考试】下列是关于氯水的叙述，正确的是 （ ） A新制氯水中只含Cl2和HClO分子 B新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色C光照氯水有气泡冒出，该气体为Cl2 D氯水放置数天后，pH值将增大【答案】B【解析】试题分析：A氯气与水发生Cl2+H2O=HCl+HClO，HClO为弱酸，氯水中含有Cl2、HClO和H2O等分子，故A错误；BHCl可使蓝色石蕊试纸先变红，HClO可使蓝色石蕊试纸褪色，故B正确；CHClO不稳定，见光分解，发生：2HClO2HCl+O2，生成氧气，故C错误；DHClO不稳定，分解生成HCl，溶液pH减小，故D错误，故选B。考点：考查氯水的成分及性质考点二：氯气的制备及性质探究1、实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2时应注意以下四点（1）为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热温度不宜过高，以减少HCl的挥发。（2）必须用浓盐酸加热才可反应，稀盐酸不反应。（3）实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2后，再拆卸装置，避免污染空气。（4）尾气吸收时，用NaOH溶液吸收Cl2，不能用澄清石灰水吸收，因为溶液中含Ca(OH)2的量少，吸收不完全。2、验证性实验解题基本方法验证型实验题的关键是结合题目要求和所给的仪器、装置以及所给的试剂，了解命题的意图。一般思路是：明确实验目的(该实验要求做什么)；明确题干、题图含义(认真理解实验的设计思路、每一个装置的设计意图)，理解题目给我们达成实验目的提供了什么依据和有效信息；明确解答问题的落点是什么？即试题给我们设置了什么样的问题情境，要求我们回答什么问题。（1）已给出试剂或装置(仪器)的实验该类题目的关键是通读全题，结合题意或元素化合物的性质，弄清楚在某一仪器处发生的反应或该反应的现象，同时要理解设置的仪器或装置的目的。这样问题就能迎刃而解。（2）已知反应或反应现象及仪器操作要求该类题目的关键是根据题目的现象或操作要求等，通过所学元素化合物的性质或化学实验的仪器使用和基本操作，确定此处缺少的试剂或缺少的装置或仪器。3、与氯气有关的探究实验（1）氯气的制取、净化、收集、尾气处理过程的考查。（2）氯气的漂白性的探究及改进。（3）氯气实验微型化、绿色化的实验。【典型例题5】NaCl是一种化工原料，可以制备一系列物质（见图4）。下列说法正确的是 （ ）A25，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大B石灰乳与Cl2的反应中，Cl2既是氧化剂，又是还原剂C常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮存，所以Cl2不与铁反应D图4所示转化反应都是氧化还原反应【答案】B【点评】本题考查元素化合物知识综合内容，拓展延伸至电解饱和食盐水、电解熔融氯化钠、侯氏制碱等内容，但落点很低，仅考查NaHCO3 、Na2CO3的溶解度、工业制漂白粉、干燥的Cl2贮存和基本反应类型。重基础、重生产实际应该是我们高三复习也应牢记的内容。【迁移训练5】S2Cl2是工业上常用的硫化剂，实验室制备的方法有2种:已知在S2Cl2中硫元素显+1价，电子式:，它不稳定，在水中易发生歧化反应 (一部分硫元素价态升高，一部分降低)。反应涉及的几种物质的熔沸点如下:实验室利用下列装置制备 (部分夹持仪器已略去):回答下列问题:（1）写出A装置中发生反应的离子方程式_ （2）实验中盐酸通常采用36 5%的浓溶液，不用稀盐酸的理由是_（3）D中冷凝管起到导气和冷凝回流双重作用。这种冷却装置可应用于下列高中化学中_实验。 A石油分馏 B制备乙烯 C制取乙酸乙酯 D制取溴苯（4）B装置中盛放的是_，反应结束后从锥形瓶内混合物中分离出产品的方法是_,D中采用热水浴加热的原因是_（5）A装置仪器装配时，整套装置装配完毕后，应先进行_，再添加试剂。实验完毕，拆除装置时，应先将E中长导管移开液面，目的是_ （6）实验过程中，若缺少C装置，则发现产品浑蚀不清，出现该现象的原因可用化学方程式表示为_。实验完毕，当把剩余浓盐酸倒人E烧杯中与吸收了尾气的氢氧化钠溶液混合时，发现有少量黄绿色刺激性气体产生，产生该现象的原因是_(用离子方程式表示)。【答案】（1）MnO2+4H+2Cl-Mn2+Cl2+2H2O （2）稀盐酸还原性弱，反应困难； （3）C、D （4）饱和食盐水 蒸馏；使CS2平稳汽化，避免产物S2Cl2汽化；（5）气密性检查、防止倒吸 （6）2S2Cl2+2H2O=3S+SO2+4HCl ClO-+2H+Cl-=Cl2+H2O考点：考查氯气的制取、净化、干燥、化学实验操作、仪器和试剂的选择、离子方程式的书写的知识。