2019-2020年高考化学一轮复习 专题4.2 富集在海水中的元素-氯讲案（含解析）.doc

2019-2020年高考化学一轮复习 专题4.2 富集在海水中的元素-氯讲案（含解析）复习目标：1、掌握氯及其化合物的物理、化学性质。2、掌握卤族元素的相似性和递变性。3、理解海水资源的综合开发利用以及氯碱工业。基础知识回顾：一、氯气1、物理性质 通常情况下，氯气是黄绿色、有刺激性气味的气体。 密度比空气大 ，有毒，易液化，能溶于水，通常1体积水约溶解 2 体积氯气，其水溶液称为氯水。 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)（3）与水反应（4）与碱反应（完成下列化学方程式） 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。【典型例题1】（xx上海卷）18右图是模拟氯碱工业生产中检查氯气是否泄漏的装置，下列有关说法错误的是A烧瓶中立即出现白烟B烧瓶中立即出现红棕色C烧瓶中发生的反应表明常温下氨气有还原性 D烧杯中的溶液是为了吸收有害气体【迁移训练1】把氯气通入下列各物质的溶液中，阴离子和阳离子都能被氧化的是()ANaOH BNa2SO3 CFeBr2 DFeSO4二、氯气的制备与性质实验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】(2011上海春季，19)实验室制备氯气的装置如下图。图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置，其中错误的是()A B C D【迁移训练2】实验室用下列两种方法制氯气：用含HCl 146 g的浓盐酸与足量的MnO2反应；用87 g MnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气()A比多 B比多C一样多 D无法比较三、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】溴化碘(IBr)的化学性质与卤素单质相似，能与大多数金属反应生成金属卤化物，和某些非金属单质反应生成相应的卤化物，跟水反应的方程式IBrH2O=HBrHIO，下列有关IBr的叙述中，不正确的是()AIBr是双原子分子B在很多反应中，IBr是强氧化剂C和NaOH溶液反应生成NaBr和NaIOD和水反应时，既是氧化剂又是还原剂【迁移训练3】【广东省汕头市xx届高三上学期教学质量监控（期末）】同主族常见的三种元素X、Y、Z，它们最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序为：HXO4HYO4HZO4，下列判断不正确的是AY 单质可以在海水中提取 B离子半径: XYC气态氢化物稳定性:HXHZ D单质氧化性: YZ 考点详析：考点一：氯水成分及性质探究 氯气与水反应的化学方程式： Cl2+H2OH+Cl-+HClO 。1、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。2、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。3、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4、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5、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】【福建省俊民、梧桐xx届高三期中联考化学试卷】氯水中存在多种分子和离子，可通过实验的方法加以确定。下列有关氯水中存在粒子的说法正确的是（）A加入有色布条，一会儿有色布条褪色，证明有Cl2存在B溶液呈黄绿色，且有刺激性气味，证明有Cl2分子存在C先加入盐酸酸化，再加入AgNO3 溶液，产生白色沉淀，证明有Cl-存在D加入NaOH溶液，氯水黄绿色消失，证明有HClO分子存在【迁移训练4】氯水中存在多种分子和离子，它们在不同的反应中表现出不同的性质。下列结论正确的是()A加入有色布条，片刻后有色布条褪色，说明有Cl2存在B溶液呈浅黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2存在C先加入盐酸酸化，再加入AgNO3溶液，生成白色沉淀，说明有Cl存在D加入NaOH溶液，氯水的浅黄绿色消失，说明有HClO存在考点二：氯气的制备及性质探究1、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。2、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】（2011江苏卷）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【迁移训练5】【陕西省咸阳市xx年高考模拟二试题】(15分) 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)。