2020版高考化学大一轮复习第3讲元素化学考点8氯及其化合物学案.docx

考点8氯及其化合物知识条目必考要求加试要求1.氯气的工业制法ab2.实验室制取氯气的反应原理及其装置ab3.氯气的物理性质及用途aa4.氯气的净化、收集和检验，尾气的处理bb5.氯气的化学性质(跟某些金属、H2、H2O、碱的反应)，HClO的漂白作用cc一、氯气的物理性质氯气是一种黄绿色，有刺激性气味的气体，有毒，密度比空气大，能溶于水，常温下1体积水溶解约2体积Cl2。二、从氯的原子结构认识氯气的化学性质氧化性1与金属反应常见的金属单质中不能被氯气氧化的是金(Au)和铂(Pt)，与变价金属反应生成高价金属氯化物。(1)与钠反应：NaCl22NaCl(白色的烟)(2)与铁反应：2Fe3Cl22FeCl3(棕褐色烟，FeCl3水溶液呈黄色)(3)与铜反应：CuCl2CuCl2(棕黄色烟，CuCl2水溶液呈蓝色)2与非金属反应(1)与H2反应：H2Cl22HCl现象(2)与Si反应：Si2Cl2SiCl43与水反应氯气与水反应的化学方程式：Cl2H2OHClHClO(Cl2的漂白原理)次氯酸(HClO)的性质：(1)弱酸性：由反应Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO，说明HClO的酸性比H2CO3弱。(2)不稳定性：2HClO2HClO2。(3)强氧化性：具有漂白性，能杀菌消毒。4与碱反应(1)与烧碱反应：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O(Cl2的尾气处理原理)(2)制取漂白粉：2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2、CaCl2，有效成分是Ca(ClO)2。漂白原理：Ca(ClO)2HClO，实际起漂白、杀菌作用的是HClO。使用原理：Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO、Ca(ClO)22HCl=CaCl22HClO漂白粉要密封包装，避光、隔潮存放，防止与空气中的CO2、H2O接触而变质。注意：氯水能漂白某些有色物质是因为其中的HClO具有漂白性，而这种漂白性源于该物质具有强氧化性。同理，NaClO和Ca(ClO)2的漂白原理也是如此。5与还原性物质反应(1)与卤化物反应：Cl22KI=2KClI2Cl22Br=2ClBr2(2)与SO2水溶液反应：Cl2SO22H2O=H2SO42HCl(3)与亚铁离子反应：Cl22FeCl2=2FeCl3三、氯水的多重性质新制氯水中存在三个平衡关系：Cl2H2OHClHClOHClOHClOH2OHOH根据可逆反应的特点，即可得出新制氯水中存在的各种微粒。新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质，在不同的化学反应中，氯水中参与反应的微粒不同。新制氯水和久置氯水比较如下：新制氯水久置氯水成分Cl2、HClO、H2O、H、Cl、ClO、OHH、Cl、H2O、OH颜色淡黄绿色无色性质酸性、漂白性酸性、无漂白性原因Cl2H2OHClHClO、2HClO=HClO2四、氯气的制法1工业制取(1)原料：饱和食盐水以电解饱和食盐水为基础制取氯气(及烧碱、氢气)等产品的工业称为氯碱工业。(2)反应原理：2NaCl2H2O2NaOHCl2H2。2实验室制取实验室通常用浓盐酸与二氧化锰共热制取Cl2。用强氧化剂(如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、MnO2等)氧化浓盐酸MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O固体液体气体用饱和食盐水除去HCl气体，再用浓H2SO4除去水蒸气用向上排空气法或排饱和食盐水法用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收注意事项：必须用浓盐酸，稀盐酸不反应。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挥发。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。尾气吸收时，不能使用澄清的石灰水，因为石灰水浓度太小，吸收不完全。【例1】下列关于Cl2的说法中，不正确的是()ACl2是一种黄绿色、密度比空气大的有毒气体B红热的铁丝在Cl2中剧烈燃烧，产生白色烟雾C工业上用Cl2和石灰乳为原料制造漂白粉DCl2能与水反应生成盐酸和次氯酸【解析】Cl2是一种黄绿色、密度比空气大的有毒气体，故A正确；氯气与铁反应生成氯化铁，反应产生棕褐色的烟，故B错误；氯气与氢氧化钙反应生成氯化钙、次氯酸钙和水，工业上用Cl2和石灰乳为原料制造漂白粉，故C正确；Cl2能与水反应生成盐酸和次氯酸，Cl2H2OHClHClO，故D正确。【答案】B【提炼】本题考查氯气的性质，熟悉氯气的物理性质和化学性质是解题关键。【例2】下列实验现象与新制氯水中的某些成分(括号内物质)没有关系的是()A将NaHCO3固体加入新制氯水，有无色气泡(H)B使红色布条褪色(HClO)C滴加AgNO3溶液生成白色沉淀(Cl)D向FeCl2溶液中滴加氯水后，再滴加KSCN溶液，发现呈红色(HCl)【解析】氯水显酸性，能与碳酸氢钠反应生成CO2气体，与氢离子有关，故A正确；氯水中含HClO，具有漂白性，使红色布条褪色，故B正确；氯离子和硝酸银反应生成氯化银白色沉淀，与氯离子有关，故C正确；向FeCl2溶液中滴加氯水，再滴加KSCN溶液，溶液呈红色，是由于氯水中含有Cl2和HClO，都具有强氧化性，可将FeCl2氧化为FeCl3，与HCl无关，故选D。【答案】D【提炼】本题考查氯水的组成和性质。氯气与水反应：Cl2H2OHClHClO，氯水含多种微粒，有H2O、Cl2、HClO、Cl、ClO、H、OH(极少量，水微弱电离出来的)，其中HClO、Cl2具有氧化性，HClO具有漂白性，H具有酸性，以此解答。【例3】已知：将amolCl2通入含bmolNaOH的溶液中两者恰好完全反应，产物中可能有NaCl、NaClO、NaClO3。温度不同，三者的量也不同。下列说法不正确的是()A改变温度，当产物中NaClO3的物质的量最大时，发生的离子反应为：3Cl26OH5ClClO3H2OB某温度下，反应后若溶液中c(ClO)c(ClO)12，发生的离子反应为：7Cl214OH11ClClO2ClO7H2OC参加反应的Cl2与NaOH的物质的量关系一定是a0.5bD改变温度，反应中转移电子的物质的量可能为bmol【解析】当产物中NaClO3的物质的量最大时即只生成NaCl和NaClO3，所以根据转移电子守恒得n(Cl)5n(ClO)，则发生的离子反应为：3Cl26OH5ClClO3H2O，A选项正确；某温度下，若反应后溶液中c(ClO)c(ClO)12，根据转移电子守恒得n(Cl)5n(ClO)n(ClO)，所以n(Cl)11，所以发生的离子反应为7Cl214OH11ClClO2ClO7H2O，B选项正确；钠元素守恒：n(NaOH)n(NaClO3)n(NaCl)n(NaClO)，氯原子守恒：2n(Cl2)n(NaClO3)n(NaCl)n(NaClO)，故参加反应的Cl2与NaOH的物质的量的关系一定是a0.5b，C选项正确；根据方程式Cl22OHClClOH2O、3Cl26OH5ClClO3H2O可知，氧化产物只有NaClO时，转移电子数最少，为0.5bmol，氧化产物只有NaClO3，转移电子数最多，为bmol，则反应中转移电子的物质的量不可能为bmol，D项错误。【答案】D【提炼】氯气与冷的氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O；与热的氢氧化钠反应生成氯化钠、氯酸钠和水：Cl26NaOH=5NaClNaClO33H2O。解题时运用电子守恒和原子守恒即可。【例4】高锰酸钾是一种典型的强氧化剂，无论在实验室还是在化工生产中都有重要的应用。如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持设备已略)。(1)制备氯气选用的药品为：高锰酸钾和浓盐酸，相应的离子反应方程式为_；(2)装置B的作用是_，监测实验进行时C中可能发生堵塞，请写出发生堵塞时B中的现象_；(3)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，为此C中、依次放入_(选“a”“b”或“c”)；abc干燥的有色布条湿润的有色布条湿润的有色布条碱石灰浓硫酸无水氯化钙湿润的有色布条干燥的有色布条干燥的有色布条(4)设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。当向D中缓缓通入足量氯气时，可以看到无色溶液逐渐变为红棕色，说明氯的非金属性大于溴。打开活塞，将D中的少量溶液加入E中，振荡E。观察到的现象是_；该现象_(填“能”或“不能”)说明溴的非金属性强于碘，原因是_。【解析】(1)高锰酸钾溶液与浓盐酸反应生成锰离子、氯气与水，反应的离子方程式为：2MnO16H10Cl=2Mn25Cl28H2O；(2)盐酸易挥发，反应制取的氯气中含有氯化氢，装置B中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl；装置B亦是安全瓶，监测实验进行时C中是否发生堵塞，发生堵塞时B中的压强增大，B中长颈漏斗中液面上升，形成水柱；(3)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，要验证干燥氯气无漂白性，湿润的有色布条中，氯气和水反应生成的次氯酸具有漂白性，选项中的中都是干燥剂，根据图示装置可知，中应该为固体干燥剂，氯气干燥后再通入湿润的有色布条不能验证氯气的漂白性，所以装置C中、处依次放入湿润的有色布条、无水氯化钙、干燥的有色布条，所以选c；(4)打开活塞，将装置D中含溴单质的少量溶液加入含碘化钾和苯的装置E中，溴单质和碘化钾反应生成碘单质，碘单质溶于苯呈紫红色，振荡；观察到的现象是：E中溶液分为两层，上层(苯层)为紫红色；氯气具有强氧化性，过量的氯气能够将碘离子氧化成碘单质，所以该现象不能说明溴的非金属性强于碘。【答案】(1)2MnO16H10Cl=2Mn25Cl28H2O(2)除杂和安全瓶锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升(3)c(4)E中溶液分为两层，上层(苯层)为紫红色不能过量的Cl2也可将I氧化为I2【提炼】实验安全装置(1)防倒吸装置(2)防堵塞安全装置(3)防污染安全装置【例5】二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色、有刺激性气味的气体，其熔点为59，沸点为11.0，易溶于水，是目前国际上公认的新一代高效、广谱、安全的杀菌保鲜剂，在水处理等方面有广泛应用。与Cl2相比，ClO2不但具有更显著的杀菌能力，而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物。(1)在ClO2的制备方法中，比较实用的有数十种，下列是其中两种方法。方法一：2NaClO34HCl=2ClO2Cl22NaCl2H2O方法二：2NaClO3H2O2H2SO4=2ClO2O2Na2SO42H2O比较方法一和方法二，哪种方法更好？_，说明理由：_。实验室常用氯酸钠(NaClO3)、亚硫酸钠(Na2SO3)和硫酸共热制备二氧化氯，其化学反应方程式为_。(2)工业上用稍潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60时反应制得。某学生用如图所示的装置模拟工业制取及收集ClO2，其中A为ClO2的发生装置，B为ClO2的凝集装置，C为尾气吸收装置。请问：A部分还应添加温度控制装置，请你说出一种温度控制方法_。B部分还应补充什么装置_，C中应装的试剂为_。我国最近成功研制出制取ClO2的新方法，其反应的微观过程如图所示：该反应的化学方程式为_。(3)二氧化氯做消毒剂时，被还原成Cl，它的消毒效率是同质量常用消毒剂NaClO(84消毒液的主要成分)的_倍。消毒水时，ClO2还可将Fe2、Mn2转化成Fe(OH)3、MnO2难溶物除去，请写出二氧化氯与Mn2反应的离子方程式_。【解析】(1)从环境、安全和产率角度考虑应选择方法二，原因是方法一的缺点主要是同时产生了大量的氯气，不仅产率低，而且产品难以分离，同时很有可能造成环境污染；方法二的优点是安全性好，没有产生毒副产品。用氯酸钠(NaClO3)、亚硫酸钠(Na2SO3)和硫酸共热制备二氧化氯，还生成硫酸钠和水，化学反应方程式为2NaClO3Na2SO3H2SO4=2ClO22Na2SO4H2O；(2)二氧化氯的沸点低，B为ClO2的凝集装置，B装置应补充(冰水)冷凝装置，C为尾气吸收装置，可选择NaOH溶液来吸收尾气；由微观过程可知，氯气与NaClO2反应，由原子及电子守恒可知，反应为2NaClO2Cl2=2NaCl2ClO2；(3)二氧化氯做消毒剂时，被还原成Cl，质量是m的二氧化氯转移电子是5m/67.5 mol，次氯酸钠做消毒剂时，被还原成Cl，质量是m的次氯酸钠转移电子是2m/74.5mol，所以二者的消毒效率之比是5m/67.52m/74.52.76；ClO2氧化除去Mn2的离子方程式为2ClO25Mn26H2O=5MnO22Cl12H。【答案】(1)方法二方法一的缺点主要是同时产生了大量的氯气，不仅产率低，而且产品难以分离，同时很有可能造成环境污染；方法二的优点是安全性好，没有产生毒副产品2NaClO3Na2SO3H2SO4=2ClO22Na2SO4H2O(2)水浴加热(冰水)冷凝NaOH溶液2NaClO2Cl2=2NaCl2ClO2(3)2.762ClO25Mn26H2O=5MnO22Cl12H【提炼】制备物质方法选择时，不仅要考虑产率，还要结合环境友好、安全性等角度综合选定。