2019年高考化学第一轮复习 专题 卤族元素学案 苏教版.doc

1卤族元素卤族元素【本讲教育信息本讲教育信息】 一. 教学内容： 卤族元素二. 教学目标： 了解氯及其重要化合物的主要性质；掌握氯气的实验室制法； 认识氯气及其化合物在生产中的应用； 理解卤素单质和化合物的相似性和递变性； 掌握 X的检验方法； 利用氯、溴、碘单质的氧化性及强弱比较的方法，理解海水中提取溴的方法。三. 教学重点、难点： 氯及其化合物的性质，卤族元素及其化合物的相似性和递变性，卤离子的检验教学过程 一、卤族元素的“原子结构性质”的关系 原子结构上 的相同点 原子结构上 的不同点 F Cl Br I At 原子最外层有7个电子易得1个电子，有强氧化性。 元素的非金属性依次减弱 单质的氧化性依次减弱 对应离子 X的还原性依次增强 核电荷数增加 电子层数递增 原子半径增大 结论：结构决定性质，性质反映结构。二、卤族元素的“性质制备”的关系 卤族元素的化学性质活泼，所以在自然界中以化合态的形式存在。 1、卤素单质的制备（Cl2）氧化还原法 工业制法：电解饱和食盐水222ClHNaOH2OH2NaCl2电解电解熔融氯化钠2ClNa2NaCl2电解熔融实验室制法：强氧化剂浓盐酸反应制取氯气：原理与装置：OH2ClMnCl)(HCl4MnO2222加热浓2、卤化氢的制备难挥发酸制挥发性酸 HClNaHSOSOHNaCl442)()(浓固2HCl2SONa)(SOH)(NaCl24242加热浓固三、卤族元素的“一般特殊”的归纳 卤族元素的单质及其化合物有许多共性，但也存在诸多特殊之处。 （一）单质 1、物理性质化学式F2Cl2Br2I2 颜色淡黄绿色黄绿色深红棕色紫黑色状态气体气体液体固体密度逐渐增大熔沸点逐渐升高水溶液浅黄绿色橙色黄色CCl4溶液黄绿色橙红色紫红色毒性剧毒有毒剧毒有毒Cl2、Br2、I2在水中的溶解能力比较小，但较易溶于有机溶剂中，常见的有机溶剂有： 汽油、苯、四氯化碳、酒精等。 2、化学性质（主要体现强氧化性） 与金属反应：Fe、Cu 等，但由于氧化能力不同，产物不完全相同32FeCl2Cl3Fe2点燃、32FeBr2Br3Fe2加热、22FeIIFe与非金属反应：H2、P 等 都可以与氢化合生成相应的氢化物 HX，但卤族元素按原子序数递增的顺序从上至下， 与氢化合的难易程度逐渐增大，产生的气态氢化物的稳定性逐渐减弱，其水溶液的酸性逐 渐增强。 与水作用：222422OHFOHFHXOHXOHX22（XCl、Br、I）与碱作用：OHNaXONaXNaOHX222漂白粉的制备，成分及漂白原理： 氯气通入石灰乳中： OHClOCaCaClOHCaCl222222)()(22主要成分：2)(ClOCa、2CaCl，有效成分：2)(ClOCa漂白原理：HClO2CaCOOHCO)ClO(Ca3222与 Fe2、SO2、Na2SO3、Na2S 等还原性物质反应，如： X2SO22H2OH2SO42HX；2Fe2Cl22Cl2Fe3，但：可 Fe3氧化 I： 2I2Fe3I22Fe2 与有机物发生加成、取代反应等。注意反应条件、反应产物。 HClClCHClCH324光；HBrBrHCBrHCFe56266 BrBrCHCHBrCHCH22222卤素单质间的相互置换（二）化合物： 1、卤化氢：卤化氢均为无色有刺激性气味的气体，易溶于水，易挥发与空气中水蒸气结合形成白雾。HF 有剧毒，能腐蚀玻璃：OHSiFSiOHF242243性质比较： 热稳定性：HFHClHBrHI 酸性：HF（弱）HClHBrHI 还原性：HFHClHBrHI 2、卤化银卤化银AgFAgClAgBrAgI 水溶性可溶难溶颜色白色浅黄色黄色性质感光性，例：2BrAg2AgBr2光制作感光材料用途胶卷人工降雨3、卤离子的检验：用硝酸酸化的硝酸银溶液，观察产生沉淀的颜色。 若有 CO32、SO32、SO42等离子干扰，应先加入足量的硝酸钡溶液，取上层清液继续 实验。四、卤族元素及其重要化合物间的转化关系说明： 1、新制氯水的成分：含有 Cl2、H2O 和 HClO 以及 Cl、ClO、H及极少量的 OH。久置 氯水中由于 HClO 分解为 HCl 和 O2，因此，久置氯水相当于稀盐酸。 液氯属于纯净物，它具有氯气的性质，不具有漂白性，而氯水属于混合物，它既具有 盐酸的性质，又具有氯气和次氯酸的性质，有很强的氧化性和漂白性。 氯水与石蕊试液时先变红再褪色（氯水显酸性，使紫色石蕊试液变红，次氯酸有强氧 化性，使有色物质氧化而褪色） 氯水遇湿润淀粉KI 试纸先变蓝再褪色，是由于氯气氧化 I制得单质 I2，当氯气过 量时，继续氧化单质碘，生成无色的 IO3。 2、在不同条件下，新制氯水溶液中起作用的物质（或微粒）有所不同。 抓住诸因素对平衡：Cl2H2OHClHClO 的影响，合理解释某些具体问题： 当加入可溶性氯化物时，c（Cl）增大，平衡左移，因此可用排饱和食盐水的方法 收集 Cl2，也可以用排饱和食盐水的方法除去 Cl2中的杂质 HCl； 当加入浓盐酸时，c（Cl）和 c（H）都增大，平衡左移，因此，可用氯酸盐和次 氯酸盐与浓盐酸反应制取或测漂白粉中的“有效氯” ，当加入 CaCO3和 Na2CO3时，c（H） 减少，平衡右移，可使氯水中的 c（HClO）增大，增强漂白效果； 当加入碱溶液时，溶液中 c（HClO）和 c（H）都减少，平衡右移，实验室常用浓4碱液来吸收未反应完的 Cl2，防止环境污染； 氯水光照后，因 HClO 见光分解，平衡右移，故新制氯水须避光保存，且须现做现配， 而久置的氯水就是盐酸。 3、关于 NO2和 Br2的鉴别： 不能用 KI，要用硝酸银溶液； 不能用 pH 试纸，可用浓氨水； 不能用 NaOH 或水，可用 CCl4等有机溶剂。 4、当溶液中存在多种还原性物质时，加入氧化剂，还原性强的物质应先被氧化。如：在 FeBr2溶液中通入少量 Cl2气体：32 2222FeClFeCl在 FeBr2溶液中通入足量 Cl2气体：ClBrFeClBrFe62234223 22在 FeI2溶液中加入少量溴水：2222IBrIBr在 FeI2溶液中加入足量溴水：BrIFeBrIFe62234223 225、使溴水褪色的物质有： 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； 能与溴水发生氧化还原反应的还原性无机化合物：H2S、SO2、Fe2、I等；能与溴 水发生氧化还原反应的还原性有机化合物：含有醛基的化合物等； 能与溴水发生反应的金属，如：Na、Mg、Al 等； 能与溴水发生加成反应的不饱和有机化合物； 能与溴水反应的碱性物质，如：NaOH、Na2CO3等。 6、氯气的制取：装置适用于：固体（或液体）和液体反应；在实验前必须检查装置的 气密性：在装入药品前，小火加热，看烧杯中导管口是否有气泡冒出。 产生气体后，由于气体中可能含有挥发出的 HCl 和水蒸气，欲得到纯净干燥的氯气， 防止环境污染，可采用如下的方法处理： 除杂：Cl2（HCl）：饱和食盐水 干燥：浓硫酸、P2O5（s） 、无水 CaCl2等 收集：向上排空气法、排饱和食盐水法 检验是否集满：湿润的淀粉KI 试纸（变蓝色）或湿润的蓝色石蕊试纸（先变红后 褪色） 尾气处理：碱液吸收（常用 NaOH 溶液） 7、在制取 HBr 和 HI 气体时，由于浓硫酸可将 Br、I氧化，所以不能用浓硫酸和 NaBr、NaI 反应制备 HBr、HI。应用难挥发的浓磷酸代替浓硫酸。 8、特殊性质归纳： 常温下溴是唯一的液态非金属单质，极易挥发，保存时用水封； 碘易升华，碘单质遇淀粉变蓝。碘单质与铁反应生成 FeI2； CaCl2、CaBr2溶于水，但 CaF2（俗称萤石）不溶于水；F2和水剧烈反应，所以 F2不能将溶液中的Cl、Br、I氧化，将 F2通入某溶液 中，应先考虑它和水的反应，再考虑生成的 HF 能否和溶液中的其它成分反应； 卤素单质中，只有 F2可与稀有气体反应； 卤化氢的水溶液中只有氢氟酸是弱酸，但它能腐蚀玻璃，只能保存在塑料瓶中。 9、 “类卤素”如（CN）2、 （SCN）2、 （OCN）2以及卤素互化物如 IBr、BrCl3等性 质与卤素单质的氧化性、与碱溶液反应生成卤化物和次卤酸盐、与 Ag结合的生成物 的难溶性等性质相似，但由于上述物质不是由一种元素组成，其组成元素的化合价有差别， 以致在参加化学反应时价态的变化与卤素单质不完全相同。5【典型例题典型例题】 例例 1.1. 今有甲、乙、丙三瓶等体积的新制氯水，浓度均为 0.1mol/l，如果在甲瓶中加入 少量的 NaHCO3晶体，在乙瓶中加入少量的 NaHSO3晶体，丙瓶不变，片刻后甲、乙、丙三瓶 溶液中 HClO 的物质的量浓度大小关系是溶液体积变化忽略不计 A. 甲乙丙B. 甲丙乙C. 丙甲乙 D. 乙丙甲 解析：解析：氯水中存在下列平衡：Cl2H2OHClHClO 加入 NaHCO3后因为酸性 HClH2CO3HClO，所以甲瓶中 NaHCO3与 HCl 反应，平衡向右移动，HClO 浓度增大，又因 HClO 具有强氧化性，可将 NaHSO3氧化，故乙瓶中 HClO 浓度下降，而丙瓶中没有影响平衡 的物质，故 HClO 浓度不变。所以本题答案为 B 答案：答案：B例例 2.2. 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： ； （2）产生上述现象的原因可能有两种（简要文字说明）： 是 是 （3）简述怎样用实验证明红色褪去原因是或： 解析：解析：（1）新制氯水中，因 HClO 见光分解，平衡右移，故新制氯水须避光保存，且 须现做现配； （2）能使变红的酚酞褪色的原因是溶液碱性减弱或过量氯水中的 HClO 将变红的酚酞 漂白 （3）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的溶液中再滴加 NaOH 溶液，若不出现红色，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。 答案：答案：（1）在阴凉处于棕色试剂瓶中密封保存 （2）一是氯水与 NaOH 反应生成两种盐，碱性减弱。二是氯水过量后 HClO 的漂白性将 溶液变成无色。 （3）向无色溶液中再加入 NaOH 溶液，若不再出现红色，应为原因，若再出现红色， 应为原因。例例 3.3. 甲、乙、丙三种溶液各含有一种 X（X为 Cl、Br、I）离子，向甲中加淀粉 溶液和氯水，则溶液为橙色，再加丙溶液，颜色无明显变化。则甲、乙、丙依次含有 A. Br、Cl、I B. Br、I、Cl C. I、Cl、Br D. Cl、I、Br 解析：解析：向甲中加淀粉溶液和氯水，则溶液为橙色，不显蓝色，说明不存在 I，而是 Br，与 Cl2作用生成了 Br2单质显橙色；再加丙溶液，无明显变化，说明丙溶液与 Br2不 反应，则丙溶液中也不存在 I，只能存在 Cl，则乙中存在 I，本题答案为 B 答案：答案：B例例 4.4. 氰（CN）2、硫氰（SCN）2的化学性质与卤素（X2）很相似，化学上称为拟卤素， 如（SCN）2H2OHSCNHSCNO。阴离子的还原性强弱为 ClBrCNSCNI。试 写出： （CN）2与 KOH 溶液反应的化学方程式： ；6NaBr 和 KSCN 的混合溶液中加（CN）2反应的离子方程式： 。 解析：解析：本题属于信息题。根据题给信息可知：（CN）2、 （SCN）2的化学性质与卤素 （X2）相似，则方程可写成：（CN）22KOHKCNKCNOH2O；而且其阴离子的还原性 强弱顺序为：ClBrCNSCNI。根据氧化还原反应规律，还原剂的还原性大于 还原产物的还原性，可知：NaBr 和 KSCN 的混合溶液中加（CN）2， （CN）2可与 KSCN 反应而 不与 NaBr 反应，方程式为：（CN）22SCN2CN（SCN）2 答案：答案：（CN）22KOHKCNKCNOH2O； （CN）22SCN2CN（SCN）2例例 5.5. 下图中的每一方格表示有关的一种反应物或生成物，其中粗框表示初始反应物 （反应时加入或生成的水，以及生成沉淀 J 时的其他产物均已略去） 。A B C D E F G I H C 沉淀 J 饱 和 食盐水 电解 反 应 + 加入 D + 加入 D 加入 B 请填写下列空白： 物质 B 是 ，F 是 ，J 是 。 反应的离子方程式是 。 解析：解析：本题属于框图题，关键在于如何找到切入点。 从饱和食盐水的电解入手，其反应是：2NaCl2H2OH2Cl22NaOH 产物有 A、B、C 各三种。从题目所给的框图可以看出，物质 B 既能与 A 反应生成 D 和 E，又能与 C 反应生成 G。从电解食盐水的 3 种产物来看，只有氯气才符合这种特点，它既与氢气在点 燃的条件下生成氯化氢：Cl2H22HCl；它又与氢氧化钠在常温下生成次氯酸钠和氯化钠： Cl22NaOHNaClNaClOH2O。因而，可以确定物质 B 是氯气。若将此化学方程式改写 作离子方程式，就是本题的答案。除了水不计外，框图还指出，B 与 A 反应得到两种产 物，B 与 C 反应只得到一种产物，可以确定 A 是氢氧化钠，C 是氢气。当然，作为 B 与 C 反 应而得到的生成物 G 是氯化氢。下一步需确定物质 F。F 既能与氯气直接反应生成物质 I， 又能与氯化氢反应生成物质 H 和氢气。如果把氯化氢当作溶液看（即盐酸） ，能与氯气、盐 酸都可以发生反应的物质估计可能是一种金属。那么，I 和 H 都应当是此金属的氯化物， 且两种金属氯化物之间存在一定的转化关系，说明该金属具有两种可变化合价。从中学范 围内无机化合物的知识来看，只有铁才有这种特点：与氯气反应生成3 价铁的氯化物： 2FeCl2Cl22FeCl3这样，可以认定物质 F 应当是金属铁，H 是氯化亚铁，至此，框图的 大部分都得到了合理的解释。 最后需要确定沉淀 J。按图所示，沉淀 J 可因氯化铁 I 与 D 反应而生成，又可因氯化 亚铁 H 和 D 反应而生成，则 J 必是含铁的化合物。至此，需反过来对 D 作出判断。按前述， 物质 D 应是氯化钠和次氯酸钠中的一种，前者不可能分别与铁的两种氯化物反应生成沉淀， 这样看来，物质 D 唯一的可能是次氯酸钠（溶液） 。次氯酸钠是一种盐，它除了有盐的通性 以外，还有两点特点，即：是一种具有强氧化性的氧化剂；是一种由强碱（氢氧化钠）和 弱酸（次氯酸）组成的盐，因而在水中水解呈碱性。当次氯酸钠（溶液）与氯化亚铁 H 反 应时，发挥了其氧化性和碱性的双重作用，将氯化亚铁变成氢氧化铁；与氯化铁 I 反应时， 由于 Fe3离子不会再被氧化，只显示了其碱性，生成了氢氧化铁。7答案：答案：（1）B 是 Cl2（或氯气） ，F 是铁（或 Fe） ，J 是氢氧化铁（或 Fe（OH）3） 。 （2）Cl22OHClOClH2O例例 6.6. 现用浓盐酸、MnO2共热制 Cl2，并用 Cl2和 Ca（0H）2反应制少量漂白粉，现已知 反应：2Cl22Ca（OH）2Ca（C10）2CaCl22H20（该反应放热）温度稍高即发生副反 应： 6C126Ca（OH）25CaCl2Ca（Cl03）26H2O。甲、乙、丙三人分别设计三个实验装 置，如下图所示。（1）请从：a 不容易控制反应速率；b 容易控制反应速率；c 有副反应发生；d 可防止 副反应发生；e 污染环境；f 可防止污染环境；几个方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺 点作出评析，并选择符合题目要求的选项填在空格内。优点缺点甲装置乙装置丙装置（2）上图中甲由 A、B 两部分组成，乙由 C、D、E 三部分组成，丙由 F、G 组成，从上 述甲、乙、丙三套装置中选出合理的部分（按气流从左到右的方向）组装一套较完善的实 验装置（填所选部分的编号） 。 （3）实验中若用 1L12moll1浓盐酸与足量的 MnO2反应，最终生成 Ca（ClO）2的物 质的量总小于 0.15mol，其可能的主要原因是 。 解析：解析：本题综合性较强，既要熟悉 Cl2的制法，又要抓住题给信息应用理论知识采取 相应的实验措施。根据题给药品，制取 Cl2应选用装置 C 或 F，依据题给信息 Cl2与 Ca(OH)2的反应是放热反应，且温度高时易发生副反应，所以制漂白粉时应采取降温措施。Cl2有 毒，又需进行尾气处理。 答案：答案：（1）甲：d，ae 乙：b、f， c 丙 b，ce ； （2）C（F） 、B、E； （3）MnO2只能氧化浓 HCl，随着反应进行，c（Cl）减小，还原性减弱，反应不能继续进 行