第12讲 富集在海水中的元素——卤素(精讲)-2022年一轮复习讲练测(原卷版).docx
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1、第四章 非金属及其化合物第12讲 富集在海水中的元素卤素(精讲)【考情分析】本讲内容与化工生产、日常生活、科学技术等方面有着广泛的联系,如氯碱工业、漂白粉应用、饮用水消毒、环境保护等,往往与氧化还原反应、离子反应、化学实验方案的设计与评价等知识结合出现。预计今后:1.以氯单质及其重要化合物的性质、用途设计选择题;2.以制取氯气设计有关实验题;3.根据同主族元素性质的相似性设计信息题,考查溴、碘及其重要性质和用途。【核心素养分析】1.宏观辨识与微观探析:能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题,在卤素学习过程中,使用“宏观微观结合”来认识物质及其递变规律,形成科学的方法论。2.科学探究与创新
2、意识:能和同学交流实验探究的成果,提出进一步探究或改进氯及其化合物的制备及性质实验的设想,培养勇于质疑和批判的创新精神。认识科学探究是进行科学发现、创造和应用的科学实践活动;能从问题和假设出发,依据探究目的,设计探究方案,获得卤素单质的提取方法。3.科学态度与社会责任:认识氯及其化合物对环境的影响,形成绿色环保的意识。关注与化学有关的社会热点问题。了解环境保护与资源开发的关系.具有绿色化学观念。勇于承担责任,权衡利弊,积极参与化学问题的社会决策。【网络构建】【知识梳理】智能点一 氯气及其重要化合物(一)氯气1.物理性质颜色状态气味密度溶解性黄绿色气体刺激性比空气大1体积水溶解约2体积Cl2【特
3、别提醒】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1)从氯的原子结构认识氯气的氧化性:依据氯气的氧化性完成下列方程式:(1)与金属反应Fe:2Fe3Cl22FeCl3,棕红色烟。Cu:CuCl2CuCl2,棕黄色烟。(2)与非金属反应H2:H2Cl22HCl,苍白色火焰;H2和Cl2的混合气体光照时会发生爆炸。(3)与还原性无机化合物反应:与碘化钾溶液反应:Cl22KI=2KClI2。与SO2水溶液反应:Cl2SO22H2O=H2SO42HCl。与FeCl2溶液反应:Cl22FeCl2=2FeCl3。2)从化合价的角度认识Cl2的歧化反应
4、Cl2中氯元素化合价为0,为中间价态,可升可降,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。(1)与水反应化学方程式:Cl2H2OHClHClO,离子方程式:Cl2H2OHClHClO。(2)与碱反应与烧碱反应:Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。制取漂白粉:2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O。(3)从平衡的角度理解氯水的成分和性质氯气能溶于水(12),氯气的水溶液称为氯水,溶于水的氯气只有少量与水反应,氯水中存在一个完全电离和三个平衡:HCl=HClCl2H2OHClHClOHClOHClOH2OHOH根据可逆反应的特点,
5、氯水中存在着上述关系中的各种微粒:氯水性质的多重性: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。液氯、新制氯水、久置氯水的比较液氯新制氯水久置氯水类别纯净物混合物混合物微粒Cl2H2O、Cl2、HClO、ClO、Cl、H、OHH2O、Cl、H、OH颜色黄绿色淡黄绿色无色性质氧化性酸性、氧化性酸性【易错警示】氯水的组成及性质在应用中的常见误区(1)氯水中因HClO见光分解,随着HClO的消耗,最后成为盐酸,故久置氯水酸性增加,无漂白性。因此,氯水要现用现配。(2)制取氯水的反应为Cl2H2OHClHClO,反应中Cl2既是氧化剂,又是还原剂,且1 mol
6、 Cl2参加反应,转移电子数为NA。(3)Cl2尽管有较强的氧化性,但没有漂白性,氯水具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了强氧化性的HClO。(4)ClO与Fe2、I、S2、HS、SO等在水中因发生氧化还原反应而不能大量共存。(二)氯的常见氧化物1.一氧化二氯性质:次氯酸的酸酐,溶于水产生不稳定的次氯酸并最终变为盐酸。外观与性状:棕黄色气体,有刺激性气味。制法:用新制备的黄色氧化汞与氯气反应可制得一氧化二氯:2HgO2Cl2=Cl2OHgCl2·HgO;也可以用氯气与潮湿的碳酸钠反应来制取:2Na2CO3H2O2Cl2=2NaCl2NaHCO3Cl2O。2.二氧化氯物理性质:是一种黄
7、绿色到橙黄色的气体,极易溶于水。制取:Cl22NaClO2=2ClO22NaCl或:5NaClO24HCl=4ClO25NaCl2H2O。用途:是一种广谱、高效的灭菌剂。(三)氯的含氧酸及其盐1.氯的含氧酸(1)氯的含氧酸的种类HClO(次氯酸)、HClO2(亚氯酸)、HClO3(氯酸)、HClO4(高氯酸)。(2)氯的含氧酸的性质酸性:HClO4HClO3HClO2HClO氧化性:HClOHClO2HClO3HClO4。(3)次氯酸不稳定性次氯酸分解反应的化学方程式为2HClO2HClO2,氯水要现用现配,且保存在棕色试剂瓶中,并置于冷暗处。强氧化性a.能将有机有色物质氧化为无色物质,作漂白
8、剂。b.杀菌、消毒。弱酸性向NaClO溶液中通入少量CO2,离子方程式为ClO-CO2H2O=HCO3-HClO。(4)亚氯酸亚氯酸(HClO2,英文名:chlorous acid)氧化性很强,比氯酸和高氯酸,氧化性HClOHClO2HClO3HClO4。是目前所知唯一的亚卤酸。同时,它也是氯的含氧酸中最不稳定的。亚氯酸很不稳定,容易分解,在几分钟之内便可生成Cl2、ClO2和H2O,8HClO2=Cl26ClO24H2O ,但生成的盐类亚氯酸盐相对稳定,亚氯酸钠是生产二氧化氯的原料之一1)制备ClO2在水中分解:2ClO2H2O=HClO2HClO3通ClO2于Na2O2或NaOH与H2O2
9、可得亚氯酸盐2ClO2Na2O2=2NaClO2O2;2ClO2H2O2OH-=2ClO2-+O2H2OHClO2可由亚氯酸钡与稀硫酸的反应制备:Ba(ClO2)2H2SO4=BaSO42HClO2滤去硫酸钡沉淀即可得亚氯酸溶液。2)性质与用途非常不稳定的化合物,但亚氯酸盐较稳定。具有漂白性(HClO,HClO2,HClO3都有漂白性,一般用NaClO2加到水中从而生成HClO2)(5)氯酸化学式HClO3,仅存在于稀溶液中。水溶液在真空中可浓缩到质量百分浓度为40,加热到40°C时即分解爆炸:仅存在于稀溶液中。水溶液在真空中可浓缩到质量百分浓度为40,加热到40°C时即分
10、解爆炸:26 HClO3=10 HClO415O28Cl28 H2O,浓酸为浅黄色,有类似硝酸的刺激性气味;稀酸无色,在常温时没有气味。有强烈氧化性,当与纸张、棉花等接触时就燃烧。氯酸是强酸,它的电离近似硝酸和盐酸。当将稀的氯酸溶液剧烈冷却时,它将变得粘稠但不结晶。氯酸钡与硫酸作用后经过滤蒸馏而得氯酸。其酸的重要盐类是钾盐和钠盐,氯酸钾不潮解,氯酸钠潮解。(6)高氯酸化学式HClO4,通常是无色 、极易吸湿的液体,在空气中强烈冒烟,熔点为-112°C,沸点为16°C(2.4×103Pa)。无水高氯酸不稳定,储藏时有时会爆炸,因此应特别注意!但它的水溶液是
11、稳定的。溅于皮肤上会引起灼伤。高氯酸与水结合形成水合物HClO4·nH2O,式中n1,2,2.5,3,3.5,皆为晶体。其中最稳定的为1水合物,熔点为50°C,沸点为110°C,热到近沸点也不分解,它可写为H3OClO4。在无水的高氯酸中,显然有部分形成这种化合物:3HClO4H3OClO4Cl2O7七氧化二氯也易分解:2 Cl2O74ClO23O2这就是无水酸易爆炸的原因。高氯酸是普通含氧酸中的最强者,在水中完全电离。高氯酸的氧化力不如氯酸强,但在加热与高浓度时为强氧化剂,与有机物质发生猛烈作用。高氯酸根离子非常稳定,它的结构是正四面体形,故较氯酸根离子(ClO
12、3)稳定的多。二氧化硫、硫化氢、亚硝酸、氢碘酸、锌、铝等皆不能使它还原,氯酸却为这些还原剂还原。但低价钛、钒、钼等化合物可以使之还原,高氯酸根离子还有一种特性,即对金属离子的配位作用很弱,所以在研究溶液的反应时,为保持溶液的离子强度不变,常用它作稀释剂。高氯酸盐的溶解度有些异常,高氯酸的锂、钙、镁等盐在水中溶解度很高,而钾、铷、铯的盐皆难溶于水。高氯酸镁、高氯酸钡的去水作用很强,故为优良的脱水剂。高氯酸铵分解放出大量氧等气体,如:2NH4ClO4=N2Cl22O24H2O,它可作火箭推进剂,高氯酸可用于医药和电镀铅等方面。高氯酸钾与浓硫酸在140190°C的油浴上减压蒸馏可的高氯酸。
13、2.氯的含氧酸盐1)“84”消毒液有效成分为NaClO,它与洁厕灵(主要成分盐酸)混合立即会产生氯气,其离子方程式是ClOCl2H=Cl2H2O。2)漂白粉成分:漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2,其中有效成分是Ca(ClO)2。化学性质:水解呈碱性,具有强氧化性。漂白原理:在潮湿的空气中能吸收CO2,化学方程式为Ca(ClO)2CO2H2O=2HClOCaCO3。久置失效原理:Ca(ClO)2CO2H2O=2HClOCaCO3;2HClO2HClO2,必须密封保存。3)NaClO2(亚氯酸钠)性质:呈碱性,是一种强氧化剂,遇酸放出ClO2气体。用途:是一种高效氧化性漂白剂。主要用
14、于棉纺、亚麻、纸浆漂白、食品消毒、水处理、杀菌灭藻和鱼药制造。(四)氯胺1.氯胺的种类氯胺是由氯气遇到氨气反应生成的一类化合物,主要包括一氯胺、二氯胺和三氯胺(NH2Cl,NHCl2和NCl3),是常用的饮用水二级消毒剂。2.氯胺的化合价:氯胺中氯为+1,N为-3,H为+1。3.氯胺的消毒原理:氯胺在水中发生缓慢水解生成次氯酸,发挥消毒杀菌作用,水解方程式如下:NH2Cl+H2ONH3+HClONHCl2+2H2ONH3+2HClONCl3+3H2ONH3+3HClO【特别提醒】向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2,发生的反应为Ca22ClOCO2H2O=CaCO32HClO。向Ca(ClO
15、)2溶液中通入SO2,生成的是CaSO4而不是CaSO3。次氯酸盐(ClO)无论是在酸性、碱性还是中性条件下,均具有强氧化性,均能氧化I、Fe2、SO、S2等还原性离子。84消毒液(主要成分NaClO)和洁厕灵(主要成分HCl)不能混合使用,否则会产生有毒气体氯气。氯气没有漂白性,不能使干燥的有色布条褪色,但可使湿润的有色布条褪色,起漂白作用的是HClO。常温下干燥的氯气或液氯均不与铁反应,故液氯通常储存在钢瓶中。智能点二 氯气的制法(一)氯气的实验室制法1制取原理实验室通常用强氧化剂MnO2、KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、Ca(ClO)2等氧化浓盐酸制取氯气。(1)用MnO2制取C
16、l2的化学方程式:MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O。(2)其他制备Cl2的化学反应原理(特点:不需要加热)14HCl(浓)K2Cr2O7=2KCl2CrCl37H2O3Cl216HCl(浓)2KMnO4=2KCl2MnCl28H2O5Cl26HCl(浓)KClO3=KCl3H2O3Cl24HCl(浓)Ca(ClO)2=CaCl22Cl22H2O2实验装置注:实验装置改进(1)制备装置橡皮管a的作用:使圆底烧瓶与分液漏斗内气压相等,保证液体顺利流下。(2)净化装置改进作用装置中长颈漏斗的作用除用于检查装置气密性外,还可以检查整套装置是否发生堵塞。若发生堵塞现象为:长颈漏斗中液面上升
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