第四章第二讲富集在海水中的元素—卤素.pdf
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1、第二讲富集在海水中的元素卤素1.了解氯元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。2 了解氯元素单质及其重要化合物对环境的影响。3掌握氯气的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)。4以上各部分知识的综合应用。2016,卷甲 28T(2);2016,卷乙 10T(D)、28T;2016,卷丙 7T(CD)、9T(C)、27T;2015,卷 28T(1);2015,卷 12T、28T;2014,卷 8T(B);2014,卷 27T(2)(3)氯单质及其重要化合物的性质及应用学生用书 P80知识梳理一、氯气1物理性质(1)色、味、态:黄绿色有刺激性气味的气体。(2)水溶性
2、:能溶于水。(3)毒性:有毒。2化学性质(未特别注明的填化学方程式)(1)与金属反应(2)与非金属反应(3)与水反应:H2OCl2(4)与碱液反应HClHClO。(5)与还原性物质反应二、氯的重要化合物1次氯酸(1)不稳定性:2HClO=2HClO2。氯水须现用现配,保存在棕色试剂瓶中,置于冷暗处。(2)强氧化性能将有色物质氧化为无色物质,有漂白性。可用于杀菌、消毒。(3)弱酸性NaClO 溶液中通入 CO2,化学方程式为 NaClOCO2H2O=NaHCO3HClO。2漂白粉光(或加热)自我检测1(2016高考上海卷)向新制氯水中加入少量下列物质,能增强溶液漂白能力的是()A碳酸钙粉末B稀硫
3、酸C氯化钙溶液D二氧化硫水溶液解析:选 A。在新制氯水中存在反应:Cl2H2OHClOH Cl,其中起漂白作用的是 HClO,故能使平衡向右移动,溶液中 c(HClO)增大,则会使溶液的漂白性增强。加入的碳酸钙粉末与 H 反应,使平衡向右移动,溶液中 c(HClO)增大,A 正确;加入稀硫酸,使平衡向左移动,溶液中 c(HClO)减小,B 错误;加入氯化钙溶液,对氯水起稀释作用,会使溶液的漂白性减弱,C 错误;加入二氧化硫水溶液,会与氯气反应,使平衡向左移动,溶液中 c(HClO)减小,D 错误。2(2017潍坊高三联考)氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质,它具有较强的氧化性,下列叙述中不正
4、确的是()A红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧,生成棕黄色的烟B通常状况下,干燥的氯气能和Fe 反应C纯净的 H2在 Cl2中安静地燃烧,发出苍白色火焰,集气瓶瓶口呈现雾状;光照 H2和 Cl2的混合气体时,因迅速化合而爆炸D氯气能与水反应生成HClO 和 HCl,久置氯水最终变为稀盐酸解析:选 B。Cl2与铁的反应需要加热,所以在通常状况下,干燥的 Cl2与 Fe 不能反应。(1)氯气具有强氧化性,与变价金属反应时均生成高价态的金属氯化物,如 FeCl2不能由单质化合生成。(2)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,实际起漂白作用的是 HClO。(3)HClO 不稳定,
5、不能单独存在,只能存在于氯水、次氯酸盐溶液或次氯酸盐与酸反应的混合物中。(4)工业上制取漂白粉是用氯气与石灰乳反应制得,而不是用氯气与石灰水反应。(5)氯水中的 HClO 见光易分解,通常保存在棕色试剂瓶中并置于阴暗处。氯水中含有多种成分,因而具有多种性质,根据氯水分别与如图四种物质发生的反应填空(a、b、c、d 重合部分代表物质间反应,且氯水足量)。(1)能证明氯水具有漂白性的是_(填“a”“b”“c”或“d”)。(2)c 过程中的现象是_,b 过程中反应的离子方程式为_。(3)a 过程中反应的化学方程式为_。解析氯水中 Cl2能氧化 FeCl2,H 与 Na2CO3、石蕊作用,Cl 能与
6、Ag 反应生成 AgCl沉淀,氯水中的 HClO 具有漂白性,能使石蕊溶液褪色。答 案(1)d(2)产 生 白 色 沉 淀2H2FeCl2=2FeCl3(2014高考江苏卷)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氯水的颜色呈浅黄绿色,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解析:选 D。A.Cl2的颜色为黄绿色,正因为氯水中溶解了黄绿色的Cl2,才使得氯水显示浅黄绿色,A
7、选项正确。B.Cl 与 Ag 结合生成 AgCl 白色沉淀,B 选项正确。C.Cl2与水反应生成 HCl 和 HClO,H 与 NaHCO3反应生成 CO2气体,C 选项正确。D.氯水中的 Cl2也能将 Fe2氧化为 Fe3,D 选项错误。氯水的成分及性质氯水性质的多重性: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。CO23=H2O CO2(3)Cl2氯气及氯水的性质1分别向盛有 Cl2的三个集气瓶甲、乙、丙中各注入下列液体中的一种,经过振荡,现象如下图所示,则甲、乙、丙中注入的液体分别是()AgNO3溶液NaOH 溶液水ACBD解析:选 B。甲中气体
8、和溶液都无色,说明不存在氯气,是注入 NaOH 溶液;乙中气体无色且溶液中出现白色浑浊,说明不存在氯气且溶液中生成了白色沉淀,是注入 AgNO3溶液;丙中气体和溶液都呈浅黄绿色,说明存在氯气分子,是注入水。2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 存在解析:选 B。A 项,氯水能使有色布条褪色是因为氯水中含有的HClO 具有
9、强氧化性;C 项,由于加入盐酸酸化的过程中引入了Cl,所以根据生成白色沉淀无法说明氯水中是否存在 Cl;D 项,加入 NaOH 溶液时氯水的浅黄绿色消失,说明其中有 Cl2存在。3在新制饱和氯水中,若只改变某一条件,下列叙述正确的是()c(H)A再通入少量氯气,减小c(ClO)B通入少量 SO2,溶液漂白性增强C加入少量的碳酸钠粉末,pH 增大,溶液漂白性增强D光照过程中,有气泡冒出,溶液的导电性减弱解析:选 C。饱和氯水不能再溶解氯气,各成分的浓度不变,A 项错;通入少量 SO2,SO2Cl22H2O=2HClH2SO4,Cl2H2OH Cl HClO 的平衡逆向移动,使 HClO的浓度减小
10、,漂白性减弱,B 项错;加入少量的碳酸钠粉末,消耗 H,使上述平衡正向移动,HClO 的浓度增大,C 项正确;光照过程中,HClO 分解生成 O2和 HCl,溶液中的离子浓度增大,导电性增强,D 项错。以氯气制备为载体的综合实验探究4氯气有毒,实验室大量制取的难度较大、污染严重。在如图所示装置中研究氯气的性质可实现“绿色实验”。(1)KClO3固体与浓盐酸反应生成Cl2的化学方程式为_。(2)玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉花球,反应一段时间后,对图中指定部位颜色描述正确的是_(填字母)。ABCD黄绿色无色黄绿色黄绿色橙色橙色橙色无色蓝色紫色蓝色紫色白色白色无色白色(3)在位置和位置发生反
11、应的化学方程式分别为_。(4)位置的棉花球滴 NaOH 溶液的目的是_,反应的化学方程式为_。解析:KClO3有强氧化性,能将浓盐酸中的 Cl 氧化为 Cl2。因为题中涉及的几种非金属单质的活泼性大小为 Cl2Br2I2,所以 Cl2经过 NaBr 溶液、KI淀粉溶液时,会发生置换反应分别生成 Br2、I2。溴水显橙色,I2遇淀粉变蓝色,NaOH 溶液的作用是吸收逸出的Cl2,防止污染环境。答案:(1)6HCl(浓)KClO3=KCl3Cl23H2O(2)A(3)Cl22NaBr=2NaClBr2、Cl22KI=2KClI2(4)吸收多余的氯气,防止污染环境Cl22NaOH=NaClNaClO
12、H2O(1)Cl2H2OHClHClO 平衡移动的应用向氯水中加入的物质(或改变的条件)浓度变化平衡移动的方向应用用饱和食盐水除可溶性氯化物c(Cl)增大,c(HClO)减小左移Cl2中的 HCl 气体用排饱和食盐水法收集 Cl2盐酸c(H)和 c(Cl)增大c(H)减小左移洁厕剂和“84”消毒液不宜混用用 NaOH 溶液吸收多余的 Cl2氯水应避光保存在棕NaOH右移光照c(HClO)减小右移色试剂瓶中,且现用现配碳酸钙c(HClO)增大右移制取次氯酸浓度较大的氯水(2)卤素单质的水溶液与 SO2反应的化学方程式可表示为SO2X2(XCl、Br、I)2H2O=H2SO42HX。氯气的实验室制
13、法学生用书 P82知识梳理1实验室制取、收集干燥纯净氯气的装置2验满方法(1)将湿润的淀粉-碘化钾试纸靠近收集 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收集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。自我检测1某化学小组用如图所示装置制取氯气。下列说法正确的是()A该装置图中至少存在三处明显错误B该实验中收集氯气的方法不正确C(2016高考全国卷乙,10D)将 Cl2与 HCl 混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的Cl2D含有 2 mol HCl 的某浓盐酸与足量 MnO2混合,在一定条件下反应,转移1 mol 电子解析:选 A。A 项
14、,该装置的明显错误:没有用酒精灯加热,MnO2与浓盐酸反应制取Cl2需要在加热条件下进行;装置中没有用分液漏斗而采用长颈漏斗导致气体外逸和HCl 的挥发;没有进行尾气处理;若制取纯净的 Cl2,则还缺净化装置;B 项,Cl2的密度比空气大,该收集方法正确;C 项,将 Cl2与 HCl 的混合气体通过饱和食盐水可除去其中的HCl,但是得到的 Cl2未干燥,会含有水蒸气;D 项,根据反应:MnO24HCl(浓)=MnCl2Cl22H2O,盐酸浓度变稀后便不再反应,使产生的 Cl2的物质的量小于 0.5 mol,转移的电子小于 1 mol。2实验室用下列两种方法制氯气:用含 HCl 146 g 的浓
15、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C一样多B比多D无法比较解析:选 B。146 g HCl 的物质的量为 4 mol,87 g MnO2的物质的量为 1 mol,由方程式:MnO24HCl(浓)=MnCl2Cl22H2O 知,1 mol MnO2可以与 4 mol HCl 反应,但是随反应的不断进行,盐酸浓度逐渐变小,稀盐酸与 MnO2不反应,也就是说 1 mol MnO2与足量浓盐酸反应生成的Cl2多。制取氯气时,若用 MnO2固体与浓盐酸反应需要加热,发生装置为固液加热型;若用KMnO4、KClO3、K2Cr2O7等强氧化剂代替 MnO
16、2固体时,不需要加热,发生装置为固液不加热型。(教材改编题)如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(部分夹持及加热仪器已略)。(1)制备氯气选用的药品为固体二氧化锰和浓盐酸,则相关反应的化学方程式为_。装置 B 中饱和食盐水的作用是_。同时装置 B 亦是安全瓶,监测实验进行时装置C 中是否发生堵塞,请写出发生堵塞时装置B 中的现象:_。(2)装置 C 的实验目的是验证氯气是否具有漂白性,为此C 中、处依次放入的物质为_(填字母)。选项a干燥的有色布条碱石灰b干燥的有色布条硅胶c湿润的有色布条浓硫酸d湿润的有色布条无水氯化钙湿润的有色布条湿润的有色布条干燥的有色布条干燥的有色布条(3)设
17、计装置 D、E 的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。当向D 中缓缓通入少量氯气时,可以看到无色溶液逐渐变为_色,说明氯的非金属性大于溴。打开活塞,将装置D 中少量溶液加入装置E 中,振荡。观察到的现象是_。(4)装置 F 中用足量的 Na2SO3溶液吸收多余氯气,试写出相应反应的离子方程式:_。解析(1)A 装置中固体药品为 MnO2,其化学方程式为 MnO24HCl(浓)=MnCl2Cl22H2O;装置B 用饱和食盐水吸收氯化氢;如果实验过程中装置 C 发生堵塞,则装置 B 中长颈漏斗中的液面就会上升,所以装置 B 的作用是既能除去氯气中混有的氯化氢,还能监测实验过程中装置C 是否发生堵塞。(
18、2)装置 C 的作用是验证氯气是否具有漂白性,处是湿润的有色布条,则处应加入固态干燥剂且不能吸收氯气,处放置干燥的有色布条。(3)设计装置 D、E 的目的是比较氯、溴、碘的非金属性,利用氯气、溴、碘之间的置换反应验证。(4)装置 F 的作用是吸收多余的氯气,防止污染环境,相应反应的离子方程式为SO23Cl2H2O=SO242Cl 2H。答案(1)MnO24HCl(浓)=MnCl2Cl22H2O除去Cl2中的HCl气体装置B 中长颈漏斗中液面上升,形成水柱(2)d(3)橙装置 E 中溶液分为两层,上层(苯层)为紫红色2(4)SO23Cl2H2O=SO42Cl 2H上题中用足量的 Na2SO3溶液
19、作氯气的尾气吸收装置,有同学认真思考后认为此法不可行,请用离子方程式解释乙认为不可行的原因。2答案:Na2SO3溶液吸收氯气产生酸:SO23Cl2H2O=SO42Cl 2H,过量的Na2SO3遇酸产生 SO2仍不可避免污染环境:SO232H=SO2H2O。谨记涉及氯气制备与性质探究实验的典型装置氯气的制法1已知 KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气,并使它与金属反应。每个虚线框表示一个单元装置,其中错误的是()A和C和BD解析:选 D。NaOH 与 Cl2反应,不能用氢氧化钠溶液除去氯气中的氯化氢气体,错误;中的进气管短,出气管浸入液面以下,
20、错误;为密闭装置,错误。2某同学用下列装置制备或检验Cl2的性质。下列说法正确的是()A图中:如果 MnO2过量,浓盐酸就可全部消耗完B图中:生成蓝色的烟C图中:量筒中发生了加成反应D图中:湿润的有色布条褪色,将浓硫酸滴入烧杯中,至溶液显酸性,结果有 Cl2生成解析:选 D。二氧化锰和浓盐酸在加热条件下发生氧化还原反应生成氯气,但稀盐酸与二氧化锰不反应,则盐酸不能完全消耗,A 错误;氯气与铜反应产生棕黄色的烟,加水后溶液呈蓝色,B 错误;氯气和甲烷在光照下发生取代反应,C 错误;氯气与水反应生成具有漂白性的 HClO,能使湿润的有色布条褪色,Cl2与 NaOH 反应生成 NaCl 和 NaCl
21、O,二者在酸性条件下反应生成氯气,D 正确。3(2015高考海南卷)工业上,向 500600 的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁;向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。现用如图所示的装置模拟上述过程进行试验。回答下列问题:(1)制取无水氯化铁的实验中,A 中反应的化学方程式为_,装置 B 中加入的试剂是_。(2)制取无水氯化亚铁的实验中,装置 A 用来制取_。尾气的成分是_。若仍用 D 的装置进行尾气处理,存在的问题是_、_。(3)若操作不当,制得的 FeCl2会含有少量 FeCl3,检验 FeCl3常用的试剂是_。欲制得纯净的 FeCl2,在实验操作中应先_,再_。解析:(1)制取无水氯化铁的
22、实验中,装置 A 为氯气的制备装置,发生的反应为二氧化锰和浓盐酸共热生成二氯化锰、氯气和水,反应的化学方程式为 MnO24HCl(浓)=MnCl2 Cl2 2H2O,装置 B 的作用是除去氯气中的水蒸气,故装置 B 中加入的试剂是浓硫酸。(2)根据题给信息知制取无水氯化亚铁的实验中,装置 A 用来制取 HCl;尾气的成分是 HCl 和 H2;若仍用D 的装置进行尾气处理,HCl 气体极易溶于水,H2与氢氧化钠溶液不反应,则存在的问题是易发生倒吸、可燃性气体 H2不能被吸收。(3)检验 FeCl3常用的试剂是 KSCN 溶液;欲制得纯净的 FeCl2,应防止装置中氧气的干扰,在实验操作中应先点燃
23、 A 处的酒精灯,利用产生的氯化氢气体排出装置中的空气,再点燃 C 处的酒精灯。答案:(1)MnO24HCl(浓)=MnCl2 Cl2 2H2O浓硫酸(2)HClHCl 和 H2易发生倒吸可燃性气体 H2不能被吸收(3)KSCN 溶液点燃 A 处的酒精灯(排尽装置中的空气)点燃 C 处的酒精灯用 MnO2和浓盐酸制取 Cl2时应注意 4 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,且随着反应的进行,浓盐酸变为稀盐酸时,反应自动停止,故浓盐酸中的 HCl 不可能全部参加反应。(3)实验结束后,先使反应停
24、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,不能用澄清石灰水吸收 Cl2,因为澄清石灰水中Ca(OH)2含量少,吸收不完全。卤素的性质及 X 的检验学生用书 P84知识梳理一、卤素的提取1氯的提取氯碱工业海水 粗盐 饱和食盐水 阴极产物:H、NaOH2化学方程式为 2NaCl2H2O=2NaOHH2Cl2。2海水中提取溴(1)流程电解精制阳极产物:Cl2电解(2)发生反应的化学方程式2NaBrCl2=2NaClBr2;Br2SO22H2O=2HBrH2SO4;2HBrCl2=2HClBr2。3海带中提取碘(1)流程(2)发生反应的离子方程式:Cl
25、22I=I22Cl。二、卤素的性质1溴、碘单质物理性质比较性质颜色状态水中溶解性特性2.氯、溴、碘单质化学性质比较(1)与碱溶液反应:如与 NaOH 溶液反应的化学方程式为2NaOHX2=NaXNaXOH2O(XCl、Br、I)。(2)氧化性都能与金属反应生成金属卤化物,如与钠反应的化学方程式为 2NaX2=2NaX(XCl、Br、I)。氯、溴、碘单质的氧化性强弱顺序是Cl2Br2I2,阴离子的还原性强弱顺序是Cl BrBr2深红棕色液体溶解度不大易溶I2紫黑色固体溶解度不大易溶易升华;使淀粉变蓝有机溶剂中易挥发、有毒Br2I2:_。氯水分别滴入 KBr、NaI 溶液中颜色加深,而溴水滴入 N
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- 第四 第二 富集 海水 中的 元素 卤素
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