届高考化学一轮复习学案富集在海水中的元素氯.docx
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届高考化学一轮复习学案富集在海水中的元素氯
富集在海水中的元素——氯
考点一 氯及其重要化合物的性质及应用
[知识梳理]
一、氯气的性质
1.氯气的物理性质
颜色
状态
气味
密度
毒性
溶解性
特性
黄绿色
气体
有刺激
性气味
比空
气大
有毒
能溶于水,1体积水约溶解2体积Cl2
易液化
2.从氯的原子结构认识氯气的化学性质——氧化性
依据氯气的氧化性完成下列方程式:
(1)与金属反应
①Fe:
2Fe+3Cl2
2FeCl3,棕红色烟。
②Cu:
Cu+Cl2
CuCl2,棕黄色烟。
(2)与非金属反应
H2:
H2+Cl2
2HCl,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
①与碘化钾溶液反应:
Cl2+2I-===2Cl-+I2(填离子方程式)。
②与SO2水溶液反应:
Cl2+SO2+2H2O===H2SO4+2HCl,Cl2+SO2+2H2O===4H++SO
+2Cl-(填化学方程式和离子方程式)。
③与FeCl2溶液反应:
Cl2+2Fe2+===2Fe3++2Cl-(填离子方程式)。
3.从化合价的角度认识氯气的化学性质——歧化反应
氯气与水或碱反应,氯元素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:
Cl2+H2OHCl+HClO;
离子方程式:
Cl2+H2OH++Cl-+HClO。
(2)与碱反应
①与烧碱反应:
Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O(填化学方程式);
②制取漂白粉:
2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(填化学方程式)。
4.从平衡的角度理解氯水的成分和性质
(1)氯水中存在三个平衡关系
①Cl2+H2OHCl+HClO
②HClOH++ClO-
③H2OH++OH-
(2)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。
注:
氯水常代替氯气进行溶液中的实验。
(3)Cl2+H2OH++Cl-+HClO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
可溶性氯
化物
c(Cl-)增大
左移
①用饱和食盐水除Cl2中的HCl气体
②用排饱和食盐水法收集Cl2
盐酸
c(H+)和c(Cl-)增大
左移
次氯酸盐与浓盐酸反应制Cl2
NaOH
c(H+)减小
右移
用NaOH溶液吸收多余Cl2
Ca(OH)2
c(H+)减小
右移
制漂白粉
CaCO3
c(H+)减小
右移
制高浓度的HClO溶液
光照
c(HClO)
减小
右移
氯水避光保存或现用现配
二、次氯酸和次氯酸盐的性质
1.次氯酸
2.次氯酸盐
(1)“84”消毒液
有效成分为NaClO,它与洁厕灵(主要成分为盐酸)混合立即会产生氯气,其离子方程式是ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O。
(2)漂白粉
①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,其水溶液显碱性,原因是ClO-+H2OHClO+OH-。
②漂白原理:
在潮湿的空气中能吸收CO2,化学方程式为Ca(ClO)2+CO2+H2O===2HClO+CaCO3↓。
次氯酸和次氯酸盐均具有强氧化性,故与I-、S2-、SO
、Fe2+等还原性离子不能大量共存。
ClO-不论是酸性还是碱性条件下都具有较强的氧化性,NO
不同于ClO-,在酸性条件下NO
具有强氧化性,与Fe2+、I-、S2-、SO
不能大量共存,而在碱性条件下,NO
与I-、S2-、SO
可以大量共存。
[自主检测]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)(2019·高考全国卷Ⅲ,12A)将Cl2通入碳酸钠溶液中制取较高浓度的次氯酸溶液。
( )
(2)(2018·高考江苏卷)KClO碱性溶液与Fe(OH)3反应:
3ClO-+2Fe(OH)3===2FeO
+3Cl-+4H++H2O。
( )
(3)(2017·高考江苏卷)Fe
FeCl2
Fe(OH)2所示的物质间转化可以实现。
( )
(4)将Cl2与HCl混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的Cl2。
( )
(5)氯气溶于水得氯水,溶液呈酸性且可以导电,所以氯气是电解质。
( )
(6)氯气可以使湿润的有色布条褪色,但是实际起漂白作用的物质是次氯酸,而不是氯气。
( )
(7)标准状况下,11.2LCl2与水充分反应转移电子数为0.5NA。
( )
(8)“84”消毒液的消毒原理与H2O2相同,都是利用强氧化性。
( )
(9)漂白粉溶液在空气中失效的离子方程式:
ClO-+CO2+H2O===HClO+HCO
。
( )
答案:
(1)×
(2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)√ (9)×
2.在空气中长时间放置的漂白粉,最终得到的主要固体物质是________________________,其原因是_______________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(用化学方程式说明)。
答案:
CaCO3和CaCl2 Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO,2HClO
2HCl+O2↑,CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O
3.根据下列装置图回答问题:
(1)装置A、B通入Cl2后,观察到的现象是_______________________________________
________________________________________________________________________,
根据现象可得出的结论是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)装置B中发生反应的离子方程式是________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)装置F的作用是_________________________________________________________。
(4)实验开始后,观察到装置C中的现象是________________________________
________________________________________________________________________。
(5)装置E中发生反应的离子方程式是_________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)通入Cl2时装置D中发生反应的离子方程式是_______________________________
________________________________________________________________________。
答案:
(1)干燥的红色(或A中)布条不褪色,湿润的红色(或B中)布条褪色 Cl2无漂白性,Cl2与水反应生成的HClO有漂白性
(2)Cl2+H2OH++Cl-+HClO
(3)吸收氯气,防止污染环境
(4)溶液先变红色,后褪色
(5)2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
(6)H2O+SO
+Cl2===2H++SO
+2Cl-
演练一 氯气和氯水的性质
1.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Fe反应需要加热,所以在通常状况下,干燥的Cl2与Fe不反应。
2.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.稀硫酸
C.氯化钙溶液D.二氧化硫水溶液
解析:
选A。
氯水中存在平衡:
Cl2+H2OHCl+HClO。
加入CaCO3粉末时,CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O,使平衡右移,c(HClO)增大,漂白能力增强;加入稀硫酸,c(H+)增大,平衡左移,c(HClO)减小;C项,相当于加水稀释,c(HClO)减小;D项,Cl2+SO2+2H2O===2HCl+H2SO4,平衡左移,c(HClO)减小。
3.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。
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,故久置氯水酸性增强,无漂白性。
因此,氯水要现用现配。
(2)制取氯水的反应为Cl2+H2OHCl+HClO,反应中Cl2既是氧化剂,又是还原剂,且1molCl2参加反应,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与水反应生成了具有强氧化性的HClO。
(4)ClO-与Fe2+、I-、S2-、HS-、SO
等离子因发生氧化还原反应而不能大量共存。
演练二 氯的含氧酸盐和含氯消毒剂(热点)
4.
(1)[2018·高考全国卷Ⅲ,27
(2)改编]在KClO3氧化I2制备KIO3工艺中“酸(HCl)化反应”的产物为KH(IO3)2、Cl2和KCl,则该反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)(2017·高考江苏卷)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)①NaClO2中Cl的化合价为________。
②利用NaClO3、硫酸和SO2制备ClO2,反应中有副产物NaHSO4生成,该反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③少量的ClO2尾气可用双氧水和氢氧化钠溶液吸收,产物之一为NaClO2,其氧化剂与还原剂的物质的量之比为________,该反应中氧化产物是________。
(4)①NaClO2的化学名称为________。
②NaClO2溶液是脱硝反应的吸收剂,其与NO反应生成的产物之一为NO
的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨(又称肼,N2H4,无色液体),反应的化学方程式为_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)ClO2是一种优良的消毒剂,可用氯酸钠和双氧水在酸性条件下制备,其反应的化学方程式为________NaClO3+________H2O2+H2SO4===________ClO2↑+________O2↑+Na2SO4+________。
答案:
(1)I2+2KClO3+HCl===KH(IO3)2+Cl2↑+KCl
(2)4Ag+4NaClO+2H2O===4AgCl+4NaOH+O2↑
(3)①+3 ②2NaClO3+SO2+H2SO4===2NaHSO4+2ClO2 ③2∶1 O2
(4)①亚氯酸钠 ②4NO+3ClO
+4OH-===4NO
+2H2O+3Cl-
(5)NaClO+2NH3===N2H4+NaCl+H2O
(6)2 1 2 1 2H2O
(1)含氯消毒剂的共同特点是利用本身的强氧化性,或与水反应产生HClO,杀灭具有生命活性的微生物。
解答这类题目,一般要从氧化性、得电子数目以及平衡移动等角度分析思考。
(2)ClO2主要表现氧化性,做氧化剂时本身被还原为Cl-,可做消毒剂、漂白剂。
考点二 氯气的实验室制法
[知识梳理]
实验室制取气体装置由发生装置、净化装置、收集装置以及尾气吸收装置组成。
以Cl2的实验室制法为例(见下图):
(1)反应原理:
用MnO2(或其他强氧化剂,如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等)氧化浓盐酸。
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O,该反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O。
其他制取Cl2的反应原理:
①16HCl+2KMnO4===2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑;
②6HCl(浓)+KClO3===KCl+3H2O+3Cl2↑;
③4HCl+Ca(ClO)2===CaCl2+2H2O+2Cl2↑。
(2)制备装置类型:
固体+液体
气体
(3)净化方法:
用饱和食盐水除去HCl气体,再用浓硫酸除去水蒸气。
(4)收集气体:
向上排空气法或排饱和食盐水法。
(5)尾气吸收:
用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收,不用Ca(OH)2溶液吸收的原因是Ca(OH)2溶解度小,溶液浓度低,吸收不完全。
(6)验满方法:
将湿润的淀粉KI试纸靠近盛Cl2的集气瓶瓶口,观察到试纸立即变蓝,则证明已集满;或将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的集气瓶瓶口,观察到试纸先变红后褪色,则证明已集满。
[自主检测]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)含4molHCl的浓盐酸与足量MnO2反应,可制备22.4LCl2。
( )
(2)必须用浓盐酸与MnO2反应制Cl2,因为稀盐酸与MnO2不反应。
( )
(3)用饱和NaHCO3溶液除去Cl2中混有的HCl气体。
( )
(4)用浓硫酸或碱石灰干燥Cl2。
( )
(5)可用排饱和食盐水法收集Cl2。
( )
(6)常用饱和石灰水吸收尾气中的Cl2。
( )
(7)用干燥的淀粉碘化钾试纸检验Cl2是否收集满。
( )
(8)用NaOH溶液吸收多余的Cl2时,为防止倒吸,导气管不能伸入液面以下。
( )
答案:
(1)×
(2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)×
2.Ca(ClO)2、KClO3、KMnO4均能将盐酸中的Cl-氧化成Cl2,试分别写出反应的离子方程式。
(1)_____________________________________________________________________。
(2)_____________________________________________________________________。
(3)_____________________________________________________________________。
答案:
(1)ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O
(2)ClO
+5Cl-+6H+===3Cl2↑+3H2O
(3)2MnO
+10Cl-+16H+===2Mn2++5Cl2↑+8H2O
3.(规范简答题)下图是用KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。
思考装置B、C、D的作用分别是:
(1)B_____________________________________________________________________;
(2)C____________________________________________________________________;
(3)D____________________________________________________________________。
答案:
(1)向上排空气法收集氯气
(2)安全瓶作用,防止装置D中的液体倒吸入装置B中 (3)吸收尾气,防止氯气扩散到空气中污染环境
演练一 制取氯气相关仪器的连接及实验操作
1.(教材改编题)实验室用MnO2和浓盐酸反应制Cl2时,有如下操作:
①连好装置,检查气密性;②缓缓加热;③加入MnO2粉末;④从装有浓盐酸的分液漏斗中加入浓盐酸;⑤将多余氯气用NaOH溶液吸收;⑥用向上排空气法收集氯气。
操作顺序正确的是( )
A.①②③④⑥⑤B.③④②①⑥⑤
C.①④③②⑥⑤D.①③④②⑥⑤
解析:
选D。
制取氯气的正确操作步骤:
先连接装置、检查气密性,然后装入药品:
先向烧瓶中装入二氧化锰,再向分液漏斗中装入浓盐酸,下一步进行加热制取、收集氯气,由于氯气有毒,最后需要进行尾气吸收处理,故正确的操作顺序为①③④②⑥⑤。
2.实验室制备氯气的装置如图。
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.①②④B.①②③
C.①③④D.②③④
解析:
选D。
②除HCl气体应用饱和NaCl溶液,③洗气瓶干燥应从长管进气,短管出气,④尾气吸收应用NaOH溶液。
3.(2020·绵阳中学月考)氯气是一种重要的工业原料。
资料显示:
Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO4
2CaSO4+2Cl2↑+2H2O。
某学习小组利用此原理设计如图所示装置制取氯气并探究其性质:
(1)在该实验中,甲部分的装置是________(填字母)。
(2)乙装置中FeCl2溶液与Cl2反应的离子方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)丙装置中通入少量Cl2,可制得某种生活中常用的漂白、消毒的物质。
已知碳酸的酸性强于次氯酸,则丙中发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)该实验存在明显的缺陷,改进的方法是____________________________________
________________________________________________________________________。
答案:
(1)c
(2)2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
(3)Cl2+2Na2CO3+H2O===NaCl+NaClO+2NaHCO3
(4)在丙装置后连接一个盛有氢氧化钠溶液的尾气处理装置
实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2时的注意事项
(1)反应物的选择:
必须用浓盐酸,稀盐酸与MnO2不反应,且随着反应的进行,浓盐酸变为稀盐酸时,反应停止,故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。
(2)加热温度不宜过高,以减少HCl的挥发。
(3)实验结束后,先使反应停止并排出残留的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Cl2,不能用澄清石灰水吸收,因为石灰水中含Ca(OH)2的量少,吸收不完全。
演练二 含氯化合物的制备
4.Cl2O是黄棕色具有强烈刺激性气味的气体,是一种强氧化剂,易溶于水且会与水反应生成次氯酸,与有机物、还原剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。
一种制取Cl2O的装置如图所示。
已知:
Cl2O的熔点为-116℃,沸点为3.8℃;Cl2的沸点为-34.6℃;HgO+2Cl2===HgCl2+Cl2O。
下列说法中不正确的是( )
A.装置②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸
B.通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释,减小爆炸危险
C.从装置⑤中逸出气体的主要成分是Cl2O
D.装置④与⑤之间不用橡胶管连接,是为了防止橡胶管燃烧和爆炸
解析:
选C。
制取Cl2O需要干燥纯净的氯气,所以②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸,A项正确;高浓度的Cl2O易爆炸,所以通入干燥空气的目的是将生成的
Cl2O稀释,减小爆炸危险,B项正确;装置⑤是收集Cl2O,所以温度低于3.8℃,此时氯气呈气态,逸出的气体主要是空气和剩余的Cl2,C项错误;Cl2O与有机物接触会发生燃烧并爆炸,装置④与⑤之间不用橡胶管连接,是为了防止Cl2O与橡胶管接触发生燃烧和爆炸,D项正确。
5.某同学设计用如图所示装置制备少量的AlCl3(易水解)。
下列说法错误的是( )
A.装置B中所装试剂为饱和NaCl溶液,其作用是除去
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