高考第一轮复习化学氯 气.docx
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高考第一轮复习化学氯气
第四章卤素
一、氯气
知识梳理
●网络构建
●自学感悟
1.氯气及其含氯化合物的性质
(1)写出下图所示各步反应的化学方程式,注明反应条件,指出反应现象。
答案:
①2P+3Cl2
2PCl3PCl3+Cl2====PCl5大量烟雾放出
②H2+Cl2
2HCl苍白色的火焰
③2Na+Cl2
2NaCl剧烈燃烧、黄色火焰
④2Fe+3Cl2
2FeCl3红棕色的烟
⑤2Ca(OH)2+2Cl2====CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O黄绿色气体变无色
⑥H2O+Cl2====HCl+HClO黄绿色气体的颜色逐渐变淡
⑦MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O有黄绿色气体放出
⑧2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑阳极生成黄绿色气体,阴极生成无色气体,两极气体体积比为1∶1
⑨NaCl+AgNO3====AgCl↓+NaNO3有白色沉淀生成
⑩Fe+2HCl====FeCl2+H2↑铁溶解、溶液变为浅绿色
NaOH+HCl====NaCl+H2O无明显现象
Ca(ClO)2+2HCl(稀)====CaCl2+2HClO无明显现象
(其他合理答案都可)
(2)将灼烧的细铜丝放进氯气瓶中,可观察到发红的铜丝在氯气里继续燃烧,集气瓶里充满棕黄色的烟。
在溶液中注入少量的蒸馏水振荡,得到绿色的溶液。
在溶液中滴加硝酸银溶液,则有白色沉淀析出,证明有Cl-存在,用碘化钾淀粉试纸检验,变蓝色,证明溶液中还有
分子存在。
以上三个变化的化学方程式
①
,②
,
③
2.氯气的实验室制法
(1)反应原理:
用氧化剂将-1价的氯氧化成0价的氯,MnO2+4HCl(浓)
+Cl2↑+2H2O
根据上述原理,下列反应均可制备Cl2
2KMnO4+16HCl====2KCl+
+5Cl2↑+8H2O
K2Cr2O7+14HCl====2KCl+
+3Cl2↑+7H2O
KClO3+6HCl====KCl+3Cl2↑+3H2O
(2)实验装置如图4-1所示
图4-1
指出下列装置中所盛试剂及其作用:
C.饱和食盐水,除去氯气中的氯化氢气体;
D.浓硫酸,除去氯气中的水蒸气(或干燥氯气);
F.氢氧化钠溶液,吸收尾气中的氯气。
(3)某学生取12mol·L-1盐酸100mL与足量的MnO2共热充分反应,在标准状况下得到氯气的体积小于6.72L,其可能的原因是(假定反应中无反应物损耗)n(HCl)=12mol·L-1×0.10L=1.2mol,与足量的MnO2反应,随着反应的进行,盐酸的浓度逐渐降低,当变成稀盐酸后将不再与MnO2反应,故生成的氯气小于0.3mol,即小于6.72L。
思考讨论
1.通过哪些实验事实能够说明氯气的氧化性比盐酸(H+)的氧化性强?
提示:
同种还原剂(如铜或铁)能否被氯气、盐酸氧化或氧化产物价态的高低。
2.如何制得漂白粉?
漂白粉的有效成分是什么?
为什么具有漂白性?
提示:
氯气与消石灰反应可制得漂白粉;有效成分是次氯酸钙;与空气中的CO2和水蒸气反应生成HClO。
疑难突破
1.氯水
(1)氯水的成分和性质
成分
表现的性质
反应实例
Cl2
①强氧化性
②氯水呈黄绿色
③加成反应
Cl2+Mg====MgCl2Cl2+2KI===2KCl+I2
Cl2+H2SO3+H2O====H2SO4+2HCl
Cl2+CH2==CH2
CH2Cl—CH2Cl
H+
强酸性
2H++CaCO3====Ca2++CO2↑+H2O
滴入紫色石蕊试液先变红,后褪色
HClO
①弱酸性
②强氧化性
HClO+OH-====ClO-+H2O
漂白、杀菌、消毒
Cl-
沉淀反应
Cl-+Ag+====AgCl↓
(2)Cl2+H2O
H++Cl-+HClO平衡移动的应用
向氯水中加入的物质
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
②用排饱和食盐水法收集Cl2
盐酸
c(H+)和c(Cl-)增大
左移
次氯酸与浓盐酸反应制Cl2
NaOH
c(H+)减小
右移
用NaOH溶液吸收多余的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HClO溶液
光照
c(HClO)减小
右移
氯水避光保存或现用现配
(3)新制氯水和久置氯水在成分和性质上的不同
新制氯水中含有三种分子:
Cl2、H2O、HClO,四种离子:
H+、Cl-、ClO-及少量的OH-。
而久置的氯水因次氯酸分解,使Cl2+H2O
H++Cl-+HClO平衡向右移动,变为稀盐酸,不再具有强氧化性和漂白性。
因此氯水应盛放在棕色试剂瓶中密闭置于冷暗处保存。
深化拓展
今有甲、乙、丙三瓶等体积的新制氯水,浓度均为0.1mol·L-1。
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的物质的量浓度的大小关系是怎样的?
提示:
氯水中存在平衡Cl2+H2O
HCl+HClO,加入NaHCO3消耗HCl,使平衡右移,HClO的浓度变大,加入NaHSO3消耗Cl2和HClO,使HClO浓度下降。
三者溶液中HClO物质的量浓度大小顺序为:
甲>丙>乙。
2.次氯酸及漂白性物质
次氯酸是一种强氧化剂,能杀死水里的病菌,所以自来水常用氯气来杀菌消毒。
次氯酸能使染料和有机色素褪色,故可用作漂白剂。
具有漂白性的物质,归纳起来有:
氯水、Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2、SO2、活性炭、硅藻土等,其漂白原理大致可分为以下3类。
(1)氧化漂白。
氯水、次氯酸盐、Na2O2和H2O2在一定条件下分解放出原子氧,原子氧(可表示为[O])的活性很强,有较强的氧化能力,能将许多有色物质氧化成无色物质,从而达到漂白的目的。
被漂白的物质不变色,此类漂白剂能漂白酸碱指示剂。
(2)化合漂白。
如SO2的漂白,其原理是SO2溶于水生成亚硫酸,亚硫酸与有色物质化合,形成不稳定的无色化合物,无色化合物在一定条件下(如加热)分解恢复原色。
SO2不能漂白酸碱指示剂。
(3)吸附漂白。
活性炭、硅藻土的漂白原理是由于有许多小孔隙,总表面积大,有较强的吸附作用,通过吸附溶液中的一些有色物质或有色离子或有色气体使之褪色,属于物理变化。
深化拓展
向盛有NaOH溶液(已滴加过几滴酚酞试液)的烧杯中加入新制氯水,红色褪去。
甲同学认为这是由氯水的漂白性所致,而乙同学则认为这是由氯水的酸性所致。
请设计一个简单的实验,判断哪一位同学的观点正确,并简述操作、现象、结论。
提示:
取“红色褪去”溶液1~2mL于试管中,滴加NaOH溶液,重新变为红色,则乙同学观点正确,否则甲同学观点正确。
3.气体的实验室制取方法
(1)选取试剂的主要依据是制取气体的性质。
如氯气具有氧化性,常用氧化其离子的方法来制取,因此要选用含有氯离子的物质(如盐酸)和具有强氧化性的物质(如MnO2、KMnO4等)来制取。
(2)选取发生装置的依据是制取气体所用试剂的状态和反应条件(加热与否)。
以此分析可知,实验室制取氯气是加热固体与液体的混合物,所以应选用固液加热气体发生装置。
因反应要加热,二氧化锰都不是块状固体,且氯气溶于水,因此不能选用启普发生器。
(3)选用收集方法的主要依据是气体的密度和水溶性。
因为氯气能溶于水,密度比空气大,所以收集氯气时,不能用排水法,应该用向上排空气法收集。
(4)选择气体干燥剂的主要依据是被干燥气体不能与干燥剂反应。
如氯气能与碱反应,所以它们都不能用碱石灰进行干燥,常用浓硫酸、五氧化二磷等进行干燥。
(5)吸收装置:
因为氯气有毒,实验室制取氯气时应在密闭系统或通风橱中进行,通常在收集装置的后面连接盛有氢氧化钠溶液的吸收装置。
若用水吸收极易溶解的气体(如HCl)时,要防止吸水倒流,应在导管口连接一个倒置漏斗并使其刚好接近水面进行吸收。
典例剖析
【例1】向NaBr、NaI、Na2SO3混合液中,通入一定量氯气后,将溶液蒸干并充分灼烧,得到固体剩余物质的组成可能是
A.NaClNa2SO4B.NaClNaBrNa2SO4
C.NaClNa2SO4I2D.NaClNaINa2SO4
剖析:
通入Cl2后将按顺序发生以下三个反应:
①Na2SO3+Cl2+H2O====Na2SO4+2HCl,②2NaI+Cl2====2NaCl+I2,③2NaBr+Cl2====2NaCl+Br2。
当Cl2过量时,蒸干灼烧HCl、Br2会挥发,I2会升华,将得到Na2SO4和NaCl的混合物,当Cl2将NaI反应完时,将得到NaCl、NaBr、Na2SO4,所以A、B均有可能。
I2在灼烧时会升华,C不可能。
Cl2会先氧化I-,再氧化Br-,所以D不可能。
答案:
AB
【例2】市售“家用消毒液发生器”是防止“非典”的消毒液的一种制备仪器。
它是以常用的精盐和自来水为原料,通电时发生器内的电极板上产生大量的气泡(同时使产生的气体充分与电解液接触),所制得的混合液有很强的杀菌能力,且不至于对人体造成伤害。
该发生器配制消毒液所涉及的化学反应(反应条件均略)有
①2NaCl+2H2O====2NaOH+H2↑+Cl2↑
②Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O
③H2+Cl2====2HCl
④Cl2+H2O====HCl+HClO
⑤2HClO====2HCl+O2↑
A.①④⑤B.①②C.③④⑤D.②③④
剖析:
从题目中信息可知在发生器中电解了食盐水,所以①会发生,又因为生成液有杀菌消毒作用,结合电解产物可知是Cl2与生成的NaOH作用产生了次氯酸钠。
答案:
B
特别提示
许多含氯物质具有杀菌消毒和漂白作用,其原理是含有或易生成具有强氧化性的次氯酸。
如氯气与水接触后可以反应生成次氯酸;次氯酸盐与酸(或CO2)作用生成次氯酸等。
二氧化氯(ClO2)具有很强的氧化性,可代替氯气进行杀菌消毒。
杀菌消毒能力的比较:
一般用等量的消毒剂起作用时能得到的电子数来衡量。
【例3】U、V、W、X、Y、Z六种物质之间存在如下反应:
(1)U+KOH
V+W+H2O
(2)X
W+Y
(3)X+W+H2SO4
U+Z+H2O
其中U和Y是单质,在常温下都是气体;Z是硫酸盐。
由此可以推断它们是:
U._______;V._______;W._______;X._______;Y._______;Z._______。
剖析:
常温下气态单质物质有:
H2、O2、N2、F2、Cl2及稀有气体,而能与KOH反应的只有F2和Cl2。
由于氟元素无负价,不能与KOH发生歧化反应,只有Cl2才合要求。
反应式
(1)为Cl2+2KOH====KCl+KClO+H2O,反应式
(2)是2KClO3
2KCl+3O2↑,反应式(3)是KClO3+5KCl+3H2SO4====3K2SO4+3Cl2↑+3H2O,与题中提供的三个反应式完全相合,说明U为Cl2是正确的。
答案:
Cl2KClOKClKClO3O2K2SO4
闯关训练
夯实基础
1.下列氯化物中不能用金属和氯气直接反应制得的是
A.CuCl2B.FeCl2C.MgCl2D.KCl
解析:
氯气能与大多数金属反应,反应时氯原子获得电子,转变成Cl-。
氯原子易结合电子的能力还反映在它与具有可变化合价的金属(如铁和铜)反应时,生成高价态的金属氯化物。
答案:
B
2.为防止吸进氯气中毒,可以用浸有某种物质的水溶液的毛巾捂住鼻子。
该物质可以是
A.NaOHB.Na2CO3C.NH3D.Na2SO3
解析:
四种物质都可以吸收氯气,但氢氧化钠有腐蚀性,NH3有刺激性,氯气与亚硫酸钠反应时,会放出有毒气体SO2。
答案:
B
3.将Cl2制成漂白粉用于处理生活用水,其主要目的是
A.转变成较易溶于水的物质
B.转变为较稳定、便于贮存的物质
C.提高氯的百分含量
D.增强漂白能力
解析:
因为次氯酸盐比次氯酸稳定,容易保存且便于运输,所以工业上常用氯气和消石灰反应制得漂白粉。
答案:
B
4.(2005年全国名校联考测试题)自来水是用氯气杀菌消毒的,不法商贩用自来水冒充纯净水出售,为辨真伪,可用下列哪一种试剂鉴别
A.酚酞试液B.氯化铁溶液
C.硝酸银溶液D.氢氧化钠溶液
解析:
如果是自来水,则其中含有Cl-,故加入AgNO3溶液后,若有白色AgCl沉淀生成,说明是自来水,否则为纯净水。
选C。
答案:
C
5.检验氯化氢气体中是否混有Cl2可采用的方法是
A.用干燥的蓝色石蕊试纸B.用干燥的有色布条
C.将气体通入硝酸银溶液D.用湿润的碘化钾淀粉试纸
解析:
干燥的石蕊试纸和有色布条均不变色,A、B不对。
HCl和Cl2均能使AgNO3溶液生成AgCl白色沉淀,C不对。
Cl2能将I-氧化成I2,而HCl不能。
答案:
D
6.浓盐酸和次氯酸钙能发生下列反应:
Ca(ClO)2+4HCl(浓)====CaCl2+2Cl2↑+2H2O
用贮存很久的漂白粉与浓盐酸反应制得的氯气中,可能含有的杂质气体是
①HCl②O2③CO2④H2O(气)
A.①②③B.②③④C.①③④D.②③
解析:
贮存很久的漂白粉会部分变质:
Ca(ClO)2+H2O+CO2====CaCO3↓+2HClO,当和盐酸作用时:
CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑。
答案:
C
培养能力
7.(2005年临川测试题)宇航员从太空某星球取回气体样品,对该样品进行如下实验:
①将样品溶于水,发现其主要成分气体A极易溶于水。
②将A的浓溶液与MnO2共热产生一种黄绿色气体单质B,将B通入NaOH溶液中生成两种钠盐。
③将A的稀溶液与金属锌反应生成气体C,C与B的混合气体经光照发生爆炸又生成气体A,实验测得反应前后气体体积不变。
回答下列问题:
(1)写出A、B、C的化学式A._________,B._________,C._________。
(2)A的浓溶液与MnO2共热的离子方程式是____________。
(3)若将aLB与C的混合气体(标准状况下)光照,充分反应后,将所得气体与含有bmolNaOH的溶液刚好完全反应,且无气体剩余,则b的取值范围是_________。
(4)若该星球上有生命活动,则这些生物可能从该星球上液态氨的海洋中产生,因为那里的液氨相当于地球上的水。
据此推测该星球上是否有生命活动,并简单说明理由_____________________________________。
解析:
本题的突破口是B为黄绿色气体单质,根据中学所学知识可知,B为Cl2。
根据A的浓溶液与MnO2共热产生Cl2,可知A为HCl,稀盐酸与锌反应产生C,则C为H2。
aL氢气与氯气的混合气体光照充分反应后,能被NaOH溶液完全吸收,所以无H2剩余。
若aL气体全是HCl,则b=
;若aL气体全是Cl2,从方程式Cl2+2NaOH====
NaCl+NaClO+H2O可知,b=
,所以b的取值范围是:
<b<
。
因为该星球上有HCl气体存在,由于NH3与HCl不能共存:
HCl+NH3====NH4Cl,所以不可能存在NH3。
答案:
(1)HClCl2H2
(2)MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O
(3)
<b<
(4)不可能,因为NH3与HCl不能共存
8.(2005年徐州测试题)实验室可以用纯净的氯气和铁粉反应制取少量氯化铁固体,其反应装置示意图如下图4-2所示。
图4-2
回答下列问题:
(1)NaCl固体、MnO2粉末和浓H2SO4共热时,NaCl被氧化生成氯气,其反应的化学方程式是______________。
(2)装置B中盛放的试剂是________。
(3)装置E的作用是__________________。
(4)装置F中反应的离子方程式是___________________。
(5)氯化铁固体遇水汽易发生水解反应。
为防止氯化铁发生水解反应,在上述示意图中_________和_________之间应再接入装置_________。
(填写A~F字母)
解析:
(1)有关的反应原理有:
①2NaCl+H2SO4(浓)
Na2SO4+2HCl②4HCl(浓)+MnO2
MnCl2+2H2O+Cl2↑③MnCl2+H2SO4(浓)
MnSO4+2HCl。
将①②③相加可得:
2NaCl+2H2SO4(浓)+MnO2
Na2SO4+MnSO4+Cl2↑+2H2O。
(2)由
(1)中反应分析可知,制得的氯气中可能含有HCl、H2O(g)等,可选用饱和食盐水和浓硫酸先后将它们除去。
(4)氯气有毒,常用碱液吸收除去,显然E的作用是作为安全瓶防止倒吸。
(5)因FeCl3易水解,需在D、E之间加一个干燥装置C,防止水蒸气经E、F进入D中。
答案:
(1)2NaCl+MnO2+2H2SO4
Na2SO4+MnSO4+Cl2↑+2H2O
(2)饱和食盐水(或水)
(3)安全瓶,防止倒吸
(4)2OH-+Cl2====Cl-+ClO-+H2O
(5)DEC
9.G、Q、X、Y、Z均为氯的含氧化合物,它们在一定条件下具有如下的转换关系:
①G
Q+NaCl②Q+H2O
X+H2③Y+NaOH
G+Q+H2O
④Z+NaOH
Q+X+H2O
(1)这五种化合物中,氯的化合价由低到高的顺序为____________。
(2)由反应②可看出Q、X中氯元素价态的高低顺序,其理由是_________。
(3)臭氧(O3)与二氧化氯作用,可得到红色油状的六氧化二氯。
六氧化二氯遇有机物会爆炸,它与碱溶液反应可得到两种氯的含氧酸盐,代表该反应的是(填①~④编号)_________。
解析:
题目提供了四个反应,但想以此确定G、Q、X、Y、Z五种含氯化合物的化学式是很困难的;不过仔细分析四个反应,回答下面的问题是能够做到的。
(1)由反应①知:
G中Cl变NaCl化合价降低,则G变Q时Cl的化合价肯定升高,即G<Q,同理:
由②得Q<X,由③知G<Y<Q,由④知Q<Z<X,综合起来即得答案。
(2)因电解时,②中
2O
化合价降低,则Q
X,Cl的化合价必然升高。
(3)因Cl2O6中Cl为+6价,发生歧化反应,Cl化合价升高,必变+7价,即最高价必为X,所以对应反应为④。
答案:
(1)G<Y<Q<Z<X
(2)因电解Q的水溶液时,Q必在阳极失电子,化合价升高(3)④
探究创新
10.上海某造纸厂曾发生一起环境污染事故,当场有16人被送入医院抢救。
事故原因是:
该厂有两只贮槽,一只存放NaClO溶液,一只存放Al2(SO4)3溶液。
某日送来一车Al2(SO4)3溶液,装卸工误将卸管塞进NaClO贮槽,瞬间发生化学反应,造成大量Cl2外泄。
(1)试用离子方程式分析造成Cl2外泄的原因。
______________________________。
(2)厂方在抢救中除了关闸、停机器外,你认为还可以用______试剂来减少Cl2的外泄量。
写出离子方程式________________________________________________________。
解析:
(1)硫酸铝溶液水解呈酸性:
Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+,当与次氯酸钠溶液混合时发生反应:
H++ClO-====HClO,而次氯酸易分解:
2HClO
2H++2Cl-+O2↑,产生的Cl-与HClO发生反应:
HClO+H++Cl-====Cl2↑+H2O,会造成氯气外泄。
(2)由于氯气易与碱溶液反应,故可用氢氧化钠溶液来减少氯气的外泄量,Cl2+2OH-====Cl-+ClO-+H2O。
答案:
(1)Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+,H++ClO-====HClO,2HClO
2H++2Cl-+O2↑,HClO+H++Cl-====Cl2↑+H2O
(2)NaOHCl2+2OH-====Cl-+ClO-+H2O
11.有点难度哟!
某化工厂排出的废水中含Cl2为0.014mol·L-1、H+为0.001mol·L-1,废水排出的速度为10.0mL·s-1。
为了除去此废水中的游离氯,并使废水变为中性,有人提出如下建议:
在废水排出管A和B处分别注入一定流量的烧碱溶液废水(0.10mol·L-1)和Na2SO3溶液(0.10mol·L-1)。
试回答:
图4-3
(1)A处应注入______溶液,离子方程式为_____________;B处应注入______溶液,离子方程式为_______________。
(2)A处溶液的流量和B处溶液的流量分别应控制为多少(mL·s-1)?
解析:
若在A处加入氢氧化钠溶液,因生成NaClO及B处加入的Na2SO3水解呈碱性,不能满足使废水变为中性的要求,故应在A处加入Na2SO3。
由反应的离子方程式SO
+
Cl2+H2O====SO
+2Cl-+2H+可知,单位时间内所需Na2SO3溶液的体积为:
0.014mol·L-1×10.0×10-3L÷0.10mol·L-1=1.4×10-3L。
经过A后,溶液中H+的总物质的量为:
2×0.10mol·L-1×1.4×10-3L+0.001mol·L-1×10.0L=2.9×10-4mol,单位时间内所需氢氧化钠溶液的体积为:
=2.9×10-3L。
答案:
(1)Na2SO3SO
+Cl2+H2O====SO
+2Cl-+2H+NaOHH++OH-====H2O
(2)1.4mL·s-1;2.9mL·s-1。
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●教学点睛
卤素是典型的非金属元素,是重要的元素化合物知识,历来是高考的必考内容。
对其复习方法要求是:
①紧扣一个规律,抓住一条主线。
即运用物质结构、元素周期律等理论指导卤族元素的复习,不断强化自己的推理思维,抓住物质的结构、性质、用途、制法这条主线,善于从不同角度去分析、理解,形成完整的知识网络。
②抓住典型,带动一般。
要重点掌握典型代表元素及其化合物的有关知识,通过对比,在重视同类物质共性的同时,要注意掌握个别物质的特性,在理解的基础上记忆。
③注重实验,密切联系实际。
复习元素化合物知识,必须密切联系有关实验,要注重实验的设计、操作与改进创新,通过对实验现象的观察思考,加深对物质的感性认识,提高以实验手段解决问题的创新能力。
同时要注重联系工农业生产和日常生活实际,学以致用。
本部分内容为教材的第一自然节,主要考点有:
①氯气的分子结构、物理性质、化学性质、制法。
②氯水的成分与主要性质。
③漂白粉的制取原理、有效成分、漂白原理。
④氯离子的检验。
复习本部分内容时应注意以下四点:
(1)复习非金属单质化学性质的一般方法
单质参与的反应一般是氧化还原反应,应从以下三个方面来复习:
①非金属单质的氧化性。
以氯气为例:
能氧化金属单质如:
钠、铜、铁;
能氧化非金属单质如:
氢气、磷、硅等;
能氧化还原性化合物如:
HBr、HI、H2S、SO2、SO
、Fe2+等。
②能发生歧化反应。
产物一般为低价态的无氧酸盐和中间价态的含氧酸盐及水。
Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O
3S+6NaOH====2Na2S+Na2SO3+3H2O
③非金属单质的还原性。
例如单质硫、碳、磷等非
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