高考化学一轮复习42富集在海水中的元素氯.docx
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高考化学一轮复习42富集在海水中的元素氯
第二讲富集在海水中的元素—氯
考纲要求:
1.了解氯元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解氯元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。
[循着图示·想一想]
[特色特性·记一记]
1.特殊颜色:
Cl2——黄绿色气体
2.特殊的成分:
新制氯水中含三分子(Cl2、HClO、H2O)、四离子(Cl-、ClO-、H+、OH-)
3.Cl2实验室制法五装置:
①发生;②净化;③干燥;④收集;⑤尾气处理
4.必记五反应:
(1)Cl2+H2OHCl+HClO
(2)2Cl2+2Ca(OH)2===
CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(3)Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO
(4)Cl2+SO2+2H2O===H2SO4+2HCl
(5)MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
考点一氧化性强的非金属单质——氯气
[教材知识层面]
1.研究物质性质的基本程序
观察物质的外观⇒预测物质的性质⇒实验和观察⇒解释和结论。
2.氯元素的原子结构
氯元素位于元素周期表中第三周期ⅦA族,原子结构示意图为
,最外层有7个电子,在化学反应中易获得1个电子而表现为-1价。
自然界中氯主要以化合态形式存在。
3.氯气的性质
(1)物理性质:
颜色
气味
毒性
密度
特性
黄绿色
强烈刺激性气味
有毒
比空气大
易液化
注意:
闻氯气气味的方法是用手在瓶口轻轻扇动,使极少量的Cl2飘进鼻孔。
(2)化学性质:
①与金属反应:
与变价金属反应生成高价金属氯化物(书写化学方程式)。
a.与铁反应:
2Fe+3Cl2
2FeCl3。
b.与铜反应:
Cu+Cl2
CuCl2。
②与非金属反应:
与H2反应:
H2+Cl2
2HCl,
③与水反应:
溶于水的氯气部分与水反应,离子方程式为Cl2+H2OH++Cl-+HClO
④与碱反应:
与NaOH溶液反应,离子方程式为Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
⑤与还原性无机化合物反应(书写离子方程式):
a.与碘化钾溶液反应:
2I-+Cl2===I2+2Cl-。
b.与SO2水溶液反应:
Cl2+SO2+2H2O===4H++2Cl-+SO
。
c.与FeCl2溶液反应:
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
[高考考查层面]
命题点1 氯水的成分与性质
1.氯水的成分
氯水中存在三个平衡:
①Cl2+H2OHCl+HClO,②HClOH++ClO-,③H2OH++OH-。
根据可逆反应的特点,即可得出氯水中存在的各种微粒。
2.氯水的多重性质
新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质,在不同的反应中,新制氯水中起作用的成分不同。
3.液氯、新制氯水、久置氯水的比较
液氯
新制氯水
久置氯水
分类
纯净物
混合物
混合物
颜色
黄绿色
浅黄绿色
无色
性质
氧化性
酸性、氧化性、漂白性
酸性
粒子种类
Cl2
Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH-
H2O、H+、Cl-、OH-
[典题示例]
1.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Cl2
B.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Cl-
C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+
D.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
【答案】D
【解析】氯水中存在三种分子:
Cl2、HClO、H2O,四种离子:
H+、Cl-、ClO-、OH-。
氯水的颜色是氯气分子表现出来的,A项正确;滴加硝酸银溶液,银离子与氯离子反应生成氯化银白色沉淀,B项正确;加入碳酸氢钠粉末,氢离子与碳酸氢根离子反应放出二氧化碳气体,C项正确;向氯化亚铁中加入氯水,发生反应2FeCl2+Cl2===2FeCl3,D项错误。
2.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____________________________________________。
【答案】
(1)d
(2)产生白色沉淀 2H++CO
===H2O+CO2↑
(3)Cl2+2FeCl2===2FeCl3
【解析】氯水中Cl2能氧化FeCl2,H+与Na2CO3、石蕊作用,Cl-能与Ag+生成AgCl,氯水成分中的HClO,具有漂白性,能使石蕊溶液退色。
命题点2 氯水中的平衡移动及应用
Cl2+H2OHCl+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
[典题示例]
1.在新制的氯水中加入少量碳酸钠粉末,下列说法正确的是( )
A.pH增大,HClO浓度增大
B.pH减小,Cl-浓度增大
C.pH增大,Cl-浓度减小
D.pH减小,HClO浓度减小
【答案】A
【解析】氯水中存在如下平衡:
Cl2+H2OH++Cl-+HClO。
加入Na2CO3粉末,与溶液中的H+反应,上述平衡正移,c(Cl-)和c(HClO)均增大,c(H+)减小,pH增大。
2.(2014·浙江高考)氯在饮用水处理中常用作杀菌剂,且HClO的杀菌能力比ClO-强。
25℃时氯气_氯水体系中存在以下平衡关系:
Cl2(g)Cl2(aq) K1=10-1.2
Cl2(aq)+H2OHClO+H++Cl- K2=10-3.4
HClOH++ClO- Ka=?
其中Cl2(aq)、HClO和ClO-分别在三者中所占分数(α)随pH变化的关系如图所示。
下列表述正确的是( )
A.Cl2(g)+H2O2H++ClO-+Cl- K=10-10.9
B.在氯处理水体系中,c(HClO)+c(ClO-)=c(H+)-c(OH-)
C.用氯处理饮用水时,pH=7.5时杀菌效果比pH=6.5时差
D.氯处理饮用水时,在夏季的杀菌效果比在冬季好
【答案】C
【解析】Cl2(g)+H2O2H++ClO-+Cl-,K=K1×K2×Ka,由图可得Ka=10-7.5,故K值为10-12.1,A项错误;根据电荷守恒得,c(H+)=c(OH-)+c(ClO-)+c(Cl-),而c(HClO)由于部分电离而不等于c(Cl-),B项错误;已知HClO的杀菌能力比ClO-强,从图中可知,c(HClO)在pH=7.5时比在pH=6.5时低,则杀菌效果较差,C项正确;夏季温度高,氯的溶解能力变差,杀菌效果也变差,D项错误。
[考点达标层面]
1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)Cl2+H2O===HCl+HClO的反应是水作还原剂的氧化还原反应。
( )
(2)Cl2通入NaOH溶液:
Cl2+OH-===Cl-+ClO-+H2O。
( )
(3)向FeBr2溶液中通入足量Cl2的离子方程式为2Fe2++4Br-+3Cl2===2Fe3++2Br2+6Cl-。
( )
(4)Cl2、SO2均能使品红溶液退色,说明二者均有氧化性。
( )
(5)Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂。
( )
【答案】
(1)×
(2)× (3)√ (4)× (5)×
2.某学习小组设计以下三个实验探究氯水的成分,请根据下表回答问题。
实验序号
实验方法
实验现象
结论
①
将氯水滴加到AgNO3溶液中
生成白色沉淀
②
将氯水滴加到含有酚酞的NaOH溶液中
③
将足量的氯水滴加到Na2CO3溶液中
氯水中含有H+
(1)实验①得出的结论:
___________________________________________________。
(2)指出实验②和实验③中的“实验现象”:
__________________________________
________________________________________________________________________。
(3)通过实验②的“实验现象”,同学们得出两个不同的结论。
这两个结论可能是
a.________________________________________________________________________,
b.________________________________________________________________________。
请设计简单的实验证明哪一个是正确的:
____________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】
(1)氯水中含有Cl-
(2)溶液退色 有气泡冒出
(3)氯水中含有HClO,其漂白作用使溶液退色
氯水中含有H+,中和OH-使溶液退色 向退色后的溶液中滴加NaOH溶液至溶液显碱性,若溶液不再显红色,证明红色消失是HClO的漂白作用引起的;若溶液重新显红色,证明是H+的中和作用引起的
【解析】
(1)氯水中存在:
Cl2+H2OH++Cl-+HClO,可用AgNO3溶液检验Cl-的存在。
(2)氯水中含有Cl2、HCl、HClO,可使含有酚酞的NaOH溶液退色,HCl可以和Na2CO3反应生成CO2。
(3)氧化退色和中和退色的区别在于前者酚酞已变质,故再遇NaOH溶液不会变红色,而后者是NaOH被反应了,酚酞仍存在,故只要再加足量的NaOH溶液即可区别。
考点二杀菌、消毒的主力军——次氯酸、次氯酸盐
[教材知识层面]
1.次氯酸
(1)不稳定性,分解反应的化学方程式为:
2HClO
2HCl+O2↑。
氯水须现用现配,保存在棕色瓶,置于冷暗处。
(2)强氧化性:
①能将有色物质氧化为无色物质,作漂白剂。
②杀菌、消毒。
(3)弱酸性:
向NaClO溶液中通入少量CO2,化学方程式为
2NaClO+CO2+H2O===Na2CO3+2HClO。
2.次氯酸盐
(1)漂白液:
(2)漂白粉:
①成分:
漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2、CaCl2,其中有效成分是Ca(ClO)2。
②制备原理:
化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
③漂白原理:
化学方程式为Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO。
[高考考查层面]
命题点 次氯酸、次氯酸盐的强氧化性
1.HClO的强氧化性
(1)漂白性:
能漂白有色物质,如能漂白酸碱指示剂。
(2)能氧化还原性离子:
HClO能氧化I-、S2-、SO
、Fe2+等还原性离子。
2.次氯酸盐的强氧化性
(1)漂白性:
ClO-是一种弱酸的酸根离子。
漂白液或漂白粉暴露于潮湿的空气中,发生反应:
2ClO-+H2O+CO2===CO
+2HClO由于生成了HClO,故漂白液、漂白粉具有漂白性。
(2)强氧化性:
ClO-不论是在酸性、碱性条件下都能跟亚铁盐、碘化物、硫化物、亚硫酸盐等发生氧化还原反应,即ClO-与I-、Fe2+、S2-、SO
不论是在酸性环境还是在碱性环境中均不能大量共存。
如漂白粉遇到亚硫酸盐:
Ca2++ClO-+SO
===CaSO4↓+Cl-。
说明:
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
能大量共存。
[典题示例]
1.为预防一种新型流感,同学们每天用84消毒液(NaClO溶液)消毒,下列说法正确的是( )
A.NaClO溶液的消毒原理是使蛋白质变性
B.1molCl2与足量NaOH溶液反应转移2mol电子
C.NaClO溶液的漂白原理与Na2O2、SO2相同
D.“84”消毒液与“洁厕灵”(盐酸)共同使用,可达到既清洁又消毒的双重效果
【答案】A
【解析】1molCl2与足量NaOH溶液反应转移1mol电子,B错;SO2的漂白原理是发生化合反应生成了不稳定的无色物质,而NaClO、Na2O2的漂白原理是强氧化性,C错;D中会发生Cl-+ClO-+2H+===Cl2↑+H2O,生成了有毒气体,D错。
2.化学与生活是紧密相联的,下列说法中正确的是( )
A.氯气可用作消毒剂和漂白剂,是因为氯气与水反应生成的次氯酸具有强还原性
B.地震灾区和洪涝灾区都用漂白粉消毒,主要是利用漂白粉溶液的碱性
C.氯气与烧碱溶液或石灰乳反应都能得到含氯消毒剂
D.能用同一原理解释ClO-与Fe2+、H+均不能大量共存
【答案】C
【解析】氯气可用作消毒剂和漂白剂的原因是Cl2与水反应生成的HClO具有强氧化性,A错误;地震灾区和洪涝灾区用漂白粉消毒是利用了漂白粉的强氧化性,B错误;ClO-与Fe2+因发生氧化还原反应而不能大量共存,ClO-与H+反应生成HClO为弱酸而不能大量共存。
[考点达标层面]
1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)84消毒液的有效成分是NaClO。
( )
(2)依据较强酸可以制取较弱的酸的规律可知次氯酸溶液无法制取盐酸。
( )
(3)漂白粉在空气中不稳定,可用于漂白纸张。
( )
(4)漂白粉在空气中久置变质的原因是漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3。
( )
(5)次氯酸钠溶液可用于环境的消毒杀菌。
( )
(6)石灰乳与Cl2的反应中,Cl2既是氧化剂又是还原剂。
( )
【答案】
(1)√
(2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√
2.在淀粉_碘化钾溶液中加入少量次氯酸钠溶液,并加入少量的稀硫酸,溶液立即变蓝,在上述溶液中加入足量的亚硫酸钠溶液,蓝色逐渐消失。
下列判断不正确的是( )
A.氧化性:
ClO->I2>SO
B.漂白粉溶液可使淀粉_碘化钾试纸变蓝
C.向氯水中加入亚硫酸钠溶液,氯水退色
D.次氯酸钠可以与亚硫酸钠共存
【答案】D
【解析】碘化钾与次氯酸钠反应生成了碘单质。
其实质是次氯酸根离子将碘离子氧化成碘单质。
而碘单质又将亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子,所以氧化性:
ClO->I2>SO
,A、B正确,D不正确;C选项氯水中存在氯气分子和次氯酸,都可将亚硫酸根离子氧化,C正确。
考点三氯气的实验室制法
[实验基础]
1.氯气的实验室制法
(1)实验原理(写出反应的化学方程式):
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O。
还可以使用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等作氧化剂与浓盐酸反应,使用以上物质时,反应不需要加热,如2KMnO4+16HCl(浓)===2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O。
(2)实验装置:
(3)验满方法:
①将湿润的淀粉_碘化钾试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,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盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸先变红后退色,则证明已集满。
③实验室制取Cl2时,常常根据集气瓶中气体的颜色判断是否收集满。
2.注意事项
(1)必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应。
(2)为了减少制得的Cl2中HCl的含量,加热的温度不宜过高,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,再拆卸装置,避免污染空气。
(4)尾气吸收时,不能用澄清石灰水吸收Cl2,因为溶液中Ca(OH)2浓度小,吸收不完全。
[流程分析] 氯气制备与性质探究实验设计方法
[专题集训]
1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)制氯气时,用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体。
( )
(2)除去Cl2中少量HCl气体的方法是将混合气体依次通入盛有饱和食盐水和浓H2SO4的洗气瓶。
( )
(3)MnO2与浓盐酸反应制Cl2的离子方程式:
MnO2+4HCl
Mn2++2Cl-+Cl2↑+2H2O。
( )
(4)氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度。
( )
(5)实验室用MnO2和稀盐酸共热制取少量氯气。
( )
(6)用NaOH溶液吸收多余的Cl2时,导气管不能伸到液面以下,原因是防止倒吸。
( )
【答案】
(1)×
(2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)×
2.下图是用KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。
装置B、C、D的作用分别是:
B________________________________________________________________________;
C________________________________________________________________________;
D________________________________________________________________________。
【答案】向上排气收集氯气 安全作用,防止D中的液体倒吸进入集气管B中 吸收尾气,防止氯气扩散到空气中污染环境
3.已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。
若用下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.①和② B.②
C.②和③D.②③④
【答案】D
【解析】NaOH与氯气反应,不能用氢氧化钠溶液除去氯气中的氯化氢杂质,②错误;③中的进气管短,出气管浸入液面下,错误;④为密闭装置,错误。
4.下图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3,仪器连接顺序正确的是( )
A.a—b—c—d—e—f—g—hB.a—e—d—c—b—h—i—g
C.a—d—e—c—b—h—i—gD.a—c—b—d—e—h—i—f
解析:
选B 实验室制取FeCl3的实验流程为:
―→
―→
⇓ ⇓
―→
―→
⇓ ⇓ ⇓
浓H2SO4
故仪器连接顺序为a→e→d→c→b→h→i→g。
以“无水氯化铝的制备”为载体串联氯元素单质及其化合物知识
无水AlCl3(183℃升华)遇潮湿空气即产生大量白雾,实验室可用下列装置制备。
[知识串联设计]
(1)装置A中发生反应的离子方程式为___________,反应中盐酸表现的性质是____________________。
(2)装置B、C中盛放的试剂是B:
________,C:
________;其作用分别是B:
________,C:
________。
(3)装置G的作用是________,G中发生反应的离子方程式是____________________________________。
(4)F中盛放的试剂是________,其作用是________________________。
(5)铁与盐酸、铁与氯气反应的产物相同吗?
________。
试分别写出反应的化学方程式:
__________________。
(6)装置E中收集到的物质是____________。
无水AlCl3遇潮湿空气产生大量白雾的成分是________。
(7)用一件仪器装置和适当试剂可起到装置F和G的作用,这件仪器是________,所盛的试剂为________________。
【答案】
(1)MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O
酸性,还原性
(2)饱和食盐水 浓H2SO4 除去Cl2中的HCl气体 干燥Cl2
(3)吸收多余的Cl2,以防污染环境 Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
(4)浓H2SO4 吸收水蒸气,防止水蒸气进入E中使AlCl3水解
(5)不相同 2Fe+3Cl2
2FeCl3 Fe+2HCl===FeCl2+H2↑
(6)AlCl3 盐酸
(7)干燥管 碱石灰(或NaOH与CaO的混合物)
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- 高考 化学 一轮 复习 42 富集 海水 中的 元素