逍遥右脑 2013-05-12 23:59
卤素及其化合物
Ⅰ.标要求
1．通过实验了解氯气及其重要化合物的主要性质及在生产中的应用。
2．认识氯气及其重要化合物对生态环境的影响。
Ⅱ.考纲要求
1．了解氯气及其重要化合物的主要性质及在生产中的应用。
2．了解氯气及其重要化合物对环境质量的影响。
Ⅲ.教材精讲
一、氯气的性质及用途
1．物理性质：常温下，氯气是黄绿色、有刺激性、能溶 于水、比空气重、易液化的有毒气体。
2．化学性质：氯气的化学性质很活泼的非金属单质。
（1）与金属反应（与变价金属反应，均是金属氧化成高价态）
如：①2Na＋Cl2 2NaCl（产生白烟）
②Cu＋Cl2 CuCl2（产生棕黄色的烟）
③2Fe＋3Cl2 2FeCl3（产生棕色的烟）
注：常温下干燥的氯气或液氯不与铁反应，所以液氯通常储存在钢瓶中。
（2）与非金属反应
如：①H2＋Cl2 2HCl（发出苍白色火焰，有白雾生成）——可用于工业制盐酸
H2＋Cl2 2HCl（会发生爆炸）——不可用于工业制盐酸[:学科网ZXX]
②2P＋3Cl2 2PCl3（氯气不足；产生白雾）
2P＋5Cl2 2PCl5（氯气充足；产生白烟）
（3）与水反应：Cl2＋H2O = HCl＋HClO
（4）与碱反应
Cl2＋2NaOH = NaCl＋NaClO＋H2O（用于除去多余的氯气）
2Cl2＋2Ca(OH)2 = Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O（用于制漂粉精）
Ca(ClO)2＋CO2 ＋H2O = CaCO3↓＋2HClO（漂粉精的漂白原理）
（5）与某些还原性物质反应
如：①2FeCl2＋Cl2 = 2FeCl 3
②2I＋Cl2 = 2Cl + I2（使湿润的淀粉-I试纸变蓝色，用于氯气的检验）
③SO2＋Cl2＋2H2O = 2HCl + H2SO4
（6）与某些有机物反应
如：①CH4＋Cl2 CH3Cl + HCl（取代反应）
②CH2=CH2＋Cl2 → CH2ClCH2Cl（加成反应）
3．氯水的成分及性质
氯气溶于水得黄绿色的溶液----氯水。在氯水中有少部分氯分子与水反应，Cl2 + H2O = HCl + HClO (次氯酸)，大部分是以Cl2分子状态存在于水中。
注意：（1）在新制的氯水中存在的微粒有：H2O、Cl2、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH -；久置氯水则几乎是盐酸溶液
① 一元弱酸，比H2CO3弱
（2）HClO的基本性质 ② 不稳定，2HClO === 2HCl + O2↑
③ 强氧化性；
④ 漂白、杀菌能力，使色布、品红溶液等褪色。
（3）几种漂白剂的比较
漂白剂HClONa2O2（H2O2）SO2活性炭
漂白原理氧化漂白氧化漂白化合漂白吸附漂白
品红溶液褪色褪色褪色褪色
紫色石蕊先变红后褪色褪色只变红不褪色褪色
稳定性稳定稳定不稳定[:学_科_网Z_X_X_]——
4．氯气的制法
（1）实验室制法
药品及原理：nO2 + 4HCl（浓） nCl2 + 2H2O + Cl2↑
强调：nO2跟浓盐酸在共热的条下才反应生成Cl2，稀盐酸不与nO2反应。
仪器装置：发生装置---收集装置---吸收装置
实验步骤：检密—装药—固定—加热—收集
收集方法：向上排空气法 （或排饱和食盐水法）
净化装置：用饱和食盐水除去HCl，用浓硫酸干燥
尾气处理：用碱液吸收
（2）氯气的工业制法：（氯碱工业）
2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑ + Cl2↑
二、氯 化氢的性质和实验室制法
1．物理性质: 无色、有刺激性气味的气体；极易溶于水 (1:500)其水溶液为盐酸。
2．盐酸的化学性质: (挥发性强酸的通性)
3．氯化氢的实验室制法
(1)药品及反应原理:
NaCl + H2SO4 === NaHSO4 + HCl↑ (不加热或微热)
NaHSO4 + NaCl Na2SO4 + HCl↑ (加热到500ºC—600ºC)
总反应式: 2NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2HCl↑
(2)装置: 与制氯气的装置相似
(3)收集方法: 向上排空气法
(4)检验方法: 用湿润的蓝色石蕊试纸是否变红或用玻璃棒蘸浓氨水靠近是否有白烟产生
(5)尾气处理: 用水吸收(倒扣漏斗)
三、卤族元素
1．卤素及化合物的性质比较:
氟氯溴碘
单质物理性质状态气气（易液化）液（易挥发）[:Z§xx§k]固（易升华）
熔、沸点熔、沸点逐渐升高
颜色淡黄绿色黄绿色红棕色紫黑色
密度密度逐渐增大
X2与H2化合条冷暗处光照加热持续加热
程度剧烈爆炸爆炸缓慢化合同时分解
X2与H2O化合反应2F2+2H2O=4HF+O2X2 + H2O = HX + HXO
程度剧烈缓慢微弱极弱
水溶性反应生成氢氟酸水溶性依次减小，有机溶剂中溶解性依次增大
化合价只有-1价有-1、+1、+3、+5、+7等
含氧酸化学式无含氧酸有HXO、HXO2、HXO3、HXO4等
强弱程度同一价态的酸性依次减弱
卤化银颜色AgF（白）AgCl（白）AgBr（淡黄）AgI（黄）
水溶性易溶均难溶，且溶解度依次减小
感光性难分解见光均易分解，且感光性逐渐增强
2．卤素元素的有关特性：
（1）F2遇水发生置换反应，生成HF并放出O2。
（2）HF是弱酸、剧毒，但能腐蚀玻璃4HF + SiO2 == SiF4↑ + 2H2O；HF由于形成分子间氢键相互缔合，沸点反常的高。
（3）溴是唯一的液态非金属，易挥发，少量的液溴保存要用水封。
（4）碘易升华，遇淀粉显蓝色；碘的氧化性较弱，它与变价金属反应时生成低价化合物。
（5）AgX中只有AgF溶于水，且不具有感光性；CaF2中只有CaF2难溶。
3．卤素间的置换反应及X-离子的检验：
（1）Cl2 + 2Br- = Br2 + 2Cl-
Cl2 + 2I- = I2 + 2Cl-
Br2 + 2I- = I2 + 2Br-
结论：氧化性：Cl2 > Br2 > I2； 还原性：I- > Br- > Cl-
（2）溴和碘在不同溶剂中所生成溶液（由稀到浓）的颜色变化
溶剂
溶质 水 苯 汽 油四氯化碳
Br2 黄 → 橙橙 → 橙红橙 → 橙红橙→ 橙红
I2深黄→ 褐淡紫 → 紫红淡紫→ 紫红紫→ 深紫
密 度
比 水 轻 比 水 轻比 水 重
（3）X-离子的检验
Cl- 白色沉淀
Br- + AgNO3 + HNO3 浅黄色沉淀
I- 黄色沉淀
Ⅳ.典型例题
例1.(1)液氯和氯水是一种物质吗？
【解析】液氯是Cl2在加压或冷却时变成的液态Cl2，是纯净物，而氯水是氯气溶于水中形成的溶液，是混合物。答案：不是。
(2)①怎样证明新制氯水中含有大量Cl2？ ②用实验证明氯气能与水反应。
【解析】①观察氯水颜色，呈黄绿色，此即氯气的颜色，说明新制氯水中含大量Cl2。
②向新制的氯水中加AgNO3溶液．若产生白色沉淀，说明氯水中含有Cl－，即有部分氯气与水反应了。
Cl2＋H2O＝HCl＋HClO ，AgNO3＋HCl＝AgCl↓＋HNO3
另法：也可向新制氯水中放入一红布条或滴入几滴品红溶液，若布条或品红褪色，说明新制氯水中有HClO，即Cl2与水发生了反应。
(3)氯水中有多种化学物质，故性质较复杂。下列现象各是基于哪种物质的什么性质?
①氯水能使紫色石蕊试液先变红后褪色。
②向氯水中滴加饱和NaHCO3溶液，有气泡出现。
③向氯水中滴入AgNO3溶液，产生白色沉淀。
答案：①H＋、HClO ②H＋ ③Cl－
[点评] 氯水的成分的复杂性和多样性，其中包含了与其相关的化学反应和知识点，还可以拓展考查与化学平衡有关的内容，所以在中应该当作重 点内容处理。
例2、A和B均为钠盐的水溶液，A呈中性，B呈碱性并具有氧化性。下述为相关实验步骤和实验现象：
试回答：
（1）写出A、B和C的化学式：A________，B________，C________。
（2）依次写出A→D和D→E（E中含有某+5价元素的含氧酸根离子）的离子方程式：
__________________________，_________________________________ _。
（3）写出将SO2气体通入溶液中发生反应的离子方程式：____________________。
（4）写出由F→H的化学方程式：_______________________________________。
【解析】解这类题目一般可以从正、逆双向思维入手找出“突破口”，然后依图示逐渐扩展直至破译整个网络。当“突破口”不够明显时，就要利用直觉对可能的答案做大胆猜测，然后用尝试、验证的方法得出正确结论。
（1）NaI NaClO AgI
(2) 2I-+ClO-+H2O=I2+Cl-+2OH-;I2+5ClO-+2OH-=2IO3-+5Cl-+H2O
（3）2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+
（4）Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O
[点评] 推断题是高考题的热点和难点，几乎每年必考，本题以框图形式出现、题干中以化学实验现象为信息提示，考查了元素化合物知识和氧化还原反应知识的综合应用能力，并着重考查了离子方程式的书写，同时也考查学生思维的严密性和整体性。
Ⅴ.跟踪训练
一、选择题（只有一个合理答案）
1．市售“家用消毒液发生器”是以精盐和自水为原料，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），所制得的混合液具有强烈的杀菌能力，且不对人体造成伤害。该发生器配制消毒液所涉及到的化学反应有（ ）
①2NaCl+2H2O==2NaOH+Cl2↑+H2↑ ②Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O
③H2+Cl2＝2HCl ④Cl2+ H2O＝HCl+HClO ⑤2HClO＝2HCl+O2↑
A. ①④⑤B. ①②C. ③④⑤D. ②③④
2．将一盛满Cl2的试管倒立在水槽中，当日光照射一段时间后，试管中最后剩余气体的体积约占试管容积的( )
A．1/4B．1/2C．1/3D．2/3
3．下列物质加入溴水，经振荡，不因发生化学反应而使溴水褪色的是 （ ）
A．Na2S B．NaOH C．甲苯 D．裂化汽油
4．有关卤素的说法正确的是（ ）
A．卤素是典型的非金属元素其单质只具有氧化性而无还原性.
B．卤素单质的熔点随相对分子质量的增大而升高.
C．卤化银都不溶于水，也不溶于稀硝酸.
D．卤化氢的水溶液都是强酸
5．F2是氧化性最强的非金属单质，物质的量相等的F2跟烧碱完全反应，生成NaF、H2O和另一种气体，该气体是下列中的( )
A．H2 B． HF C．OF2 D．O2
二、选择题（有1～2个合理答案）
6．下列离子方程式正确的是（ ）
A．氯气与水反应：Cl2＋H2O＝2H＋＋Cl－＋ClO－
B．氯气与氢氧化钠溶液反应：Cl2＋2OH－＝Cl－＋ClO－＋H2O
C．向留有残氯(Cl2)的水中加一定量的FeSO4，以除去水中的Cl2：Fe2++Cl2＝2Cl－＋Fe3+
D．漂 *** 溶液中通入少量二氧化碳气体：Ca2＋＋2ClO－＋H2O＋CO2＝CaCO3↓＋2HClO
7．已知Cl2与Br－、I－可发生反应：Cl2+2I－=I2+2Cl－、Cl2+2Br－=Br2+2Cl－，且Br－、I－的还原性强弱顺序为：
I－>Br－。某溶液中Cl－、Br－、I－的物质的量依次为0.2mol、0.4mol、0.6mol，欲使其Cl－、Br－、I－的物质的量比为1?1?1，需通入Cl2，那么通入Cl2的物质的量是原溶液中I－物质的量的（ ）
A．1/2 B．1/3 C．2/3 D．1/6
8. 液氯和氨的反应同氯气与水的反应类似，则氯气通入液氨中，产物可能有（ ）
A. B. C. D.
9．下列反应属于氧化还原反应的是（ ）
A.漂 *** 吸收空气中的二氧化碳 B.用萤石和浓硫酸制取氟化氢
C.氯水使有色布条褪色 D.黑白照片的底片在相机里曝光时的反应
10．常用氯气给自水消毒。某学生用自水配制下列物质的溶液，不会产生明显药品变质的是 ( )
A．石蕊试剂 B．硝酸银 C．氢氧化钠 D．氯化铝
11． 氯水不稳定，因为氯水中存在如下平衡：Cl2+H2O HCl+HClO，下列措施会降低氯水的稳定性的是（ ）
A．通入少量H2S气体 B．加入少量小苏打
C．通入少量HCl气体 D．增大氯水浓度
12．某无色气体可能含HCl、HBr、SO2、CO2中的一种或几种。将该气体通入到适量氯水中，恰好完全反应，不再剩余气体。将所得到的无色溶液冷媒装在两支试管中，分别加入酸化的AgNO3溶液、酸化的BaCl2溶液，均产生白色沉淀。则下列判断正确的是
A．原气体中一定有SO2，一定没有HBr B．原气体中可能有SO2
C．原气体中一定有HCl D．不能确定有无HCl，但一定没有CO2
13．砹(At)是原子序数最大的卤族元素，推测砹或砹的化合物不可能具有的性质是（ ）
A．HAt很稳定 B．AgAt不溶于水 C．砹是有色固体 D．HAt溶液为强酸
三、实验题
14．用滴管将新制的饱和氯水慢慢滴入含酚酞的NaOH稀溶液中，当滴到最后一滴时红色突然褪去。试回答下列问题：
（1）产生上述现象的原因可能有两种：①是由于 ；
②是由于 。
（2）简述怎样用实验证明红色褪去原因是①或者②：_____________________________。
15．由于用氯气对饮用水消毒，会使水中的有机物发生氯化，生成有机含氯化合物于人体有害，世界环保联盟即将全面禁止这种消毒方法。建议采用广谱性具有强氧化性的高效消毒剂二氧化氯(ClO2)。ClO2极易爆炸，生产和使用时尽量用惰性气体稀释，避免光照、震动或加热。
(1)在ClO2中，所有原子是否都满足8电子结构?______________(填“是”或“否”)。
(2)欧洲一些国家用NaClO3氧化浓盐酸制取ClO2，同时有Cl2生成，且Cl2的体积为ClO2的一半。这一反应的化 学方程式是___________________________________。
(3)浓盐酸在上述反应中显示出的性质是_______________(填写编号)。
A.只有还原性B.还原性和酸性C.只有氧化性D.氧化性和酸性
(4)若上述反应产生0.1 mol Cl2，转移电子的物质的量为_______________mol。
(5)ClO2为高效低毒的消毒剂，其消毒的效率(以单位质量得到电子数表示)是Cl2的_____________倍。
(6)我国广泛采用将经干燥空气稀释的氯气通入填有固体亚氯酸钠(NaClO2)的柱内制得ClO2，表示这一反应的化学方程式是_______________________________。和欧洲的方法相比，我国这一方法的主要优点是_______________________________。
16. 图是一个制取氯气并以氯气为原料进行特定反应的装置：
（1）A是氯气发生装置，其中的化学反应方程为
（2）实验开始时，先点燃A处的酒精灯，打开旋塞，让Cl2充满整个装置，再点燃D处酒精灯，连接上E装置。Cl2通过C瓶后再进入D。D装置的硬质玻璃管内盛有炭粉，发生氧化还原反应，其产物为CO2和HCl。试写出D中反应的化学方程式： 。装置C的作用是 。
（ 3）在E处，紫色石蕊试液的颜色由紫色变为红色，再变为无色，其原因是 。
（4）若将E处烧杯中溶液改为澄清石灰水，反应过程现象为 。
（选填标号）（A）有白色沉淀生成（B）无现象（C）先生成白色沉淀，而后白色沉淀消失
（5）D处反应完毕后，关闭旋塞，移去酒精灯，但由于余热的作用，A处仍有Cl2产生，此时B中的现象是 ，B的作用是 。
四、无机题
17．下图表示的是有关物质A~Y的转化关系，其中反应③除生成A之外，还生成一种相对分子质量为174的物质。回答下列问题：
(1)写出反应②的离子方程式，并标出电子转移的方向和数目: _____________________
(2)写出反应③的化学方程式：_________________________
(3)取液体F 3mL盛在试管中，向该试管中加入6mL苯，用力振荡试管后静置，可观察到的现象是_______ ________
(4)将沉淀Y放在日光下晒，可观察到的现象是:______________________________
18．多原子分子 、 、 的性质与卤素单质相似，故称它们为类卤人物化合物，它们可以生成酸和盐，见下表：（表中Ｘ代表Ｆ、Ｃl、Ｂr、I）
卤素氰硫氰⑴
“单质”Ｘ２
酸ＨＸ ⑵
盐ＫＸ ⑶
⑴在表中⑴ 、⑵、 ⑶处分别填写相应的化学式： 、 、 。
⑵完成下列化学方程式①
② 与水反应的化学方程式为： 。
③ 与硫酸氢钠共热的化学方程式为： 。
19．工业上从海水中提出取溴常采用如下方法：
(1) 向海水中通入Cl2，将海水中的溴化物氧化，这一过程所发生的反应属于非金属间的___________反应；
(2) 向上述混合溶液中吹入热空气，将生成的溴吹出，用纯碱液吸收，生成NaBr、NaBrO3，这一过程可用离子方程式表示为：________________________________；
(3) 将(2)所得混合液用H2SO4酸化，使NaB r和NaBrO3中的溴转化为单质溴。这一过程可用化学方程式表示为____________________________________________；
(4) 这样得到的液溴中还混有少量Cl2，除去Cl2的方法是___________________。
一．1B、2B、3C、4B、5C
二．6BD、7D、8CD、9CD、10D、11C、12AD、13A
三．
14．（1）①氯水与NaOH发生反应生成两种盐和水，溶液碱性减弱，红色褪去；②氯水中的HClO氧化漂白作用而褪色。（2）向褪色后的溶液中再滴加NaOH溶液，若不再出现红色，应为原因②，若重新出现红色，应为原因①。
15. (1)否（3 分）
(2)2NaClO3+4HCl=2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O（3分）
(3)B（3分） (4)0.2（3分） (5)2.63（3分）
(6) 2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2;
对环境的污染较小(生成的ClO2中不含Cl2杂质)（3分）
16. （1）4HCl+nO2 nCl2+2H2O+Cl2↑（2）2Cl2+2H2O（气）+C 4HCl↑+CO2↑吸收Cl2中的HCl气体，提供D处所需水蒸气。（3）生成的HCl气体使紫色石蕊溶液变红，因未反应完的Cl2与H2O作用产生的HClO的漂白作用使红色消失。（4）B（5）瓶中液面下降，长颈漏斗内液面上升，贮存少量Cl2。
四．
17．
(1) 2Br-+Cl2=Br2+2Cl- 或 2Br-+Cl2= Br2+2Cl-
(2)2Cl+H2SO4==2HCl↑+2SO4
(3)试管内液体分为上、下两层，上层呈橙红色，下层呈很淡的黄色。
(4)淡黄色固体逐渐变为黑色固体，同时从固体上冒出了红棕色气体。
18. (1)①氧氰;②HSCN；③OCN。
(2)①4H++2SCN-+nO2== (SCN)2↑+n2++2H2O
② (CN)2+H2O=HCN+HOCN
③SCN+HSO4== 2SO4+HSCN↑
19. 略