第一單元 氯、溴、碘及其化合物
[考試標準]
知識條目
必考要求
加試要求
1.氯氣的工業(yè)制法
a
b
2.實驗室制取氯氣的反應原理及其裝置
a
b
3.氯氣的物理性質(zhì)及用途
a
a
4.氯氣的凈化、收集和檢驗，尾氣的處理
b
b
5.氯氣的化學性質(zhì)(跟某些金屬、H2、H2O、堿的反應)，HClO的漂白作用
c
c
6.溴、碘單質(zhì)的物理性質(zhì)
a
a
7.氯、溴、碘單質(zhì)間的置換反應
b
b
8.海水中提取溴、碘
b
9.檢驗Br－、I－的常用方法
b
考點一 氯氣的性質(zhì)與制法
(一)氯氣的性質(zhì)和制法
1．氯氣的物理性質(zhì)
顏色
狀態(tài)
氣味
密度
毒性
溶解性
黃綠色
氣體
刺激性
比空氣大
有毒
1體積水溶解約2體積Cl2
2.從氯的原子結(jié)構認識氯氣的化學性質(zhì)——氧化性
(1)與金屬反應：與變價金屬反應生成高價金屬氯化物。
①與鐵反應：2Fe＋3Cl22FeCl3。
②與銅反應：Cu＋Cl2CuCl2。
(2)與非金屬反應
與H2反應：H2＋Cl22HCl。
(3)與水反應
氯氣與水反應的化學方程式：Cl2＋H2OHCl＋HClO。
(4)與堿反應(完成下列化學方程式)
①與燒堿反應：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。
②制取漂白粉：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2、CaCl2，有效成分是Ca(ClO)2。
注意 氯水能漂白某些有色物質(zhì)是因為其中HClO具有漂白性，而這種漂白性源于該物質(zhì)具有強氧化性，同理，NaClO和Ca(ClO)2的漂白原理也是如此。
3．氯氣的制法
(1)工業(yè)制取
①原料：工業(yè)上通常用電解飽和食鹽水的方法制取Cl2，稱為氯堿工業(yè)。
②反應原理：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。
(2)實驗室制取
實驗室通常用濃鹽酸與二氧化錳共熱制取Cl2。
→用強氧化劑(如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、MnO2等)氧化濃鹽酸
MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
↓
→固體＋液體氣體
↓
→用飽和食鹽水除去HCl氣體，再用濃H2SO4除去水蒸氣
↓
→向上排空氣法或排飽和食鹽水法
↓
→用強堿溶液(如NaOH溶液)吸收
(3)注意事項
①必須用濃鹽酸，稀鹽酸不反應。
②為了減少制得的Cl2中HCl的含量，加熱溫度不宜過高，以減少HCl揮發(fā)。
③實驗結(jié)束后，先使反應停止并排出殘留的Cl2，再拆卸裝置，避免污染空氣。
④尾氣吸收時，不能使用澄清的石灰水，因為石灰水濃度太小，吸收不完全。
(二)氯水
1．氯水的多種成分決定了它具有多重性質(zhì)
(1)Cl2的強氧化性；
(2)HCl的強酸性；
(3)HClO的強氧化性、弱酸性；
(4)Cl－的性質(zhì)。
在不同的反應中，氯水起作用的成分不同，如下表：
參與反應的微粒
所加試劑
實驗現(xiàn)象
離子方程式或解釋
Cl－
AgNO3溶液
白色沉淀
Cl－＋Ag＋===AgCl↓
H＋
Na2CO3固體
有氣泡產(chǎn)生
2H＋＋CO===CO2↑＋H2O
HClO
有色布條
布條顏色褪去
發(fā)生氧化還原反應
Cl2
FeCl2溶液
溶液變棕黃色
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
Cl2、H2O
SO2
黃綠色褪去
SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO
HClO、H＋
石蕊溶液
先變紅后褪色
酸性和漂白性
Cl2、H＋
鎂粉
氯水的顏色褪去并有氣泡產(chǎn)生
Mg＋Cl2===Mg2＋＋2Cl－、Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
2.液氯、新制氯水與久置氯水的區(qū)別
液氯
新制氯水
久置氯水
分類
純凈物
混合物
混合物
顏色
黃綠色
淺黃綠色
無色
性質(zhì)
氧化性
酸性、氧化性、漂白性
酸性
(三)次氯酸的性質(zhì)
(1)弱酸性：比碳酸還弱，HClOH＋＋ClO－，在寫離子方程式時，不可拆開。
(2)不穩(wěn)定性：見光分解，2HClO2HCl＋O2↑，由于氯水中含有HClO，故需要保存在棕色試劑瓶中，且現(xiàn)用現(xiàn)配。
(3)強氧化性：可以氧化還原性的粒子，如Fe2＋、I－、SO等。
1．正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“”
(1)次氯酸鈣是漂白粉的主要成分(√)
(2016浙江11月選考，6D)
(2)氯化氫氣體能使干燥的藍色石蕊試紙變紅()
(2016浙江10月選考，10C)
(3)氯氣可用于自來水的消毒(√)
(2016浙江4月選考，6A)
(4)氯氣有毒，不能用于藥物的合成()
(2015浙江10月選考，19D)
(5)將新制氯水滴入紫色石蕊溶液中，可以看到石蕊溶液先變紅后褪色(√)
(2015浙江10月選考，24C)
2．(2015浙江9月選考，28)實驗室用MnO2和濃鹽酸反應制取Cl2，氣體發(fā)生和收集裝置如圖。請回答：
(1)實驗裝置連接完成后，首先應進行的操作是____________________________。
(2)MnO2和濃鹽酸反應制取Cl2的化學方程式為_________________________________。
(3)為得到干燥、純凈的Cl2，在收集Cl2之前應依次通過裝有________、________(填試劑名稱)的洗氣瓶。
答案 (1)檢查裝置的氣密性
(2)MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
(3)飽和食鹽水 濃硫酸
備考導向 氯氣是一種典型的非金屬單質(zhì)，高考命題中主要以選擇題、實驗探究題的形式考查，常將氯氣的性質(zhì)、應用、實驗探究交織在一起進行考查；對于氯水，要注意其性質(zhì)的多樣性，如氯氣的氧化性、HClO的漂白性及HCl的酸性等；氯氣的制備及其性質(zhì)實驗探究是高考熱點知識，在考查氯氣的實驗室制備的同時，一般要涉及氯氣化學性質(zhì)的探究。
題組一 氯氣及其化合物的性質(zhì)
1．(2017臺州9月選考質(zhì)量評估)下列有關氯及其化合物的說法正確的是( )
A．常溫下干燥的Cl2可儲存于鋼瓶中，說明Cl2不與鐵反應
B．電解飽和氯化鈉溶液可得到氯氣、氫氣和鈉
C．工業(yè)上以氯氣和澄清石灰水為原料制取漂白粉
D．次氯酸能使染料等有機色素褪色，有漂白性，還能殺死水中的細菌，起消毒作用
答案 D
解析 A項，Cl2與鐵在點燃的條件下可生成FeCl3，錯誤；B項，電解飽和食鹽水可得到Cl2、H2和NaOH，錯誤；C項，工業(yè)上可用Cl2和石灰乳為原料制取漂白粉，錯誤；D項正確。
2．(2017溫州中學高一上學期期中)下列關于氯水的敘述正確的是( )
A．新制氯水中只含Cl2和H2O分子
B．新制氯水不能使干燥的有色布條褪色
C．光照氯水有氣泡逸出，該氣體是Cl2
D．新制氯水可使藍色石蕊試紙先變紅后褪色
答案 D
解析 新制的氯水中含有氯氣分子、水分子、次氯酸分子，A項錯誤；新制氯水中含有HClO，HClO能使有色布條褪色，B項錯誤；光照氯水有氣泡逸出，由次氯酸分解可知，該氣體是氧氣，C項錯誤；新制的氯水中含HCl和HClO，鹽酸使藍色石蕊試紙變紅，HClO使石蕊試紙褪色，D項正確。
3．(2017溫州中學高一上學期期中)“綠色化學實驗”進課堂，某化學教師為氯氣與金屬鈉反應設計了如下裝置與操作以替代相關的課本實驗。實驗操作：鈉與氯氣反應的裝置作如下圖改進，將一根玻璃管與氯氣發(fā)生器相連，玻璃管內(nèi)放一塊黃豆粒大的金屬鈉(已吸凈煤油)，玻璃管尾部塞一團浸有NaOH溶液的棉花球。先給鈉預熱，到鈉熔融成圓球時，撤火、通入氯氣，即可見鈉著火燃燒，生成大量白煙。以下敘述錯誤的是( )
A．反應生成的大量白煙是氯化鈉晶體
B．玻璃管尾部塞一團浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收過量的氯氣，以免其污染空氣
C．鈉著火燃燒產(chǎn)生蒼白色火焰
D．若在棉球外沿滴一滴淀粉碘化鉀溶液，據(jù)其顏色變化可判斷氯氣是否被堿液完全吸收
答案 C
解析 氯氣性質(zhì)活潑，易與活潑金屬鈉發(fā)生化合反應生成NaCl，反應時有大量白煙，A項正確；氯氣有毒，不能排放到空氣中，氯氣易與NaOH溶液反應而被吸收，B項正確；鈉著火燃燒產(chǎn)生黃色火焰，C項錯誤；氯氣具有強氧化性，能與碘化鉀發(fā)生置換反應，可根據(jù)其顏色變化判斷氯氣是否被堿液完全吸收，D項正確。
4．(2017慈溪市慈中書院高三測試)右圖是模擬氯堿工業(yè)生產(chǎn)中檢查氯氣是否泄漏的裝置，下列有關說法錯誤的是( )
A．燒瓶中立即出現(xiàn)白煙
B．燒瓶中立即出現(xiàn)紅棕色
C．燒瓶中發(fā)生的反應表明常溫下氨氣有還原性
D．燒杯中的溶液是為了吸收有害氣體
答案 B
解析 3Cl2＋2NH3===N2＋6HCl，HCl＋NH3===NH4Cl，所以應看到白煙。
題組二 氯氣的制法及性質(zhì)探究
5．某化學小組用如圖所示裝置制取氯氣。下列說法正確的是( )
A．該裝置圖中至少存在三處明顯錯誤
B．該實驗中收集氯氣的方法不正確
C．如果需要得到干燥純凈的Cl2，只需在氣體發(fā)生裝置和收集裝置之間連接一個裝有濃硫酸的洗氣瓶即可
D．含有2 mol HCl的某濃鹽酸與足量MnO2混合，在一定條件下反應，轉(zhuǎn)移1 mol電子
答案 A
解析 A項，該裝置的錯誤有：沒有用酒精燈加熱，MnO2不與濃鹽酸發(fā)生反應，從而得不到Cl2；裝置中沒有用分液漏斗而采用長頸漏斗導致氣體外逸和HCl的揮發(fā)；沒有進行尾氣處理；B項，Cl2的密度比空氣大，該收集方法正確；C項，要得到干燥純凈的Cl2，首先應將氣體通過飽和食鹽水除去HCl，再通過濃硫酸除去水蒸氣；D項，根據(jù)反應：MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，鹽酸濃度變稀后便不再反應，使產(chǎn)生的Cl2的物質(zhì)的量小于0.5 mol，轉(zhuǎn)移的電子小于1 mol。
6．下圖是實驗室制備氯氣并進行一系列相關實驗的裝置(夾持及加熱儀器已略)。
(1)制備氯氣選用的藥品為固體二氧化錳和濃鹽酸，則相關的化學反應方程式為____________________。裝置B中飽和食鹽水的作用是_______________________________。
(2)設計裝置D、E的目的是比較氯、溴、碘單質(zhì)的氧化性強弱。當向D中緩緩通入少量氯氣時，可以看到無色溶液逐漸變?yōu)開_______色，打開活塞，將裝置D中少量溶液加入裝置E中，振蕩。觀察到的現(xiàn)象是_____________________________________________。
(3)裝置F中用足量的NaOH溶液吸收余氯，試寫出相應的化學方程式：________________。
(4)裝置C的實驗目的是驗證氯氣是否具有漂白性，因此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ應依次放入__________(填字母)。
a
b
c
d
Ⅰ
干燥的有色布條
干燥的有色布條
濕潤的有色布條
濕潤的有色布條
Ⅱ
堿石灰
無水氯化鈣
濃硫酸
無水氯化鈣
Ⅲ
濕潤的有色布條
濕潤的有色布條
干燥的有色布條
干燥的有色布條
答案 (1)MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 除去Cl2中的HCl
(2)黃(或橙黃，棕黃等) E中溶液分為兩層，下層(四氯化碳)為紫紅色
(3)2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O (4)d
解析 (1)固體二氧化錳和濃鹽酸在加熱的條件下發(fā)生反應生成氯化錳、氯氣和水，反應的化學方程式為MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；飽和食鹽水可吸收HCl，裝置B中飽和食鹽水的作用是除去Cl2中的HCl。
(2)當向D中緩緩通入少量氯氣時，氯氣和溴化鈉反應生成溴單質(zhì)，發(fā)生反應Cl2＋2NaBr===Br2＋2NaCl，溴水呈黃色，所以可以看到無色溶液逐漸變?yōu)辄S色；打開活塞，將裝置D中含溴單質(zhì)的少量溶液加入含碘化鉀和四氯化碳的裝置E中，溴單質(zhì)和碘化鉀反應生成碘單質(zhì)，碘單質(zhì)溶于四氯化碳呈紫紅色，振蕩，觀察到的現(xiàn)象是E中溶液分為兩層，下層(四氯化碳)為紫紅色。
(3)氯氣能與NaOH反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，反應的化學方程式為2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O。
(4)氯氣不能使干燥的有色布條褪色，可以使?jié)駶櫟挠猩紬l褪色，氯氣從裝置B中出來，含有少量水蒸氣，所以Ⅰ處放濕潤的有色布條，Ⅱ處放無水氯化鈣，干燥氯氣，Ⅲ處放干燥的有色布條，若Ⅰ處放干燥的有色布條，因為氯氣中含有水蒸氣，所以實驗現(xiàn)象與Ⅲ處可能相同，不能檢驗氯氣是否具有漂白性，答案選d。
考點二 溴、碘的制備與性質(zhì)
(一)鹵素單質(zhì)的相似性、遞變性和特殊性
1．相似性
(1)都能與大多數(shù)金屬反應：2Fe＋3X22FeX3(I2除外)。
(2)都能與H2反應生成HX。
(3)都能與H2O反應：X2＋H2OHX＋HXO(F2、I2除外)。
(4)都能與堿液反應：X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O(F2、I2除外)。
2．遞變性
F2 Cl2 Br2 I2
顏色：逐漸加深
熔、沸點：逐漸升高
密度：―――――――――――――――――――→逐漸增大
水溶性： 逐漸減小
氧化性： 逐漸減弱
還原性(X－)：―――――――――――――――→逐漸增強
3．特殊性
(1)Br2是常溫下唯一呈液態(tài)的非金屬單質(zhì)；液溴易揮發(fā)且有毒，通常用水液封保存。
(2)I2易升華，淀粉遇I2顯藍色；I2易與Na2S2O3溶液反應：I2＋2S2O===2I－＋S4O，用于通過滴定實驗(以淀粉溶液為指示劑)來定量測定碘的含量。
(3)Br2和I2都可被某些有機溶劑(如四氯化碳)萃取。
(4)氟元素無正價，F(xiàn)2與H2O發(fā)生置換反應生成O2(2F2＋2H2O===4HF＋O2)，F(xiàn)2與Xe、Kr等稀有氣體反應生成白色氟化物。
(二)Cl2、Br2、I2之間的置換
氯、溴、碘單質(zhì)的氧化性強弱是Cl2>Br2>I2，陰離子的還原性強弱是Cl－
收藏