1、第2讲 富集在海水中的元素卤素【最新考纲】1.了解氯气及其重要化合物的主要性质及应用。2.掌握氯气的实验室制法。3.了解氯元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响。考点一 氯及其化合物性质和应用1Cl2的物理性质和收集方法Cl2是一种黄绿色具有刺激性气味的有毒气体，可溶于水，通常状况下，1体积水能溶解2体积Cl2，密度比空气的大，可用向上排空气法收集Cl2。2Cl2的化学性质(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：2Fe3Cl2=点燃 2FeCl3。b与铜反应：CuCl2=点燃 CuCl2。(2)与非金属反应。与H2反应：H2Cl2=点燃 2HCl，(
2、3)与水反应：溶于水的氯气部分与水反应，离子方程式为Cl2H2OHClHClO。(4)与碱反应：与NaOH溶液反应，离子方程式为Cl22OH=ClClOH2O。(5)与还原性无机化合物反应(书写离子方程式)。与碘化钾溶液反应：2ICl2=I22Cl。与 SO2 水溶液反应：Cl2SO22H2O=4H2ClSO24。与 FeCl2 溶液反应：2Fe2Cl2=2Fe32Cl。氯单质及其化台物的性质认识误区(1)氯气具有强氧化性，与变价金属反应时均生成高价态的金属氯化物，如FeC12不能由单质化合生成。(2)氯气没有漂白性，不能使干燥的有色布条褪色，但可使湿润的有色布条褪色，实际起漂白作用的是HCl
3、O。(3)对于燃烧反应，Cl2也可以作助燃剂(即氧化剂)。(4)次氯酸盐本身不具有漂白性，而是与酸性物质作用生成HClO。【典例1】(高考经典题)某学生对SO2与漂粉精的反应进行实验探究：操 作现 象取 4 g 漂粉精固体，加入 100 mL 水部分固体溶解，溶液略有颜色过滤，测漂粉精溶液的 pHpH 试纸先变蓝(约为 12)，后褪色.液面上方出现白雾；.稍后，出现浑浊，溶液变为黄绿色；.稍后，产生大量白色沉淀，黄绿色褪去(1)Cl2 和 Ca(OH)2 制 取 漂 粉 精 的 化 学 方 程 式 是_。(2)pH试纸颜色的变化说明漂粉精溶液具有的性质是_。(3)向水中持续通入SO2，未观察到
4、白雾。推测现象的白雾由HCl小液滴形成，进行如下实验：a用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾，无变化；b用酸化的AgNO3溶液检验白雾，产生白色沉淀。实验a的目的是_。由实验a、b不能判断白雾中含有HCl，理由是_。(4)现象中溶液变为黄绿色的可能原因：随溶液酸性的增强，漂粉精的有效成分和Cl发生反应。通过进 一 步 实 验 确 认 了 这 种 可 能 性，其 实 验 方 案 是_。(5)将A瓶中混合物过滤、洗涤，得到沉淀X。向沉淀X中加入稀HCl，无明显变化。取上层清液，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀。则沉淀X中含有的物质是_。用离子方程式解释现象中黄绿色褪去的原因：_。解析：(1)Cl2和Ca
5、(OH)2制取漂粉精的化学方程式2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O。(2)由pH试纸先变蓝后褪色可知，漂粉精溶液具有碱性和漂白性。(3)向水中通入过量SO2不能形成白雾，说明二氧化硫不能形成白雾；用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾，无变化，说明白雾中不含氯气；根据实验a、b不能判断白雾中含有HCl，因为白雾中混有SO2时也能满足实验a、b的现象，最终生成硫酸银白色沉淀。(4)现象中溶液变为黄绿色，说明有氯气生成，即发生反应：ClClO2H=Cl2H2O，为确认这种可能性，可向漂粉精溶液中逐滴加入硫酸，观察溶液是否变为黄绿色。(5)向沉淀 X 中加入稀 HCl，无明显变化。
6、取上层清液，加入 BaCl2 溶液，产生白色沉淀，说明上层清液中含有 SO24，则沉淀 X 中含有 CaSO4。答案：(1)2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O(2)碱性、漂白性(3)检验白雾中是否含有 Cl2，排除Cl2 干扰 白雾中混有 SO2，SO2 可与酸化的 AgNO3反应生成白色沉淀(4)向漂粉精溶液中逐滴加入硫酸，观察溶液是否变为黄绿色(5)CaSO4 SO2Cl22H2O=SO24 2Cl4H题组一 氯气和氯水的性质1已知次氯酸是比碳酸还弱的酸，反应Cl2H2O HClHClO达到平衡后，不能使HClO浓度增大的是()A水BAgNO3固体CCaCO3固体
7、DNaHCO3固体解析：加水平衡正向移动，但由于体积增大c(HClO)减小；加入AgNO3固体，可同时消耗Cl，致使c(HClO)增大；加CaCO3(s)或NaHCO3(s)，只消耗HCl，平衡右移，c(HClO)增大，C、D均正确。答案：A【归纳提升】Cl2H2O HClHClO平衡移动的应用2.(2014江苏卷)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Cl2B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ClC向氯水中加入NaHCO3粉末，有气泡产生，说明氯水中含有HD向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液
8、颜色变成棕黄色，说明氯水中含有HClO解析：A.Cl2的颜色为黄绿色，正因为氯水中溶解了黄绿色的Cl2，才使得氯水显示了浅黄绿色，正确。B.Cl与Ag结合生成AgCl白色沉淀，正确。C.Cl2与水反应生成HCl和HClO，H与NaHCO3反应生成CO2气体，正确。D.氯水中的Cl2也能将Fe2氧化为Fe3，错误。答案：D【归纳提升】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。题组二 氯的重要化合物的实验探究3(2015北京卷)某消毒液的主要成分为NaClO，还含有一定量的NaOH，下列用来解释事实的方程式中不合理的是(已知：饱和NaC
9、lO溶液的pH约为11)()A该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备：Cl22OH=ClClOH2OB该消毒液的pH约为12：ClOH2O HClOOHC该消毒液与洁厕灵(主要成分为HCl)混用，产生Cl2：2HClClO=Cl2H2OD该消毒液加白醋生成HClO，可增强漂白作用：CH3COOHClO=HClOCH3COO解析：A是漂白液的制取，正确。B中饱和NaClO溶液的pH约为11，而该消毒液的pH约为12，其碱性应为氢氧化钠导致，错误。C中考查的是氧化还原方程式的书写，正确。D考查的是漂白粉起漂白作用的原理，应用的是较强酸制取较弱酸，正确。答案：B4(2015兰州一中冲刺卷)已知漂白粉
10、有效成分能与浓盐酸反应生成Cl2和一种能作干燥剂的固体物质等。请从图中选用适当的实验装置，设计一个最简单的实验，测定漂白粉有效成分的质量分数。请填写下列空白：(1)实验中漂白粉有效成分与浓盐酸反应的化学方程式为_。(2)所选用装置的连接顺序应是_(填各接口的字母代号)。(3)在 读 取 量 筒 的 刻 度 数 时，应 注 意_。(4)若各 仪 器 内 仍 残 留 有 少 量 Cl2，则 测 定结 果将_(填“偏高”“偏低”或“不影响”)，其原因是_。(5)某同学在实验中发现量筒里未收集到液体，其失败的原因可能是下列中的_(填字母)。装置漏气 浓盐酸已变成稀盐酸 所选仪器容积太大 漂白粉已全变质
11、 e接f d接fABCD全部解析：(1)漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2，与浓盐酸反应的化学方程式为Ca(ClO)24HCl=CaCl22Cl22H2O。(2)根据题目要求可选A为氯气的发生装置，C、D为测量气体体积装置。(3)在读取量筒的刻度数时，应注意C、D两仪器内的液面应相平；视线与凹液面最低点应相平；装置内气体应恢复至室温。(4)不影响，因为同温同压下，同量的Cl2和空气所排出的液体体积相等。(5)装置漏气、e接f会造成无法收集到气体，浓盐酸已变成稀盐酸、漂白粉已全变质会造成气体无法制得。答案：(1)Ca(ClO)24HCl=CaCl22Cl22H2O(2)a接e，d接f(3)C、D
12、两仪器内的液面应相平；视线与凹液面最低点应相平；装置内气体应恢复至室温(4)不影响 同温同压下，同量的Cl2和空气所排出的液体体积相等(5)B考点二 氯气的实验室制法和检验1实验室制取、收集干燥纯净氯气的装置2Cl的检验(1)试剂：AgNO3溶液和稀HNO3。(2)操作步骤：取待测液少许，滴加硝酸酸化再加AgNO3溶液，生成白色沉淀，则说明含Cl。(3)注意事项：检验Cl时一般用稀HNO3的目的是排除CO等离子的干扰。【典例2】(2016新编题)某同学设计的实验室制备氯气的装置如下图。图中涉及的实验装置或药品有错误的是()ABCD解析：装置中如果使用普通漏斗，会造成氯气的外逸，所以应将中的普通
13、漏斗改为分液漏斗，且反应物要用浓盐酸；装置的导气管长短使用错误，应长进短出；中尾气处理装置中不能用Ca(OH)2溶液，Ca(OH)2溶液浓度小，吸收不充分，通常用NaOH溶液。答案：A氯气的制取过程的注意事项(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挥发。(3)实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气。(4)尾气吸收：Cl2有毒，必须有尾气吸收装置，常用吸收剂为NaOH溶液或碱石灰，不用澄清石灰水，因澄清石灰水中Ca(OH)
14、2浓度小，吸收慢且吸收不完全。注意：实验室制取Cl2不一定只用MnO2和浓盐酸混合共热，而采用常温下就能发生反应的浓盐酸和强氧 化 剂，如：KMnO4、KClO3、K2Cr2O7、Ca(ClO)2等。题组一 氯气的制备实验原理、装置问题1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和BC和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，错误；中不能是短进长出，错误；不能是密闭装置，错误。答案：D2(2016山东单县五中高三检测)实验室用下列两种方法制氯气：用含
15、HCl 146 g的浓盐酸与足量的MnO2反应；用87 g MnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气()A比多B比多C一样多D无法比较解析：146 g HCl的物质的量为4 mol，87 g MnO2的 物 质 的 量 为 1 mol，由 方 程 式：MnO2 4HCl(浓)MnCl2Cl22H2O知，1 mol MnO2可以与4 mol HCl反应，但是，应注意稀盐酸与MnO2不反应，也就是说1 mol MnO2与足量浓盐酸反应生成的Cl2多。答案：B题组二 以氯气性质为载体的综合实验探究3(高考经典题)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()AabcdefghB
16、aedcbhigCadecbhigDacbdehif解析：实验室制取 FeCl3 的实验流程为：制取Cl2 除去Cl2中的HCl气体 KMnO4 与浓盐酸 饱和食盐水 除水蒸气 制取FeCl3 尾气吸收 浓 H2SO4 Fe 与 Cl2 反应 NaOH 溶液吸收多余 Cl2 故仪器连接顺序为 aedcbhig。答案：B4(2015漳州质检)已知：KClO36HCl(浓)=KCl3Cl23H2O，下图验证氯气性质的微型化实验。将少量试剂分别放入培养皿中的相应位置，实验时将浓盐酸滴在KClO3晶体上，并用表面皿盖好。下表中由实验现象得出的结论完全正确的是()选项实验现象结论A滴有 KSCN 的 F
17、eCl2 溶液变红 Cl2 具有还原性B滴有酚酞的 NaOH 溶液褪色Cl2 具有酸性C紫色石蕊溶液先变红后褪色Cl2 具有漂白性DKI淀粉溶液变成蓝色Cl2 具有氧化性 解析：A项是因为Cl2具有强氧化性；Cl2本身没有酸性，溶液褪色，可能是Cl2与水反应生成HCl和HClO，再与NaOH溶液发生中和反应生成盐而使溶液褪色，还可能是生成的HClO的漂白性使溶液褪色，B项错；Cl2本身不具有漂白性，而是Cl2与H2O作用生成的HClO具有漂白性，C项错误。答案：D【归纳提升】化学实验的微型化(1)化学实验微型化的“三大优势”。仪器微型化。避免了常规实验中不同实验装置的连接，可以使实验在一个一体
18、化实验装置内完成，从而减少了实验操作步骤、节省了资源。试剂微量化。微型化实验较常规实验达到同等实验效果，节约试剂用量在以上。实验绿色化。由于实验所用的试剂量较少，产生的有害物质少，从而减少了对环境的污染，实现了化学实验的绿色化要求。(2)微型化实验示例。如下图所示，利用培养皿探究氨气的性质：实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一表面皿扣在上面，观察实验现象。考点三 铝卤素的性质和海水中元素提取1卤素的结构和性质(1)物理性质。单质颜色逐渐变深(F2：淡黄绿色气体；Cl2：黄绿色气体；Br2：红棕色液体；I2：紫黑色固体)。密度逐渐增大；熔、沸点逐渐升高。(2)结构与化学性质。卤素位于元
19、素周期表中A族，包括：氟、氯、溴、碘、砹。卤素原子最外层都有7个电子，都是典型的非金属元素，其单质具有相似的化学性质。卤素单质和H2的反应：X2H2=2HX_。卤 素 单 质 和 H2O 的 反 应：X2 H2OHX HXO(X为Cl、Br、I)。(3)卤素间的置换反应。将氯水滴入溴化钠溶液：Cl22NaBr=2NaClBr2_。将溴水滴入碘化钾溶液：Br22KI=2KBrI2。结论：F、Cl、Br、I的非金属性逐渐减弱，其单质的氧化性逐渐减弱。2海水中元素的提取流程及其原理(1)海水中提溴。发生反应的离子方程式。2BrCl2=Br22Cl；Br2SO22H2O=4HSO2Br；2BrCl2=
20、Br22Cl。(2)海植物(海带)中提取碘。发生反应的离子方程式：Cl22I=I22Cl。卤素单质及其化合物的特性(1)Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质；液溴易挥发且有毒，通常用水液封来保存(2)I2易升华，I2使淀粉变蓝。(3)Br2和I2都可被某些有机溶剂(如四氯化碳、汽油、苯)萃取。(4)氟 元 素 无 正 价，F2 与 H2O 发 生 置 换 反 应 生 成O2(2F22H2O=4HFO2)，F2与Xe、Kr等稀有气体可反应生成氟化物。(5)氢氟酸是氢卤酸(HX)中唯一弱酸，且是与SiO2反应的唯一酸，能腐蚀玻璃，应保存在铅制器皿或塑料瓶中。(6)HX的酸性：HFHClHBrHI，
21、HX的还原性HFHClHBrHI。【典例1】(2014江苏卷)为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。实验过程：.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。.当B中溶液由黄色变为棕红色时，关闭活塞a。.(1)A中产生黄绿色气体，其电子式是_。(2)验 证 氯 气 的 氧 化 性 强 于 碘 的 实 验 现 象 是_。(3)B中溶液发生反应的离子方程式是_。(4)为验证溴的氧化性强于碘，过程的操作和现象是_。(5)过程实验的目的是_。(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下_，得电子
22、能力逐渐减弱。解析：(1)A中产生的气体为Cl2，其电子式为(2)氯气遇湿润的淀粉KI试纸时，发生反应：Cl22KI=I22KCl，产生的I2遇淀粉变蓝，可以证明氯气的氧化性强于碘。(3)B中Cl2与NaBr发生置换反应，离子方程式为Cl22Br=2ClBr2。(4)C中NaBr与氯气反应生成NaCl和Br2，将C中溶液滴入D中，振荡，发生反应：Br22KI=I22KBr，静置后D中溶液分层，下层为碘的四氯化碳溶液，显紫红色，可以说明溴的氧化性强于碘。(5)过程主要是为了确认C的黄色溶液中无Cl2，排除对溴置换碘实验的干扰。(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱，是因为从Cl到I，原子半径逐渐增
23、大，得电子能力逐渐减弱。答案：(1)(2)淀粉KI试纸变蓝(3)Cl22Br=Br22Cl(4)打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡。静置后CCl4层变为紫红色(5)确认C的黄色溶液中无Cl2，排除Cl2对溴置换碘实验的干扰(6)原子半径逐渐增大判断Cl2、Br2、I2氧化性强弱的实验方法(1)卤素单质间的置换。将Cl2通入NaBr溶液中发生反应：Cl22NaBr=Br22NaCl。说明氧化性：Cl2Br2。将溴水滴入KI淀粉溶液中，溶液变成蓝色，发生反应：Br22KI=I22KBr。说明氧化性：Br2I2。(2)与氢气化合的难易程度，越易化合，则氧化性越强。H2与Cl2
24、的混合气体光照爆炸；H2与Br2的混合气体加热才能反应；H2与I2反应很困难。说明氧化性：Cl2Br2I2。(3)氢化物的稳定性。利用HCl、HBr、HI的热稳定性来判断元素非金属性的强弱；HCl、HBr、HI的热稳定性越来越差，说明元素的非金属性ClBrI。题组一 卤素的性质和X的检验1下列叙述中正确的是()A液溴易挥发，在存放液溴的试剂瓶中应加水封B能使润湿的KI淀粉试纸变成蓝色的物质一定是Cl2C某溶液加入CCl4，CCl4层显紫色，证明原溶液中存在ID卤素单质与H2O的反应均不是置换反应解析：B项，能氧化I生成I2不一定是Cl2；C项，CCl4萃取I2，显紫色；D项，F2与H2O反应是
25、置换反应。答案：A2(2015湖南长沙一中三月考)下列能够检验出KI中是否含有Br的实验是()A加入足量的新制氯水，溶液变色则有BrB加入酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色是否褪去C加入少量的碘水，再加入CCl4振荡，有机层有色，则有BrD加入足量FeCl3溶液，用CCl4萃取后，取无色的水层并加入AgNO3溶液，有淡黄色沉淀生成，则含有Br解析：A项，在KI中加入足量新制氯水，也会置换出单质碘而使溶液变色，故不能确定是否含有溴离子；B项，溴离子和碘离子均能使酸性高锰酸钾溶液褪色；C项，加入少量的碘水，再加入CCl4振荡，有机层是萃取单质碘而显色，并没有溴单质产生。答案：D【归纳提升】卤素离子的
26、检验方法题组二 海水或海植物中元素的提取综合问题分析3溴主要以Br形式存在于海水中，海水呈弱碱性。工业上制备Br2的操作步骤为：一定条件下，将Cl2通入浓缩的海水中，生成Br2利用热空气将Br2吹出，并用浓Na2CO3溶液吸收，生成NaBr、NaBrO3等用硫酸酸化步骤得到的混合物完成下列填空：(1)Cl2氧化Br应在_条件下进行，目的是为了避免_。(2)Br2可用热空气吹出，其原因是_。(3)写出步骤所发生的化学反应方程式_；用 硫 酸 而 不 用 盐 酸 酸 化 的 原 因 可 能 是_。步骤的产品有时运输到目的地后再酸化，主要是因为_。(4)为了除去工业Br2中微量的Cl2，可向工业Br
27、2中_(填字母)。a通入HBrb加入Na2CO3溶液c加入NaBr溶液d加入Na2SO3溶液解析：Cl2、Br2(g)都是污染气体，应该在通风橱进行操作；步骤所发生反应是归中反应，盐酸有还原性，NaBrO3有氧化性，二者可发生氧化还原反应；利用NaBr溶液与Cl2反应，然后分液可除去Cl2。答案：(1)通风橱 中毒(2)Br2易挥发(3)3H2SO4 5NaBr NaBrO3=3Na2SO4 3Br2 3H2O 用盐酸酸化，则盐酸被NaBrO3氧化 Br2易挥发，对大气有污染(4)c4某同学按如下实验流程提取海带中的碘，请回答相关问题。(1)第步是将海带放入_(填仪器名称)中，用酒精灯充分加热
28、灰化。(2)第步为了加快溶解速度并使碘离子充分进入溶液，可以采取的措施是_(写出两条)。(3)实验进行到某一步骤时应检验碘的存在，具体方法是_。(4)海带灰中还含有其他无机盐类(硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐等)，这些盐类是在流程图中的第_(填编号)步与碘分离的。解析：(1)物质的灼烧应在坩埚内进行。(2)充分搅拌，加热煮沸均有利于碘离子溶解。(3)I的检验，可取样氧化后，用淀粉进行检验。(4)海带灰中含有的其他无机盐类(硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐等)不能在前面步骤的过滤操作中分离，应该在萃取时与I2分离。答案：(1)坩埚(2)充分搅拌，加热煮沸(3)取少量氧化后的溶液于试管中，滴加淀粉溶液，若溶液变蓝证明含碘(或：取少量过滤后的溶液于试管中，滴加几滴氯水再滴加淀粉溶液，若溶液变蓝证明含碘)