2019-2020年高考化學大一輪復習 第四章 非金屬及其化合物 第二講 富集在海水中的元素講義.doc
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2019-2020年高考化學大一輪復習 第四章 非金屬及其化合物 第二講 富集在海水中的元素講義 [xx高考導航] 考綱要求 真題統(tǒng)計 命題趨勢 1.了解氯單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應用。 2.了解氯單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響。 3.掌握氯氣的實驗室制法(包括所用試劑、儀器、反應原理和收集方法)。 4.了解鹵族元素的性質(zhì)遞變規(guī)律及與化工生產(chǎn)相結(jié)合的資源綜合利用。 xx,卷Ⅰ 28T(1); xx,卷Ⅱ 12T、28T; xx,卷Ⅰ 8T(B); xx,卷Ⅱ 27T(2)(3); xx,卷Ⅰ 7T(C)、13T(A) 本部分的主要考查內(nèi)容有以生產(chǎn)實際為背景考查鹵素單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)和應用;以實驗設計為中心考查有關氯單質(zhì)及其化合物的實驗及綜合應用。題型以選擇題、實驗題為主,難度較大。預計xx年高考將以鹵素單質(zhì)及其化合物知識與現(xiàn)代生產(chǎn)、日常生活、醫(yī)療保健科學技術(shù)等各方面的聯(lián)系為載體進行考查,也可能以鹵素單質(zhì)及其化合物的基礎知識為主要內(nèi)容,同時兼顧相關的基本概念和基本理論,尤其是氧化還原反應、離子反應等內(nèi)容進行考查。復習備考時,關注氯氣的氧化性和實驗室制法。 考點一 氯單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)及應用[學生用書P85] 一、氯氣 1.物理性質(zhì) (1)色、味、態(tài):黃綠色有刺激性氣味的氣體。 (2)水溶性:能溶于水。 (3)毒性:有毒。 2.化學性質(zhì)(未特別注明的填化學方程式) (1)與金屬反應 (2)與非金屬反應 (3)與水反應:H2O+Cl2HCl+HClO。 (4)與堿液反應 (5)與還原性物質(zhì)反應 1.次氯酸 (1)不穩(wěn)定性:2HClO2HCl+O2↑。 氯水須現(xiàn)用現(xiàn)配,保存在棕色瓶中,置于冷暗處。 (2)強氧化性 ①能將有色物質(zhì)氧化為無色物質(zhì),有漂白性。 ②可用于殺菌、消毒。 (3)弱酸性 NaClO溶液中通少量CO2,化學方程式為NaClO+CO2+H2O===NaHCO3+HClO。 2.漂白粉 1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“”) (1)燃燒反應一定是O2參加的氧化還原反應。( ) (2)Cl2與H2O或NaOH的反應中氯氣既是氧化劑又是還原劑。( ) (3)要證明Cl2無漂白性而HClO有漂白性的實驗方法,可以先讓干燥Cl2通入干燥的有色布條,然后再通入濕潤的有色布條看是否褪色。( ) (4)氯氣可用于消滅田鼠,為此,可將氯氣用軟管通入到田鼠洞中,這是利用了氯氣的毒性和密度比空氣大的性質(zhì)。( ) (5)久置的氯水比新制氯水氧化性更強。( ) (6)能用pH試紙測定氯水的pH。( ) (7)漂白粉和明礬都常用于處理自來水,二者的作用原理是不同的。( ) (8)工業(yè)上將Cl2通入石灰水中制取漂白粉。( ) (9)能用同一原理解釋ClO-與Fe2+、H+均不能大量共存。( ) 答案:(1) (2)√ (3)√ (4)√ (5) (6) (7)√ (8) (9) 2.(xx濰坊高三聯(lián)考)氯氣是一種化學性質(zhì)很活潑的非金屬單質(zhì),它具有較強的氧化性,下列敘述中不正確的是( ) A.紅熱的銅絲在氯氣里劇烈燃燒,生成棕黃色的煙 B.通常狀況下,干燥的氯氣能和Fe反應 C.純凈的H2在Cl2中安靜地燃燒,發(fā)出蒼白色火焰,集氣瓶瓶口呈現(xiàn)霧狀;光照H2和Cl2的混合氣體時,因迅速化合而爆炸 D.氯氣能與水反應生成HClO和HCl,久置氯水最終變?yōu)橄←}酸 解析:選B。Cl2與鐵的反應需要加熱,所以在通常狀況下,干燥的Cl2與Fe不能反應。 名師點撥 (1)氯氣具有強氧化性,與變價金屬反應時均生成高價態(tài)的金屬氯化物,如FeCl2不能由單質(zhì)化合生成。 (2)氯氣沒有漂白性,不能使干燥的有色布條褪色,但可使?jié)駶櫟挠猩紬l褪色,實際起漂白作用的是HClO。 (3)HClO不穩(wěn)定,不能單獨存在,只存在于氯水、次氯酸鹽溶液或次氯酸鹽與酸反應的混合物中。 (4)工業(yè)上制取漂白粉是用氯氣與石灰乳反應制得,而不是用氯氣與石灰水反應。 (5)氯水中的HClO見光易分解,通常保存在棕色試劑瓶中并置于陰暗處。 (xx高考江蘇卷)在探究新制飽和氯水成分的實驗中,下列根據(jù)實驗現(xiàn)象得出的結(jié)論不正確的是( ) A.氯水的顏色呈淺黃綠色,說明氯水中含有Cl2 B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,產(chǎn)生白色沉淀,說明氯水中含有Cl- C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有氣泡產(chǎn)生,說明氯水中含有H+ D.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液顏色變成棕黃色,說明氯水中含有HClO [解析] A.Cl2的顏色為黃綠色,正因為氯水中溶解了黃綠色的Cl2,才使得氯水顯示了淺黃綠色,A選項正確。B.Cl-與Ag+結(jié)合生成AgCl白色沉淀,B選項正確。C.Cl2與水反應生成HCl和HClO,H+與NaHCO3反應生成CO2氣體,C選項正確。D.氯水中的Cl2也能將Fe2+氧化為Fe3+,D選項錯誤。 [答案] D 若要增加氯水中HClO的濃度,可以向新制氯水中加入哪些物質(zhì)? 答案:由于次氯酸是比碳酸還弱的酸,因此在理論上可以加入只與鹽酸反應但不與次氯酸反應的物質(zhì)就能促進氯氣與水反應的平衡右移,從而達到目的,如CaCO3、NaHCO3、醋酸鈉等物質(zhì)。 氯水的成分及性質(zhì) 氯水性質(zhì)的多重性:新制氯水的多種成分決定了它具有多重性質(zhì),在不同的化學反應中,氯水中參與反應的微粒不同。 題組一 氯氣的性質(zhì) 1.分別向盛有Cl2的三個集氣瓶甲、乙、丙中各注入下列液體中的一種,經(jīng)過振蕩,現(xiàn)象如下圖所示,則甲、乙、丙中注入的液體分別是( ) ①AgNO3溶液?、贜aOH溶液?、鬯? A.①②③ B.②①③ C.③②① D.①③② 解析:選B。甲中氣體和溶液都無色,說明不存在氯氣,是加入NaOH溶液;乙中氣體無色且溶液中出現(xiàn)白色渾濁,說明不存在氯氣且溶液中生成了白色沉淀,是加入 AgNO3溶液;丙中氣體和溶液都呈淺黃綠色,說明存在氯氣分子,是加入水。 2.下圖所示是驗證氯氣性質(zhì)的微型實驗,a、b、d、e是浸有相關溶液的濾紙。向KMnO4晶體滴加一滴濃鹽酸后,立即用另一培養(yǎng)皿扣在上面。 已知:2KMnO4+16HCl(濃)===2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O 對實驗現(xiàn)象的“解釋或結(jié)論”正確的是( ) 選項 實驗現(xiàn)象 解釋或結(jié)論 A a處變藍,b處變紅棕色 氧化性:Cl2>Br2>I2 B c處先變紅,后褪色 氯氣與水生成了酸性物質(zhì) C d處立即褪色 氯氣與水生成了漂白性物質(zhì) D e處變紅色 還原性:Fe2+>Cl- 解析:選D。A項,由現(xiàn)象得氧化性:Cl2>Br2、Cl2>I2,但無法判斷Br2與I2的氧化性強弱;B項,由現(xiàn)象可知在此過程中有酸性物質(zhì)生成,同時生成了漂白性物質(zhì);C項,在此過程中只能判斷溶液不再顯堿性,無法判斷有無漂白性物質(zhì)生成;D項,此時Fe2+被Cl2氧化為Fe3+,而Cl2被還原為Cl-,還原劑Fe2+的還原性強于還原產(chǎn)物Cl-。 題組二 氯水性質(zhì)的多重性 3.用經(jīng)Cl2消毒的自來水配制下列溶液:①Na2SO3;②KI;③AlCl3;④FeCl2;⑤AgNO3;⑥稀鹽酸,發(fā)現(xiàn)部分藥品變質(zhì),它們是( ) A.①②④⑤ B.①②③④ C.①②④ D.③⑥ 解析:選A。用Cl2消毒的自來水中,含有鹽酸和氧化劑HClO,Cl-能使Ag+沉淀,HClO能將SO、Fe2+、I-等氧化。 4.為了研究氯水能否和碳酸鈣發(fā)生化學反應,某學生設計如下實驗: 實驗一:向盛有飽和氯水的錐形瓶中加入大理石,并充分振蕩,觀察到氯水的黃綠色褪去并同時產(chǎn)生少量氣體。 實驗二:取上述實驗一后錐形瓶中清液,進行如下實驗: ①該清液滴在有色布條上有極強的漂白作用。 ②該清液中滴加碳酸鈉溶液產(chǎn)生白色沉淀。 ③該清液中滴加鹽酸可產(chǎn)生大量氣體。 ④該清液加熱后變渾濁并產(chǎn)生大量氣體。 實驗三:該學生設想用下列裝置收集實驗二中產(chǎn)生的氣體作進一步檢驗。 回答下列問題: (1)在實驗二中,清液滴在有色布條上有極強的漂白作用說明該清液中含有________(寫化學式);清液中滴加碳酸鈉溶液產(chǎn)生白色沉淀說明該清液中含有________離子;清液中滴加鹽酸產(chǎn)生的氣體是________;清液加熱后產(chǎn)生渾濁的原因是因為生成了________(用化學式表示)。 (2)實驗三中,洗氣裝置內(nèi)的洗滌液一般用________溶液。該學生要收集實驗二中產(chǎn)生的氣體,應選用上圖裝置中的____________(填“A”或“B”)。 (3)該學生通過上述實驗,寫出了氯水和碳酸鈣反應的化學方程式:________________________________________________________________________。 解析:氯氣溶于水發(fā)生反應:Cl2+H2OHCl+HClO,生成的HCl與CaCO3發(fā)生反應:2H++CaCO3===Ca2++CO2↑+H2O,因?qū)嶒炓恢划a(chǎn)生少量氣體,再結(jié)合“該清液加熱后變渾濁”現(xiàn)象,故知發(fā)生反應CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2。 答案:(1)HClO Ca2+ CO2 CaCO3 (2)飽和NaHCO3 B (3)2CaCO3+2Cl2+2H2O===Ca(HCO3)2+2HClO+CaCl2 題組三 有關氯的重要化合物的實驗探究 5.某學生對SO2與漂粉精的反應進行實驗探究: 操作 現(xiàn)象 取4 g漂粉精固體,加入100 mL水 部分固體溶解,溶液略有顏色 過濾,測漂粉精溶液的pH pH試紙先變藍(約為12),后褪色 ⅰ.液面上方出現(xiàn)白霧; ⅱ.稍后,出現(xiàn)渾濁,溶液變?yōu)辄S綠色; ⅲ.稍后,產(chǎn)生大量白色沉淀,黃綠色褪去 (1)Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化學方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)pH試紙顏色的變化說明漂粉精溶液具有的性質(zhì)是________________________________________________________________________ __________________________。 (3)向水中持續(xù)通入SO2,未觀察到白霧。推測現(xiàn)象ⅰ的白霧由HCl小液滴形成,進行如下實驗: a.用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗白霧,無變化; b.用酸化的AgNO3溶液檢驗白霧,產(chǎn)生白色沉淀。 ①實驗a的目的是________________________________________________________________________。 ②僅由實驗a、b不能判斷白霧中含有HCl,理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)現(xiàn)象ⅱ中溶液變?yōu)辄S綠色的可能原因:隨溶液酸性的增強,漂粉精的有效成分和Cl-發(fā)生反應。通過進一步實驗確認了這種可能性,其實驗方案是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)將A瓶中混合物過濾、洗滌,得到沉淀X。 ①向沉淀X中加入稀HCl,無明顯變化。取上層清液,加入BaCl2溶液,產(chǎn)生白色沉淀。則沉淀X中含有的物質(zhì)是________________________________________________________________________ __________。 ②用離子方程式解釋現(xiàn)象ⅲ中黃綠色褪去的原因:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化學方程式為2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。(2)由pH試紙先變藍后褪色可知,漂粉精溶液具有堿性和漂白性。(3)向水中通入過量SO2不能形成白霧,說明二氧化硫不能形成白霧;用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗白霧,無變化,說明白霧中不含氯氣;僅根據(jù)實驗a、b不能判斷白霧中含有HCl,因為白霧中混有SO2時也能滿足實驗a、b的現(xiàn)象,最終生成硫酸銀白色沉淀。(4)現(xiàn)象ⅱ中溶液變?yōu)辄S綠色,說明有氯氣生成,即發(fā)生反應:Cl-+ClO-+2H+===Cl2↑+H2O,為確認這種可能性,可向漂粉精溶液中逐滴加入硫酸,觀察溶液是否變?yōu)辄S綠色。(5)①向沉淀X中加入稀HCl,無明顯變化。取上層清液,加入BaCl2溶液,產(chǎn)生白色沉淀,說明上層清液中含有SO,則沉淀X中含有CaSO4。 答案:(1)2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O (2)堿性、漂白性 (3)①檢驗白霧中是否含有Cl2,排除Cl2干擾?、诎嘴F中混有SO2,SO2可與酸化的AgNO3反應生成白色沉淀 (4)向漂粉精溶液中逐滴加入硫酸,觀察溶液是否變?yōu)辄S綠色 (5)①CaSO4?、赟O2+Cl2+2H2O===SO+2Cl-+4H+ 1.Cl2+H2OHCl+HClO平衡移動的應用 向氯水中加 入的物質(zhì) (或改變的 條件) 濃度變化 平衡移動 的方向 應用 可溶性 氯化物 c(Cl-)增大, c(HClO) 減小 左移 ①用飽和食鹽水除Cl2中的HCl ②用排飽和食鹽水法收集Cl2 向氯水中加 入的物質(zhì) (或改變的 條件) 濃度變化 平衡移動 的方向 應用 鹽酸 c(H+)和 c(Cl-)增大 左移 潔廁劑和“84”消毒液不宜混用 NaOH c(H+)減小 右移 用NaOH吸收多余的Cl2 光照 c(HClO) 減小 右移 氯水應避光保存或現(xiàn)用現(xiàn)配 碳酸鈣 c(HClO) 增大 右移 制取次氯酸濃度較大的氯水 2.鹵素單質(zhì)的水溶液與SO2反應的化學方程式可表示為 SO2+X2(X=Cl、Br、I)+2H2O===H2SO4+2HX。 考點二 氯氣的實驗室制法[學生用書P87] 1.實驗室制取、收集干燥純凈氯氣的裝置 2.驗滿方法 (1)將濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近收集Cl2的瓶口,觀察到試紙立即變藍,則證明已集滿。 (2)將濕潤的藍色石蕊試紙靠近收集Cl2的瓶口,觀察到試紙立即發(fā)生先變紅后褪色的變化,則證明已集滿。 1.某學生在實驗室制取Cl2時可能進行如下操作: ①連接好裝置檢查氣密性?、诰徛訜帷、奂尤隡nO2粉末?、苡煞忠郝┒废驘坷锛訚恹}酸?、荻嘤嗟腃l2用NaOH吸收 ⑥用向上排空氣法收集Cl2 其正確操作順序是( ) A.①②③④⑤⑥ B.③④②①⑥⑤ C.①③④②⑥⑤ D.③①④②⑥⑤ 答案:C 2.實驗室用下列兩種方法制氯氣:①用含HCl 146 g的濃鹽酸與足量的MnO2反應;②用87 g MnO2與足量濃鹽酸反應。所得的氯氣( ) A.①比②多 B.②比①多 C.一樣多 D.無法比較 解析:選B。146 g HCl的物質(zhì)的量為4 mol,87 g MnO2的物質(zhì)的量為1 mol,由方程式:MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O知,1 mol MnO2可以與4 mol HCl反應,但是,應注意稀鹽酸與MnO2不反應的事實,也就是說1 mol MnO2與足量濃鹽酸反應生成的Cl2多。 名師點撥 用MnO2和濃鹽酸制取Cl2時應注意4點 (1)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的揮發(fā)。 (2)必須用濃鹽酸加熱才可反應,稀鹽酸不反應。且隨著反應的進行,濃鹽酸變?yōu)橄←}酸時,反應停止,故鹽酸中的HCl不可能全部參加反應。 (3)實驗結(jié)束后,先使反應停止并排出殘留的Cl2后,再拆卸裝置,避免污染空氣。 (4)尾氣吸收時,用NaOH溶液吸收,不能用澄清石灰水吸收Cl2,因為澄清石灰水中含Ca(OH)2量少,吸收不完全。 (xx新鄭校級模擬)某化學學習小組設計如圖實驗裝置(夾持裝置略去)制備Cl2,并探究氯氣的相關性質(zhì)。 (1)若A裝置中固體藥品為MnO2,其化學方程式為________________________________________________;若A裝置中固體藥品為KClO3,則反應中每生成1 mol Cl2時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為__________mol。 (2)裝置B的作用:________________________________________________________________________。 (3)裝置C的作用是驗證氯氣是否具有漂白性,Ⅰ處是濕潤的有色布條,則Ⅱ、Ⅲ處應加入的物質(zhì)分別是______________________________、____________________________。 (4)設計裝置D、E的目的是比較氯、溴、碘的非金屬性。但有同學認為該設計不夠嚴密,他的理由可能是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)請用化學方程式說明裝置F的作用:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)甲同學提出,裝置F中的試劑可改用過量的Na2SO3溶液,乙同學認真思考后認為此法不可行。請用離子方程式解釋乙認為不可行的原因:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 [解析] (1)若A裝置中固體藥品為MnO2,其化學方程式為MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O;若A裝置中固體藥品為KClO3,則化學方程式為KClO3+6HCl(濃)===KCl+3Cl2↑+3H2O,生成3 mol Cl2時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為5 mol,每生成1 mol Cl2時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 mol。 (2)裝置B用飽和食鹽水吸收氯化氫,如果實驗過程中裝置C發(fā)生堵塞,長頸漏斗中的液面就會上升,所以裝置B的作用是既能除去氯氣中混有的氯化氫,還能檢測實驗過程中裝置C是否發(fā)生堵塞。 (3)裝置C的作用是驗證氯氣是否具有漂白性,Ⅰ處是濕潤的有色布條,則Ⅱ處應加入干燥劑,Ⅲ處放置干燥的有色布條。 (4)設計裝置D、E的目的是比較氯、溴、碘的非金屬性。但該設計不夠嚴密,若D中溶有過量的氯氣,不能保證是溴將碘離子氧化的,無法證明溴與碘的非金屬性強弱。 (5)裝置F的作用是吸收多余的氯氣,防止污染環(huán)境,化學方程式為Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。 (6) Na2SO3溶液能吸收氯氣:SO+Cl2+H2O===SO+2Cl-+2H+,過量的Na2SO3遇酸產(chǎn)生SO2仍不可避免污染環(huán)境:SO+2H+===SO2↑+H2O。 [答案] (1)MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O (2)既能除去氯氣中混有的氯化氫,還能檢測實驗過程中裝置C是否發(fā)生堵塞 (3)無水氯化鈣(或硅膠、P2O5) 干燥的有色布條 (4)若D中溶有過量的氯氣,無法證明溴與碘的非金屬性強弱 (5)Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O (6)SO+Cl2+H2O===SO+2Cl-+2H+,SO+2H+===SO2↑+H2O 實驗室制取氯氣時多余的尾氣常用氫氧化鈉溶液吸收,請寫出反應的化學方程式,該裝置需要設計防倒吸嗎? 答案:Cl2+2NaOH===NaClO+NaCl+H2O;氯氣不屬于易溶氣體,用氫氧化鈉溶液吸收速率不快,不需要防倒吸。 氯氣的制取實驗中發(fā)生裝置的選擇 若用MnO2固體與濃鹽酸反應需要加熱,發(fā)生裝置為固液加熱型;若用KMnO4、KClO3、K2Cr2O7等強氧化劑代替MnO2固體時,不需要加熱,發(fā)生裝置為固液不加熱型。 題組 氯氣的制法 1.(xx高考江蘇卷)下列裝置應用于實驗室制氯氣并回收氯化錳的實驗,能達到實驗目的的是( ) A.用裝置甲制取氯氣 B.用裝置乙除去氯氣中的少量氯化氫 C.用裝置丙分離二氧化錳和氯化錳溶液 D.用裝置丁蒸干氯化錳溶液制MnCl24H2O 解析:選C。A.MnO2固體與濃HCl要在加熱條件下發(fā)生反應制取Cl2,缺少加熱裝置。B.除去Cl2中混有的HCl氣體,應將混合氣體從長導氣管通入盛有飽和食鹽水的洗氣瓶洗氣,較純凈的氣體從短導氣管流出。選用飽和NaHCO3溶液,可使Cl2中混入CO2氣體。C.制取Cl2實驗結(jié)束后,將剩余物過濾除去未反應的MnO2,得到MnCl2溶液,從而回收MnCl2。D.MnCl2為強酸弱堿鹽,易發(fā)生水解反應,直接蒸發(fā)溶劑,不能得到純凈的MnCl24H2O。 2.如圖是某研究性學習小組設計制取氯氣并以氯氣為反應物進行特定反應的裝置。 (1)要將C裝置接入B和D之間。正確的接法是a→______→______→d。 (2)實驗開始先點燃A處的酒精燈,打開旋塞K,讓Cl2充滿整個裝置,再點燃D處酒精燈。Cl2通過C裝置后進入D,D裝置內(nèi)盛有炭粉,發(fā)生氧化還原反應,生成CO2和HCl,發(fā)生反應的化學方程式為________________________________________________。為了使C裝置發(fā)揮更好的作用,可向燒杯中加入濃硫酸,加入濃硫酸的作用是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)D處反應完畢后,關閉旋塞K,移去兩個酒精燈,由于余熱的作用,A處仍有少量Cl2產(chǎn)生,此時B中的現(xiàn)象是________________________________,B的作用是________________________________。 (4)用量筒量取20 mL E中溶液,倒入氣密性良好的分液漏斗中,然后再注入10 mL CCl4,蓋好玻璃塞,振蕩,靜置于鐵架臺上,等分層后取上層液和下層液(如圖),呈黃綠色的是______(填“上層液”或“下層液”),再裝入如圖所示的燒杯中,能使有色布條褪色的是________(填“上層液”或“下層液”)。 (5)在A、B、C、D、E裝置中有一處需要改進,說明需要改進的理由并在方框中畫出改進后的裝置圖:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)連接的關鍵是C裝置的作用,由于D中反應生成了CO2和HCl,有氫元素存在,說明有水參加反應,反應方程式為2Cl2+C+2H2O(g)4HCl+CO2,C裝置的作用是提供水蒸氣,因此應該是長進短出。(2)C裝置提供水蒸氣,燒杯中加入濃硫酸,濃硫酸溶于水放熱,有利于水蒸氣生成。(3)K關閉,此時B相當于貯氣裝置,生成的氣體將B中溶液壓入長頸漏斗中。(4)此步操作是鹵素單質(zhì)的萃取,Cl2易溶于CCl4而使CCl4層呈黃綠色,Cl2無漂白性,上層液中含有Cl2和水反應生成的HCl和HClO,HClO具有漂白性,可以使有色布條褪色。(5)由于D中反應生成了極易溶于水的HCl,E裝置不正確,會造成E中水倒吸,可以用一個倒置的小漏斗防止倒吸。 答案:(1)c b (2)2Cl2+C+2H2O(g)4HCl+CO2 加入的濃硫酸溶于水能放出大量的熱,有利于試管中的水變?yōu)樗魵猓瑥亩峁┳懔康乃魵夤〥中反應需要 (3)瓶中液面下降,長頸漏斗內(nèi)液面上升 貯存少量Cl2,避免Cl2對環(huán)境造成污染 (4)下層液 上層液 (5)D中反應生成的HCl氣體極易溶于水,進入E中易發(fā)生倒吸 改進后E裝置如圖 高考實驗中“三大創(chuàng)新”的啟示 (1)制取Cl2原理的創(chuàng)新 實驗室制取Cl2不再用MnO2和濃鹽酸混合共熱,而采用常溫下就能發(fā)生反應的濃鹽酸和KMnO4(或KClO3或K2Cr2O7),使制取Cl2的反應更易進行。 (2)制取Cl2裝置的創(chuàng)新 (3)化學實驗微型化的“三大優(yōu)勢” ①儀器微型化:避免了常規(guī)實驗中不同實驗裝置的連接,可以使實驗在一個一體化實驗裝置內(nèi)完成,從而減少了實驗操作步驟、節(jié)省了資源。 ②試劑微量化:微型化實驗較常規(guī)實驗達到同等實驗效果節(jié)約試劑用量在以上。 ③減少污染,實現(xiàn)化學實驗綠色化:由于實驗所用的試劑量較少,產(chǎn)生的有害物質(zhì)少,從而減少了對環(huán)境的污染,實現(xiàn)了化學實驗的綠色化要求。 (4)微型化實驗示例 如下圖所示,利用培養(yǎng)皿探究氨氣的性質(zhì): 實驗時向NaOH固體上滴幾滴濃氨水,立即用另一表面皿扣在上面,觀察實驗現(xiàn)象。 考點三 鹵素的性質(zhì)及X-的檢驗[學生用書P89] 一、鹵素的結(jié)構(gòu)與共性 鹵素位于元素周期表中第ⅦA族,包括:氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)。鹵素原子最外層都有7個電子,都是典型的非金屬元素,其單質(zhì)具有相似的化學性質(zhì)。 1.鹵素單質(zhì)和H2的反應:X2+H2===2HX(X=F,Cl,Br,I)。 2.鹵素單質(zhì)和H2O的反應:X2+H2OHX+HXO(X為Cl、Br)。 3.與堿溶液反應:如與NaOH溶液反應的化學方程式為2NaOH+X2===NaX+NaXO+H2O(X=Cl、Br、I)。 4.氧化性 (1)都能與金屬反應生成金屬鹵化物,如與鈉反應的化學方程式為2Na+X2===2NaX(X=Cl、Br、I)。 (2)氯、溴、碘單質(zhì)的氧化性強弱順序是Cl2>Br2>I2,陰離子的還原性強弱順序是Cl-Br2>I2:________。 ①氯水分別滴入KBr、NaI溶液中顏色加深,而溴水滴入NaCl溶液中無明顯變化,滴入淀粉KI溶液中,溶液變藍 ②H2和Cl2的混合氣體光照爆炸,H2和Br2的混合氣體加熱才能反應,而H2和I2反應更困難 ③Fe分別與Cl2、Br2、I2反應生成Fe的化合物的化合價高低 ④HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性越來越差 ⑤Cl2、Br2、I2在水中的溶解度逐漸減小 解析:①顯示Cl2、Br2、I2的置換順序,②表示它們與H2化合的難易程度,④表示它們氫化物的穩(wěn)定性,以上都可反映其單質(zhì)的氧化性強弱,③無法判斷Cl2與Br2的氧化性強弱,因Fe與Cl2、Br2都生成+3價化合物,⑤中單質(zhì)的水溶性與氧化性強弱無關。 答案:①②④ 名師點撥 (1)鹵族元素單質(zhì)能將同主族原子序數(shù)大的元素從其鹽溶液中置換出來,但氟不能進行相應的置換,原因是F2能與X-溶液中的水發(fā)生反應。 (2)鹵族元素的單質(zhì)F2、Cl2、Br2均能將Fe氧化為Fe3+,而I2只能把鐵氧化為Fe2+。 (3)加碘食鹽中的碘是KIO3而不是I2或KI。 (4)ClO-、ClO、CCl4等微粒中的氯元素為非離子型氯,不能與Ag+結(jié)合生成沉淀,故不能用AgNO3溶液直接檢驗。 ?、?(xx高考福建卷)元素周期表中第ⅦA族元素的單質(zhì)及其化合物的用途廣泛。 (1)與氯元素同族的短周期元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖為________________。 (2)能作為氯、溴、碘元素非金屬性(原子得電子能力)遞變規(guī)律的判斷依據(jù)是________(填序號)。 a.Cl2、Br2、I2的熔點 b.Cl2、Br2、I2的氧化性 c.HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性 d.HCl、HBr、HI的酸性 Ⅱ.(xx高考江蘇卷)實驗室從含碘廢液(除H2O外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其實驗過程如下: (1)向含碘廢液中加入稍過量的Na2SO3溶液,將廢液中的I2還原為I-,其離子方程式為________________________________________________________________________; 該操作將I2還原為I-的目的是________________________________________________________________________。 (2)操作X的名稱為________。 [解析] Ⅰ.(1)根據(jù)題意可知,與Cl同族的短周期元素為F,其原子序數(shù)為9,最外層電子數(shù)為7,電子層數(shù)為2,故其原子結(jié)構(gòu)示意圖為。 (2)比較元素的非金屬性強弱可以通過比較元素的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性或者最高價氧化物對應水化物的酸性,氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定、最高價氧化物對應水化物的酸性越強,元素的非金屬性越強,也可以通過單質(zhì)之間的置換反應,故只有b、c正確。 Ⅱ.(1)I2單質(zhì)被SO還原為I-,SO被氧化為SO,離子方程式為SO+I2+H2O===2I-+SO+2H+;使溶于CCl4中的碘進入水層。(2)CCl4不溶于水,因此可以通過分液的方法使其與水分離。 [答案]?、?(1) (2)bc Ⅱ.(1)SO+I2+H2O===2I-+SO+2H+ 使溶于CCl4中的碘進入水層 (2)分液 含碘廢液中的碘單質(zhì)能否用SO2還原為I-?若能,請寫出反應的離子方程式;若不能,請說明理由。 答案:能,離子方程式為SO2+I2+2H2O===2I-+SO+4H+。 (1)X2與H2O及X2與堿溶液的反應中X2既是氧化劑又是還原劑(X=Cl、Br、I)。 (2)氧化性順序:F2>Cl2>Br2>Fe3+>I2>S。 (3)有X2參與的氧化還原方程式的配平應注意電子轉(zhuǎn)移守恒、原子守恒及電荷守恒(X=F、Cl、Br、I)。 題組一 鹵素單質(zhì)的顏色及X-的檢驗 1.在盛有溴水的三支試管中分別加入少量苯、四氯化碳和酒精,振蕩后靜置,出現(xiàn)如圖所示現(xiàn)象,以下結(jié)論正確的是( ) A.①加CCl4;②加苯;③加酒精 B.①加酒精;②加CCl4;③加苯 C.①加苯;②加CCl4;③加酒精 D.①加苯;②加酒精;③加CCl4 解析:選C。苯的密度小于水而CCl4密度大于水,酒精與水混溶,據(jù)此可判斷圖中的萃取分層情況分別是苯、CCl4和酒精。 2.下列能夠檢驗出KI中是否含有Br-的實驗是( ) A.加入足量的新制氯水,溶液變色則有Br- B.加入酸性KMnO4溶液,觀察溶液顏色是否褪去 C.加入少量的碘水,再加入CCl4振蕩,有機層有色,則有Br- D.加入足量FeCl3溶液,用CCl4萃取后,取水層并加入氯水,溶液呈橙黃色,則含有Br- 解析:選D。A項,在KI中加入足量新制氯水,也會置換出單質(zhì)碘而使溶液變色,故不能確定是否含有溴離子;B項,溴離子和碘離子均能使酸性高錳酸鉀溶液褪色;C項,加入少量的碘水,再加入CCl4振蕩,有機層是因萃取單質(zhì)碘而顯色,并沒有溴單質(zhì)產(chǎn)生。 題組二 鹵素單質(zhì)的性質(zhì) 3.(教材改編)下列敘述中正確的是 ( ) A.碘易升華,所以要保存在有鐵蓋旋緊的密閉容器中 B.液溴應保存在磨口玻璃塞棕色細口試劑瓶中,并加少量水進行水封 C.碘易溶于酒精,所以可用酒精從碘水中將碘萃取出來 D.用加熱的方法可將碳酸氫鈉中混有的少量碘除去 解析:選B。碘能與鐵緩慢反應,不能保存在鐵蓋容器中,A錯;酒精與水不能分層,故不可萃取碘,C錯;NaHCO3易分解,故不能用加熱法除去少量碘,D錯。 4.甲、乙、丙三種溶液中各含有一種X-(X-為Cl-、Br-或I-),向甲溶液中加入淀粉溶液和氯水,則溶液變?yōu)槌壬?,再加入丙溶液,顏色無明顯變化。則甲、乙、丙依次含有的鹵素離子為( ) A.Br-、Cl-、I- B.Br-、I-、Cl- C.I-、Br-、Cl- D.Cl-、I-、Br- 解析:選B。甲中加氯水和淀粉后溶液變?yōu)槌壬?,說明甲中含有Br-,再加丙顏色無明顯變化,則說明丙溶液中無I-,若有I-,則發(fā)生反應:2I-+Br2===2Br-+I2,I2與淀粉變藍色,丙中含Cl-,由題意,乙中含有I-。 F2、Br2、I2的特殊性 (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,通常用水液封來保存。 (2)I2易升華,能使淀粉變藍。 (3)Br2和I2的水溶液都可被某些有機溶劑(如四氯化碳、汽油、苯)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),與Xe、Kr等稀有氣體反應生成白色氟化物。 (5)I2易與Na2S2O3溶液反應:I2+2S2O===2I-+S4O,可通過滴定(以淀粉為指示劑)來定量測定碘的含量。 題組三 以鹵素互化物和擬鹵素考查鹵素及其 化合物的性質(zhì) 5.溴化碘(IBr)的化學性質(zhì)與鹵素單質(zhì)相似,能與大多數(shù)金屬反應生成金屬鹵化物,和某些非金屬單質(zhì)反應生成相應的鹵化物,跟水反應的方程式為IBr+H2O===HBr+HIO,下列有關IBr的敘述中,不正確的是( ) A.IBr是雙原子分子 B.在很多反應中,IBr是強氧化劑 C.和NaOH溶液反應生成NaBr和NaIO D.和水反應時,既是氧化劑又是還原劑 答案:D 6.氰(CN)2的結(jié)構(gòu)簡式為NCCN,其化學性質(zhì)與鹵素(X2)很相似,化學上稱之為擬鹵素,其氧化性介于Br2和I2之間。下列有關反應的化學方程式不正確的是( ) A.(CN)2+H2===2HCN B.MnO2+4HCNMn(CN)2+(CN)2↑+2H2O C.向KCN溶液中加入碘水:I2+2KCN===2KI+(CN)2 D.在NaBr和KCN混合液中通入少量Cl2:Cl2+2KCN===2KCl+(CN)2 答案:C 考點四 從海水中提取鹵素單質(zhì)[學生用書P91] 1.氯的提取——氯堿工業(yè) 海水―→粗鹽飽和食鹽水 化學方程式為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。 2.海水中提取溴 (1)流程 (2)發(fā)生反應的化學方程式 ①2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2; ②Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4; ③2HBr+Cl2===2HCl+Br2。 3.海帶中提取碘 (1)流程 (2)發(fā)生反應的化學方程式:Cl2+2I-===I2+2Cl-。 1.(xx高考海南卷改編)下列有關海水綜合利用的說法正確的是( ) A.電解飽和食鹽水可制得金屬鈉 B.海帶提碘只涉及物理變化 C.海水提溴涉及到氧化還原反應 D.海水提鎂只涉及到復分解反應 解析:選C。A.鈉易與水反應,電解飽和食鹽水得到氫氧化鈉、氯氣和氫氣,應用電解熔融氯化鈉的方法制備鈉,故A錯誤;B.海帶提碘,將碘離子氧化生成碘單質(zhì)時發(fā)生化學變化,故B錯誤;C.海水提溴是將海水中的溴離子氧化為溴單質(zhì),涉及到氧化還原反應,故C正確;D.海水提鎂過程中電解氯化鎂生成鎂不是復分解反應,故D錯誤。 2.海洋是一個巨大的化學資源寶庫,下列有關海水綜合利用的說法正確的是( ) A.海水中含有鉀元素,只需經(jīng)過物理變化就可以得到鉀單質(zhì) B.海水蒸發(fā)制海鹽的過程中只發(fā)生了化學變化 C.從海水中可以得到NaCl,電解熔融NaCl可制備Cl2 D.利用潮汐發(fā)電是將化學能轉(zhuǎn)化為電能 解析:選C。海水中的鉀元素是以化合態(tài)形式存在,要由化合態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài),一定發(fā)生氧化還原反應,A不正確;海水蒸發(fā)制海鹽的過程中也發(fā)生了物理變化,B不正確;電解熔融NaCl可以制得Na和Cl2,C正確;潮汐發(fā)電是將機械能轉(zhuǎn)化為電能,D不正確。 名師點撥 F2的制備及保存 (1)F2是最強的氧化劑,不能由普通的氧化還原反應制得,工業(yè)上常以電解液態(tài)無水氟化氫和氟氫化鉀的混合物來制?。粚嶒炇抑幸约訜崃香U酸鈉(NaPbF6)制取。 (2)F2和HF都能與玻璃的成分反應,所以它們不能用玻璃試劑瓶盛裝,制取它們時也不能在玻璃器皿中進行,在實驗室里一般用塑料瓶盛裝氫氟酸。 全球海水中溴的儲藏量豐富,約占地球溴總儲藏量的99%,故溴有“海洋元素”之稱,海水中溴含量為65 mg/L。其工業(yè)提取方法有: (1)空氣吹出純堿吸收法。方法是將氯氣通入到富含溴離子的海水中,把溴置換出來,再用空氣將溴吹出,用純堿溶液吸收,最后用硫酸酸化,即可得到溴單質(zhì)。該方法涉及到的反應有①________________________________________________________________________ (寫出離子方程式);②3Br2+3CO===BrO+5Br-+3CO2↑;③BrO+5Br-+6H+===3Br2+3H2O。其中反應②中氧化劑是________;還原劑是________。 (2)空氣吹出SO2吸收法。該方法基本同(1),只是將溴吹出后是用SO2來吸收的,使溴轉(zhuǎn)化為氫溴酸,然后再用氯氣氧化氫溴酸即得單質(zhì)溴。寫出溴與二氧化硫反應的化學方程式:________________________________________________________________________。 (3)溶劑萃取法。該法是利用單質(zhì)溴在水中和有機溶劑中溶解度的不同的原理來進行的。實驗室中萃取用到的實驗儀器名稱是________。下列可以用于海水中溴的萃取的溶劑是________(填序號)。 ①乙醇 ?、谒穆然肌 、巯跛? [解析] 工業(yè)上提取溴的原理:將氯氣通入到富含溴離子的海水中,把溴置換出來,然后被某些溶液吸收,再提純即可得到溴單質(zhì)。溴與二氧化硫反應的化學方程式:Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4。方法(3)是利用物理方法,用有機溶劑溶解,因為溴易溶于有機溶劑,作為海水中萃取溴的溶劑只能是②四氯化碳。 [答案] (1)Cl2+2Br-===2Cl-+Br2 Br2 Br2 (2)Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4 (3)分液漏斗?、? 在溴的空氣吹出法工藝中,有選用純堿溶液作溴蒸氣吸收劑的,也有選用SO2作溴蒸氣吸收劑的。下列有關說法正確的是( ) A.兩種吸收過程中,Br2只作氧化劑 B.兩種吸收過程都發(fā)生了氧化還原反應 C.用純堿溶液作吸收劑時,純堿作還原劑 D.用純堿溶液作吸收劑只發(fā)生了復分解反應 解析:選B。純堿溶液吸收Br2的反應:3Br2+3Na2CO3===NaBrO3+5NaBr+3CO2↑,是氧化還原反應;用SO2吸收Br2的反應:Br2+2H2O+SO2===2HBr+H2SO4,也是氧化還原反應。 海水中提取溴和碘的反應都是將其-1價離子氧化成單質(zhì),涉及工業(yè)實際,最主要的問題是如何將大量海水中分布很稀的元素富集起來。溴的制取一般是氧化→吹出→吸收→再氧化的路線,碘一般是由海帶提取,主要是灼燒→溶解→過濾→氧化→萃取的路線。 題組 鹵素單質(zhì)的提取 1.(xx萊蕪一中月考)海水是一個巨大的化學資源庫,下列有關海水綜合利用的說法錯誤的是( ) A.海水中含有溴元素,需經(jīng)過化學變化才可以得到溴單質(zhì) B.無論是海水波浪發(fā)電還是潮汐發(fā)電,都是將化學能轉(zhuǎn)化為電能 C.從海水中可以得到NaCl,電解熔融NaCl可制備金屬鈉 D.從海水中提取鎂可以采用下列方法: 海水 石灰乳,Mg(OH)2HCl,MgCl2溶液―→MgCl2―→MgCl2(熔融)電解,Mg 解析:選B。海水中溴的化合物需經(jīng)過化學變化才可以得到溴單質(zhì),A正確;無論是海水波浪發(fā)電還是潮汐發(fā)電,都是物理變化,不可能將化學能轉(zhuǎn)化為電能,B錯誤;從海水中可以得到NaCl,電解熔融NaCl可制備金屬鈉,C正確;海水中的Mg2+與OH-結(jié)合生成氫氧化鎂沉淀,用鹽酸溶解生成氯化鎂,電解熔融的氯化鎂得到金屬鎂,D正確。 2.(xx玉溪一中期中)碘在地殼中主要以NaIO3的形式存在,在海水中主要以I-的形式存在,幾種粒子之間有如圖所示關系,根據(jù)圖示轉(zhuǎn)化關系推測下列說法不正確的是( ) A.可用淀粉碘化鉀試紙和食醋檢驗加碘鹽中是否含有碘 B.足量Cl2能使?jié)駶櫟?、已變藍的淀粉碘化鉀試紙變白的原因可能是5Cl2+I2+6H2O===2HIO3+10HCl C.由圖可知氧化性的強弱順序為Cl2>I2>IO D.途徑Ⅱ中若生成1 mol I2,反應中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為10NA 解析:選C。加碘鹽中含有IO,在酸性條件下可被I-還原生成I2,選項A正確;根據(jù)圖示轉(zhuǎn)化關系可知選項B正確;根據(jù)途徑Ⅰ可知氧化性Cl2>I2,根據(jù)途徑Ⅱ可知氧化性I2
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