2022年高考化學總復習 氯基礎知識講解
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1、2022年高考化學總復習 氯基礎知識講解 【考綱要求】 1.了解Cl2的分子結構和物理性質,掌握Cl2的制備和用途。 2.掌握Cl2與金屬、非金屬、水、堿等發(fā)生的反應。 3.掌握氯水的成分和性質,知道次氯酸及其鹽的性質和用途。 4.以鹵素為例了解在周期表中同一主族元素性質的遞變規(guī)律。 5.通過實驗掌握Cl―的檢驗方法。 【知識網絡】 氯及其重要化合物間的轉化關系 【考點梳理】 考點一:氯氣的性質、用途 1.物理性質 通常氯氣為黃綠色有刺激性氣味、密度比空氣大的有毒氣體,易液化。25℃時,1體積水約溶解2體積氯氣,其水溶液俗稱氯水,為淡黃綠色。 2.
2、化學性質 要點詮釋: 從氧化還原角度分析氯氣的化學性質可概括為: ① 化性:0→—1 ②氧化還原性(歧化反應):-1←0→+1 3.氯氣的用途:自來水的消毒,制鹽酸,漂白粉,農藥,氯仿等。 4.Cl―的檢驗 檢驗溶液中的Cl―應先加稀硝酸酸化,再加入AgNO3溶液,有白色沉淀產生,證明有Cl―存在。 考點二:氯離子的檢驗 1.試劑:稀硝酸、AgNO3溶液。 2.操作:取待測液2mL加入試管中,先滴入少量稀硝酸,然后再滴入AgNO3溶液。 3.現象及結論:產生白色沉淀,該溶液中含有Cl-。 4.原理:Ag++Cl-==AgCl↓。 要點詮釋:
3、 (1)加稀硝酸的目的是排除CO32-的干擾,因為Ag2CO3是可以溶于稀硝酸的白色不溶物。因此,鑒定時可以將加試劑的順序顛倒,即可以先加AgNO3,再加稀硝酸。若生成不溶于稀硝酸的白色沉淀,同樣可以證明溶液中有Cl-。 (2)不用稀鹽酸、稀硫酸酸化,否則引入Cl-、SO42-產生干擾。 考點三:氯水的成分和性質 1.氯水的成分 Cl2溶于水:Cl2+H2OH++Cl―+HClO 2.性質 成分 表現的性質 反應實例 Cl2 ①強氧化性 ②氯水呈黃綠色 ③加成反應 Cl2+2KI==2KCl+I2 Cl2+H2SO3+H2O==H2SO4+2HCl
4、 Cl2+CH2=CH2—→CH2Cl—CH2Cl H+ 強酸性 2H++CaCO3==Ca2++CO2↑+H2O 滴入紫色石蕊試液先變紅,后褪色 HClO ①弱酸性 ②強氧化性 HClO+OH―==ClO―+H2O 漂白、殺菌、消毒 Cl― 沉淀反應 Cl―+Ag+==AgCl↓ 2.分析平衡: Cl2+H2OH++Cl―+HClO 向氯水中加入的物質 濃度變化 平衡移動的方向 應用 可溶性氯化物 c (Cl―)增大 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 鹽酸 c (H+)和c (Cl―)增大 左移 濃
5、氯酸與濃鹽酸反應制Cl2 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用現配 要點詮釋: 氯水久置,會因HClO的分解導致其中的Cl2全部與H2O反應,HClO完全分解成鹽酸和O2,使溶液酸性增強,失去強氧化性而變質(久置氯水實為極稀的鹽酸)。 考點四:幾種重要的含氯化合物 1.次氯酸 (1)弱酸性:Ca(ClO)2+CO2+H2O= CaCO3+2HClO;酸性:碳酸強于次氯酸。 (2)不穩(wěn)定性:反應方程式:2HClO2HCl↑+O2↑。 (3)強氧化性:氧化性比Cl2強,可用于自來水的殺
6、菌消毒,還可以用作漂白劑。 2.次氯酸鹽 (1)強氧化性:ClO―有強氧化性,與還原性離子(S2―、I―、Fe2+、SO32―等)不能共存。 (2)ClO-的水解:其離子方程式為:ClO―+H2OHClO+OH―,與Fe3+、Al3+不能共存。 (3)漂白粉:有效成分為Ca(ClO)2。 ①制備試劑:氯氣和石灰乳 ②漂白原理:Ca(ClO)2+H2O+CO2= CaCO3+2HClO,故應密封并儲存于陰涼處。 3.鹽酸:具有酸的通性和Cl-的性質 考點五:氯氣的制法 有關氣體的制備和性質實驗,其裝置流程可以歸納如下: 氣體制備 → 凈化 → 干燥
7、 → 收集或性質實驗 → 尾氣處理 1.氯氣的實驗室制法 (1)原理:氧化法(化合價-1→0) MnO2+4HCl (濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O 或:2KMnO4+16HCl (濃)==2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O 注:若用KMnO4制Cl2,則不需加熱。 (2)發(fā)生裝置:分液漏斗、圓底燒瓶、酒精燈、鐵架臺等。 要點詮釋: ①制備氣體的類型:固體+液體氣體 ②用分液漏斗進行滴加濃鹽酸,可控制反應速率。 (3)凈化、干燥裝置:洗氣瓶。 由于使用濃鹽酸,反應生成的氯氣中含有氯化氫和水蒸
8、氣??梢宰寶怏w通過飽和食鹽水,HCl氣體易溶于飽和食鹽水而氯氣則不溶,然后再用濃硫酸吸收水蒸氣,這樣可制得干燥、純凈的氯氣。 (4)收集裝置:由于氯氣能溶于水,故應用向上排空氣法或排飽和食鹽水法。 (5)尾氣吸收裝置:用NaOH溶液吸收多余的氯氣,防止污染空氣。 注:Ca(OH)2的溶解度太小,所以尾氣吸收時不用石灰水,而用NaOH溶液。 (6)驗滿方法 ①將濕潤的淀粉-KI試紙靠近盛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盛Cl2的瓶口,觀察到試紙先變紅后褪色,則證明已集滿。 2.氯氣的工業(yè)制法:電解法 (1)
9、電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè)), 2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑ (2)電解熔融氯化鈉(可制得Na) 2NaCl (熔融)2Na+Cl2↑ 考點六:鹵素及其化合物的遞變規(guī)律及特性 1.鹵素的原子結構 在元素周期表中,與氯元素處于同一縱行——第ⅦA族的元素還有氟(F)、溴(Br)、碘(I)、砹(At,人工合成元素)。與氯元素一樣,這些元素原子的最外電子層都有7個電子,都是典型的非金屬元素。由于第ⅦA族元素都能與Na、K、Ca、Mg等金屬化合生成鹽,所以統(tǒng)稱為鹵素(成鹽元素)。 2.物理性質 F2 Cl2 Br2 I2 顏色
10、淡黃綠色 黃綠色 深紅棕色 紫黑色 狀態(tài) 氣態(tài) 氣態(tài) 液態(tài) 固態(tài) 水中溶解性 反應 可溶 可溶 微溶 熔沸點 Cl2、Br2、I2易溶于苯、CCl4、汽油等有機溶劑。 注意:從溴水中萃取出Br2,可向其中加入苯,振蕩、靜置,溶液分兩層,上層橙紅色,下層為水層,近乎無色;從碘水中萃取I2,可向其中加入CCl4,振蕩、靜置,溶液分兩層,上層(水層)近乎無色,下層為紫紅色(已知苯的密度小于水的密度,CCl4的密度大于水的密度,且二者均不溶于水)。 3.鹵素及其化合物的遞變規(guī)律 (1)單質氧化性:F2>Cl2>Br2>I2 (2)離子還原性:I
11、->Br->Cl->F- (3)HX的穩(wěn)定性:HF>HCl>HBr>HI (4)HX的熔沸點:HF(含氫鍵)>HI>HBr>HCl (5)最高價含氧酸的酸性:HClO4>HBrO4>HIO4 4.鹵素中的某些特性及相關應用 (1)氟 ①無正價和含氧酸,非金屬性最強。 ②2F2+2H2O==4HF+O2,與H2反應在暗處即爆炸。 ③HF是弱酸,能腐蝕玻璃,保存在鉛皿或塑料瓶中;有毒,在HX中沸點最高。 ④AgF易溶于水。 (2)溴 ①Br2是深紅棕色液體,易揮發(fā)。 ②Br2易溶于有機溶劑。 ③盛溴的試劑瓶中加水,進行水封,保存液溴不能用橡膠塞。 (3)碘 ①I2遇淀
12、粉變藍色。 ②I2加熱時易升華。 ③I2易溶于有機溶劑。 ④食用鹽中加入KIO3可防治甲狀腺腫大。 5.鹵素離子(X―)的檢驗 由于在AgX中,除AgF可溶于水,AgCl、AgBr、AgI都是既難溶于水也不溶于稀硝酸的沉淀,所以可用稀硝酸酸化的AgNO3溶液檢驗X―的存在。其中稀硝酸的作用主要是排除CO32―的干擾。 反應原理: Ag++Cl―==AgCl↓(白色) Ag++Br―==AgBr↓(淡黃色) Ag++I―==AgI↓(黃色) 【典型例題】 類型一、氯氣的性質和應用 例1、下列無水氯化物中不能用氯氣和該元素的單質直接化合制取的是( )。
13、 A.AlCl3 B.CuCl2 C.FeCl2 D.HCl 【思路點撥】鐵元素有變價,遇強氧化劑變成+3價。 【答案】C 【解析】氯氣是強氧化劑,能夠與大多數金屬發(fā)生化合反應,對于有變價的金屬元素與氯氣發(fā)生反應通常生成較高價態(tài)的金屬氯化物,所以鐵和氯氣反應的產物為氯化鐵而不是氯化亞鐵。 【總結升華】氯氣與大多數金屬反應,生成高價態(tài)金屬氯化物;只有金屬活動順序表中氫以前的金屬,才能跟鹽酸反應,并且一般生成低價態(tài)金屬氯化物和氫氣,所以符合題意的是具有不變價態(tài)、且在金屬活動順序表中排在氫以前的金屬的氯化物。 舉一反三: 【高清課堂:ID:356210 例2
14、】 【變式1】已知常溫下氯酸鉀與濃鹽酸反應放出氯氣,現按下圖進行鹵素的性質實驗。玻璃管內裝有分別滴有不同溶液的白色棉球,反應一段時間后,對圖中指定部位顏色描述正確的是( ) ① ② ③ ④ A 黃綠色 橙色 藍色 白色 B 無色 橙色 紫色 白色 C 黃綠色 橙色 藍色 無色 D 黃綠色 無色 紫色 白色 【答案】A 【解析】各處的反應原理分別為: ①KClO3+6HCl (濃)==KCl+3Cl2↑+3H2O,產生黃綠色的氣體。 ②2NaBr+Cl2==2NaCl+Br2,Br2溶于水顯橙(黃色)。 ③2KI+Cl2=
15、=2KCl+I2,I2遇淀粉變藍。 ④Cl2+2NaOH==NaCl+NaCl+NaClO+H2O。兩種鹽的水溶液都無顏色,故棉球顯白色。 【高清課堂:ID:356210 例3】 【變式2】已知:①向KMnO4固體滴加濃鹽酸,產生黃綠色氣體;②向FeCl2溶液中通入少量實驗①產生的氣體,溶液變黃色;③取實驗②生成的溶液滴在淀粉KI試紙變藍。下列判斷正確的是 A.上述實驗證明氧化性:MnO4ˉ> Cl2 > Fe3+ > I2 B.上述實驗中,共有兩個氧化還原反應 C.實驗①生成的氣體不能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍 D.實驗②證明Fe2+既有氧化性又有還原性 【答案】A
16、 類型二、氯水的成分和性質 例2、下列關于氯水的敘述,正確的是( )。 A.氯水久置后,pH增大 B.新制氯水可使藍色石蕊試紙先變紅后褪色 C.光照氯水有氣泡逸出,該氣體是Cl2 D.新制氯水中只含Cl2和H2O分子 【思路點撥】從Cl2和H2O反應的化學平衡及其移動入手分析。 【答案】B 【解析】在新制的氯水中溶有大量Cl2分子,其中小部分Cl2與水發(fā)生反應生成:HCl和HClO,HCl完全電離產生H+和Cl-,HClO部分電離產生H+、ClO-。所以氯水中有三種分子H2O、Cl2、HClO和四種離子H+、Cl-、ClO-、OH-。H
17、ClO有強氧化性、漂白性,見光易分解放出O2。氯水放置數天后HClO分解接近完全,轉化為鹽酸,酸性增強。 【總結升華】解題的關鍵是明確氯水的各種組成成分,這些組成成分決定了其性質的多樣性。 舉一反三: 【變式1】新制氯水中存在H2O、Cl2、HClO、HCl,其中能起殺菌消毒作用的是________,能與鋅反應生成氫氣的是________,能與硝酸酸化的硝酸銀溶液作用生成白色沉淀的是________,能使染料和有機物質褪色的是________,能與FeCl2反應的是________。 【答案】HClO HCl HCl HClO Cl2 【解析】HClO具有強氧化性,可殺菌消毒
18、和漂白有機色質;HCl具有強酸性,能與活潑金屬反應生成H2,并且HCl電離產生的Cl-可與硝酸酸化的硝酸銀溶液反應,生成白色沉淀;Cl2具有強氧化性,可與具有還原性的物質反應。 類型三、 氯氣的制取 例3、實驗室制備H2和Cl2通常采用下列反應: Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑ MnO2+4HCl (濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O 據此,從下列所給儀器裝置中選擇制備并收集H2的裝置 (填代號)和制備并收集干燥、純凈Cl2的裝置 (填代號)。 可選用制備氣體的裝置: 【思路點撥】從反應物的狀態(tài)及反應條件來選擇發(fā)生
19、裝置,從生成物的性質選擇干燥、除雜及收集方法。 【答案】e d 【解析】根據制取H2的反應原理:Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑,確定制取H2的實驗裝置,生成的H2可用排水集氣法或向下排空氣法收集,故選e。依據實驗室制取Cl2的反應原理:MnO2+4HCl (濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O確定其實驗裝置,生成的Cl2可用向上排空氣法或排飽和食鹽水法收集,但由于Cl2有毒,濃鹽酸具有揮發(fā)性,故制出Cl2后要用飽和食鹽水除去Cl2中的HCl氣體,用盛有濃H2SO4的洗氣瓶除去Cl2中的H2O (g),最后用NaOH溶液吸收多余的Cl2,以防污染環(huán)境。 【總結升華】從發(fā)生裝置、干燥
20、、除雜、收集、尾氣處理等角度來把握氣體的制法。 舉一反三: 【變式1】某學生設計如下實驗裝置用于制備純凈的Cl2。 (1)裝置中有五處錯誤,請指出①________,②________,③________,④________,⑤________。 (2)在更正后的裝置圖中,洗氣瓶(凈化氣體)中的飽和食鹽水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液的作用分別是: ①飽和食鹽水的作用:________;②濃硫酸的作用:________;③氫氧化鈉的作用:________。 【答案】(1)①用長頸漏斗錯誤,應用分液漏斗 ②不能用稀鹽酸,應用濃鹽酸 ③沒有用酒精
21、燈,應用酒精燈加熱 ④盛濃硫酸的洗氣瓶和盛飽和食鹽水的洗氣瓶位置顛倒,應予更換位置 ⑤盛飽和食鹽水洗氣瓶中的進氣導管未插入液面下,出氣導管插入液面,應進氣導管插入液面下,出氣導管不插入液面下 (2)①除去氯氣中混有的HCl ②除去氯氣中混有的水蒸氣 ③吸收多余的氯氣,防止污染環(huán)境 類型四、Cl-的檢驗 例4、檢驗溶液中的離子,實驗步驟和結論均正確的是( ) A.加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成,證明一定含有Cl-離子。 B.加入HNO3酸化的Ba(NO3)2溶液有白色沉淀生成,證明一定含有SO42—離子。 C.加入HCl后產生氣體,該氣體能使品紅溶液
22、褪色,加熱后又變成紅色,證明一定含有SO32—離子。 D.加入BaCl2溶液,有白色沉淀,證明一定含有SO32—離子。 【思路點撥】本題涉及的白色沉淀可能有:AgCl、AgSO4、AgCO3;BaSO4、BaSO3、BaCO3等。 【答案】C 【解析】(A)加AgNO3出現白色沉淀,不一定含有Cl-,也可能有SO42—、SO32—等。 ?。˙)加入HNO3酸化的Ba(NO3)2,有白色沉淀生成此沉淀肯定為BaSO4。但不能證明原溶液中一定有SO42—離子,因為SO42—離子的來源可能是原溶液中有的,也可能是SO32-被硝酸氧化生成的。 (D)加入BaCl2出現白色沉淀,可能含
23、有SO42—、SO32-、Ag+等。 【總結升華】離子的檢驗要注意排除干擾。 舉一反三: 【變式1】下列說法正確的是( )。 A.Cl-和Cl2都有毒 B.將AgNO3溶液滴入甲溶液中,若出現白色沉淀,則說明甲溶液中含有Cl- C.將NaCl溶液滴入AgNO3溶液中或將Cl2通入AgNO3溶液中均會出現白色沉淀 D.含Cl-的溶液和氯水一樣均呈淺黃綠色 【答案】C 類型五、鹵素單質 例5、下列關于鹵素(用X表示)的敘述正確的是( ) A.單質都能與大多數金屬反應,生成高價態(tài)金屬鹵化物 B.單質都能與H2反應,且從F
24、2→I2逐漸變難 C.單質都能與H2O反應,通式X2+H2O==HX+HXO D.單質的還原性順序為:F2>Cl2>Br2>I2 【思路點撥】從鹵素單質的相似性、遞變性及特性角度分析。 【答案】B 【解析】單質都能跟金屬反應,但I2與金屬反應生成低價態(tài)的金屬碘化物,A錯誤;隨著單質的氧化性順序:F2>Cl2>Br2>I2,單質與H2化合也逐漸變難,所以B正確,D錯誤; F2與H2O反應時,2F2+2H2O==4HF+O2,所以C錯誤。 【總結升華】鹵素單質的性質既存在相似性,也存在差異性,對特別的性質需要特別記憶。 舉一反三: 【變式1】關于鹵素的下列敘述正確的是( )。 A.鹵素只以化合態(tài)存在于自然界中 B.隨著核電荷數的增加,鹵素單質的熔、沸點升高 C.隨著核電荷數的增加,單質的氧化性增強 D.單質與水反應,均可用通式:X2+H2O=HX+HXO表示 【答案】AB 【變式2】已知氧化性順序:Cl2>Br2>I2,判斷下列反應中不能發(fā)生的是( ) A.Cl2+2KBr==2KCl+Br2 B.Br2+2KI==2KBr+I2 C.Cl2+2KI==2KCl+I2 D.I2+2KCl==2KI+Cl2 【答案】D
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