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1、第二節(jié) 富集在海水中的元素——氯
考點(diǎn)梳理
1.了解氯單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。
2.了解氯單質(zhì)及其重要化合物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響。
3.掌握氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法(包括所用試劑、儀器,反應(yīng)原理和收集方法)。
一、氯氣的性質(zhì)及其應(yīng)用
1物理性質(zhì):常溫下,氯氣是黃綠色、有刺激性、能溶于水、比空氣重、易液化的有毒氣體。
2化學(xué)性質(zhì)和用途
氯氣的化學(xué)性質(zhì)很活潑的非金屬單質(zhì)。
①與金屬反應(yīng)(與變價(jià)金屬反應(yīng),均是金屬氧化成高價(jià)態(tài))
如:a.2Na+Cl22NaCl(產(chǎn)生白煙)
b.Cu+Cl2CuCl2(產(chǎn)生棕黃色的煙)
c.2Fe+3Cl22FeCl3(產(chǎn)生棕色的煙
2、)
注:常溫下干燥的氯氣或液氯不與鐵反應(yīng),所以液氯通常儲(chǔ)存在鋼瓶中。
②與非金屬反應(yīng)
如:H2+Cl22HCl(發(fā)出蒼白色火焰,有白霧生成)——可用于工業(yè)制鹽酸
?? H2+Cl22HCl(會(huì)發(fā)生爆炸)——不可用于工業(yè)制鹽酸
③與水反應(yīng):溶于水的氯氣部分與水反應(yīng)
Cl2+H2O+HClO
④與堿反應(yīng):與NaOH溶液反應(yīng)
⑤與某些還原性物質(zhì)反應(yīng)
如:a.2FeCl2+Cl2 = 2FeCl3
b.2KI+Cl2 = 2KCl + I2(使?jié)駶?rùn)的淀粉-KI試紙變藍(lán)色,用于氯氣的檢驗(yàn))
c.SO2+Cl2+2H2O = 2HCl + H2SO4
⑥與某些有機(jī)物反
3、應(yīng)
如:a.CH4+Cl2 CH3Cl + HCl(取代反應(yīng))
b.CH2=CH2+Cl2 → CH2ClCH2Cl(加成反應(yīng))
二.次氯酸和次氯酸鹽的性質(zhì)
1.次氯酸(HClO)
(1)弱酸性:酸性比碳酸弱。
(2)不穩(wěn)定性:2HClO2HCl + O2↑,氯水要現(xiàn)用現(xiàn)配制,保存在棕色試劑瓶中。
(3)強(qiáng)氧化性:使有色布條褪色,用作消毒劑、漂白劑。
2.漂白粉
(1)主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2,有效成分是Ca(ClO)
(2)漂白原理是:Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO,產(chǎn)生的HClO具有漂白性和強(qiáng)氧化性,由于Ca(ClO
4、)2能與空氣中的CO2、H2O反應(yīng)生成HClO且HClO見(jiàn)光易分解,所以漂白粉應(yīng)密封保存。
(3)工業(yè)上常用氯氣和石灰乳制取漂白粉2Cl2+2Ca(OH)2=== CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(4)溶液呈堿性,具有強(qiáng)氧化性。
(5)失效原理:
故漂白粉須密封保存。
三、氯氣的制法
1.實(shí)驗(yàn)室制法
,MnO2 是氧化劑,HCl是還原劑。
濃鹽酸表現(xiàn)還原性和酸性
2.工業(yè)制法
化學(xué)方程式為:
四、鹵素及其化合物的特性和用途
(1)氟
①無(wú)正價(jià)和含氧酸、非金屬性最強(qiáng),F(xiàn)-的還原性最弱。
②與H2反應(yīng)在暗處即爆炸。
③2F2+2H2O===4H
5、F+O2。
④HF是弱酸,能腐蝕玻璃,保存在鋁制器皿或塑料瓶中;有毒,在HX中沸點(diǎn)最高。
(2)溴
①Br2是深紅棕色液體,易揮發(fā)。
②Br2易溶于有機(jī)溶劑。
③盛溴的試劑瓶中加水,進(jìn)行水封,保存液溴不能用橡膠塞。
(3)碘
①I(mǎi)2遇淀粉變藍(lán)色。
②I2加熱時(shí)易升華。
③I2易溶于有機(jī)溶劑。
④食用鹽中加入KIO3可防治甲狀腺腫大。
(4)鹵化銀
①AgF易溶于水,AgCl白色不溶于水,AgBr淡黃色不溶于水,AgI黃色不溶于水。AgCl、AgBr、AgI也不溶于稀硝酸。
②除AgF外,均有感光性,其中AgBr作感光材料,可用于照相。
③AgI可用于人工降雨。
④
6、I2與Fe反應(yīng)產(chǎn)生FeI2,其他鹵素單質(zhì)生成FeX3。
五、鹵素離子的檢驗(yàn)方法
1.AgNO3溶液——沉淀法
黃色
淺黃色
白色
2.置換——萃取法
Br-
I-
3.氧化——淀粉法檢驗(yàn)I-
藍(lán)色
【熱點(diǎn)難點(diǎn)】
一、氯水的成分及性質(zhì)
1.成分:三種分子(H2O、Cl2、HClO)、四種離子(ClO-、Cl-、H+、OH-)。
2.性質(zhì):氯水的多種成分決定了它具有多重性質(zhì)。
(1)Cl2的強(qiáng)氧化性;(2)HCl的強(qiáng)酸性;(3)HClO的強(qiáng)氧化性、弱酸性;(4)Cl-的性質(zhì)。
在不同的反應(yīng)中,氯水起作用的成分不同,現(xiàn)列表如下:
參與反應(yīng)的微
7、粒
所加試劑
實(shí)驗(yàn)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
HClO具有強(qiáng)氧化性
參與反應(yīng)的微粒
所加試劑
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
離子方程式或解釋
Cl2
FeCl2溶液
溶液由淺綠色
變?yōu)樽攸S色
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
Cl2、H2O
SO2
氯水顏
色褪去
SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl
HClO、H+
石蕊溶液
先變紅
后褪色
酸性和漂白
8、性
3.新制氯水、久置氯水及液氯成分比較
名稱(chēng)
新制氯水
久置氯水
液氯
物質(zhì)類(lèi)別
混合物
混合物
純凈物
微粒種類(lèi)
Cl2、HClO、H2O、H+Cl-、ClO-、OH-
H2O、H+、Cl-、OH-
Cl2
4.平衡Cl2+H2OH+Cl+HClO影響及其應(yīng)用。
影響因素
對(duì)平衡的影響
應(yīng)用
加入可溶性氯化物
c(Cl-)增大,平衡左移
①用排飽和食鹽水的方法收集Cl2
②用飽和食鹽水的方法除去Cl2中的雜質(zhì)HCl
加入濃鹽酸
c(Cl-)和
c(H+)都增大,平衡左移
①氯酸鹽和次氯酸鹽與濃鹽酸反應(yīng)制取Cl2
②測(cè)漂白粉中的“有效氯”
9、
Ca(C1O)2 +4HCl(濃)== CaC12 +2 Cl2↑+3 H2O
當(dāng)加入CaCO3或Na2CO3
c(H+)減少,平衡右移
制取濃度較大的HClO
加入堿溶液
c(HClO)和c(H+)都減少,平衡右移
①用濃堿液來(lái)吸收未反應(yīng)完的Cl2,防止環(huán)境污染
②工業(yè)制漂白粉、漂白液
光照
HClO見(jiàn)光分解,平衡右移
新制氯水須避光保存,且須現(xiàn)做現(xiàn)配,而久置的氯水就是鹽酸
【典例1】 某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)以下四個(gè)實(shí)驗(yàn)探究氯水的成分,請(qǐng)根據(jù)下表回答問(wèn)題。
實(shí)驗(yàn)序號(hào)
實(shí)驗(yàn)方法
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
結(jié)論
①
將氯水滴加到AgNO3溶液中
生成白色沉淀
②
將氯水滴加
10、到含有酚酞的NaOH溶液中
③
淀粉-KI試紙變藍(lán)色
氯水中含有Cl2
④
將足量的氯水滴加到Na2CO3溶液中
氯水中含有H+
(1)實(shí)驗(yàn)①得出的結(jié)論________________________________。
(2)指出實(shí)驗(yàn)②和實(shí)驗(yàn)④中的“實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象”:
②________________,④_______________________。
(3)實(shí)驗(yàn)③中“實(shí)驗(yàn)方法”的具體操作過(guò)程是____________。
(4)通過(guò)實(shí)驗(yàn)②的“實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象”,同學(xué)們得出兩個(gè)不同的結(jié)論。這兩個(gè)結(jié)論可能是a._______________________________
11、__,
b._______________________________________________。
請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)證明哪一個(gè)是正確__________________。
【答案】(1)氯水中含有Cl-
(2)溶液褪色 有氣泡冒出
(3)取一片淀粉-KI試紙,置于表面皿或玻璃片上,用潔凈的玻璃棒蘸取氯水,滴在試紙上
(4)a.氯水中含有HClO,其漂白作用使溶液褪色
b.氯水中含有H+,中和OH-使溶液褪色
向褪色后的溶液中滴加NaOH溶液至溶液顯堿性,若溶液不再顯紅色,證明紅色消失是HClO的漂白作用引起的;若溶液重新顯紅色,證明是H+的中和作用引起的
二、氯氣的
12、實(shí)驗(yàn)室制法
MnO2
發(fā)生裝置 除雜裝置 收集裝置 尾氣處理裝置
濃鹽酸
飽和食鹽水
濃硫酸
NaOH溶液
實(shí)驗(yàn)步驟
注意事項(xiàng):①若沒(méi)有濃鹽酸時(shí),可用濃硫酸和固體食鹽代替;若沒(méi)有MnO2時(shí)可用KMnO4代替,此時(shí)可不加熱。另外KClO3、K2Cr2O7、Ca(ClO)2、PbO2等也可代替MnO2;②加熱溫度不宜過(guò)高,否則制得的Cl2中HCl氣體雜質(zhì)較多。③實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),先使反應(yīng)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(shí)不能用澄清石灰水吸收。
【典例2】(2012·成都模擬)某?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)興趣小組為了探究在實(shí)驗(yàn)室制備Cl2的過(guò)程中會(huì)有水蒸氣和HC
13、l揮發(fā)出來(lái),同時(shí)驗(yàn)證氯氣的某些性質(zhì),甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置(支撐用的鐵架臺(tái)已省略),按要求回答問(wèn)題。
(1)若用含有0.2 mol HCl的濃鹽酸與足量的MnO2反應(yīng),制得的Cl2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)總是小于1.12 L的原因是________。
(2)①裝置B中盛放的試劑名稱(chēng)為_(kāi)_______,作用是________。
裝置C中盛放的試劑名稱(chēng)為_(kāi)_______ ,作用是___________。
②裝置D和E中出現(xiàn)的現(xiàn)象不同說(shuō)明的問(wèn)題是_____________
___________________________________________________。
14、③裝置F的作用是____________________________________。
④寫(xiě)出裝置G中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式___________________。
(3)乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)有缺陷,不能確保最終通入AgNO3溶液中的氣體只有一種。為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可靠性,證明最終通入AgNO3溶液的氣體只有一種,乙同學(xué)提出在某兩個(gè)裝置之間再加一個(gè)裝置。你認(rèn)為該裝置應(yīng)加在_________與_________之間(填裝置字母序號(hào)),裝置中應(yīng)放入_______(填寫(xiě)試劑或用品名稱(chēng))。
【參考答案】
(1)濃鹽酸的濃度隨著反應(yīng)的進(jìn)行會(huì)變小,MnO2與稀鹽酸不反應(yīng);加熱時(shí)濃鹽酸因揮發(fā)而損失
(2)①無(wú)水硫酸銅 證明有水蒸氣產(chǎn)生
無(wú)水CaCl2 除去氣體中的水蒸氣
②氯氣無(wú)漂白性,次氯酸有漂白性
③吸收氯氣 ④Ag++Cl-====AgCl↓
(3)F G 濕潤(rùn)的淀粉KI試紙(或濕潤(rùn)的有色布條)