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第10讲　卤素
学习目标
1.了解氯元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。
2.了解氯元素单质及其重要化合物对环境的影响。
3.了解卤素的检验方法。
4.掌握卤素的制备方法。
考点二　卤素的检验及性质
知识点一 卤素的检验
1．卤素单质性质的相似性
(1)都能与大多数金属反应，如2Fe＋3Br2===2FeBr3，但I2与Fe反应生成FeI2。
(2)都能与H2反应生成HX：X2＋H2===2HX(X代表F、Cl、Br、I，下同)。
(3)都能与水反应：X2＋H2OHX＋HXO(F2例外)。
(4)都能与碱溶液反应：X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O(F2、I2例外)。
2．卤素单质的递变性
性质 F2 Cl2 Br2 I2 规律
颜色 淡黄绿色 黄绿色 深红棕色 紫黑色 逐渐加深
状态 气体 气体 液体 固体 熔、沸点逐渐升高
氧化性 与氢气化合由易到难 逐渐减弱
简单离子(X－)的还原性 单质的氧化性越弱，对应离子的还原性越强 逐渐增强
3.性质的特殊性
氟 ①无正价，非金属性最强，F－的还原性最弱；
②2F2＋2H2O===4HF＋O2，与H2反应在暗处即爆炸；
③氢氟酸是弱酸，能腐蚀玻璃，故应保存在塑料瓶中
溴 ①Br2是深红棕色液体，易挥发；
②Br2易溶于有机溶剂；
③盛溴的试剂瓶中加水，进行水封，保存液溴不能用橡胶塞
碘 ①淀粉遇I2变蓝色；
②I2加热时易升华；
③I2易溶于有机溶剂
4．卤素离子的检验方法
(1)AgNO3溶液——沉淀法
未知液生成
(2)置换——萃取法
未知液
有机层呈
(3)氧化——淀粉法检验I－
未知液蓝色溶液，表明有I－
判断
(1)向无色溶液中滴加CCl4，振荡，静置，通过溶液的颜色判断是否含有I－(×)
错因：I－不溶于CCl4。
(2)卤素气态氢化物的水溶液都是强酸(×)
错因：HF的水溶液是弱酸。
(3)类比Fe与Cl2的反应判断Fe与I2反应时生成FeI3(×)
错因：Fe与I2反应生成FeI2。
(4)浓H2SO4能干燥HCl，所以浓H2SO4也能干燥HBr、HI(×)
错因：浓H2SO4能氧化HBr、HI。
(5)加碘盐能使淀粉变蓝(×)
错因：加碘盐中含KIO3，淀粉遇I2变蓝。
练习
1．氰[(CN)2]的结构简式为N≡C—C≡N，其化学性质与卤素(X2)很相似，化学上称之为拟卤素，其氧化性介于Br2和I2之间。
(1)写出(CN)2的电子式__________________________________________________________。
(2)写出(CN)2在常温下与烧碱溶液反应的化学方程式：_____________________________________。
(3)在KBr、KI、KCN的混合溶液中通入少量氯气，发生反应的离子方程式为______________________________________________________________________________。
答案　(1)(2)(CN)2＋2NaOH===NaCN＋NaCNO＋H2O(3)2I－＋Cl2===I2＋2Cl－
2．一氯化碘(ICl)、三氯化碘(ICl3)是卤素互化物，它们的性质与卤素单质相似。
(1)ICl3与水反应的产物可能为________(填化学式)。
(2)ICl在常温下与烧碱溶液反应的离子方程式为_______________________________________，
该反应是否是氧化还原反应？____(填“是”或“否”)。
答案　(1)HCl、HIO2(2)ICl＋2OH－===Cl－＋IO－＋H2O　否
题组练习
题组一　卤素的性质及递变规律
1．下列关于卤素的叙述正确的是(　　)
①卤素的钾盐中，最易被氧化的是氟化钾　
②溴中溶有少量氯气，可以用加入溴化钠再用汽油萃取的方法提纯　
③溴化银具有感光性，碘化银不具有感光性　
④某溶液与淀粉-KI溶液反应出现蓝色，则证明该溶液是氯水或溴水　
⑤氟气跟氯化钠水溶液反应，一定有氟化氢和氧气生成　
⑥氯气跟水反应时，水既不是氧化剂也不是还原剂
A．①③⑤B．②③⑥C．②⑤⑥D．①③④
答案　C
解析　易被氧化的物质应具有较强的还原性，卤素离子中，I－的还原性最强，故卤素的钾盐中，最易被氧化的是KI，①错误；卤化银中除AgF外均有感光性，③错误；能与淀粉-KI溶液反应出现蓝色现象的，除氯水或溴水外，还可以是碘水等，④错误。
2．(2020·内江质检)向溶质为FeBr2、FeI2的溶液中通入一定量的氯气，再向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，结果溶液变为红色，则下列叙述不正确的是(　　)
A．原溶液中的Br－不一定被氧化
B．通入氯气之后原溶液中的Fe2＋一定被氧化
C．不能确定通入氯气之后的溶液中是否存在Fe2＋
D．若取少量所得溶液，再加入CCl4溶液，静置、分液，向上层溶液中加入足量的AgNO3溶液，能产生淡黄色沉淀
答案　D
解析　还原性：I－>Fe2＋>Br－，向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，结果溶液变为红色，说明Fe2＋部分或全部被氧化，Br－可能被氧化，A、B正确；通入氯气之后原溶液中的Fe2＋部分或全部被氧化，所以不能确定通入氯气之后的溶液中是否存在Fe2＋，C正确；若Br－全部被氧化生成Br2，则萃取后加入硝酸银，没有淡黄色沉淀生成，D错误。
题组二　卤素离子的检验
3．下列叙述中正确的是(　　)
A．氯水久置过程中，氯水的氧化性增强，酸性减弱
B．用硝酸酸化的AgNO3溶液能一次鉴别NaCl、NaBr、KI三种失去标签的溶液
C．向某溶液中加入CCl4，振荡、静置后，CCl4层显紫红色，证明原溶液中存在I－
D．某浅黄色的溴水，加CCl4振荡、静置后，上层显橙红色
答案　B
4．(2020·晋中模拟)鉴别NaCl溶液、NaBr溶液、NaI溶液可以选用的试剂是(　　)
①碘水、淀粉溶液　②氯水、CCl4　③溴水、苯　④硝酸、AgNO3溶液　⑤氯水、苯　⑥CCl4、淀粉溶液
A．①②④ B．②③⑥ C．②④⑤ D．④⑤⑥
答案　C
解析　①无法鉴别三种溶液，③无法鉴别NaCl和NaBr溶液，⑥无法鉴别三种溶液。
题组三　卤素单质氧化性的实验探究
5．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：
Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。
Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。
Ⅲ.当B中溶液由黄色变为红棕色时，关闭活塞a。
Ⅳ.……
(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Ⅳ的操作和现象是_________________________________。
(5)过程Ⅲ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，____________，得电子能力逐渐减弱。
答案　(1)　(2)湿润的淀粉-KI试纸变蓝
(3)Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－　(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
解析　A中滴加浓盐酸后，发生反应：2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，生成黄绿色气体Cl2，在A、B、C中分别发生反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2、Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2、Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，由于B、C中生成了Br2而使溶液变为黄色，打开活塞b，C中生成的Br2在D中发生反应：Br2＋2KI===2KBr＋I2。实验过程Ⅲ，当B中黄色溶液继续通入过量Cl2时，溶液变为红棕色，以此为对照，说明C中黄色溶液无Cl2，从而排除Cl2对溴置换碘实验的干扰。
知识点二 提取卤素单质的化工流程
1．氯的提取——氯碱工业
海水―→粗盐饱和食盐水
化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
2．海水提取溴
(1)工艺流程
(2)发生反应的化学方程式
①2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl；
②Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4；
③2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2。
3．海带中提取碘
(1)工艺流程
H2O Cl2
↓↓
海带―→
(2)发生反应的离子方程式：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－。
练习
1．(2020·顺义区模拟)为了从海带浸取液中提取碘，某同学设计了如图实验方案，下列说法正确的是(　　)
A．①中反应的离子方程式：2I－＋H2O2===I2＋2OH－
B．②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗上口倒出
C．③中得到的上层溶液中含有I－
D．操作Z的名称是加热
答案　C
解析　反应为酸性环境，①中反应的离子方程式：2I－＋2H＋＋H2O2===I2＋2H2O，故A错误；四氯化碳比水的密度大，在下层，②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗下口放出，故B错误；操作Z的名称是过滤，故D错误。
2．(2020·武汉调研)从淡化海水中提取溴的流程如下：
下列有关说法不正确的是(　　)
A．X试剂可用Na2SO3饱和溶液
B．步骤Ⅲ的离子反应：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2
C．工业上每获得1molBr2，需要消耗Cl244.8L
D．步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
答案　C
解析　Na2SO3＋Br2＋H2O===Na2SO4＋2HBr，A正确；步骤Ⅲ根据氯的非金属性比溴的强，利用置换反应制取Br2，B正确；反应Ⅰ和反应Ⅲ均使用到Cl2，故制取1molBr2消耗2mol氯气，但未标明氯气所处的温度和压强，C错误；从浓溴水中提取溴，可利用有机溶剂(如苯)萃取溴，然后分液得到溴的有机溶液，再经蒸馏可得纯净的溴，D正确。
3．海水是宝贵的资源宝库，目前氯碱工业、海水提镁、海水提溴为人类提供了大量工业原料。如图是海水综合利用的部分流程图，据图回答问题：
(1)由海水晒制的粗盐中含有Ca2＋、Mg2＋、SO等离子，为除去这些离子，所加试剂及其先后顺序为(填化学式)：__________________________________________________________。
(2)①电解饱和食盐水的化学方程式为____________________________________________。
②制取MgCl2的过程中涉及反应：MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O，该反应要在HCl气氛中进行，原因是___________________________________________________________________。
(3)苦卤中通入Cl2置换出Br2，吹出后用SO2吸收，写出用SO2吸收发生反应的离子方程式：______________________________________________________________________________，
由此判断Cl2、Br2、SO2的氧化性由强到弱的顺序为__________________。
(4)也有工艺是在吹出Br2后用碳酸钠溶液吸收，生成溴化钠和溴酸钠，同时有CO2放出，该反应的离子方程式是_________________________________________________；
最后再用H2SO4处理得到Br2，之后加入CCl4进行Br2的萃取，最终用________法得到单质Br2。
答案　(1)BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl(只要Na2CO3在BaCl2之后加，HCl最后加皆可)　(2)①2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH　②防止MgCl2水解
(3)Br2＋SO2＋2H2O===2Br－＋4H＋＋SO　Cl2＞Br2＞SO2　(4)3Br2＋3CO===5Br－＋BrO＋3CO2↑　蒸馏
解析　(1)SO、Ca2＋、Mg2＋等分别与BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液反应生成沉淀，再通过过滤除去，Na2CO3溶液能除去Ca2＋和过量的Ba2＋，盐酸能除去过量的CO和OH－，所以应先加BaCl2溶液再加Na2CO3溶液，最后加入盐酸，所以正确的顺序为BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl。
(2)①电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH。②氯化镁在水中易发生水解，为抑制其水解，氯化镁晶体应在氯化氢气流中脱水。
(3)苦卤中通入Cl2置换出Br2，吹出后用SO2吸收Br2，Br2转化为Br－，再用Cl2置换，第一次吹出的Br2浓度太低，分离浪费原料，SO2吸收主要起到富集溴的作用；在自发进行的氧化还原反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，在反应Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－中，氧化性：Cl2＞Br2，在反应SO2＋2H2O＋Br2===H2SO4＋2HBr中，氧化性：Br2＞SO2，故氧化性强弱顺序为Cl2＞Br2＞SO2。
(4)吹出Br2后用碳酸钠溶液吸收，生成溴化钠和溴酸钠，同时有CO2放出，反应的离子方程式为3Br2＋3CO===5Br－＋BrO＋3CO2↑，最后再用H2SO4处理得到Br2，加入CCl4进行Br2的萃取，最后通过蒸馏操作分离得到单质溴。
4．海水中溴含量约为65mg·L－1，从海水中提取溴的工艺流程如下：
(1)步骤Ⅰ中已获得游离态的溴，步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴，其目的是______________。
(2)步骤Ⅱ通入热空气吹出Br2，利用了溴的________________________________(填字母)。
A．氧化性B．还原性C．挥发性D．腐蚀性
(3)实验室分离溴还可以用溶剂萃取法。下列可以用作溴的萃取剂的是__________(填字母)。
A．乙醇 B．四氯化碳 C．烧碱溶液 D．苯
答案　(1) 富集(或浓缩)溴元素　(2) C　(3)BD
解析　(1)步骤Ⅰ中获得游离态的溴的含量较低，步骤Ⅱ又将之转化为化合态的溴，其目的是富集溴。(2)溴易挥发，步骤Ⅱ通入热空气吹出Br2，就是利用了溴的挥发性，故选C。(3)萃取剂的选取标准：萃取剂和溶质不反应、溶质在萃取剂中的溶解度大于在原溶剂中的溶解度、萃取剂和原溶剂不互溶。乙醇易溶于水，所以不能作萃取剂，故A错误；四氯化碳符合萃取剂选取标准，所以能作萃取剂，故B正确；烧碱溶液和溴能发生反应，所以不能作萃取剂，故C错误；苯符合萃取剂选取标准，所以能作萃取剂，故D正确。
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