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第1讲　氯及其化合物
【复习目标】
1.了解氯的原子结构特点并能从原子结构角度出发认识氯气的化学性质。
2.了解重要的含氯化合物的性质及应用。
3.掌握实验室制取氯气的原理、装置和操作注意事项。
4.掌握卤素单质的性质及卤素离子(Cl-、Br-、I-)的检验。
5.了解海水提溴、海带提碘的化工流程及原理,掌握卤素单质的提取。
考点一　氯及其化合物
一、氯气的性质
1.氯气的物理性质
颜色 气味 密度 沸点 溶解性
黄绿色 强烈　 性气味 比空 气 -34.6 ℃, 易液化 101 kPa, 25 ℃时1∶2
2.氯气的化学性质
(1)从原子结构角度认识氯气的化学性质——强氧化性。
[示例] 写出下列化学方程式或现象。
①氯气与单质的化合。
反应物 反应现象 化学方程式
金属 单质 Fe 　　　色烟 　　　　　　　　　
Cu 　　　色烟 　　　　　　　　　
Na 　　　色烟 　　　　　　　　　
续　表
反应物 反应现象 化学方程式
非金属 单质 H2 　　 色火焰, 出现白雾 H2+Cl22HCl
P 白色烟雾 2P+3Cl22PCl3; 2P+5Cl22PCl5
除以上外,氯气在一定条件下可与多种金属、非金属化合。
②与常见还原性物质反应。
a.与碘化钾溶液反应:　 。
b.与SO2水溶液反应: 　　　　　　　。
c.与FeCl2溶液反应:　 。
(2)从化合价的角度认识Cl2的化学性质——歧化反应。
氯气与水或碱反应时,氯元素的化合价既有升高又有降低,因而氯气既表现　　　　性又表现　　　　性。
[示例] 写出下列反应的化学方程式。
①与水反应:　 。
②与碱反应。
a.与烧碱反应:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
b.制取漂白粉:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
3.氯水
(1)从平衡的角度理解氯水的成分。
三种平衡 存在粒子
三种分子 四种离子
　　　　　　　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　
　　　　　　　
H2O　　　　H++OH-
(2)从氯水成分的角度理解氯水的性质。
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,氯水中参与反应的粒子不同。
(3)液氯、新制氯水、久置氯水的比较。
项目 液氯 新制氯水 久置氯水
分类 　　物 　　物 　　物
颜色 　　色 　　色 　　色
粒子 种类 Cl2 Cl2、HClO、H2O、 H+、Cl-、ClO-、OH- H2O、H+、 Cl-、OH-
性质 氧化性 　　性、　　性、 　　性 酸性
二、次氯酸、次氯酸盐
1.次氯酸
2.次氯酸盐
(1)漂白液(“84”消毒液)。
(2)漂白粉。
[理解·辨析] 判断正误
(1)过量的铁粉在氯气中加热,充分反应后产物为FeCl2。(　　)
(2)标准状况下,11.2 L Cl2与水充分反应转移的电子数为0.5NA。(　　)
(3)用pH试纸测出氯水的pH为3。(　　)
(4)若贮氯罐意外发生泄漏,人们应用浸有一定浓度NaHCO3溶液的毛巾捂住鼻子,在低洼处等待救援。(　　)
(5)漂白粉在空气中长时间放置,最终得到的固体产物为CaCO3。(　　)
(6)常温下液态氯与铁不反应,故可用钢瓶储运液氯。(　　)
(7)漂白粉与浓盐酸可混合使用以提高消毒效果。(　　)
(8)向Ca(ClO)2溶液中通入SO2,生成白色沉淀CaSO3。(　　)
一、氯气性质及实验探究
1.下列有关氯气的说法正确的是　　　　(填序号)。
①(2024·北京卷)海水提溴过程中,用氯气氧化苦卤得到溴单质:2Br-+Cl2Br2+2Cl-
②(2023·河北卷)Cl2通入淀粉KI溶液中,溶液变蓝,氧化性:Cl2>I2
③(2023·重庆卷)Cl2通入石灰乳中:Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O
④(2023·浙江6月选考)碘化亚铁溶液与等物质的量的氯气:2Fe2++2I-+2Cl22Fe3++I2+4Cl-
⑤(2023·辽宁卷)制HCl:H2+Cl22HCl
⑥(2023·浙江1月选考)Cl2通入氢氧化钠溶液:Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O
⑦(2021·重庆卷)Ca(OH)2溶液与Cl2反应可生成Ca(ClO)2
2.根据下列装置图回答问题。
(1)装置A、B通入Cl2后,观察到的现象是 　, 根据现象可得出的结论是　　　　　　　　　　　　　　。
(2)装置B中发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)装置F的作用是　 。
(4)实验开始后,观察装置C中的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)装置E中发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)通入Cl2时装置D中发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　。
二、氯水的性质及其应用
3.向新制氯水中加入少量下列物质,能增强溶液漂白能力的是(　　)
[A] 碳酸钙粉末 [B] 稀硫酸
[C] 水 [D] 二氧化硫水溶液
4.某学习小组设计以下六个实验探究氯水的成分,请填写下表。
实验 序号 操作及现象 结论
① 观察氯水的颜色呈黄绿色 氯水中含　
② 将氯水滴到AgNO3溶液中产生白色沉淀 氯水中含　
③ 将氯水滴到淀粉KI试纸上,试纸变蓝 氯水中含 　　　
④ 将足量的氯水滴到Na2CO3溶液中,产生气泡 氯水中含 　　
⑤ 将氯水滴到紫色石蕊溶液中,溶液先变红后褪色 氯水中含 　　　和 　　
⑥ 将氯水滴到有色布条上,布条褪色 氯水中含 　　　
三、次氯酸盐及含氯消毒剂
5.“84”消毒液(有效成分为NaClO)可用于消毒和漂白。下列对相关实验现象的分析不正确的是(　　)
实验 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
胶头 滴管 中的 液体 1 mL的蒸馏水 1 mL 0.000 2 mol·L-1的H2SO4溶液 1 mL2 mol·L-1的H2SO4 溶液
实验 现象 混合后溶液的pH=9.9,短时间内未褪色,一段时间后蓝色褪去 混合后溶液的pH=5.0,蓝色迅速褪去,无气体产生 混合后溶液的pH=3.2,蓝色迅速褪去,并产生大量气体,使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
[A] 对比实验Ⅰ和Ⅱ,实验Ⅱ中蓝色迅速褪去的原因是发生了反应ClO-+H+HClO
[B] 对比实验Ⅱ和Ⅲ,溶液的pH可能会影响ClO-的氧化性或Cl-的还原性
[C] 实验Ⅲ中产生的气体是Cl2,由HClO分解得到:2HClOCl2↑+H2O
[D] 加酸可以提高“84”消毒液的漂白效果,但需合适的pH才能安全使用
6.氯胺是一种长效缓释有机氯消毒剂,有强氧化性,其杀菌能力是一般含氯消毒剂的4～5倍,下列有关氯胺(NH2Cl)的说法一定不正确的是(　　)
[A] 氯胺的水解产物为NH2OH(羟胺)和HCl
[B] 氯胺的电子式为
[C] 氯胺中氯元素为+1价
[D] 氯胺的消毒原理与漂白粉相似
7.二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色、易溶于水的气体,常用于饮用水消毒。按要求回答下列问题。
(1)NaClO2在酸性条件下反应生成ClO2和NaCl,写出反应的离子方程式: 　。
(2)ClO2在强碱性环境中失效,可能的原因是会发生歧化反应生成Cl和Cl,写出反应的离子方程式:　 。
(3)等物质的量的ClO2与Cl2相比,杀菌能力较强的是　　　　　　,试说明原因:　
　。
8.(2024·湖北孝昌统考,节选)KClO3可用于消毒。“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。KClO3的有效氯含量为　　　　　　。
考点二　氯气的实验室制备方法
1.制取原理
H(浓)
[示例] 完成下列氧化剂与浓盐酸反应的离子方程式并比较反应条件:
氧化剂 反应条件 离子方程式
MnO2 　　　 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　
Ca(ClO)2 — 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　
KClO3 — 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　
KMnO4 — 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　
2.实验装置
(1)反应物的选择:必须用浓盐酸,原因是 　。
(2)加热温度:不宜过高,目的是　 。
(3)收集方法:除图示　　　　　　法,还可用　　　　　　　　法,其原因是　 　。
(4)验满方法:
①最简单的方法是 　。
②将湿润的淀粉KI试纸靠近盛Cl2的试剂瓶的瓶口,观察到试纸立即　　　　,则证明已集满。
③将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的试剂瓶的瓶口,观察到试纸　　　　　　　　,则证明已集满。
(5)尾气吸收:用NaOH溶液,不用Ca(OH)2溶液吸收的原因是 　。
[理解·辨析] 判断正误
(1)含4 mol HCl的浓盐酸与足量MnO2反应,可制备标准状况下22.4 L Cl2。(　　)
(2)用饱和食盐水或饱和NaHCO3溶液除去Cl2中混有的HCl。(　　)
(3)用浓硫酸或碱石灰干燥Cl2。(　　)
(4)用干燥的碘化钾淀粉试纸检验Cl2是否收集满。(　　)
(5)用NaOH溶液吸收多余的Cl2时,为防止倒吸,导气管不能伸到液面以下。(　　)
一、实验室制取氯气的原理与装置
1.实验室中利用MnO2和浓盐酸制备干燥的Cl2及少量氯水并收集Cl2,下列图示装置和原理不能达到实验目的的是(　　)
[A] 连接图1、图2装置,向分液漏斗中注水,打开K1,关闭K2,检查装置气密性
[B] 图1装置中,滴加浓盐酸,点燃酒精灯,可制备Cl2
[C] 可通过图2装置干燥并收集一定量的Cl2
[D] 连接图1、图3装置,打开K1,点燃酒精灯,可制备少量氯水
2.以下对实验室制氯气相关装置改进不能达到实验目的的是(　　)
[A] 制备装置
[B] 净化装置
[C] 干燥装置
[D] 收集和尾气处理装置
3.舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体“氯气”。
(1)实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为　 。
(2)实验室制取干燥Cl2时,净化与收集Cl2所需装置的接口连接顺序为　　　　　　　;饱和食盐水的作用是　 。
(3)用NaOH溶液吸收尾气时生成NaClO,NaClO是漂白液的有效成分,用离子方程式表示其漂白的原理(查资料可知生成了NaHCO3): 　。
(4)某兴趣小组在实验中发现浓盐酸与MnO2混合加热生成氯气,稀盐酸与MnO2混合加热不生成氯气。对用稀盐酸实验没有氯气生成的原因,该兴趣小组经讨论后有如下猜想:
猜想一:小明认为是c(H+)低导致。
猜想二:小红认为是　　　　　　导致。
小组设计了以下实验方案进行验证:
a.稀盐酸滴入MnO2中,然后通入HCl气体加热
b.稀盐酸滴入MnO2中,然后加入NaCl固体加热
c.稀盐酸滴入MnO2中,然后加入浓硫酸加热
d.MnO2与NaCl的浓溶液混合加热
e.浓硫酸与NaCl固体、MnO2固体共热
实验现象:a、c、e有黄绿色气体生成,b、d没有黄绿色气体生成。
由此可知猜想　　　　　　成立。
(5)若用8.7 g MnO2与足量浓盐酸混合加热,则被氧化的HCl的质量为　　　　　　 g,反应中转移的电子的物质的量为　　　　　　 mol。
二、氯气实验室制备的延伸——含氯化合物的　制备
4.Cl2O是净化饮用水的一种有效的净水剂,浓度过高或加热时易发生分解并爆炸,制备反应为2Cl2+2Na2CO3+H2O2NaHCO3+2NaCl+Cl2O,反应装置如图所示(夹持装置已略去)。下列说法错误的是(　　)
相关物质数据
物质 熔点 沸点
Cl2O -116 ℃ 3.8 ℃
Cl2 — -34.6 ℃
液氨 — -33.5 ℃
[A] 检查虚框中装置气密性可用滴液法
[B] 装置B中试剂是浓硫酸
[C] 装置D收集Cl2O
[D] 通入N2可降低爆炸风险
5.四氯化钛(TiCl4)极易水解,遇空气中的水蒸气即产生“白烟”,常用作烟幕弹。其熔点为-25 ℃,沸点为136.4 ℃。某实验小组设计如图装置(部分加热和夹持装置省略),用Cl2与C、TiO2制备TiCl4。下列说法不正确的是(　　)
[A] ②中应盛装浓硫酸
[B] 冷凝管有冷凝、回流和导气的作用
[C] ③中的反应中,TiO2是氧化剂,C是还原剂
[D] 该设计存在不足,如④和⑤之间缺少防止水蒸气进入④的装置
6.(2024·山西吕梁阶段检测)三氯化硼(BCl3),主要用作半导体硅的掺杂源或有机合成催化剂,还用于高纯硼或有机硼的制取。某兴趣小组用氯气和硼为原料,采用下列装置(部分装置可重复使用)制备BCl3。
已知:①BCl3的沸点为12.5 ℃,熔点为-107.3 ℃,遇水剧烈反应生成硼酸和盐酸;②2B+6HCl2BCl3+3H2;③硼与铝的性质相似,也能与氢氧化钠溶液反应。
请回答下列问题。
(1)装置A可用氯酸钾固体与浓盐酸反应制取氯气,反应的化学方程式为 　。
(2)装置从左到右的接口连接顺序为a→　　　　　　　　　　　　　→j。
(3)装置E中的试剂为　 , 作用是　　　　　　　　　　　　　　。如果拆去装置E,可能的后果是　 　。
(4)装置F的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,装置B中冰水的作用是　　　　　　　　　　　。
(5)装置D中发生反应前先通入一段时间的氯气,排尽装置中的空气。若缺少此步骤,则造成的结果是　 。
考点三　氯及其化合物的转化关系　　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.根据氯元素的“价—类”二维图,填充恰当的物质。
2.完成上述转化关系中①～⑧的化学方程式(合理即可)。
① 　;
②　 ;
③ 　;
④　 ;
⑤　 ;
⑥　 ;
⑦　 ;
⑧　 。
[理解·辨析] 判断正误
(1)1 mol氯气分别与铁和铝完全反应时转移的电子数均为3NA。(　　)
(2)向漂白粉溶液中通入少量SO2的离子方程式为ClO-+SO2+Ca2++H2O2H++Cl-+CaSO4↓。(　　)
(3)“84”消毒液和洁厕灵不能混合使用,其原因是ClO-+Cl-+2H+Cl2↑+H2O。(　　)
(4)漂白粉溶液在空气中失效的离子方程式为ClO-+CO2+H2OHClO+HC。(　　)
(5)Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂。(　　)
(6)用Cl2消毒的自来水中可能会生成有机氯化物,对人体有害。(　　)
一、氯元素及其化合物的转化
1.氯及含氯物质在生产、生活中具有广泛的应用。下列含氯物质的转化正确的是(　　)
[A] 漂白粉HClO(aq)Cl2(g)
[B] MgCl2(aq)无水MgCl2Mg
[C] CuCuCl2CuCl
[D] NaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s)
2.(2024·天津河北区二模)部分含氯物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)
[A] a的浓溶液与KMnO4反应制得b
[B] 存在a→b→d→a的转化关系
[C] b溶于水制得液氯
[D] c是一种新型消毒剂
二、物质制备实验中含氯物质的转化
3.氯可形成多种含氧酸盐,广泛应用于日常生活中杀菌、消毒及化工领域,实验室中利用如图装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO,并探究其化学性质。回答下列问题。
(1)写出上述实验制备氯气的化学方程式: 　。
(2)装置a中饱和食盐水的作用是　　　　　　　　　　　　　　;装置d的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)比较制备KClO3和NaClO的条件,二者的差异是　　　　　　　　　。
(4)取少量KClO3和NaClO溶液分别置于A和B试管中,滴加中性KI溶液。A试管溶液颜色不变。B试管溶液变为棕色,加入CCl4振荡,静置后CCl4层显　　　　色,可知该条件下氧化能力KClO3　　　　(填“>”或“<”)NaClO。
(5)测定装置c中NaClO含量的实验步骤如下:
Ⅰ.取装置c中溶液20 mL于锥形瓶,加足量盐酸酸化,迅速加入过量KI溶液,盖紧瓶塞并在暗处(防止HClO分解)充分反应。
Ⅱ.用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定锥形瓶中的溶液,指示剂显示终点时共用去20.00 mL Na2S2O3标准溶液(I2+2S22I-+S4)。
则装置c溶液中NaClO的含量为　　　　g·L-1 (保留1位小数)。
4.二氧化氯(ClO2)是一种强氧化剂,广泛用于消毒杀菌、漂白、脱硫和脱硝等。
(1)亚氯酸钠(NaClO2)可用于制备ClO2。
①Cl2氧化NaClO2可得到ClO2,写出反应的化学方程式:　 。
②NaClO2溶液用HCl酸化也可得到ClO2和NaCl。反应中HCl作　　　　(填字母)。
A.氧化剂 B.还原剂
C.催化剂 D.酸性介质
(2)ClO2可将污水中S2-氧化为S沉淀而除去,其还原产物Cl、Cl-的选择性与pH关系如图1所示。pH=5时,ClO2与S2-反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　。{Cl-的选择性=×100%}
(3)NaClO2溶液中含氯组分(Cl-未画出)的百分含量(δ)随pH变化情况如图2所示。
其他条件一定时,测得随NaClO2溶液pH的增大,其杀菌效率呈下降趋势,可能的原因是
　。
考点四　卤素　卤素离子的检验　　　　　　 　　　　　 　　　　　
一、卤素
1.卤族元素
卤族元素又称卤素,位于元素周期表的第　　　　族,基态原子价层电子排布式为ns2np5。
2.溴、碘单质物理性质比较
性质 Br2 I2
颜色 　　　色 　　　色
状态 液体 　　
溶解性 (1)在水中溶解度不大; (2)易溶于有机溶剂
特性 常温下唯一呈　　态的非金属单质、易　　　、有毒 (1)易　　　; (2)使淀粉溶液　　
3.氯、溴、碘单质化学性质比较
与水反应 X2+H2O　　　　　　 氯、溴、碘与水反应由　　到　　
常温与碱反应(NaOH) 2NaOH+X2　　　　　　
氧化性及其递变规律 (1)Cl2　　Br2　　I2(还原性:Cl-　　Br-　　I-); (2)与氢气反应;氯、溴、碘单质与氢气化合由　　到　　; (3)与大多数金属反应;I2与Fe反应只生成FeI2,其他卤素单质可将Fe氧化为+3价
4.氟的特殊性
(1)氟无正化合价。
(2)F2能与水反应放出O2,化学方程式:2H2O+2F24HF+O2。
(3)在HX中,HF的熔、沸点最高(分子间存在氢键),氢氟酸是弱酸,能腐蚀玻璃。
5.氯、溴、碘的提取——海水资源的开发利用
(1)氯的提取——氯碱工业。
海水粗盐饱和食盐水
(2)海水提溴。
反应原理:
氧化(离子方程式):　 。
富集(化学方程式):　 。
(3)海带提碘。
①化学原理:　 。
②物理原理:单质碘用　　　　　　　　萃取,分液后用　　 　　法将碘与有机溶剂分开。
二、卤素离子的检验方法
1.AgNO3溶液(稀硝酸)——沉淀法
未知液生成
2.置换——萃取法
3.氧化淀粉法检验I-
未知液
溶液呈　　色,表明有I-
[示例] 鉴别NaCl溶液、NaBr溶液、NaI溶液可以选用的试剂是　　　　　　(填序号)。
①碘水、淀粉溶液　②氯水、CCl4　③溴水、苯　④稀硝酸、AgNO3溶液　⑤氯水、苯　⑥CCl4、淀粉溶液
[理解·辨析] 判断正误
(1)卤素气态氢化物的水溶液都是强酸溶液,且酸性依次增强。(　　)
(2)清洗碘升华实验所用试管的操作是先用酒精清洗,再用水清洗。(　　)
(3)液溴易挥发,在存放液溴的试剂瓶中应加水封。(　　)
(4)类比Fe与Cl2的反应推断Fe与I2反应时生成FeI3。(　　)
(5)可用F2与NaCl溶液反应产生Cl2,验证F2的氧化性强Cl2。(　　)
(6)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-。(　　)
(7)HCl、HBr、HI都可用浓硫酸干燥。(　　)
(8)可用淀粉溶液检验食盐是否加碘。(　　)
一、卤素单质的性质
1.下列有关卤素的说法错误的是(　　)
[A] 从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实,可推出F、Cl、Br、I的非金属性递增的规律
[B] HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱,还原性依次增强
[C] 单质的颜色随核电荷数的增加而加深
[D] 碘在碘化钾溶液中的溶解度大于在纯水中的溶解度
2.某化学小组用如图所示装置验证卤素单质氧化性的相对强弱。下列说法不正确的是(　　)
[A] E处棉花球变成黄色,说明Cl2的氧化性比Br2强
[B] F处棉花球变成蓝色,说明Br2的氧化性比I2强
[C] E处发生反应的离子方程式为Cl2+2Br-2Cl-+Br2
[D] 装置G中NaOH溶液与Cl2反应的离子方程式为2OH-+Cl2ClO-+Cl-+H2O
二、卤素离子的检验
3.下列叙述错误的是(　　)
[A] 能使湿润的淀粉KI试纸变成蓝色的物质不一定是Cl2
[B] 用稀硝酸酸化的硝酸银溶液能一次鉴别NaCl、NaBr、KI三种失去标签的溶液
[C] 某溶液中加入CCl4,CCl4层显紫色,证明原溶液中存在I-
[D] 某浅黄色的溴水,加入CCl4振荡、静置后,下层显橙红色
三、卤素互化物与拟卤素的性质
4.(2024·安徽芜湖阶段检测)卤素间形成的化合物如“IF5、BrCl、IBr”等称为卤素互化物,化学性质与卤素单质类似。下列关于卤素互化物性质的描述及发生的相关反应正确的是(　　)
[A] IF5和卤素单质一样,元素化合价都是0
[B] 某温度下,液态IF5电离:2IF5I+I,则c(I)·c(I)不是一个常数
[C] 1 mol BrCl与足量FeBr2溶液完全反应时转移电子的物质的量为1 mol
[D] IBr与水发生的反应不是氧化还原反应
5.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
　　　　　　　　。
1.(2024·浙江1月选考,2)工业上将Cl2通入冷的NaOH溶液中制得漂白液,下列说法不正确的是(　　)
[A] 漂白液的有效成分是NaClO
[B] ClO-水解生成HClO使漂白液呈酸性
[C] 通入CO2后的漂白液消毒能力增强
[D] NaClO溶液比HClO溶液稳定
2.(2023·浙江6月选考,16)探究卤族元素单质及其化合物的性质,下列方案设计、现象和结论都正确的是(　　)
选项 实验方案 现象 结论
[A] 往碘的CCl4溶液中加入等体积浓KI溶液,振荡 分层,下层由紫红色变为浅粉红色,上层呈棕黄色 碘在浓KI溶液中的溶解能力大于在CCl4中的溶解能力
[B] 用玻璃棒蘸取次氯酸钠溶液点在pH试纸上 试纸变白 次氯酸钠溶液呈中性
[C] 向2 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液中先滴加4滴0.1 mol·L-1 KCl溶液,再滴加4滴 0.1 mol·L-1 KI溶液 先产生白色沉淀,再产生黄色沉淀 AgCl转化为AgI,AgI溶解度小于AgCl溶解度
[D] 取两份新制氯水,分别滴加AgNO3溶液和淀粉KI溶液 前者有白色沉淀,后者溶液变蓝色 氯气与水的反应存在限度
3.(2022·广东卷,8)实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是(　　)
　
[A] [B]
　
[C] [D]
4.(2021·北京卷,19)某小组探究卤素参与的氧化还原反应,从电极反应角度分析物质氧化性和还原性的变化规律。
(1)浓盐酸与MnO2混合加热生成氯气。氯气不再逸出时,固液混合物A中仍存在盐酸和MnO2。
①反应的离子方程式是 　。
②电极反应式:
ⅰ.还原反应:MnO2+2e-+4H+Mn2++2H2O。
ⅱ.氧化反应:　　　　　　　　　　　　　　　。
③根据电极反应式,分析A中仍存在盐酸和MnO2的原因。
ⅰ.随c(H+)降低或c(Mn2+)升高,MnO2氧化性减弱。
ⅱ.随c(Cl-)降低,　 。
④补充实验证实了③中的分析。
序号 实验操作 试剂 产物
Ⅰ 较浓 H2SO4 有氯气
Ⅱ a 有氯气
Ⅲ a+b 无氯气
a是　　　　　　,b是　　　　　　　。
(2)利用c(H+)对MnO2氧化性的影响,探究卤素离子的还原性。相同浓度的KCl、KBr和KI溶液,能与MnO2反应所需的最低c(H+)由大到小的顺序是　　　　　　　　,从原子结构角度说明理由:　 　。
(3)根据(1)中结论推测:酸性条件下,加入某种化合物可以提高溴的氧化性,将Mn2+氧化为MnO2。经实验证实了推测,该化合物是　 。
(4)Ag分别与1 mol·L-1的盐酸、氢溴酸和氢碘酸混合,Ag只与氢碘酸发生置换反应,试解释原因: 　。
(5)总结:物质氧化性和还原性变化的一般规律是 　。
第1讲　氯及其化合物
考点一　氯及其化合物
必备知识整合
一、1.刺激　大
2.[示例] ①棕红　2Fe+3Cl22FeCl3　棕黄　Cu+Cl2CuCl2　白　2Na+Cl22NaCl　苍白　②Cl2+2KI2KCl+I2　Cl2+SO2+2H2OH2SO4+2HCl
Cl2+2FeCl22FeCl3
(2)氧化　还原
[示例] ①Cl2+H2OHCl+HClO　②Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O　2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
3.(1)Cl2+H2OHCl+HClO　HClOH++ClO-
　Cl2、HClO、H2O　H+、Cl-、ClO-、OH-　(3)纯净
混合　混合　黄绿　浅黄绿　无　酸　氧化　漂白
二、1.弱　2HClO2HCl+O2↑　棕色
2.(1)NaClO　2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O　(2)Ca(ClO)2　2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O　碱　氧化　Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3+2HClO　Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3+2HClO、2HClO2HCl+O2↑
[理解·辨析] (1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√　(7)×　(8)×
关键能力提升
1.【答案】 ①②⑤⑥⑦
【解析】 氯气氧化苦卤得到溴单质,发生置换反应,离子方程式正确,①正确;试纸变蓝是因为Cl2和KI反应生成I2,反应的化学方程式为Cl2+2KII2+2KCl,氧化性Cl2>I2,②正确;石灰乳中氢氧化钙不能拆,反应为Cl2+Ca(OH)2Ca2++ClO-+Cl-+H2O,③错误;碘化亚铁溶液与等物质的量的氯气反应,则碘离子与氯气恰好完全反应,2I-+Cl2I2+2Cl-,④错误;工业制氯化氢是利用氢气和氯气反应生成的,化学方程式为 H2+Cl22HCl,⑤正确;Cl2通入氢氧化钠溶液中反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应的离子方程式为Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O,⑥正确;Ca(OH)2溶液与Cl2反应生成氯化钙、次氯酸钙和水,⑦正确。
2.(1)干燥的有色(或A中)布条不褪色,湿润的有色(或B中)布条褪色　Cl2无漂白性,Cl2与水反应生成的HClO有漂白性
(2)Cl2+H2OH++Cl-+HClO
(3)吸收氯气,防止污染环境
(4)溶液先变为红色,然后褪色
(5)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
(6)H2O+S+Cl22H++S+2Cl-
3.A　氯水中存在反应Cl2+H2OH++Cl-+HClO,若反应使溶液中c(HClO)增大,则溶液的漂白性会增强。向溶液中加入碳酸钙粉末,发生反应2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO2↑,消耗HCl,使平衡正向移动,导致c(HClO)增大,则溶液的漂白性会增强,故A符合题意;若加入稀硫酸,使溶液中c(H+)增大,平衡逆向移动,溶液的漂白性减弱,故B不符合题意;加水,水对氯水起稀释作用,使溶液的漂白性减弱,故C不符合题意;加入二氧化硫的水溶液,二氧化硫有还原性,与氯气反应,SO2+Cl2+2H2OH2SO4+2HCl,c(H+) 增大,使化学平衡逆向移动,溶液的漂白性减弱,故D不符合题意。
4.【答案】 ①Cl2　②Cl-　③Cl2　④H+　⑤H+　HClO　⑥HClO
【解析】 氯水中存在反应Cl2+H2OHClO+H++Cl-、H2OOH-+H+,即氯水中含有Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-、少量OH-,根据氯水的成分可以确定氯水的性质。①观察氯水的颜色呈黄绿色,结论为氯水中含Cl2;②将氯水滴到AgNO3溶液中,Cl-和Ag+会发生反应生成氯化银白色沉淀,结论为氯水中含Cl-;③将氯水滴到淀粉KI试纸上,氯水中的Cl2具有氧化性,会将I-氧化成碘单质,碘单质遇淀粉变蓝,结论为氯水中含Cl2;④将足量的氯水滴到Na2CO3溶液中,C和H+会发生反应生成水和二氧化碳,实验现象为有气泡产生,结论为氯水中含H+;⑤将氯水滴到紫色石蕊溶液中,氯水中含有H+,氯水显酸性,紫色石蕊溶液遇酸变红,由于HClO具有漂白性,可以使红色石蕊溶液褪色,结论为氯水中含有H+、HClO;⑥将氯水滴到有色布条上,由于HClO具有漂白性,实验现象为有色布条褪色,结论为氯水中含有HClO。
5.C　实验Ⅱ中蓝色迅速褪去的原因是发生了反应ClO-+H+HClO,HClO具有漂白性,使溶液蓝色迅速褪去,故A正确;对比实验Ⅱ和Ⅲ,H2SO4浓度越大,酸性越强,ClO-的氧化性越强,甚至与Cl-反应生成Cl2,故B正确;实验Ⅲ中产生的气体是Cl2,氯气是由ClO-和HClO氧化漂白之后生成的Cl-在酸性条件下反应生成的,反应的离子方程式为ClO-+Cl-+2H+Cl2↑+H2O,故C错误;通过三个实验对比可知,加酸可以提高“84”消毒液的漂白效果,但若是酸性太强,发生实验Ⅲ的反应,产生氯气,则会造成安全隐患,故D正确。
6.A　NH2OH(羟胺)和HCl没有强氧化性,不是氯胺的水解产物,水解产物应为NH3和HClO,故A错误;氯胺分子中氮原子和2个氢原子、1个氯原子分别形成1个共用电子对,故电子式为,故B正确;氯胺具有强氧化性,故氯胺中氯元素为+1价,氮元素为-3价,故C正确;氯胺中氯元素为+1价,与漂白粉中有效成分次氯酸钙中氯元素价态相同,消毒原理相似,故D正确。
7.(1)4H++5ClCl-+4ClO2↑+2H2O
(2)2ClO2+2OH-Cl+Cl+H2O
(3)ClO2　等物质的量的ClO2作氧化剂时得电子数比Cl2得电子数多
8.【答案】 1.74 g
【解析】 1 mol Cl2被还原成Cl-时,得2 mol电子,即Cl2~2e-,1 mol KClO3被还原成Cl-时,得6 mol电子,即 KClO3~6e-,设KClO3的有效氯含量为x,则有×6 mol=
×2 mol,解得x≈1.74 g。
考点二　氯气的实验室制备方法
必备知识整合
1.[示例] 加热　MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O　ClO-+Cl-+2H+Cl2↑+H2O　Cl+5Cl-+6H+3Cl2↑+3H2O　2Mn+10Cl-+16H+2Mn2++5Cl2↑+8H2O
2.(1)稀盐酸与MnO2不反应　(2)减少HCl挥发　(3)向上排空气　排饱和食盐水　饱和食盐水中Cl-浓度较大,抑制了Cl2与水的反应,Cl2在饱和食盐水中的溶解度很小　(4)①观察集气瓶中气体颜色的变化,若集气瓶上部充满黄绿色气体,则证明Cl2已收集满　②变蓝　③先变红后褪色　(5)Ca(OH)2溶解度小,溶液浓度低,吸收不完全
[理解·辨析] (1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
关键能力提升
1.A　图1装置注水后无论气密性是否良好,水都能顺利流下,不能检查装置的气密性,故A符合题意;图1装置中,浓盐酸与二氧化锰在加热的条件下反应可制备Cl2,故B不符合题意;饱和食盐水除去氯气中的HCl气体,浓硫酸干燥氯气,且氯气的密度比空气的大,可通过图2装置干燥并收集一定量的Cl2,故C不符合题意;连接图1、图3装置,打开K1,点燃酒精灯,制备氯气,氯气进入水中,可制备少量氯水,多余的氯气用碱液吸收,故D不符合题意。
2.D　尾气处理不能采用封闭装置,D错误。
3.【答案】 (1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)cdbae　除去氯气中混有的HCl气体
(3)ClO-+CO2+H2OHClO+HC
(4)c(Cl-)低　一
(5)7.3　0.2
【解析】 (1)实验室用二氧化锰与浓盐酸混合加热制取Cl2,其反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)用该方法制得的氯气中会混有杂质气体HCl和水蒸气,应先通过饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸吸收水蒸气,且洗气时导气管需要长进短出,所以净化与收集Cl2所需装置的接口连接顺序为cdbae。
(3)NaClO是漂白液的有效成分,漂白时,次氯酸钠与二氧化碳和水反应生成碳酸氢钠和次氯酸,其反应的离子方程式为ClO-+CO2+H2OHClO+HC。
(4)二氧化锰与浓盐酸反应的实质是MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O,由此可知决定氯气生成的主要粒子是H+、Cl-,猜想一中小明认为是c(H+)低导致,则猜想二中小红认为是 c(Cl-)低导致。通过对比实验现象,b、d中存在Cl-,但没有黄绿色气体生成可知猜想一正确。
(5)反应的关系式为MnO2~2HCl(还原剂),8.7 g即 0.1 mol MnO2与足量浓盐酸混合加热,则被氧化的HCl的物质的量为0.2 mol,质量为0.2×36.5 g=7.3 g,反应中转移的电子的物质的量为0.2 mol。
4.B　虚框中装置气密性检验可用滴液法,用止水夹夹住装置A两端橡胶管,打开分液漏斗活塞,加水,一段时间后,水不能顺利流下,则气密性良好,A正确;因反应2Cl2+2Na2CO3+H2O2NaHCO3+2NaCl+Cl2O需要有水参与,不能用浓硫酸除去水,装置B中试剂应是饱和食盐水,除去HCl,B错误;根据Cl2O的沸点可知Cl2O在液氨中冷凝,所以装置D收集Cl2O,C正确;Cl2O浓度过高易发生分解并爆炸,通入N2可稀释Cl2O,降低爆炸风险,D正确。
5.C　已知四氯化钛极易水解,遇空气中的水蒸气即产生“白烟”,而制得的氯气中混有水蒸气,所以②中应盛装浓硫酸,故A正确;TiCl4的熔、沸点较低,制得的TiCl4应经过冷凝处理,则该装置中冷凝管具有冷凝、回流和导气的作用,故B正确;因四氯化钛极易水解,所以应在④和⑤之间增加一个防止水蒸气进入④的装置,故D正确。
6.【答案】 (1)KClO3+6HCl(浓)KCl+3Cl2↑+3H2O
(2)ih→de→fg(或gf)→bc(或cb)→de
(3)饱和食盐水　除去混在氯气中的HCl气体　硼粉与HCl气体反应生成H2,加热H2与Cl2的混合气体易发生爆炸
(4)除去多余的氯气,防止污染空气　冷凝BCl3,使其液化
(5)会生成B2O3,使产品不纯
【解析】 (1)装置A用氯酸钾固体与浓盐酸反应制取氯气,反应的化学方程式为KClO3+6HCl(浓)KCl+3Cl2↑+3H2O。
(2)装置A制备氯气,装置E中饱和食盐水吸收HCl气体,装置C中浓硫酸吸水干燥,为保证除杂充分,导气管均长进短出,干燥纯净的氯气与硼粉在装置D中发生反应,用装置B中冰水冷凝并收集产物BCl3,装置F中NaOH溶液吸收尾气,防止污染空气,为防止装置F中的水蒸气进入装置B,在装置B和F之间连接一个干燥装置C,故接口连接顺序为a→ih→de→fg(或gf)→bc(或cb)→de→j。
(3)装置E中为饱和食盐水,作用是除去氯气中的HCl气体,若拆去装置E,硼粉与HCl气体反应生成H2,加热H2与Cl2的混合气体易发生爆炸。
(4)装置F中NaOH溶液可以吸收未反应的氯气,防止污染空气;BCl3的沸点为12.5 ℃,所以装置B中冰水的作用是冷凝产物BCl3。
(5)装置D中发生反应前先通入一段时间的氯气,排尽装置中的空气。若缺少此步骤,氧气与硼粉会生成B2O3,使产品不纯。
考点三　氯及其化合物的转化关系
必备知识整合
2.①MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O　②Cl2+H2OHCl+HClO　③2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O　④NaClO+2HClNaCl+Cl2↑+H2O　⑤2HClO2HCl+O2↑　⑥2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑　⑦2Fe+3Cl22FeCl3　
⑧2FeCl2+Cl22FeCl3
[理解·辨析] (1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√
关键能力提升
1.C　
2.C　a为HCl,具有还原性,可被酸性高锰酸钾溶液氧化,生成氯气(b),可制备b,故A正确;浓盐酸与二氧化锰加热反应生成氯气,氯气与水反应生成HClO,HClO光照分解生成HCl,则存在a→b→d→a的转化关系,故B正确;氯气溶于水得到氯水,为混合物,而液氯为纯净物,故C错误;c为ClO2,具有强氧化性,可用于自来水消毒,故D正确。
3.【答案】 (1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)除去氯气中的氯化氢杂质　吸收氯气,防止污染环境
(3)反应温度不同
(4)紫红　<
(5)3.7
【解析】 (1)题述实验制备氯气是二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水,其反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)氯气中含有挥发出的HCl气体,因此装置a中饱和食盐水的作用是除去氯气中的氯化氢;由于氯气有毒,为了防止污染空气,常用NaOH溶液吸收,因此装置d的作用是吸收氯气,防止污染环境。
(3)制备KClO3是氯气和氢氧化钾溶液在加热条件下反应,制备NaClO是氯气和氢氧化钠溶液在冰水中反应,因此制备二者的差异是反应温度不同。
(4)根据题意A试管溶液颜色不变,说明氯酸钾和KI溶液不反应,B试管溶液变为棕色,说明次氯酸钠与KI溶液反应生成了单质碘,加入CCl4振荡,四氯化碳萃取了单质碘,则静置后CCl4层显紫红色,可知该条件下氧化能力KClO3(5)根据题中信息得到关系式NaClO~I2~2S2,则装置c溶液中NaClO的含量为
≈3.7 g·L-1。
4.【答案】 (1)①Cl2+2NaClO22ClO2+2NaCl　②D
(2)4H++3S2-+2ClO23S↓+Cl-+Cl+2H2O
(3)随NaClO2溶液pH的增大,溶液中的ClO2、HClO2含量(或浓度)下降
【解析】 (1)①Cl2氧化NaClO2可得到NaCl和ClO2,其反应的化学方程式为Cl2+2NaClO22ClO2+2NaCl。
②NaClO2溶液用HCl酸化也可得到ClO2和NaCl,反应过程中NaClO2发生歧化反应,HCl只起酸化作用,则反应中HCl作酸性介质。
(2)pH=5时,ClO2与S2-反应生成硫沉淀、氯离子、亚氯酸根离子和水,由图1可知,Cl-和Cl的物质的量之比为 1∶1,则其反应的离子方程式为4H++3S2-+2ClO23S↓+Cl-+Cl+2H2O。
(3)ClO2、HClO2具有杀菌效果,其他条件一定时,测得随NaClO2溶液pH的增大,其杀菌效率呈下降趋势,可能的原因是随NaClO2溶液pH的增大,溶液中的ClO2、HClO2含量(或浓度)下降。
考点四　卤素　卤素离子的检验
必备知识整合
一、1.ⅦA
2.深红棕　紫黑　固体　液　挥发　升华　变蓝
3.HX+HXO　易　难　NaX+NaXO+H2O　>　>　<　<　易　难
5.(1)Cl2　H2、NaOH　(2)Cl2+2Br-Br2+2Cl-　Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4　(3)①Cl2+2I-2Cl-+I2　②苯或四氯化碳　蒸馏
二、1.白　浅黄　黄
2.Br-　I-
3.蓝
[示例] ②④⑤
[理解·辨析] (1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)×
关键能力提升
1.A　元素非金属性的强弱与其对应的氢化物溶液的酸性强弱无关,可根据其最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱进行比较,A错误;I2在KI溶液中存在平衡I2+I-,可使其溶解度增大,D正确。
2.B　E处棉花球变成黄色,说明发生反应Cl2+2Br-2Cl-+Br2,则Cl2的氧化性比Br2强,A、C正确;在F处,可能是未反应完的Cl2与KI发生反应置换出I2,使淀粉变蓝色,不能说明Br2的氧化性比I2强,B错误;装置G为尾气处理装置,Cl2与NaOH溶液反应的离子方程式为2OH-+Cl2ClO-+Cl-+H2O,D正确。
3.C　很多氧化剂(如HNO3、O3等)能将I-氧化为I2,A正确;稀硝酸酸化的硝酸银溶液与NaCl、NaBr、KI反应分别生成白色、浅黄色、黄色沉淀,可以鉴别,B正确;碘单质的CCl4溶液显紫色,C错误;CCl4的密度比水大,下层显橙红色,D正确。
4.D　F的非金属性比I强,IF5中碘元素和氟元素的化合价依次为+5价和-1价,故A错误;液态IF5电离类似水的电离,所以c(I)·c(I)是一个常数,故B错误;BrCl与足量FeBr2溶液反应的化学方程式为3BrCl+6FeBr2FeCl3+5FeBr3,BrCl中溴元素由+1价变为-1价,故 1 mol BrCl与足量FeBr2溶液完全反应时转移电子的物质的量为2 mol,故C错误;IBr中Br的电负性较大,溴元素为-1价、碘元素为+1价,IBr与水反应生成HIO和HBr,各元素化合价没有改变,不是氧化还原反应,故D正确。
5.(1)
(2)(CN)2+2NaOHNaCN+NaCNO+H2O
(3)2I-+Cl2I2+2Cl-
真题验收
1.B　漂白液的有效成分是次氯酸钠,A正确;ClO-水解生成HClO,水解方程式为ClO-+H2OHClO+OH-,使漂白液呈碱性,B不正确;通入CO2后,发生反应NaClO+CO2+H2ONaHCO3+HClO,漂白液消毒能力增强,C正确;次氯酸不稳定,次氯酸盐稳定,所以稳定性NaClO>HClO,D正确。
2.A　向碘的四氯化碳溶液中加入等体积浓碘化钾溶液,振荡,静置,溶液分层,下层由紫红色变为浅粉红色,上层呈棕黄色,说明碘与碘离子反应生成碘三离子使上层溶液呈棕黄色,说明碘在浓碘化钾溶液中的溶解能力大于在四氯化碳中的溶解能力,故A正确;次氯酸钠溶液具有强氧化性,能使有机色质漂白褪色,无法用pH试纸测定次氯酸钠溶液的pH,故B错误;由题意可知,向硝酸银溶液中加入氯化钾溶液时,硝酸银溶液过量,再加入碘化钾溶液时,只能证明有沉淀的生成,不能证明存在沉淀的转化,无法比较氯化银和碘化银的溶解度大小,故C错误;新制氯水中的氯气和次氯酸都能与碘化钾反应生成使淀粉变蓝色的碘,则溶液变蓝色不能说明溶液中存在氯气,无法证明氯气与水的反应存在限度,故D错误。
3.D　浓盐酸易挥发,制备的氯气中含有HCl,可用饱和食盐水除去HCl,Cl2可用浓硫酸干燥,故A不符合题意;氯气的密度大于空气的密度,可用向上排空气法收集,故B不符合题意;湿润的红布条褪色,干燥的红布条不褪色,可验证干燥的氯气不具有漂白性,故C不符合题意;氯气在水中的溶解度较小,应用NaOH溶液吸收尾气,故D符合题意。
4.【答案】 (1)①MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O　②2Cl--2e-Cl2↑　③Cl-还原性减弱(或Cl2的氧化性增强)　④KCl固体(或浓/饱和溶液)　MnSO4固体(或浓/饱和溶液)　
(2)KCl>KBr>KI　Cl、Br、I位于第ⅦA族,从上到下电子层数逐渐增加,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱,阴离子的还原性逐渐增强
(3)AgNO3(或Ag2SO4)
(4)比较AgX的溶解度,AgI溶解度最小,Ag++I-AgI↓ 使得Ag还原性增强得最多,使得2Ag+2H+2Ag++H2↑反应得以发生
(5)氧化剂(还原剂)的浓度越大,其氧化性(还原性)越强,还原产物(氧化产物)的浓度越大,氧化剂(还原剂)的氧化性(还原性)越弱;还原反应中,反应物浓度越大或生成物浓度越小,氧化剂氧化性越强
【解析】 (1)①二氧化锰和浓盐酸制氯气的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。②氧化反应中元素化合价升高,故氧化反应为2Cl--2e-Cl2↑。③反应不能发生也可能是还原剂还原性减弱,或者产生了氧化性更强的氧化剂,即Cl-还原性减弱或Cl2的氧化性增强。④可以从增大氯离子浓度的角度再结合实验Ⅱ的现象分析,试剂a可以是KCl固体(或浓/饱和溶液);结合实验Ⅲ的现象是没有氯气,且实验Ⅲ也加入了试剂a,那一定是试剂b影响了实验Ⅲ的现象,再结合原因ⅰ可知试剂b是 MnSO4固体(或浓/饱和溶液)。
(2)非金属性越弱,其阴离子的还原性越强,反应时所需的氢离子浓度越小,故顺序是KCl>KBr>KI;其原因是Cl、Br、I位于第ⅦA族,从上到下电子层数逐渐增加,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱,阴离子的还原性逐渐增强。
(3)根据(1)中的结论推测随Cl-浓度降低导致二氧化锰的氧化性减弱,那么如果降低Br-浓度则可以提高溴的氧化性,将Mn2+氧化为MnO2,故该化合物为AgNO3或Ag2SO4。
(4)若要使反应2Ag+2H+2Ag++H2↑发生,可以降低Ag+浓度,对比AgX的溶解度,AgI的溶解度最小,故Ag只与氢碘酸发生置换反应的原因是Ag++I-AgI↓使得Ag还原性增强得最多,使得2Ag+2H+2Ag++H2↑反应得以发生。
(5)物质氧化性和还原性还与物质的浓度有关,浓度越大,氧化性或者还原性越强,故规律为氧化剂(还原剂)的浓度越大,其氧化性(还原性)越强,还原产物(氧化产物)的浓度越大,氧化剂(还原剂)的氧化性(还原性)越弱;还原反应中,反应物浓度越大或生成物浓度越小,氧化剂氧化性越强。
(
第
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氯及其化合物
第1讲
1.了解氯的原子结构特点并能从原子结构角度出发认识氯气的化学性质。
2.了解重要的含氯化合物的性质及应用。
3.掌握实验室制取氯气的原理、装置和操作注意事项。
4.掌握卤素单质的性质及卤素离子(Cl-、Br-、I-)的检验。
5.了解海水提溴、海带提碘的化工流程及原理,掌握卤素单质的提取。
一、氯气的性质
1.氯气的物理性质
颜色 气味 密度 沸点 溶解性
黄绿色 强烈 性气味 比空 气 -34.6 ℃, 易液化 101 kPa,
25 ℃时1∶2
刺激
大
2.氯气的化学性质
(1)从原子结构角度认识氯气的化学性质——强氧化性。
[示例] 写出下列化学方程式或现象。
①氯气与单质的化合。
除以上外,氯气在一定条件下可与多种金属、非金属化合。
棕红　
棕黄
白
苍白
②与常见还原性物质反应。
a.与碘化钾溶液反应:　 。
b.与SO2水溶液反应: 　　　　　　 　。
c.与FeCl2溶液反应:　 。
(2)从化合价的角度认识Cl2的化学性质——歧化反应。
氯气与水或碱反应时,氯元素的化合价既有升高又有降低,因而氯气既表现 性又表现 性。
氧化
还原
[示例] 写出下列反应的化学方程式。
①与水反应:　 。
②与碱反应。
a.与烧碱反应:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
b.制取漂白粉:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
3.氯水
(1)从平衡的角度理解氯水的成分。
三种平衡 存在粒子
三种分子 四种离子
H2O H++OH-
Cl2、
HClO、
H2O
H+、Cl-、
ClO-、OH-
(2)从氯水成分的角度理解氯水的性质。
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,氯水中参与反应的粒子不同。
(3)液氯、新制氯水、久置氯水的比较。
项目 液氯 新制氯水 久置氯水
分类 物 物 物
颜色 色 色 色
粒子 种类 Cl2 Cl2、HClO、H2O、 H+、Cl-、ClO-、OH- H2O、H+、
Cl-、OH-
性质 氧化性 性、 性、 性 酸性
纯净
混合
混合
黄绿
浅黄绿
无
酸
氧化
漂白
二、次氯酸、次氯酸盐
1.次氯酸
弱
棕色
2.次氯酸盐
(1)漂白液(“84”消毒液)。
NaClO
(2)漂白粉。
Ca (ClO)2
碱
氧化
[理解·辨析] 判断正误
(1)过量的铁粉在氯气中加热,充分反应后产物为FeCl2。(　 　)
(2)标准状况下,11.2 L Cl2与水充分反应转移的电子数为0.5NA。(　 　)
(3)用pH试纸测出氯水的pH为3。(　 　)
(4)若贮氯罐意外发生泄漏,人们应用浸有一定浓度NaHCO3溶液的毛巾捂住鼻子,在低洼处等待救援。(　 　)
×
×
×
×
(5)漂白粉在空气中长时间放置,最终得到的固体产物为CaCO3。(　 　)
(6)常温下液态氯与铁不反应,故可用钢瓶储运液氯。(　 )
(7)漂白粉与浓盐酸可混合使用以提高消毒效果。(　 　)
(8)向Ca(ClO)2溶液中通入SO2,生成白色沉淀CaSO3。(　 　)
√
√
×
×
一、氯气性质及实验探究
1.下列有关氯气的说法正确的是　　　 　(填序号)。
①②⑤⑥⑦
2.根据下列装置图回答问题。
(1)装置A、B通入Cl2后,观察到的现象是
　 , 根据现象可得出的结论是
　　　　　　　 　　　　　　　　　　　 。
(2)装置B中发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　 　。
(3)装置F的作用是　 。
干燥的有色(或A中)布条不褪色,
湿润的有色(或B中)布条褪色
Cl2无漂白性,Cl2与水反应生成的HClO有漂白性
吸收氯气,防止污染环境
(4)实验开始后,观察装置C中的现象是　　　　　　　　　　　　　。
(5)装置E中发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　。
(6)通入Cl2时装置D中发生反应的离子方程式是
　　　　　　　　　　　 　　　　。
溶液先变为红色,然后褪色
二、氯水的性质及其应用
3.向新制氯水中加入少量下列物质,能增强溶液漂白能力的是(　　)
[A] 碳酸钙粉末 [B] 稀硫酸
[C] 水 [D] 二氧化硫水溶液
A
4.某学习小组设计以下六个实验探究氯水的成分,请填写下表。
实验 序号 操作及现象 结论
① 观察氯水的颜色呈黄绿色 氯水中含　
② 将氯水滴到AgNO3溶液中产生白色沉淀 氯水中含　
③ 将氯水滴到淀粉-KI试纸上,试纸变蓝 氯水中含　 　　
④ 将足量的氯水滴到Na2CO3溶液中,产生气泡 氯水中含　 　
⑤ 将氯水滴到紫色石蕊溶液中,溶液先变红后褪色 氯水中含　　　和 　 　
⑥ 将氯水滴到有色布条上,布条褪色 氯水中含　　　
Cl2
Cl-
Cl2　
H+
H+
HClO
HClO
三、次氯酸盐及含氯消毒剂
5.“84”消毒液(有效成分为NaClO)可用于消毒和漂白。下列对相关实验现象的分析不正确的是(　　)
C
实验 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
胶头滴管 中的液体 1 mL的蒸馏水 1 mL 0.000 2 mol·L-1的H2SO4溶液 1 mL
2 mol·L-1的H2SO4溶液
实验 现象 混合后溶液的pH=9.9,短时间内未褪色,一段时间后蓝色褪去 混合后溶液的pH=5.0,蓝色迅速褪去,无气体产生 混合后溶液的pH=3.2,蓝色迅速褪去,并产生大量气体,使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
6.氯胺是一种长效缓释有机氯消毒剂,有强氧化性,其杀菌能力是一般含氯消毒剂的4～5倍,下列有关氯胺(NH2Cl)的说法一定不正确的是(　　)
[A] 氯胺的水解产物为NH2OH(羟胺)和HCl
[B] 氯胺的电子式为
[C] 氯胺中氯元素为+1价
[D] 氯胺的消毒原理与漂白粉相似
A
7.二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色、易溶于水的气体,常用于饮用水消毒。按要求回答下列问题。
(1)NaClO2在酸性条件下反应生成ClO2和NaCl,写出反应的离子方程式:
。
(3)等物质的量的ClO2与Cl2相比,杀菌能力较强的是　　　　　　,试说明原因:　 　。
ClO2　
等物质的量的ClO2作氧化剂时得电子数比Cl2得电子数多
8.(2024·湖北孝昌统考,节选)KClO3可用于消毒。“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。KClO3的有效氯含量为　　　　　　。
1.74 g
1.制取原理
[示例] 完成下列氧化剂与浓盐酸反应的离子方程式并比较反应条件:
氧化剂 反应条件 离子方程式
MnO2 　　　 　 　　　　　　　　　　　
Ca(ClO)2 — 　　　　　　　　　　　　　　　
KClO3 — 　　　　　　　　　　　　　　　
KMnO4 — 　　　 　　　　　　　　　　　　
加热
2.实验装置
(1)反应物的选择:必须用浓盐酸,原因是 。
(2)加热温度:不宜过高,目的是 。
(3)收集方法:除图示 法,还可用 法,其原因是
。
稀盐酸与MnO2不反应
减少HCl挥发
向上排空气
排饱和食盐水
饱和食盐水中Cl-浓度较大,抑制了Cl2与水的反应,Cl2在饱和食盐水中的
溶解度很小
(4)验满方法:
①最简单的方法是
。
②将湿润的淀粉-KI试纸靠近盛Cl2的试剂瓶的瓶口,观察到试纸立即 ,则证明已集满。
③将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的试剂瓶的瓶口,观察到试纸 ,则证明已集满。
(5)尾气吸收:用NaOH溶液,不用Ca(OH)2溶液吸收的原因是
。
观察集气瓶中气体颜色的变化,若集气瓶上部充满黄绿色气体,则证明
Cl2已收集满
变蓝
先变红后褪色
Ca(OH)2溶解度小,溶液浓度
低,吸收不完全
[理解·辨析] 判断正误
(1)含4 mol HCl的浓盐酸与足量MnO2反应,可制备标准状况下22.4 L Cl2。
(　 　)
(2)用饱和食盐水或饱和NaHCO3溶液除去Cl2中混有的HCl。(　 　)
(3)用浓硫酸或碱石灰干燥Cl2。(　 　)
(4)用干燥的碘化钾淀粉试纸检验Cl2是否收集满。(　 　)
(5)用NaOH溶液吸收多余的Cl2时,为防止倒吸,导气管不能伸到液面以下。
(　 　)
×
×
×
×
×
一、实验室制取氯气的原理与装置
1.实验室中利用MnO2和浓盐酸制备干燥的Cl2及少量氯水并收集Cl2,下列图示装置和原理不能达到实验目的的是(　　)
[A] 连接图1、图2装置,向分液漏斗中注水,打开K1,关闭K2,检查装置气密性
[B] 图1装置中,滴加浓盐酸,点燃酒精灯,可制备Cl2
[C] 可通过图2装置干燥并收集一定量的Cl2
[D] 连接图1、图3装置,打开K1,点燃酒精灯,可制备少量氯水
A
【解析】 图1装置注水后无论气密性是否良好,水都能顺利流下,不能检查装置的气密性,故A符合题意;图1装置中,浓盐酸与二氧化锰在加热的条件下反应可制备Cl2,故B不符合题意;饱和食盐水除去氯气中的HCl气体,浓硫酸干燥氯气,且氯气的密度比空气的大,可通过图2装置干燥并收集一定量的Cl2,故C不符合题意;连接图1、图3装置,打开K1,点燃酒精灯,制备氯气,氯气进入水中,可制备少量氯水,多余的氯气用碱液吸收,故D不符合题意。
2.以下对实验室制氯气相关装置改进不能达到实验目的的是(　　)
[A] 制备装置 [B] 净化装置
[C] 干燥装置 [D] 收集和尾气处理装置
D
【解析】 尾气处理不能采用封闭装置,D错误。
3.舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体“氯气”。
(1)实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为
　 。
(2)实验室制取干燥Cl2时,净化与收集Cl2所需装置的接口连接顺序为
　　　　　　　;饱和食盐水的作用是　 。
cdbae
除去氯气中混有的HCl气体
【解析】 (2)用该方法制得的氯气中会混有杂质气体HCl和水蒸气,应先通过饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸吸收水蒸气,且洗气时导气管需要长进短出,所以净化与收集Cl2所需装置的接口连接顺序为cdbae。
(3)用NaOH溶液吸收尾气时生成NaClO,NaClO是漂白液的有效成分,用离子方程式表示其漂白的原理(查资料可知生成了NaHCO3):
　 。
(4)某兴趣小组在实验中发现浓盐酸与MnO2混合加热生成氯气,稀盐酸与MnO2混合加热不生成氯气。对用稀盐酸实验没有氯气生成的原因,该兴趣小组经讨论后有如下猜想:
猜想一:小明认为是c(H+)低导致。
猜想二:小红认为是　　　　　　导致。
小组设计了以下实验方案进行验证:
a.稀盐酸滴入MnO2中,然后通入HCl气体加热
b.稀盐酸滴入MnO2中,然后加入NaCl固体加热
c.稀盐酸滴入MnO2中,然后加入浓硫酸加热
d.MnO2与NaCl的浓溶液混合加热
e.浓硫酸与NaCl固体、MnO2固体共热
实验现象:a、c、e有黄绿色气体生成,b、d没有黄绿色气体生成。
由此可知猜想　　　　　　成立。
c(Cl-)低
一
(5)若用8.7 g MnO2与足量浓盐酸混合加热,则被氧化的HCl的质量为　　 g,
反应中转移的电子的物质的量为　　　　　　 mol。
7.3
0.2
【解析】 (5)反应的关系式为MnO2～2HCl(还原剂),8.7 g即0.1 mol MnO2与足量浓盐酸混合加热,则被氧化的HCl的物质的量为0.2 mol,质量为0.2×36.5 g=7.3 g,反应中转移的电子的物质的量为0.2 mol。
二、氯气实验室制备的延伸——含氯化合物的制备
相关物质数据
物质 熔点 沸点
Cl2O -116 ℃ 3.8 ℃
Cl2 — -34.6 ℃
液氨 — -33.5 ℃
[A] 检查虚框中装置气密性可用滴液法 [B] 装置B中试剂是浓硫酸
[C] 装置D收集Cl2O [D] 通入N2可降低爆炸风险
B
5.四氯化钛(TiCl4)极易水解,遇空气中的水蒸气即产生“白烟”,常用作烟幕弹。其熔点为-25 ℃,沸点为136.4 ℃。某实验小组设计如图装置(部分加热和夹持装置省略),用Cl2与C、TiO2制备TiCl4。下列说法不正确的是(　　)
[A] ②中应盛装浓硫酸
[B] 冷凝管有冷凝、回流和导气的作用
[C] ③中的反应中,TiO2是氧化剂,C是还原剂
[D] 该设计存在不足,如④和⑤之间缺少防止水蒸气进入④的装置
C
【解析】 已知四氯化钛极易水解,遇空气中的水蒸气即产生“白烟”,而制得的氯气中混有水蒸气,所以②中应盛装浓硫酸,故A正确;TiCl4的熔、沸点较低,制得的TiCl4应经过冷凝处理,则该装置中冷凝管具有冷凝、回流和导气的作用,故B正确;因四氯化钛极易水解,所以应在④和⑤之间增加一个防止水蒸气进入④的装置,故D正确。
6.(2024·山西吕梁阶段检测)三氯化硼(BCl3),主要用作半导体硅的掺杂源或有机合成催化剂,还用于高纯硼或有机硼的制取。某兴趣小组用氯气和硼为原料,采用下列装置(部分装置可重复使用)制备BCl3。
请回答下列问题。
(1)装置A可用氯酸钾固体与浓盐酸反应制取氯气,反应的化学方程式为
　 。
(2)装置从左到右的接口连接顺序为a→　　 　　　　　　　　 　 　　→j。
ih→de→fg(或gf)→bc(或cb)→de
【解析】 (2)装置A制备氯气,装置E中饱和食盐水吸收HCl气体,装置C中浓硫酸吸水干燥,为保证除杂充分,导气管均长进短出,干燥纯净的氯气与硼粉在装置D中发生反应,用装置B中冰水冷凝并收集产物BCl3,装置F中NaOH溶液吸收尾气,防止污染空气,为防止装置F中的水蒸气进入装置B,在装置B和F之间连接一个干燥装置C,故接口连接顺序为a→ih→de→fg(或gf)→bc(或cb)→de→j。
(3)装置E中的试剂为　 , 作用是　　　　　　　　　　　　　。如果拆去装置E,可能的后果是　
。
饱和食盐水
除去混在氯气中的HCl气体
硼粉与HCl气体反应生成H2,加热H2与Cl2的
混合气体易发生爆炸
【解析】 (3)装置E中为饱和食盐水,作用是除去氯气中的HCl气体,若拆去装置E,硼粉与HCl气体反应生成H2,加热H2与Cl2的混合气体易发生爆炸。
(4)装置F的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,装置B中冰水的作用是　　　　　　　　　　　。
除去多余的氯气,防止污染空气　
冷凝BCl3,使其液化
【解析】 (4)装置F中NaOH溶液可以吸收未反应的氯气,防止污染空气;BCl3的沸点为12.5 ℃,所以装置B中冰水的作用是冷凝产物BCl3。
(5)装置D中发生反应前先通入一段时间的氯气,排尽装置中的空气。若缺少此步骤,则造成的结果是　　　　　　　　　　　　　　。
会生成B2O3,使产品不纯
【解析】 (5)装置D中发生反应前先通入一段时间的氯气,排尽装置中的空气。若缺少此步骤,氧气与硼粉会生成B2O3,使产品不纯。
1.根据氯元素的“价—类”二维图,填充恰当的物质。
2.完成上述转化关系中①～⑧的化学方程式(合理即可)。
① ;
② ;
③ ;
④ ;
⑤ ;
⑥ ;
⑦ ;
⑧ 。
[理解·辨析] 判断正误
(1)1 mol氯气分别与铁和铝完全反应时转移的电子数均为3NA。(　 　)
×
√
√
×
(5)Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂。(　 　)
(6)用Cl2消毒的自来水中可能会生成有机氯化物,对人体有害。(　 　)
×
√
一、氯元素及其化合物的转化
1.氯及含氯物质在生产、生活中具有广泛的应用。下列含氯物质的转化正确的是(　　)
C
2.(2024·天津河北区二模)部分含氯物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)
[A] a的浓溶液与KMnO4反应制得b
[B] 存在a→b→d→a的转化关系
[C] b溶于水制得液氯
[D] c是一种新型消毒剂
C
【解析】 a为HCl,具有还原性,可被酸性高锰酸钾溶液氧化,生成氯气(b),可制备b,故A正确;浓盐酸与二氧化锰加热反应生成氯气,氯气与水反应生成HClO,HClO光照分解生成HCl,则存在a→b→d→a的转化关系,故B正确;氯气溶于水得到氯水,为混合物,而液氯为纯净物,故C错误;c为ClO2,具有强氧化性,可用于自来水消毒,故D正确。
二、物质制备实验中含氯物质的转化
3.氯可形成多种含氧酸盐,广泛应用于日常生活中杀菌、消毒及化工领域,实验室中利用如图装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO,并探究其化学性质。回答下列问题。
(1)写出上述实验制备氯气的化学方程式:
　 。
(2)装置a中饱和食盐水的作用是　　　　　　　　　 　　　　　;装置d的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　。
除去氯气中的氯化氢杂质
吸收氯气,防止污染环境
【解析】 (2)氯气中含有挥发出的HCl气体,因此装置a中饱和食盐水的作用是除去氯气中的氯化氢;由于氯气有毒,为了防止污染空气,常用NaOH溶液吸收,因此装置d的作用是吸收氯气,防止污染环境。
(3)比较制备KClO3和NaClO的条件,二者的差异是　　　　　　　　　。
反应温度不同
【解析】 (3)制备KClO3是氯气和氢氧化钾溶液在加热条件下反应,制备NaClO是氯气和氢氧化钠溶液在冰水中反应,因此制备二者的差异是反应温度不同。
(4)取少量KClO3和NaClO溶液分别置于A和B试管中,滴加中性KI溶液。A试管溶液颜色不变。B试管溶液变为棕色,加入CCl4振荡,静置后CCl4层显
　　　 　色,可知该条件下氧化能力KClO3　　 　　(填“>”或“<”)
NaClO。
紫红
【解析】 (4)根据题意A试管溶液颜色不变,说明氯酸钾和KI溶液不反应,B试管溶液变为棕色,说明次氯酸钠与KI溶液反应生成了单质碘,加入CCl4振荡,四氯化碳萃取了单质碘,则静置后CCl4层显紫红色,可知该条件下氧化能力KClO3<
(5)测定装置c中NaClO含量的实验步骤如下:
Ⅰ.取装置c中溶液20 mL于锥形瓶,加足量盐酸酸化,迅速加入过量KI溶液,盖紧瓶塞并在暗处(防止HClO分解)充分反应。
则装置c溶液中NaClO的含量为　　　　g·L-1 (保留1位小数)。
3.7
4.二氧化氯(ClO2)是一种强氧化剂,广泛用于消毒杀菌、漂白、脱硫和脱硝等。
(1)亚氯酸钠(NaClO2)可用于制备ClO2。
①Cl2氧化NaClO2可得到ClO2,写出反应的化学方程式:
　 。
②NaClO2溶液用HCl酸化也可得到ClO2和NaCl。反应中HCl作　　　　(填字母)。
A.氧化剂 B.还原剂
C.催化剂 D.酸性介质
D
【解析】 ②NaClO2溶液用HCl酸化也可得到ClO2和NaCl,反应过程中NaClO2发生歧化反应,HCl只起酸化作用,则反应中HCl作酸性介质。
(3)NaClO2溶液中含氯组分(Cl-未画出)的百分含量(δ)随pH变化情况如图2所示。
其他条件一定时,测得随NaClO2溶液pH的增大,其杀菌效率呈下降趋势,可能的原因是
　。
随NaClO2溶液pH的增大,溶液中的ClO2、HClO2含量(或
浓度)下降
【解析】 (3)ClO2、HClO2具有杀菌效果,其他条件一定时,测得随NaClO2溶液pH的增大,其杀菌效率呈下降趋势,可能的原因是随NaClO2溶液pH的增大,溶液中的ClO2、HClO2含量(或浓度)下降。
一、卤素
1.卤族元素
卤族元素又称卤素,位于元素周期表的第 族,基态原子价层电子排布式为ns2np5。
ⅦA
2.溴、碘单质物理性质比较
性质 Br2 I2
颜色 色 色
状态 液体
溶解性 (1)在水中溶解度不大; (2)易溶于有机溶剂
特性 常温下唯一呈 态的非金属单质、易 、有毒 (1)易 ;
(2)使淀粉溶液
深红棕
紫黑
固体
液
挥发
升华
变蓝
3.氯、溴、碘单质化学性质比较
HX+HXO
易
难
NaX+NaXO+H2O
>
>
<
<
易
难
4.氟的特殊性
(1)氟无正化合价。
(3)在HX中,HF的熔、沸点最高(分子间存在氢键),氢氟酸是弱酸,能腐蚀玻璃。
5.氯、溴、碘的提取——海水资源的开发利用
(1)氯的提取——氯碱工业。
Cl2
H2 、NaOH
(2)海水提溴。
反应原理:
氧化(离子方程式): 。
富集(化学方程式): 。
(3)海带提碘。
①化学原理: 。
②物理原理:单质碘用 萃取,分液后用 法将碘与有机溶剂分开。
苯或四氯化碳
蒸馏
二、卤素离子的检验方法
1.AgNO3溶液(稀硝酸)——沉淀法
白
浅黄
黄
2.置换——萃取法
Br-
I-
3.氧化-淀粉法检验I-
蓝
[示例] 鉴别NaCl溶液、NaBr溶液、NaI溶液可以选用的试剂是　　　　(填序号)。
①碘水、淀粉溶液　②氯水、CCl4　③溴水、苯　④稀硝酸、AgNO3溶液　⑤氯水、苯　⑥CCl4、淀粉溶液
②④⑤
[理解·辨析] 判断正误
(1)卤素气态氢化物的水溶液都是强酸溶液,且酸性依次增强。(　 　)
(2)清洗碘升华实验所用试管的操作是先用酒精清洗,再用水清洗。(　 　)
(3)液溴易挥发,在存放液溴的试剂瓶中应加水封。(　 　)
(4)类比Fe与Cl2的反应推断Fe与I2反应时生成FeI3。(　 　)
(5)可用F2与NaCl溶液反应产生Cl2,验证F2的氧化性强Cl2。(　 　)
×
√
√
×
×
(6)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-。
(　 　)
(7)HCl、HBr、HI都可用浓硫酸干燥。(　 　)
(8)可用淀粉溶液检验食盐是否加碘。(　 　)
×
×
×
一、卤素单质的性质
1.下列有关卤素的说法错误的是(　　)
[A] 从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实,可推出F、Cl、Br、I的非金属性递增的规律
[B] HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱,还原性依次增强
[C] 单质的颜色随核电荷数的增加而加深
[D] 碘在碘化钾溶液中的溶解度大于在纯水中的溶解度
A
2.某化学小组用如图所示装置验证卤素单质氧化性的相对强弱。下列说法不正确的是(　　)
B
[A] E处棉花球变成黄色,说明Cl2的氧化性比Br2强
[B] F处棉花球变成蓝色,说明Br2的氧化性比I2强
二、卤素离子的检验
3.下列叙述错误的是(　　)
[A] 能使湿润的淀粉-KI试纸变成蓝色的物质不一定是Cl2
[B] 用稀硝酸酸化的硝酸银溶液能一次鉴别NaCl、NaBr、KI三种失去标签的溶液
[C] 某溶液中加入CCl4,CCl4层显紫色,证明原溶液中存在I-
[D] 某浅黄色的溴水,加入CCl4振荡、静置后,下层显橙红色
C
【解析】 很多氧化剂(如HNO3、O3等)能将I-氧化为I2,A正确;稀硝酸酸化的硝酸银溶液与NaCl、NaBr、KI反应分别生成白色、浅黄色、黄色沉淀,可以鉴别,B正确;碘单质的CCl4溶液显紫色,C错误;CCl4的密度比水大,下层显橙红色,D正确。
三、卤素互化物与拟卤素的性质
4.(2024·安徽芜湖阶段检测)卤素间形成的化合物如“IF5、BrCl、IBr”等称为卤素互化物,化学性质与卤素单质类似。下列关于卤素互化物性质的描述及发生的相关反应正确的是(　　)
[A] IF5和卤素单质一样,元素化合价都是0
[C] 1 mol BrCl与足量FeBr2溶液完全反应时转移电子的物质的量为1 mol
[D] IBr与水发生的反应不是氧化还原反应
D
5.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 　　　　　 　　　。
1.(2024·浙江1月选考,2)工业上将Cl2通入冷的NaOH溶液中制得漂白液,下列说法不正确的是(　　)
[A] 漂白液的有效成分是NaClO
[B] ClO-水解生成HClO使漂白液呈酸性
[C] 通入CO2后的漂白液消毒能力增强
[D] NaClO溶液比HClO溶液稳定
B
2.(2023·浙江6月选考,16)探究卤族元素单质及其化合物的性质,下列方案设计、现象和结论都正确的是(　　)
A
选项 实验方案 现象 结论
[A] 往碘的CCl4溶液中加入等体积浓KI溶液,振荡 分层,下层由紫红色变为浅粉红色,上层呈棕黄色 碘在浓KI溶液中的溶解能力大于在CCl4中的溶解能力
[B] 用玻璃棒蘸取次氯酸钠溶液点在pH试纸上 试纸变白 次氯酸钠溶液呈中性
[C] 向2 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液中先滴加4滴0.1 mol·L-1 KCl溶液,再滴加4滴 0.1 mol·L-1 KI溶液 先产生白色沉淀,再产生黄色沉淀 AgCl转化为AgI,AgI溶解度小于AgCl溶解度
[D] 取两份新制氯水,分别滴加AgNO3溶液和淀粉-KI溶液 前者有白色沉淀,后者溶液变蓝色 氯气与水的反应存在限度
【解析】 向碘的四氯化碳溶液中加入等体积浓碘化钾溶液,振荡,静置,溶液分层,下层由紫红色变为浅粉红色,上层呈棕黄色,说明碘与碘离子反应生成碘三离子使上层溶液呈棕黄色,说明碘在浓碘化钾溶液中的溶解能力大于在四氯化碳中的溶解能力,故A正确;次氯酸钠溶液具有强氧化性,能使有机色质漂白褪色,无法用pH试纸测定次氯酸钠溶液的pH,故B错误;由题意可知,向硝酸银溶液中加入氯化钾溶液时,硝酸银溶液过量,再加入碘化钾溶液时,只能证明有沉淀的生成,不能证明存在沉淀的转化,无法比较氯化银和碘化银的溶解度大小,故C错误;新制氯水中的氯气和次氯酸都能与碘化钾反应生成使淀粉变蓝色的碘,则溶液变蓝色不能说明溶液中存在氯气,无法证明氯气与水的反应存在限度,故D错误。
3.(2022·广东卷,8)实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是(　　)
D
[A]　 [B] [C]　 [D]
【解析】 浓盐酸易挥发,制备的氯气中含有HCl,可用饱和食盐水除去HCl,
Cl2可用浓硫酸干燥,故A不符合题意;氯气的密度大于空气的密度,可用向上排空气法收集,故B不符合题意;湿润的红布条褪色,干燥的红布条不褪色,可验证干燥的氯气不具有漂白性,故C不符合题意;氯气在水中的溶解度较小,应用NaOH溶液吸收尾气,故D符合题意。
4.(2021·北京卷,19)某小组探究卤素参与的氧化还原反应,从电极反应角度分析物质氧化性和还原性的变化规律。
(1)浓盐酸与MnO2混合加热生成氯气。氯气不再逸出时,固液混合物A中仍存在盐酸和MnO2。
①反应的离子方程式是 　 。
ⅱ.氧化反应:　　　　　　　　　　　　　　　。
③根据电极反应式,分析A中仍存在盐酸和MnO2的原因。
ⅰ.随c(H+)降低或c(Mn2+)升高,MnO2氧化性减弱。
ⅱ.随c(Cl-)降低,　 。
Cl-还原性减弱(或Cl2的氧化性增强)
【解析】 ③反应不能发生也可能是还原剂还原性减弱,或者产生了氧化性更强的氧化剂,即Cl-还原性减弱或Cl2的氧化性增强。
④补充实验证实了③中的分析。
序号 实验操作 试剂 产物
Ⅰ 较浓 H2SO4 有氯气
Ⅱ a 有氯气
Ⅲ a+b 无氯气
a是　　　　　 　,b是　 　　　 　　　。
KCl固体(或浓/饱和溶液)
MnSO4固体(或浓/饱和溶液)　
【解析】 ④可以从增大氯离子浓度的角度再结合实验Ⅱ的现象分析,试剂a可以是KCl固体(或浓/饱和溶液);结合实验Ⅲ的现象是没有氯气,且实验Ⅲ也加入了试剂a,那一定是试剂b影响了实验Ⅲ的现象,再结合原因ⅰ可知试剂b是MnSO4固体(或浓/饱和溶液)。
(2)利用c(H+)对MnO2氧化性的影响,探究卤素离子的还原性。相同浓度的KCl、KBr和KI溶液,能与MnO2反应所需的最低c(H+)由大到小的顺序是
　　　　　　　　,从原子结构角度说明理由:
　 　 。
KCl>KBr>KI
Cl、Br、I位于第ⅦA族,
从上到下电子层数逐渐增加,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱,阴离子的还原性逐渐增强
【解析】 (2)非金属性越弱,其阴离子的还原性越强,反应时所需的氢离子浓度越小,故顺序是KCl>KBr>KI;其原因是Cl、Br、I位于第ⅦA族,从上到下电子层数逐渐增加,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱,阴离子的还原性逐渐增强。
(3)根据(1)中结论推测:酸性条件下,加入某种化合物可以提高溴的氧化性,将Mn2+氧化为MnO2。经实验证实了推测,该化合物是　 。
AgNO3(或Ag2SO4)
【解析】 (3)根据(1)中的结论推测随Cl-浓度降低导致二氧化锰的氧化性减弱,那么如果降低Br-浓度则可以提高溴的氧化性,将Mn2+氧化为MnO2,故该化合物为AgNO3或Ag2SO4。
(4)Ag分别与1 mol·L-1的盐酸、氢溴酸和氢碘酸混合,Ag只与氢碘酸发生置换反应,试解释原因:
　。
(5)总结:物质氧化性和还原性变化的一般规律是


　。
氧化剂(还原剂)的浓度越大,
其氧化性(还原性)越强,还原产物(氧化产物)的浓度越大,氧化剂(还原剂)的氧化性(还原性)越弱;还原反应中,反应物浓度越大或生成物浓度越小,氧化剂氧化性越强
【解析】 (5)物质氧化性和还原性还与物质的浓度有关,浓度越大,氧化性或者还原性越强,故规律为氧化剂(还原剂)的浓度越大,其氧化性(还原性)越强,还原产物(氧化产物)的浓度越大,氧化剂(还原剂)的氧化性(还原性)越弱;还原反应中,反应物浓度越大或生成物浓度越小,氧化剂氧化性越强。
1.海水中提取溴
(1)工艺流程。
(2)各个阶段的工艺与反应。
项目 浓缩 氧化 富集
主要 工艺 与目的 提高溴离子浓度; 利用海水淡化或盐场的苦卤 通入氯气; 把溴离子氧化为溴单质 水蒸气或热空气加热;
还原剂吸收或碱性溶液吸收,提高溴离子浓度
2.海带中提取碘
(1)工艺流程。
(2)各个阶段的工艺与反应。
项目 转化 氧化 分离
主要工艺 与目的 灼烧、浸泡、过滤;得到含I-溶液 通入氯气;把I-氧化为碘单质 萃取、蒸馏或反萃取、过滤;
把碘单质从溶液中分离出来
典型例题
浩瀚的海洋中蕴藏着丰富的资源。从海水中可以提取很多有用的物质。
Ⅰ.提溴工业。用海水晒盐之后的苦卤可提取溴,提取流程如图:
(1)用热空气能将溴单质吹出的原因是 　　　　　 　　　　　　　　　。
溴单质的沸点低,易挥发
【解析】 (1)用热空气能将溴单质吹出的原因是溴单质的沸点低,易挥发。
(2)写出④发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　 　　　。
(3)已知某溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量之比为2∶3∶4,现欲使溶液中的Cl-、Br-、I-的物质的量之比变为4∶3∶2,那么通入Cl2的物质的量是原溶液中I-的物质的量的 　　　　　。
Ⅱ.提取碘。活性炭吸附法是工业提取碘的方法之一,其流程如图:
资料显示:
ⅰ.pH=2时,NaNO2溶液只能将I-氧化为I2,同时生成NO
(4)请列举除蒸馏法外海水淡化的一种方法:
　　 　　　　　　　　　　。
电渗析法(或反渗透法,合理
【解析】 (4)海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法和反渗透法等。
即可)
(5)写出反应①的离子方程式: 　 。
(6)方案甲中,根据I2的特性,分离操作X应为 　　　　　　　、冷凝结晶。
升华(或加热)
【解析】 (6)方案甲中,根据I2的特性,分离操作X应为升华(或加热)、冷凝结晶。
(7)Cl2、KMnO4等都是常用的强氧化剂,但该工艺中氧化卤水中的I-却选择了价格较高的NaNO2,原因是
　 。
氯气、高锰酸钾都是强氧化剂,会继续把I2
氧化为HIO3,降低了产率
【解析】 (7)Cl2、KMnO4等都是常用的强氧化剂,但该工艺中氧化卤水中的I-却选择了价格较高的NaNO2,原因是氯气、高锰酸钾都是强氧化剂,会继续氧化I2,生成HIO3,降低了产率。
(8)方案乙中,已知反应③过滤后,滤液中仍存在少量的I2、I-。为了检验滤液中的I-,某小组同学设计如下实验方案,请将实验步骤补充完整。
实验中可供选择的试剂:稀硫酸、淀粉溶液、Fe2(SO4)3 溶液、CCl4。
a.将滤液用CCl4多次萃取、分液,直到水层用淀粉溶液检验不出碘单质存在;
b.从水层取少量溶液于试管中,
　 。
滴加少量Fe2(SO4)3溶液,再滴加几滴淀粉
溶液,振荡,若变蓝,则含有I-
针对训练
考向一　海水中溴的富集
(一)还原剂吸收富集
1.(2024·浙江金华模拟)工业上常用的一种提溴技术叫做“吹出法”,过程如图,下列有关说法不正确的是(　　)
[B] 鼓入热空气吹出溴是利用了溴的低沸点
[C] 将含溴混合气从底部通入设备二(吸收塔)中
[D] 设备三中的蒸气冷凝后得到液溴和溴水的混合物,可用分液法分离
A
【解析】 酸化的主要目的是抑制Cl2与水反应,故A错误;鼓入热空气吹出溴是利用了溴的低沸点,溴单质易挥发,故B正确;将含溴混合气从底部通入设备二(吸收塔)中,上升过程中与上方下落的亚硫酸溶液充分反应,故C正确;实现大量液溴和少量溴水分离的方法是分液法,设备三中的蒸气冷凝后得到液溴和溴水的混合物,可用分液法分离,故D正确。
(二)碱性溶液吸收富集
2.(2024·北京西城区一模)溴及其化合物广泛应用于医药、农药和阻燃剂等生产中。一种利用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图。
C
(三)聚四氟乙烯气态膜法富集
3.聚四氟乙烯气态膜法富集基本原理如图所示:
(1)经处理后的含Br2海水透过膜孔与NaOH吸收液发生反应,得到富集液后再加酸、精馏可得Br2,若向富集液加稀硫酸酸化,反应的离子方程式是　 。
(2)聚四氟乙烯气态膜法与吹出法相比,优点是　
。
工艺流程简单,不使用污染性
较强的氯气,较环保(合理即可)
【解析】 (2)聚四氟乙烯气态膜法与吹出法相比,优点是工艺流程简单,不使用污染性较强的氯气,较环保等。
考向二　海水中碘的富集
(四)高分子树脂、活性炭吸附富集
4.用高分子吸附树脂提取卤水中的碘(主要以I-形式存在)的工艺流程如图,下列说法不正确的是(　　)
[A] 若②和⑤中分别得到等量I2,则消耗的n(Cl2)∶n(KClO3)=5∶2
[B] ④的作用是将吸附的碘还原而脱离高分子树脂
[C] 经①和④所得溶液中,c(I-)后者大于前者
[D] 由⑥得到碘产品的过程,主要发生的是物理变化
A
5.海带提碘是工业碘的主要来源之一,某提取工艺流程(部分产物已省略)如图:
下列说法错误的是(　　)
[A] NaNO2可将I-氧化为I2
D
[C] 活性炭不仅能够吸附I2,还可以循环使用
[D] 浓缩碘溶液中的碘可以用酒精萃取
(五)离子交换法富集
6.离子交换法从海带中提取碘是一种较为先进的制碘工艺。如图是使用离子交换树脂的“离子交换法”从海带中提取碘的主要流程。
(1)下列各步反应中,属于氧化还原反应的有　　　　(填字母)。
A.交换吸附 B.洗脱
C.酸化 D.NaCl洗脱
BC
(2)酸性条件下,原料被H2O2氧化时发生的反应有
①　 ;
依据整个生产流程分析是否可以加过量H2O2 　　　　(填“是”或“否”),说明理由:　
　。
否
导致后续反应无法进行
(六)萃取和反萃取法富集碘
7.海带中含有丰富的碘元素。某化学兴趣小组设计的海带提碘实验流程如图。下列说法中正确的是(　　)
[A] 上述流程中各步操作用到的仪器包括:
[B] “氧化”时,试剂可选用O2、H2O2或Br2
[C] 上述流程包括三个氧化还原反应和三种分离操作
A
反萃取法及其应用
(1)反萃取是用反萃取剂使被萃取物从有机相返回水相的过程,是萃取的逆过程。反萃取时所使用的水相溶液称为反萃取剂。
归纳拓展
(3)在工业生产中为了避免使用有毒的CCl4,现代工业又开发了用活性炭吸附、I2碱液淋洗再酸化、高分子膜富集等多种绿色生产工艺。现在也开发出了电解法的生产工艺。
归纳拓展
课时作业12　氯及其化合物
(时间:30分钟　满分:60分)
一、选择题(共8小题,每小题5分,共40分)
1.向下列溶液中通入氯气,现象和结论描述正确的是(　　)
[A] 品红溶液:红色褪去,加热该褪色溶液,仍无色;氯气具有漂白性
[B] 紫色石蕊溶液:先变红,后褪色;氯气与水反应生成盐酸和次氯酸
[C] 含酚酞的氢氧化钠溶液:红色褪去;氯气只作氧化剂
[D] 硫化钠溶液:溶液变浑浊;氯气只作还原剂
B
2.下列关于氯及其化合物的性质与用途具有对应关系的是(　　)
[A] Cl2易液化,可用于生产盐酸
[B] ClO2有强氧化性,可用于自来水消毒
[C] CCl4难溶于水,可用作灭火剂
[D] HCl极易溶于水,可用于检验NH3
B
【解析】 氢气在氯气中燃烧生成氯化氢,所以可用于生产盐酸,与氯气易液化的性质无关,A不符合题意;CCl4不能燃烧且不支持燃烧,密度比空气大,可以隔绝氧气,故可用作灭火剂,与其难溶于水无关,C不符合题意;HCl可用于检验NH3是因为其与NH3反应生成NH4Cl固体,可以看到白烟,与HCl的水溶性无关,D不符合题意。
3.室温下,通过下列实验探究新制饱和氯水的性质。
实验1:用pH计测量新制饱和氯水的pH,测得pH约为2.2;
实验2:向淀粉-KI溶液中滴加氯水,溶液变蓝色;
实验3:向FeCl2溶液中滴加适量氯水,溶液颜色变成棕黄色;
实验4:向新制饱和氯水中滴加1 mol·L-1 NaHCO3 溶液。
下列说法正确的是(　　)
[A] 如用强光照射实验1中的溶液,溶液的pH将增大
[B] 实验2中证明新制饱和氯水中存在次氯酸分子
[C] 实验3中反应后溶液中大量存在的离子有Fe2+、ClO-、Fe3+、Cl-、H+
[D] 实验4中产生的气体能使澄清石灰水变浑浊
D
【解析】 新制饱和氯水中,氯气和水反应生成氯化氢和次氯酸,次氯酸不稳定,在光照下发生分解反应生成氯化氢和氧气,溶液酸性增强,pH将减小,A错误;实验2中向淀粉-KI溶液中滴加氯水,溶液变蓝色,碘单质遇淀粉变蓝,说明I-被氧化为I2,新制饱和氯水中存在氯气分子,氯气也能氧化I-,B错误;实验3中向FeCl2溶液中滴加适量氯水,溶液颜色变成棕黄色,则反应后溶液中不可能大量存在Fe2+、ClO-,C错误;实验4中向新制饱和氯水中滴加1 mol·L-1 NaHCO3溶液,产生的气体为CO2,能使澄清石灰水变浑浊,D正确。
4.如图是实验室制备氯气并进行相关实验的装置(夹持与加热装置已省略),下列有关说法不正确的是(　　)
B
[A] 若无加热装置,则装置a蒸馏烧瓶中可用高锰酸钾或次氯酸钠
[B] 检验氯气是否有漂白性,则Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为湿润的石蕊试纸、干燥的石蕊试纸、碱石灰
[C] 装置b既可以洗气又可以作安全瓶监测装置c是否堵塞
[D] 含有4 mol HCl的浓盐酸与足量二氧化锰反应,产生标准状况下的Cl2体积小于22.4 L
【解析】 高锰酸钾、次氯酸钠具有强氧化性,在不加热条件下,能与浓盐酸反应产生氯气,故A正确;氯气能与碱石灰发生反应,因此干燥氯气时不能用碱石灰,应用无水氯化钙,故B不正确;饱和食盐水能吸收氯气中的HCl,装置b有长颈漏斗,还起到安全瓶的作用,可以监测后续装置是否发生堵塞,平衡气压,故C正确;含4 mol HCl的浓盐酸与足量二氧化锰发生反应,盐酸浓度降到某一浓度时反应停止,因此标准状况下产生氯气的体积小于 22.4 L,故D正确。
5.(2024·山东聊城模拟)ClO2是一种高效、低毒的消毒剂。实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料,制备ClO2的流程如图。已知:①电解过程中氯元素被氧化。②ClO2是一种黄绿色、易溶于水的气体;三氯化氮(NCl3)为黄色油状液体,很不稳定,受热90 ℃以上或受震动时发生猛烈爆炸。下列说法错误的是(　　)
[B] “反应”过程中可快速搅拌反应混合液以增大反应速率
[C] “反应”过程中的还原产物存在于溶液X中
[D] 不能用稀盐酸除去ClO2中的氨
B
6.某校化学兴趣小组利用如图装置在实验室制备“84”消毒液,下列说法正确的是(　　)
[A] 装置Ⅰ中的KMnO4可以替换成MnO2
[B] 装置Ⅱ可以除去Cl2中HCl杂质,还可以防止倒吸
[C] 装置Ⅲ中消耗5.6 L Cl2(标准状况),转移 0.5 mol 电子
[D] 装置Ⅳ的作用是吸收空气中的CO2和水蒸气
B
【解析】 装置Ⅰ制备Cl2,装置Ⅱ除去Cl2中混有的HCl气体,装置Ⅲ制备NaClO,装置Ⅳ处理尾气。装置Ⅰ中没有加热装置,故不能将KMnO4替换成MnO2,A错误;装置Ⅱ可以除去Cl2中HCl杂质,长颈漏斗可以平衡压强,还可以防止倒吸,B正确;装置Ⅲ中消耗5.6 L 即0.25 mol Cl2(标准状况),Cl2发生歧化反应生成NaCl和NaClO,转移 0.25 mol 电子,C错误;装置Ⅳ的作用是吸收未反应的Cl2,防止污染空气,D错误。
7.(2024·江苏苏锡常镇四市一模)探究NaClO溶液的性质,下列实验方案能达到探究目的的是(　　)
选项 探究目的 实验方案
[A] 检验NaClO 溶液中的Na+ 用洁净的铂丝蘸取少量NaClO溶液,在酒精灯上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色
[B] 检验NaClO溶液的氧化性 将NaClO溶液滴入淀粉-KI溶液中,观察溶液颜色变化
[C] 检验NaClO溶液的pH 用洁净的玻璃棒蘸取NaClO溶液滴在pH试纸上,待变色后与标准比色卡比对
[D] 检验NaClO溶液的还原产物 将少量NaClO溶液与FeCl2充分反应后,滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液,观察沉淀产生情况
B
8.(2025·福建宁德期中)常压下,研究Cl2在盐酸中的溶解度(用溶解Cl2的物质的量浓度表示)。随盐酸浓度的变化,不同温度下Cl2的溶解度如图1所示,溶液中含氯粒子的浓度变化如图2所示,下列说法正确的是(　　)
[A] 由图1可知,温度升高,在一定浓度的盐酸中Cl2溶解度增大
[B] 由图2可知,随盐酸浓度增大,与水反应的Cl2逐渐增多
[D] 盐酸浓度大于0.5 mol·L-1时,随盐酸浓度增大HClO浓度减小的主要原因是HClO分解
C
二、非选择题(共1小题,共20分)
9.(20分,每空4分)利用“价—类”二维图研究物质的性质是化学研究的重要手段。如图是氯元素的化合价与部分物质类别的对应关系。
回答下列问题。
(1)X是一种含氧酸,其电离方程式为 　 。
【解析】 X为HClO4,Z为Cl2,Y为氯元素为+5价的盐类化合物,根据题干信息,Y常用于实验室制取O2,在400 ℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴、阳离子个数之比为1∶1,且氯元素为+5价,则Y为KClO3。
(2)氯的某种氧化物(ClmOn)中氯、氧元素的质量之比为71∶48,则m∶n=
　　　　。
2∶3
(3)Y常用于实验室制取O2,在400 ℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴、阳离子个数之比为1∶1,生成两种盐的化学式分别为　　　　　　　　。
KCl、KClO4
【解析】 (3)由分析可知,Y是KClO3,在400 ℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,该盐应是KCl,另一种盐的阴、阳离子个数之比为1∶1,结合氧化还原反应规律推知,另一种盐是KClO4。
(4)NaClO2具有很强的氧化性,常用作消毒剂,其消毒效率是Z的　　　　倍
(还原产物都是Cl-,消毒效率以单位物质的量得到的电子数表示)。
2
【解析】 (4)NaClO2、Cl2在消毒时,还原产物都是Cl-,消毒效率以单位物质的量得到的电子数表示,1 mol NaClO2得到4 mol电子,1 mol Cl2得到2 mol电子,则NaClO2的消毒效率是Cl2的2倍。
(5)Cl2O可用潮湿的Z与Na2CO3反应制取,同时生成NaHCO3,反应中Z既体现氧化性,又体现还原性,该反应的化学方程式为
　 。
课时作业13　卤族元素　溴、碘单质的提取
(时间:30分钟　满分:70分)
一、选择题(共9小题,每小题6分,共54分)
1.下列关于卤素(用X表示)的叙述正确的是(　　)
[B] HX都极易溶于水,其热稳定性随卤素核电荷数增大而增强
[C] 卤素单质的颜色F2、Cl2、Br2、I2逐渐加深
[D] X-的还原性依次为F-C
C
2.已知NaCN溶液呈碱性;(CN)2与卤素单质的性质相似;CN-的还原性介于Br-、I-之间。下列反应不能发生的是(　　)
【解析】 NaCN溶液呈碱性说明HCN 为弱酸,A不符合题意;类比卤素单质,(CN)2也可与烯烃发生加成反应,B不符合题意;由题干可知,还原性 Br-3.卤素间形成的化合物如IF5、BrCl、IBr等称为卤素互化物,化学性质与卤素单质类似,则下列关于卤素互化物IBr(其中I呈+1价)的性质的描述及发生的相关反应不正确的是(　　)
[A] IBr是一种化合物
[C] IBr和KI反应可以得到I2
[D] IBr可以与NaOH溶液反应生成两种盐
B
【解析】 IBr是由两种元素组成的纯净物,是一种化合物,故A正确;Fe3+的氧化性强于I2的,IBr与Fe反应生成FeI2和FeBr2,故B错误;IBr中I为+1价、KI中I为-1价,IBr和KI发生归中反应可以得到I2和KBr,故C正确;IBr可以与NaOH溶液反应生成NaIO、NaBr和H2O,生成两种盐,故D正确。
4.如图是卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)的沸点与相对分子质量的关系图,下列说法错误的是(　　)
[A] 单质①是最容易与H2反应的卤素单质
[B] 单质②通入淀粉-碘化钾溶液,溶液变蓝
[C] 单质③常温下为液体
[D] 单质④的氢化物在卤素氢化物中最稳定
D
【解析】 F2、Cl2、Br2、I2的相对分子质量逐渐增大,故单质①为F2,②为Cl2,③为Br2,④为I2。卤族元素的非金属性随着原子序数增大而减弱,非金属性越强,其单质越活泼,所以单质活泼性最强的是F2,单质①是最容易与H2反应的卤素单质,故A正确;单质②为Cl2,通入淀粉-碘化钾溶液后,氯气和碘化钾反应生成碘单质,碘单质遇到淀粉变蓝色,故B正确;溴单质常温下为液态非金属单质,故C正确;卤族元素的氢化物的稳定性从上到下依次减弱,所以单质④的氢化物在卤素氢化物中最不稳定,故D错误。
5.实验室中提取碘的流程如图所示,流程中步骤A～D对应的装置图正确的是(　　)
[A] [B]
[C] [D]
D
【解析】 灼烧海藻应选坩埚,不能选蒸发皿,故A错误;过滤时用玻璃棒引流,图中缺少玻璃棒,且漏斗尖端应紧靠烧杯内壁,故B错误;分液漏斗上端的玻璃塞应打开,且分液漏斗下端要紧靠烧杯内壁,操作不合理,故C错误;碘与四氯化碳互溶,但沸点不同,可选图中蒸馏装置分离碘和四氯化碳,故D正确。
6.(2025·辽宁抚顺期中)某化学兴趣小组利用如图所示装置探究氯气的某些性质,实验过程中观察到无底仪器a内颜色变为黄绿色然后逐渐褪色,湿润的淀粉-KI试纸变蓝(已知淀粉遇I2会变蓝)。下列说法正确的是(　　)
[A] 漂白粉的有效成分为CaCl2和Ca(ClO)2
[B] 通过实验可知I2的氧化性强于Cl2
[D] 实验过程中,湿润的紫色石蕊溶液滤纸条会褪色,干燥的红色纸条一定不褪色
C
D
7.(2024·重庆模拟)某兴趣小组用K2Cr2O7和浓盐酸制取Cl2,并探究氯、溴、碘的相关性质,装置如图所示(夹持装置已略去)。下列说法错误的是(　　)
[B] 若装置C发生堵塞,则装置B中长颈漏斗内液面会上升
[C] 为了验证氯气是否具有漂白性,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处分别放置湿润的有色布条、无水氯化钙、干燥的有色布条
[D] 充分反应后,打开装置E的活塞,将少量溶液滴入装置D中,振荡,若观察到锥形瓶下层液体呈紫红色,则可证明氧化性Br2>I2
8.(2024·黑龙江大庆三模)工业上常用的一种海水中提溴技术叫做“吹出法”,其过程主要包括氧化、吹出、吸收和蒸馏等环节(如图),下列有关说法错误的是(　　)
[A] 过程中酸化海水的目的是抑制Br2的溶解
[C] 实验室模拟蒸馏过程,用到的主要仪器包括蒸馏烧瓶、直形冷凝管、温度计等
[D] 保存液溴的过程中,水封的主要目的是防止或减弱Br2的挥发
A
B
二、非选择题(共1小题,共16分)
(1)“Cl2氧化”步骤已获得Br2,后续步骤“通入空气将溴吹出”“Na2CO3吸收”又使Br2转变为化合态,简要回答其目的是　 。
富集溴元素
【解析】 (1)“Cl2氧化”步骤已获得Br2,后续步骤“通入空气将溴吹出”
“Na2CO3吸收”又使Br2转变为化合态,其目的是富集溴元素。
(3)“制溴”步骤中,不能用HCl代替H2SO4,其原因是
　 。
能氧化HCl,从而干扰生成Br2
(4)由高浓度溴获得纯溴需要进行的实验操作名称是　　　　　 　。
蒸馏
【解析】 (4)由高浓度溴获得纯溴需要进行的实验操作名称是蒸馏。课时作业12　氯及其化合物
(时间:30分钟　满分:60分)
一、选择题(共8小题,每小题5分,共40分)
1.向下列溶液中通入氯气,现象和结论描述正确的是(　　)
[A] 品红溶液:红色褪去,加热该褪色溶液,仍无色;氯气具有漂白性
[B] 紫色石蕊溶液:先变红,后褪色;氯气与水反应生成盐酸和次氯酸
[C] 含酚酞的氢氧化钠溶液:红色褪去;氯气只作氧化剂
[D] 硫化钠溶液:溶液变浑浊;氯气只作还原剂
2.下列关于氯及其化合物的性质与用途具有对应关系的是(　　)
[A] Cl2易液化,可用于生产盐酸
[B] ClO2有强氧化性,可用于自来水消毒
[C] CCl4难溶于水,可用作灭火剂
[D] HCl极易溶于水,可用于检验NH3
3.室温下,通过下列实验探究新制饱和氯水的性质。
实验1:用pH计测量新制饱和氯水的pH,测得pH约为2.2;
实验2:向淀粉KI溶液中滴加氯水,溶液变蓝色;
实验3:向FeCl2溶液中滴加适量氯水,溶液颜色变成棕黄色;
实验4:向新制饱和氯水中滴加1 mol·L-1 NaHCO3 溶液。
下列说法正确的是(　　)
[A] 如用强光照射实验1中的溶液,溶液的pH将增大
[B] 实验2中证明新制饱和氯水中存在次氯酸分子
[C] 实验3中反应后溶液中大量存在的离子有Fe2+、ClO-、Fe3+、Cl-、H+
[D] 实验4中产生的气体能使澄清石灰水变浑浊
4.如图是实验室制备氯气并进行相关实验的装置(夹持与加热装置已省略),下列有关说法不正确的是(　　)
[A] 若无加热装置,则装置a蒸馏烧瓶中可用高锰酸钾或次氯酸钠
[B] 检验氯气是否有漂白性,则Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为湿润的石蕊试纸、干燥的石蕊试纸、碱石灰
[C] 装置b既可以洗气又可以作安全瓶监测装置c是否堵塞
[D] 含有4 mol HCl的浓盐酸与足量二氧化锰反应,产生标准状况下的Cl2体积小于22.4 L
5.(2024·山东聊城模拟)ClO2是一种高效、低毒的消毒剂。实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料,制备ClO2的流程如图。已知:①电解过程中氯元素被氧化。②ClO2是一种黄绿色、易溶于水的气体;三氯化氮(NCl3)为黄色油状液体,很不稳定,受热90 ℃以上或受震动时发生猛烈爆炸。下列说法错误的是(　　)
[A] “电解”过程中阳极的电极反应式为3Cl--6e-+NNCl3+4H+
[B] “反应”过程中可快速搅拌反应混合液以增大反应速率
[C] “反应”过程中的还原产物存在于溶液X中
[D] 不能用稀盐酸除去ClO2中的氨
6.某校化学兴趣小组利用如图装置在实验室制备“84”消毒液,下列说法正确的是(　　)
[A] 装置Ⅰ中的KMnO4可以替换成MnO2
[B] 装置Ⅱ可以除去Cl2中HCl杂质,还可以防止倒吸
[C] 装置Ⅲ中消耗5.6 L Cl2(标准状况),转移 0.5 mol 电子
[D] 装置Ⅳ的作用是吸收空气中的CO2和水蒸气
7.(2024·江苏苏锡常镇四市一模)探究NaClO溶液的性质,下列实验方案能达到探究目的的是(　　)
选项 探究目的 实验方案
[A] 检验NaClO 溶液中的Na+ 用洁净的铂丝蘸取少量NaClO溶液,在酒精灯上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色
[B] 检验NaClO溶液的氧化性 将NaClO溶液滴入淀粉KI溶液中,观察溶液颜色变化
[C] 检验NaClO溶液的pH 用洁净的玻璃棒蘸取 NaClO溶液滴在pH试纸上,待变色后与标准比色卡比对
[D] 检验NaClO溶液的还原产物 将少量NaClO溶液与FeCl2充分反应后,滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液,观察沉淀产生情况
8.(2025·福建宁德期中)常压下,研究Cl2在盐酸中的溶解度(用溶解Cl2的物质的量浓度表示)。随盐酸浓度的变化,不同温度下Cl2的溶解度如图1所示,溶液中含氯粒子的浓度变化如图2所示,下列说法正确的是(　　)
[A] 由图1可知,温度升高,在一定浓度的盐酸中Cl2溶解度增大
[B] 由图2可知,随盐酸浓度增大,与水反应的Cl2逐渐增多
[C] 盐酸浓度小于0.5 mol·L-1时,主要发生的反应为Cl2+H2OHCl+HClO
[D] 盐酸浓度大于0.5 mol·L-1时,随盐酸浓度增大HClO浓度减小的主要原因是HClO
分解
二、非选择题(共1小题,共20分)
9.(20分,每空4分)利用“价—类”二维图研究物质的性质是化学研究的重要手段。如图是氯元素的化合价与部分物质类别的对应关系。
回答下列问题。
(1)X是一种含氧酸,其电离方程式为 　。
(2)氯的某种氧化物(ClmOn)中氯、氧元素的质量之比为71∶48,则m∶n=　　　　。
(3)Y常用于实验室制取O2,在400 ℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴、阳离子个数之比为1∶1,生成两种盐的化学式分别为　　　　　　　　。
(4)NaClO2具有很强的氧化性,常用作消毒剂,其消毒效率是Z的　　　　倍(还原产物都是Cl-,消毒效率以单位物质的量得到的电子数表示)。
(5)Cl2O可用潮湿的Z与Na2CO3反应制取,同时生成NaHCO3,反应中Z既体现氧化性,又体现还原性,该反应的化学方程式为 　。
课时作业12　氯及其化合物
1.B　氯气通入品红溶液中红色褪去,加热该褪色溶液,仍无色,因次氯酸具有漂白性,故A错误;氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,盐酸具有酸性,次氯酸具有漂白性,所以紫色石蕊溶液先变红,后褪色,故B正确;氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,氯元素的化合价既有升高又有降低,氯气既作氧化剂又作还原剂,故C错误;硫化钠溶液中通入氯气,发生反应Cl2+S2-S↓+2Cl-,溶液变浑浊,氯气只作氧化剂,故D错误。
2.B　氢气在氯气中燃烧生成氯化氢,所以可用于生产盐酸,与氯气易液化的性质无关,A不符合题意;CCl4不能燃烧且不支持燃烧,密度比空气大,可以隔绝氧气,故可用作灭火剂,与其难溶于水无关,C不符合题意;HCl可用于检验NH3是因为其与NH3反应生成NH4Cl固体,可以看到白烟,与HCl的水溶性无关,D不符合题意。
3.D　新制饱和氯水中,氯气和水反应生成氯化氢和次氯酸,次氯酸不稳定,在光照下发生分解反应生成氯化氢和氧气,溶液酸性增强,pH将减小,A错误;实验2中向淀粉KI溶液中滴加氯水,溶液变蓝色,碘单质遇淀粉变蓝,说明I-被氧化为I2,新制饱和氯水中存在氯气分子,氯气也能氧化I-,B错误;实验3中向FeCl2溶液中滴加适量氯水,溶液颜色变成棕黄色,则反应后溶液中不可能大量存在Fe2+、ClO-,C错误;实验4中向新制饱和氯水中滴加1 mol·L-1 NaHCO3溶液,产生的气体为CO2,能使澄清石灰水变浑浊,D正确。
4.B　高锰酸钾、次氯酸钠具有强氧化性,在不加热条件下,能与浓盐酸反应产生氯气,故A正确;氯气能与碱石灰发生反应,因此干燥氯气时不能用碱石灰,应用无水氯化钙,故B不正确;饱和食盐水能吸收氯气中的HCl,装置b有长颈漏斗,还起到安全瓶的作用,可以监测后续装置是否发生堵塞,平衡气压,故C正确;含4 mol HCl的浓盐酸与足量二氧化锰发生反应,盐酸浓度降到某一浓度时反应停止,因此标准状况下产生氯气的体积小于 22.4 L,故D正确。
5.B　电解氯化铵和盐酸的混合溶液制得NCl3溶液,发生的反应为NH4Cl+2HCl3H2↑+NCl3,然后向NCl3溶液中加入NaClO2溶液得到二氧化氯,发生的反应为3H2O+NCl3+6NaClO26ClO2↑+NH3↑+3NaOH+3NaCl。由反应的化学方程式可知,“电解”过程中阳极的电极反应式为3Cl--6e-+NNCl3+4H+,A正确;三氯化氮受热90 ℃以上或受震动时发生猛烈爆炸,“反应”过程中若快速搅拌反应混合液可能发生爆炸,B错误;“反应”过程中的还原产物为NaCl,存在于溶液X中,C正确;若用稀盐酸除去ClO2中的氨,ClO2易溶于水,且其中+4价的Cl和盐酸中-1价的Cl易发生归中反应,D正确。
6.B　装置Ⅰ制备Cl2,装置Ⅱ除去Cl2中混有的HCl气体,装置Ⅲ制备NaClO,装置Ⅳ处理尾气。装置Ⅰ中没有加热装置,故不能将KMnO4替换成MnO2,A错误;装置Ⅱ可以除去Cl2中HCl杂质,长颈漏斗可以平衡压强,还可以防止倒吸,B正确;装置Ⅲ中消耗5.6 L 即0.25 mol Cl2(标准状况),Cl2发生歧化反应生成NaCl和NaClO,转移 0.25 mol 电子,C错误;装置Ⅳ的作用是吸收未反应的Cl2,防止污染空气,D错误。
7.B　观察钠元素的焰色不用透过蓝色钴玻璃,它会过滤掉钠元素的火焰颜色,故A不符合题意;将NaClO溶液滴入淀粉KI溶液中,I-被氧化为I2,溶液变蓝,可以检验NaClO溶液的氧化性,故B符合题意;NaClO具有漂白性,能使pH试纸褪色,故C不符合题意;少量NaClO溶液与FeCl2反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+2H+2Fe3++Cl-+H2O,滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,是用来检验Cl-,但原溶液中本来就存在Cl-,无法判断该氯离子是溶液中原有的还是次氯酸根离子被还原生成的,故D不符合题意。
8.C　由图1可知,相同条件下,温度越高,氯气溶解度越小,故温度升高,在一定浓度的盐酸中Cl2溶解度减小,A错误;氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,由图2可知,随盐酸浓度增大,次氯酸浓度减小,则与水反应的Cl2逐渐减少,B错误;盐酸浓度小于0.5 mol·L-1时,溶液中除氢离子、氯离子外主要存在次氯酸分子,故主要发生的反应为Cl2+H2OHCl+HClO,C正确;盐酸浓度大于0.5 mol·L-1时,随盐酸浓度增大HClO浓度减小的主要原因是Cl2+H2OHCl+HClO平衡逆向移动,D错误。
9.【答案】 (1)HClO4H++Cl
(2)2∶3
(3)KCl、KClO4
(4)2
(5)2Cl2+2Na2CO3+H2O2NaCl+2NaHCO3+Cl2O
【解析】 X为HClO4,Z为Cl2,Y为氯元素为+5价的盐类化合物,根据题干信息,Y常用于实验室制取O2,在400 ℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴、阳离子个数之比为1∶1,且氯元素为+5价,则Y为KClO3。
(1)根据分析可知,X为HClO4,其电离方程式为HClO4H++Cl。
(2)氯的某种氧化物(ClmOn)中氯、氧元素的质量之比为 71∶48,则m∶n=∶=2∶3。
(3)由分析可知,Y是KClO3,在400 ℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,该盐应是KCl,另一种盐的阴、阳离子个数之比为1∶1,结合氧化还原反应规律推知,另一种盐是KClO4。
(4)NaClO2、Cl2在消毒时,还原产物都是Cl-,消毒效率以单位物质的量得到的电子数表示,1 mol NaClO2得到4 mol电子,1 mol Cl2得到2 mol电子,则NaClO2的消毒效率是Cl2的2倍。
(5)Cl2O可用潮湿的Cl2与Na2CO3反应制取,同时生成NaHCO3,反应中Cl2既体现氧化性,又体现还原性,Cl2生成Cl2O的过程表现还原性,根据氧化还原反应规律推知,Cl2体现氧化性时,应被还原为NaCl,结合得失电子守恒和原子守恒可知,反应的化学方程式为2Cl2+2Na2CO3+H2O2NaCl+2NaHCO3+Cl2O。
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