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(浙江选考)2020版高考化学大一轮复习第3讲元素化学考点8氯及其化合物学案.docx

1、1考点 8 氯及其化合物知识条目 必考要求 加试要求1.氯气的工业制法 a b2.实验室制取氯气的反应原理及其装置 a b3.氯气的物理性质及用途 a a4.氯气的净化、收集和检验,尾气的处理 b b5.氯气的化学性质(跟某些金属、H 2、H 2O、碱的反应),HClO 的漂白作用 c c一、氯气的物理性质氯气是一种黄绿色,有刺激性气味的气体,有毒,密度比空气大,能溶于水,常温下1 体积水溶解约 2 体积 Cl2。二、从氯的原子结构认识氯气的化学性质氧化性1与金属反应常见的金属单质中不能被氯气氧化的是金(Au)和铂(Pt),与变价金属反应生成高价金属氯化物。(1)与钠反应:NaCl 2 2Na

2、Cl(白色的烟)= = = = =点 燃 (2)与铁反应:2Fe3Cl 2 2FeCl3(棕褐色烟,FeCl 3水溶液呈黄色)= = = = =点 燃 (3)与铜反应:CuCl 2 CuCl2(棕黄色烟,CuCl 2水溶液呈蓝色)= = = = =点 燃 2与非金属反应(1)与 H2反应:H 2Cl 2 2HCl= = = = =点 燃 或 光 照 现象Error!(2)与 Si 反应:Si2Cl 2 SiCl4= = = = =高 温 3与水反应2氯气与水反应的化学方程式:Cl 2H 2O HClHClO(Cl 2的漂白原理)次氯酸(HClO)的性质:(1)弱酸性:由反应 Ca(ClO)2C

3、O 2H 2O=CaCO32HClO,说明 HClO 的酸性比 H2CO3弱。(2)不稳定性:2HClO 2HClO 2。= = = = =光 (3)强氧化性:具有漂白性,能杀菌消毒。4与碱反应(1)与烧碱反应:Cl 22NaOH= =NaClNaClOH 2O(Cl2的尾气处理原理)(2)制取漂白粉:2Cl 22Ca(OH) 2=CaCl2Ca(ClO) 22H 2O漂白粉的主要成分是 Ca(ClO)2、CaCl 2,有效成分是 Ca(ClO)2。漂白原理:Ca(ClO) 2 HClO,实际起漂白、杀菌作用的是 HClO。使用原理:Ca(ClO) 2CO 2H 2O=CaCO32HClO、C

4、a(ClO) 22HCl= =CaCl22HClO漂白粉要密封包装,避光、隔潮存放,防止与空气中的 CO2、H 2O 接触而变质。注意:氯水能漂白某些有色物质是因为其中的 HClO 具有漂白性,而这种漂白性源于该物质具有强氧化性。同理,NaClO 和 Ca(ClO)2的漂白原理也是如此。5与还原性物质反应(1)与卤化物反应:Cl 22KI= =2KClI 2 Cl 22Br =2Cl Br 2(2)与 SO2水溶液反应:Cl 2SO 22H 2O=H2SO42HCl(3)与亚铁离子反应:Cl 22FeCl 2=2FeCl3三、氯水的多重性质新制氯水中存在三个平衡关系:Cl2H 2O HClHC

5、lOHClO H ClO H2O H OH 根据可逆反应的特点,即可得出新制氯水中存在的各种微粒。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,氯水中参与反应的微粒不同。3新制氯水和久置氯水比较如下:新制氯水 久置氯水成分 Cl2、HClO、H 2O、H 、Cl 、ClO 、OH H 、Cl 、H 2O、OH 颜色 淡黄绿色 无色性质 酸性、漂白性 酸性、无漂白性原因 Cl2H 2O HClHClO、2HClO= =HClO 24四、氯气的制法1工业制取(1)原料:饱和食盐水以电解饱和食盐水为基础制取氯气(及烧碱、氢气)等产品的工业称为氯碱工业。(2)反应原理:2NaCl2H 2

6、O 2NaOHCl 2H 2。= = = = =通 电 2实验室制取实验室通常用浓盐酸与二氧化锰共热制取 Cl2。用强氧化剂(如 KMnO4、K 2Cr2O7、KClO 3、MnO 2等)氧化浓盐酸反 应 原 理MnO 24HCl(浓) MnCl2Cl 22H 2O= = = = = 固体液体 气体制 备 装 置 类 型 用饱和食盐水除去 HCl 气体,再用浓 H2SO4除去水蒸气净 化 方 法用向上排空气法或排饱和食盐水法收 集 方 法用强碱溶液(如 NaOH 溶液)吸收尾 气 吸 收Error!验 满 方 法注意事项:必须用浓盐酸,稀盐酸不反应。为了减少制得的 Cl2中 HCl 的含量,加

7、热温度不宜过高,以减少 HCl 挥发。实验结束后,先使反应停止并排出残留的 Cl2,再拆卸装置,避免污染空气。尾气吸收时,不能使用澄清的石灰水,因为石灰水浓度太小,吸收不完全。5【例 1】 下列关于 Cl2的说法中,不正确的是( )ACl 2是一种黄绿色、密度比空气大的有毒气体 B红热的铁丝在 Cl2中剧烈燃烧,产生白色烟雾C工业上用 Cl2和石灰乳为原料制造漂白粉 DCl 2能与水反应生成盐酸和次氯酸【解析】 Cl 2是一种黄绿色、密度比空气大的有毒气体,故 A 正确;氯气与铁反应生成氯化铁,反应产生棕褐色的烟,故 B 错误;氯气与氢氧化钙反应生成氯化钙、次氯酸钙和水,工业上用 Cl2和石灰

8、乳为原料制造漂白粉,故 C 正确;Cl 2能与水反应生成盐酸和次氯酸,Cl 2H 2O HClHClO,故 D 正确。【答案】 B【提炼】 本题考查氯气的性质,熟悉氯气的物理性质和化学性质是解题关键。【例 2】 下列实验现象与新制氯水中的某些成分(括号内物质)没有关系的是( )A将 NaHCO3固体加入新制氯水,有无色气泡(H )B使红色布条褪色(HClO)C滴加 AgNO3溶液生成白色沉淀(Cl )D向 FeCl2溶液中滴加氯水后,再滴加 KSCN 溶液,发现呈红色(HCl)【解析】 氯水显酸性,能与碳酸氢钠反应生成 CO2气体,与氢离子有关,故 A 正确;氯水中含 HClO,具有漂白性,使

9、红色布条褪色,故 B 正确;氯离子和硝酸银反应生成氯化银白色沉淀,与氯离子有关,故 C 正确;向 FeCl2溶液中滴加氯水,再滴加 KSCN 溶液,溶液呈红色,是由于氯水中含有 Cl2和 HClO,都具有强氧化性,可将 FeCl2氧化为 FeCl3,与HCl 无关,故选 D。【答案】 D【提炼】 本题考查氯水的组成和性质。氯气与水反应:Cl2H 2O H Cl HClO,氯水含多种微粒,有H2O、Cl 2、HClO、Cl 、ClO 、H 、OH (极少量,水微弱电离出来的),其中 HClO、Cl 2具有氧化性,HClO 具有漂白性,H 具有酸性,以此解答。【例 3】 已知:将 amolCl2通

10、入含 bmolNaOH 的溶液中两者恰好完全反应,产物中可能有 NaCl、NaClO、NaClO 3。温度不同,三者的量也不同。下列说法不正确的是( )A改变温度,当产物中 NaClO3的物质的量最大时,发生的离子反应为:3Cl26OH 5Cl ClO 3H 2O= = = = = 3B某温度下,反应后若溶液中 c(ClO ) c(ClO )12,发生的离子反应为: 37Cl214OH 11Cl ClO 2ClO 7H 2O= = = = = 3C参加反应的 Cl2与 NaOH 的物质的量关系一定是 a0.5 bD改变温度,反应中转移电子的物质的量可能为 bmol6【解析】 当产物中 NaCl

11、O3的物质的量最大时即只生成 NaCl 和 NaClO3,所以根据转移电子守恒得 n(Cl )5 n(ClO ),则发生的离子反应为: 33Cl26OH 5Cl ClO 3H 2O,A 选项正确;某温度下,若反应后溶液= = = = = 3中 c(ClO ) c(ClO )12,根据转移电子守恒得 n(Cl )5 n(ClO ) n(ClO ),所以 3 3n(Cl )11,所以发生的离子反应为7Cl214OH 11Cl ClO 2ClO 7H 2O,B 选项正确;钠元素守恒:= = = = = 3n(NaOH) n(NaClO3) n(NaCl) n(NaClO),氯原子守恒:2 n(Cl2

12、) n(NaClO3) n(NaCl) n(NaClO),故参加反应的 Cl2与 NaOH 的物质的量的关系一定是 a0.5 b,C 选项正确;根据方程式Cl22OH Cl ClO H 2O、3Cl 26OH 5Cl ClO = = = = = = = = = = 33H2O 可知,氧化产物只有 NaClO 时,转移电子数最少,为 0.5bmol,氧化产物只有NaClO3,转移电子数最多,为 bmol,则反应中转移电子的物质的量不可能为 bmol,D 项错误。【答案】 D【提炼】 氯气与冷的氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水:Cl22NaOH= =NaClNaClO H2O;与热的氢氧化钠反

13、应生成氯化钠、氯酸钠和水:Cl26NaOH= =5NaClNaClO 33H 2O。解题时运用电子守恒和原子守恒即可。【例 4】 高锰酸钾是一种典型的强氧化剂,无论在实验室还是在化工生产中都有重要的应用。如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持设备已略)。(1)制备氯气选用的药品为:高锰酸钾和浓盐酸,相应的离子反应方程式为_;(2)装置 B 的作用是_,监测实验进行时 C 中可能发生堵塞,请写出发生堵塞时 B 中的现象_;(3)装置 C 的实验目的是验证氯气是否具有漂白性,为此 C 中、依次放入_(选“a” “b”或“c”);7a b c 干燥的有色布条 湿润的有色布条 湿润的有色

14、布条 碱石灰 浓硫酸 无水氯化钙 湿润的有色布条 干燥的有色布条 干燥的有色布条(4)设计装置 D、E 的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。当向 D 中缓缓通入足量氯气时,可以看到无色溶液逐渐变为红棕色,说明氯的非金属性大于溴。打开活塞,将 D 中的少量溶液加入 E 中,振荡 E。观察到的现象是_;该现象_(填“能”或“不能”)说明溴的非金属性强于碘,原因是_。【解析】 (1)高锰酸钾溶液与浓盐酸反应生成锰离子、氯气与水,反应的离子方程式为:2MnO 16H 10Cl =2Mn2 5Cl 28H 2O;(2)盐酸易挥发,反应制取的氯气中 4含有氯化氢,装置 B 中饱和食盐水的作用是除去 Cl2中

15、的 HCl;装置 B 亦是安全瓶,监测实验进行时 C 中是否发生堵塞,发生堵塞时 B 中的压强增大,B 中长颈漏斗中液面上升,形成水柱;(3)装置 C 的实验目的是验证氯气是否具有漂白性,要验证干燥氯气无漂白性,湿润的有色布条中,氯气和水反应生成的次氯酸具有漂白性,选项中的中都是干燥剂,根据图示装置可知,中应该为固体干燥剂,氯气干燥后再通入湿润的有色布条不能验证氯气的漂白性,所以装置 C 中、处依次放入湿润的有色布条、无水氯化钙、干燥的有色布条,所以选 c;(4)打开活塞,将装置 D 中含溴单质的少量溶液加入含碘化钾和苯的装置 E 中,溴单质和碘化钾反应生成碘单质,碘单质溶于苯呈紫红色,振荡;

16、观察到的现象是:E 中溶液分为两层,上层(苯层)为紫红色;氯气具有强氧化性,过量的氯气能够将碘离子氧化成碘单质,所以该现象不能说明溴的非金属性强于碘。【答案】 (1)2MnO 16H 10Cl =2Mn2 5Cl 28H 2O 4(2)除杂和安全瓶 锥形瓶中液面下降,长颈漏斗中液面上升 (3)c(4)E 中溶液分为两层,上层(苯层)为紫红色 不能 过量的 Cl2也可将 I 氧化为 I2【提炼】 实验安全装置(1)防倒吸装置(2)防堵塞安全装置8(3)防污染安全装置【例 5】 二氧化氯(ClO 2)是一种黄绿色、有刺激性气味的气体,其熔点为59,沸点为 11.0,易溶于水,是目前国际上公认的新一

17、代高效、广谱、安全的杀菌保鲜剂,在水处理等方面有广泛应用。与 Cl2相比,ClO 2不但具有更显著的杀菌能力,而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物。(1)在 ClO2的制备方法中,比较实用的有数十种,下列是其中两种方法。方法一:2NaClO 34HCl= =2ClO2Cl 22NaCl2H 2O方法二:2NaClO 3H 2O2H 2SO4=2ClO2O 2Na 2SO42H 2O比较方法一和方法二,哪种方法更好?_,说明理由:_。实验室常用氯酸钠(NaClO 3)、亚硫酸钠(Na 2SO3)和硫酸共热制备二氧化氯,其化学反应方程式为_。(2)工业上用稍潮湿的 KClO3和草酸(H 2C2

18、O4)在 60时反应制得。某学生用如图所示的装置模拟工业制取及收集 ClO2,其中 A 为 ClO2的发生装置,B 为 ClO2的凝集装置,C 为尾气吸收装置。请问:A 部分还应添加温度控制装置,请你说出一种温度控制方法9_。B 部分还应补充什么装置_,C 中应装的试剂为_。我国最近成功研制出制取 ClO2的新方法,其反应的微观过程如图所示:该反应的化学方程式为_。(3)二氧化氯做消毒剂时,被还原成 Cl ,它的消毒效率是同质量常用消毒剂NaClO(84 消毒液的主要成分)的_倍。消毒水时,ClO 2还可将 Fe2 、Mn 2 转化成Fe(OH)3、MnO 2难溶物除去,请写出二氧化氯与 Mn

19、2 反应的离子方程式_。【解析】 (1)从环境、安全和产率角度考虑应选择方法二,原因是方法一的缺点主要是同时产生了大量的氯气,不仅产率低,而且产品难以分离,同时很有可能造成环境污染;方法二的优点是安全性好,没有产生毒副产品。用氯酸钠(NaClO 3)、亚硫酸钠(Na 2SO3)和硫酸共热制备二氧化氯,还生成硫酸钠和水,化学反应方程式为2NaClO3Na 2SO3H 2SO4=2ClO22Na 2SO4H 2O;(2)二氧化氯的沸点低,B 为 ClO2的凝集装置,B 装置应补充(冰水)冷凝装置,C 为尾气吸收装置,可选择 NaOH 溶液来吸收尾气;由微观过程可知,氯气与 NaClO2反应,由原子

20、及电子守恒可知,反应为2NaClO2Cl 2=2NaCl2ClO 2;(3)二氧化氯做消毒剂时,被还原成 Cl ,质量是 m 的二氧化氯转移电子是 5m/67.5 mol,次氯酸钠做消毒剂时,被还原成 Cl ,质量是 m 的次氯酸钠转移电子是 2m/74.5mol,所以二者的消毒效率之比是 5m/67.52 m/74.52.76;ClO 2氧化除去 Mn2 的离子方程式为 2ClO25Mn 2 6H 2O=5MnO22Cl 12H 。【答案】 (1)方法二 方法一的缺点主要是同时产生了大量的氯气,不仅产率低,而且产品难以分离,同时很有可能造成环境污染;方法二的优点是安全性好,没有产生毒副产品 2NaClO 3Na 2SO3H 2SO4=2ClO22Na 2SO4H 2O(2)水浴加热 (冰水)冷凝 NaOH 溶液 2NaClO 2Cl 2=2NaCl2ClO 2(3)2.76 2ClO 25Mn 2 6H 2O=5MnO22Cl 12H 【提炼】 制备物质方法选择时,不仅要考虑产率,还要结合环境友好、安全性等角度综合选定。10

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