2020年高考化学一轮复习专题4.2卤素及其化合物(讲)(含解析).pdf
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1、专题 4.2 卤素及其化合物 1. 了解氯元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。 2. 了解氯元素单质及其重要化合物对环境的影响。 知识点一氯及其化合物的性质和应用 一、氯气的性质 1氯气的物理性质 颜色气味毒性密度特性 黄绿色刺激性气味有毒比空气重易液化 【特别提醒】实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是:用手在瓶口轻轻扇动,仅使极少量气体 飘进鼻孔。 2从氯的原子结构认识氯气的化学性质氧化性 依据氯气的氧化性完成下列方程式: (1) 与金属反应 Fe:2Fe3Cl2= 点燃 2FeCl3,棕红色烟。 Cu:CuCl2= 点燃 CuCl2,棕黄色烟。 (2) 与非金属反
2、应 H2:H2Cl2= 点燃 2HCl,苍白色火焰; H2和 Cl2的混合气体光照时会发生爆炸。 (3) 与还原性无机化合物反应: 与碘化钾溶液反应:Cl22KI=2KCl I2。 与 SO2水溶液反应:Cl2SO22H2O=H2SO42HCl。 与 FeCl2溶液反应: Cl22FeCl2=2FeCl3。 3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,氯元素的化合价既有升高又有降低,因而氯气既表现氧化性又表现还原性。 (1) 与水反应 化学方程式:Cl2H2OHClHClO, 离子方程式:Cl2H2OH Cl HClO 。 (2) 与碱反应 与烧碱反应:Cl22NaOH=N
3、aCl NaClOH2O。 制取漂白粉:2Cl22Ca(OH)2=CaCl2 Ca(ClO)22H2O 。 4从平衡的角度理解氯水的成分和性质 氯气能溶于水(12) ,氯气的水溶液称为氯水,溶于水的氯气只有少量与水反应。 (1) 氯水中存在三种平衡关系: Cl2H2OHClHClO HClOH ClO H2OH OH (2) 氯水性质的多重性 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。 【易错警示】氯水的组成及性质在应用中的常见误区 (1) 氯水中因HClO见光分解,随着HClO的消耗,最后成为盐酸,故久置氯水酸性增加,无漂白性。因 此,氯水要现用现
4、配。 (2) 制取氯水的反应为Cl2H2OHClHClO,反应中Cl2既是氧化剂,又是还原剂,且1 mol Cl 2 参加反应,转移电子数为NA。 (3)Cl 2尽管有较强的氧化性,但没有漂白性,氯水具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了强氧化性的 HClO。 (4)ClO 与 Fe2、I、 S2、HS、SO2 3等在水中因发生氧化还原反应而不能大量共存。 二、次氯酸和次氯酸盐的性质 1次氯酸 (1) 不稳定性 次氯酸分解反应的化学方程式为2HClO= 光照 2HClO2。 (2) 强氧化性 能将有色物质氧化为无色物质,作漂白剂。 杀菌、消毒。 (3) 弱酸性 向 NaClO溶液中通入少量CO2
5、,离子方程式为 ClO CO 2H2O=HCO 3HClO。 2次氯酸盐 (1) “84”消毒液 有效成分为NaClO ,它与洁厕灵 ( 主要成分盐酸) 混合立即会产生氯气,其离子方程式是ClO Cl2H =Cl2 H2O 。 (2) 漂白粉 成分:漂白粉的主要成分是CaCl2和 Ca(ClO)2,其中有效成分是Ca(ClO)2。 漂白原理:在潮湿的空气中能吸收CO2,化学方程式为Ca(ClO)2 CO2H2O=2HClO CaCO3。 【特别提醒】 向 Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2,发生的反应为Ca 22ClO CO2 H2O=CaCO 3 2HClO 。 向 Ca(ClO)2溶液中
6、通入SO2,生成的是CaSO4而不是 CaSO3。 次氯酸盐 (ClO ) 无论是在酸性、碱性还是中性条件下,均具有强氧化性,均能氧化 I 、Fe 2、SO2 3、 S 2 等还原性离子。 三、氯气的实验室制法 1. 实验室制取气体装置一般由发生装置、净化装置、收集装置以及尾气吸收装置组成。以Cl2的实验室 制法为例 (见下图 ) : (1) 反应原理:用强氧化剂( 如 KMnO4、 K2Cr2O7、KClO3、 MnO2等) 氧化浓盐酸。 MnO 24HCl( 浓)= MnCl2Cl2 2H2O (2) 制备装置类型:固体液体 气体 (3) 净化方法:用饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸除去水
7、蒸气。 (4) 收集方法:向上排空气法或排饱和食盐水法。 (5) 尾气吸收:用强碱溶液( 如 NaOH 溶液 )吸收,不用Ca(OH)2溶液吸收的原因是Ca(OH)2溶解度小,溶 液浓度低,吸收不完全。 (6) 验满方法: 将湿润的淀粉 -KI试纸靠近盛Cl2的试剂瓶口,观察到试纸立即变蓝,则证明已集满;或 将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的试剂瓶口,观察到试纸先变红后退色,则证明已集满。 【特别提醒】实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2时应注意以下四点 (1) 反应物的选择:必须用浓盐酸,稀盐酸与MnO2不反应,且随着反应的进行,浓盐酸变为稀盐酸时, 反应停止,故盐酸中的HCl 不可能全部参加
8、反应。 (2) 加热温度:不宜过高,以减少HCl 挥发。 (3) 实验结束后,先使反应停止并排出残留的Cl2后,再拆卸装置,避免污染空气。 (4) 尾气吸收时,用NaOH 溶液吸收Cl2,不能用澄清石灰水吸收,因为溶液中含Ca(OH)2的量少,吸收 不完全。 2. 其他制备Cl2的化学反应原理 14HCl( 浓) K2Cr2O7=2KCl2CrCl37H2O3Cl2 16HCl( 浓) 2KMnO 4=2KCl2MnCl28H2O5Cl2 6HCl( 浓) KClO3=KCl3H2O3Cl2 4HCl( 浓) Ca(ClO)2=CaCl22Cl2 2H2O 3装置拓展 (1) 制备装置 橡皮管
9、 a 的作用:使圆底烧瓶与分液漏斗内气压相等,保证液体顺利流下。 (2) 净化装置 问题: 装置中长颈漏斗的作用除用于检查装置气密性外,还可以检查整套装置是否发生堵塞。若发生堵塞 现象为:长颈漏斗中液面上升。 该装置的作用之一是观察气体的生成速率。 4工业制法 电解饱和食盐水,反应的化学方程式为2NaCl2H2O= 电解 2NaOH Cl2 H2。 【典例 1】 (东北育才中学2019 届模拟)下列物质能使紫色石蕊溶液由紫色变红又褪色的是( ) Cl2盐酸氯水盐酸酸化的漂白粉木炭Na2O2 AB CD 【答案】 A 【解析】 Cl2与水反应生成盐酸和次氯酸,盐酸能使紫色石蕊溶液由紫色变红,次氯
10、酸的强氧化性能 使溶液褪色;盐酸能使紫色石蕊溶液由紫色变红,不能褪色;氯水中含盐酸和次氯酸,能使紫色石蕊 溶液由紫色变红,后褪色;盐酸酸化的漂白粉中含有盐酸和次氯酸,能使紫色石蕊溶液由紫色变红,后 褪色;木炭不能使紫色石蕊溶液变红;Na2O2与水反应生成碱,使紫色石蕊溶液变蓝。 【变式 1】(江苏省丹阳高级中学2019 届模拟)下列装置应用于实验室制取氯气并回收二氯化锰的实验, 能达到实验目的的是( ) A用装置甲制取氯气 B用装置乙除去氯气中的少量氯化氢 C用装置丙分离二氧化锰和浓盐酸反应后的溶液 D用装置丁蒸干反应后的溶液制MnCl24H2O 【答案】 C 【解析】用二氧化锰与浓盐酸反应制
11、取氯气需要加热,A不能达到实验目的;气体通过乙装置时应长进 短出,除杂试剂应选用饱和食盐水,B不能达到实验目的;二氧化锰不溶解,C能达到实验目的;蒸干溶液 会引起 MnCl24H2O分解, D不能达到实验目的。 知识点二卤素的性质及X 的检验 1. 卤素单质的递变性 颜色 F2 Cl 2 Br2 I2 浅黄绿色黄绿色深红棕色紫黑色 颜色加深 熔、沸点 气体气体液体固体 逐渐升高 密度 逐渐增大 水溶性 反应溶解溶解微溶 逐渐减小 氧化性 与氢气化合反应由易到难 逐渐减弱 氧化性 Cl2Br2I2 还原性 (X ) 阴离子还原性由强到弱顺序是I BrCl Cl2通入 NaBr 溶液中的离子反应:
12、Cl22Br =Br 22Cl Br2加入 KI 溶液中的离子反应:Br2 2I =I 22Cl 2. 相似性 都能与大多数金属反应:2Fe3Br2=2FeBr3;I2Fe=FeI2; 都能与H2反应: H2X2=2HX ; 都能与H2O反应: X2H2OHX HXO(F2例外 ) ; 都能与碱液反应:X22NaOH=NaXNaXO H2O(F2例外 ) 。 3. 性质的特殊性 氟 无正价,非金属性最强,F 的还原性最弱 2F22H2O=4HF O2,与 H2反应在暗处即爆炸 氢氟酸是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在塑料瓶中 溴 Br2常温下是深红棕色液体,是唯一的液态非金属单质 Br2易溶于有机
13、溶剂 液态 Br2有剧毒,易挥发,故盛溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴不能用 橡胶塞 碘 淀粉遇I2变蓝 色 I2加热时易升华 I2易溶于有机溶剂 I2易与 Na2S2O3反应: I22S2O 2 3=2I S 4O 2 6,此反应常用于滴定法( 以淀粉为 指示剂 ) 来定量测定碘的含量 【特别提醒】 F2能与水反应放出O2,故 F2不能从其他卤化物的水溶液中将卤素单质置换出来。 氯、溴单质的氧化性较强,能与一些还原性离子反应,如Br2与 SO 2 3、Fe 2反应的离子方程式分别为 SO 2 3Br2H2O=SO 2 42Br 2H、2Fe2Br 2=2Fe 3 2Br。 4. 卤素单质
14、溶于水或有机溶剂所呈现的颜色 单质水CCl4 汽油 ( 或 苯) 酒精 Cl2淡黄黄绿黄绿黄绿黄绿 Br2黄橙橙橙红橙橙红橙橙红 I2深黄褐紫深紫淡紫紫红淡紫紫红 5卤族化合物的相似性和递变性 (1) 卤素化合物的性质 化合物性质备注 氢化物 稳定性: HFHClHBrHI 还原性: HFSCNCNBrCl。现将几滴 KSCN 溶液滴入到含少量Fe 3 的溶液中,溶液立即变红,向其中逐滴滴入酸性KMnO 4溶液,观察到红色逐渐褪去,请利用平衡移动原理 解释这一现象:_。 下列物质中,也可以使该溶液红色褪去的是_( 填字母 ) 。 A新制氯水B碘水 CSO2 D盐酸 (4)KCN 为剧毒物质,
15、处理含有KCN的废水常用的方法:在碱性条件下用NaClO溶液将 CN 氧化为 CO2 3和 一种单质气体,该反应的离子方程式为_。 (5) 已知 HCN的电离常数K6.2 10 10,H 2CO3的电离常数K14.5 10 7, K24.7 10 11,则下列离子 方程式能发生的是_( 填字母 ) 。 ACN CO2H2O=HCN HCO 3 B2HCN CO 2 3=2CN CO 2 H2O C2CN CO 2H2O=2HCN CO 2 3 DHCN CO 2 3=CN HCO 3 【答案】 (1) 1 复分解反应 (2)IBrSO 2 3H2O=I Br SO2 42H (3) 酸性高锰酸
16、钾溶液将SCN 氧化,减小了 SCN 的浓度,使反应 Fe 33SCN 3的平衡不 断向左移动,最终Fe(SCN)3完全反应,红色消失AC (4)2CN 5ClO2OH=2CO2 35Cl N 2 H2O (5)AD 【解析】 (1)Cl得电子能力强于I,则 ICl 中 Cl 元素显 1 价、 I 元素显 1 价;此反应中没有化合价 的变化,属于复分解反应( 非氧化还原反应) 。 (2)IBr具有强氧化性, I 元素显 1价,被还原成I ,SO2 3被氧化成SO 2 4,因此离子方程式为IBr SO 2 3 H2O=I Br SO 2 42H 。 (3) 溶液立即变红,发生反应Fe 33SCN
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- 2020 年高 化学 一轮 复习 专题 4.2 卤素 及其 化合物 解析
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