第一單元 氯、溴、碘及其化合物
[考試標準]
知識條目
必考要求
加試要求
1.氯氣的工業(yè)制法
a
b
2.實驗室制取氯氣的反應原理及其裝置
a
b
3.氯氣的物理性質(zhì)及用途
a
a
4.氯氣的凈化、收集和檢驗，尾氣的處理
b
b
5.氯氣的化學性質(zhì)(跟某些金屬、H2、H2O、堿的反應)，HClO的漂白作用
c
c
6.溴、碘單質(zhì)的物理性質(zhì)
a
a
7.氯、溴、碘單質(zhì)間的置換反應
b
b
8.海水中提取溴、碘
b
9.檢驗Br－、I－的常用方法
b
考點一 氯氣的性質(zhì)與制法
(一)氯氣的性質(zhì)和制法
1．氯氣的物理性質(zhì)
顏色
狀態(tài)
氣味
密度
毒性
溶解性
黃綠色
氣體
刺激性
比空氣大
有毒
1體積水溶解約2體積Cl2
2.從氯的原子結(jié)構(gòu)認識氯氣的化學性質(zhì)——氧化性
(1)與金屬反應：與變價金屬反應生成高價金屬氯化物。
①與鐵反應：2Fe＋3Cl22FeCl3。
②與銅反應：Cu＋Cl2CuCl2。
(2)與非金屬反應
與H2反應：H2＋Cl22HCl。
(3)與水反應
氯氣與水反應的化學方程式：Cl2＋H2OHCl＋HClO。
(4)與堿反應(完成下列化學方程式)
①與燒堿反應：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。
②制取漂白粉：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2、CaCl2，有效成分是Ca(ClO)2。
注意 氯水能漂白某些有色物質(zhì)是因為其中HClO具有漂白性，而這種漂白性源于該物質(zhì)具有強氧化性，同理，NaClO和Ca(ClO)2的漂白原理也是如此。
3．氯氣的制法
(1)工業(yè)制取
①原料：工業(yè)上通常用電解飽和食鹽水的方法制取Cl2，稱為氯堿工業(yè)。
②反應原理：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。
(2)實驗室制取
實驗室通常用濃鹽酸與二氧化錳共熱制取Cl2。
→用強氧化劑(如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、MnO2等)氧化濃鹽酸
MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
↓
→固體＋液體氣體
↓
→用飽和食鹽水除去HCl氣體，再用濃H2SO4除去水蒸氣
↓
→向上排空氣法或排飽和食鹽水法
↓
→用強堿溶液(如NaOH溶液)吸收
(3)注意事項
①必須用濃鹽酸，稀鹽酸不反應。
②為了減少制得的Cl2中HCl的含量，加熱溫度不宜過高，以減少HCl揮發(fā)。
③實驗結(jié)束后，先使反應停止并排出殘留的Cl2，再拆卸裝置，避免污染空氣。
④尾氣吸收時，不能使用澄清的石灰水，因為石灰水濃度太小，吸收不完全。
(二)氯水
1．氯水的多種成分決定了它具有多重性質(zhì)
(1)Cl2的強氧化性；
(2)HCl的強酸性；
(3)HClO的強氧化性、弱酸性；
(4)Cl－的性質(zhì)。
在不同的反應中，氯水起作用的成分不同，如下表：
參與反應的微粒
所加試劑
實驗現(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
發(fā)生氧化還原反應
Cl2
FeCl2溶液
溶液變棕黃色
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
Cl2、H2O
SO2
黃綠色褪去
SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO
HClO、H＋
石蕊溶液
先變紅后褪色
酸性和漂白性
Cl2、H＋
鎂粉
氯水的顏色褪去并有氣泡產(chǎn)生
Mg＋Cl2===Mg2＋＋2Cl－、Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
2.液氯、新制氯水與久置氯水的區(qū)別
液氯
新制氯水
久置氯水
分類
純凈物
混合物
混合物
顏色
黃綠色
淺黃綠色
無色
性質(zhì)
氧化性
酸性、氧化性、漂白性
酸性
(三)次氯酸的性質(zhì)
(1)弱酸性：比碳酸還弱，HClOH＋＋ClO－，在寫離子方程式時，不可拆開。
(2)不穩(wěn)定性：見光分解，2HClO2HCl＋O2↑，由于氯水中含有HClO，故需要保存在棕色試劑瓶中，且現(xiàn)用現(xiàn)配。
(3)強氧化性：可以氧化還原性的粒子，如Fe2＋、I－、SO等。
1．正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“”
(1)次氯酸鈣是漂白粉的主要成分(√)
(2016浙江11月選考，6D)
(2)氯化氫氣體能使干燥的藍色石蕊試紙變紅()
(2016浙江10月選考，10C)
(3)氯氣可用于自來水的消毒(√)
(2016浙江4月選考，6A)
(4)氯氣有毒，不能用于藥物的合成()
(2015浙江10月選考，19D)
(5)將新制氯水滴入紫色石蕊溶液中，可以看到石蕊溶液先變紅后褪色(√)
(2015浙江10月選考，24C)
2．(2015浙江9月選考，28)實驗室用MnO2和濃鹽酸反應制取Cl2，氣體發(fā)生和收集裝置如圖。請回答：
(1)實驗裝置連接完成后，首先應進行的操作是____________________________。
(2)MnO2和濃鹽酸反應制取Cl2的化學方程式為_________________________________。
(3)為得到干燥、純凈的Cl2，在收集Cl2之前應依次通過裝有________、________(填試劑名稱)的洗氣瓶。
答案 (1)檢查裝置的氣密性
(2)MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
(3)飽和食鹽水 濃硫酸
備考導向 氯氣是一種典型的非金屬單質(zhì)，高考命題中主要以選擇題、實驗探究題的形式考查，常將氯氣的性質(zhì)、應用、實驗探究交織在一起進行考查；對于氯水，要注意其性質(zhì)的多樣性，如氯氣的氧化性、HClO的漂白性及HCl的酸性等；氯氣的制備及其性質(zhì)實驗探究是高考熱點知識，在考查氯氣的實驗室制備的同時，一般要涉及氯氣化學性質(zhì)的探究。
題組一 氯氣及其化合物的性質(zhì)
1．(2017臺州9月選考質(zhì)量評估)下列有關(guān)氯及其化合物的說法正確的是( )
A．常溫下干燥的Cl2可儲存于鋼瓶中，說明Cl2不與鐵反應
B．電解飽和氯化鈉溶液可得到氯氣、氫氣和鈉
C．工業(yè)上以氯氣和澄清石灰水為原料制取漂白粉
D．次氯酸能使染料等有機色素褪色，有漂白性，還能殺死水中的細菌，起消毒作用
答案 D
解析 A項，Cl2與鐵在點燃的條件下可生成FeCl3，錯誤；B項，電解飽和食鹽水可得到Cl2、H2和NaOH，錯誤；C項，工業(yè)上可用Cl2和石灰乳為原料制取漂白粉，錯誤；D項正確。
2．(2017溫州中學高一上學期期中)下列關(guān)于氯水的敘述正確的是( )
A．新制氯水中只含Cl2和H2O分子
B．新制氯水不能使干燥的有色布條褪色
C．光照氯水有氣泡逸出，該氣體是Cl2
D．新制氯水可使藍色石蕊試紙先變紅后褪色
答案 D
解析 新制的氯水中含有氯氣分子、水分子、次氯酸分子，A項錯誤；新制氯水中含有HClO，HClO能使有色布條褪色，B項錯誤；光照氯水有氣泡逸出，由次氯酸分解可知，該氣體是氧氣，C項錯誤；新制的氯水中含HCl和HClO，鹽酸使藍色石蕊試紙變紅，HClO使石蕊試紙褪色，D項正確。
3．(2017溫州中學高一上學期期中)“綠色化學實驗”進課堂，某化學教師為氯氣與金屬鈉反應設計了如下裝置與操作以替代相關(guān)的課本實驗。實驗操作：鈉與氯氣反應的裝置作如下圖改進，將一根玻璃管與氯氣發(fā)生器相連，玻璃管內(nèi)放一塊黃豆粒大的金屬鈉(已吸凈煤油)，玻璃管尾部塞一團浸有NaOH溶液的棉花球。先給鈉預熱，到鈉熔融成圓球時，撤火、通入氯氣，即可見鈉著火燃燒，生成大量白煙。以下敘述錯誤的是( )
A．反應生成的大量白煙是氯化鈉晶體
B．玻璃管尾部塞一團浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收過量的氯氣，以免其污染空氣
C．鈉著火燃燒產(chǎn)生蒼白色火焰
D．若在棉球外沿滴一滴淀粉碘化鉀溶液，據(jù)其顏色變化可判斷氯氣是否被堿液完全吸收
答案 C
解析 氯氣性質(zhì)活潑，易與活潑金屬鈉發(fā)生化合反應生成NaCl，反應時有大量白煙，A項正確；氯氣有毒，不能排放到空氣中，氯氣易與NaOH溶液反應而被吸收，B項正確；鈉著火燃燒產(chǎn)生黃色火焰，C項錯誤；氯氣具有強氧化性，能與碘化鉀發(fā)生置換反應，可根據(jù)其顏色變化判斷氯氣是否被堿液完全吸收，D項正確。
4．(2017慈溪市慈中書院高三測試)右圖是模擬氯堿工業(yè)生產(chǎn)中檢查氯氣是否泄漏的裝置，下列有關(guān)說法錯誤的是( )
A．燒瓶中立即出現(xiàn)白煙
B．燒瓶中立即出現(xiàn)紅棕色
C．燒瓶中發(fā)生的反應表明常溫下氨氣有還原性
D．燒杯中的溶液是為了吸收有害氣體
答案 B
解析 3Cl2＋2NH3===N2＋6HCl，HCl＋NH3===NH4Cl，所以應看到白煙。
題組二 氯氣的制法及性質(zhì)探究
5．某化學小組用如圖所示裝置制取氯氣。下列說法正確的是( )
A．該裝置圖中至少存在三處明顯錯誤
B．該實驗中收集氯氣的方法不正確
C．如果需要得到干燥純凈的Cl2，只需在氣體發(fā)生裝置和收集裝置之間連接一個裝有濃硫酸的洗氣瓶即可
D．含有2 mol HCl的某濃鹽酸與足量MnO2混合，在一定條件下反應，轉(zhuǎn)移1 mol電子
答案 A
解析 A項，該裝置的錯誤有：沒有用酒精燈加熱，MnO2不與濃鹽酸發(fā)生反應，從而得不到Cl2；裝置中沒有用分液漏斗而采用長頸漏斗導致氣體外逸和HCl的揮發(fā)；沒有進行尾氣處理；B項，Cl2的密度比空氣大，該收集方法正確；C項，要得到干燥純凈的Cl2，首先應將氣體通過飽和食鹽水除去HCl，再通過濃硫酸除去水蒸氣；D項，根據(jù)反應：MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，鹽酸濃度變稀后便不再反應，使產(chǎn)生的Cl2的物質(zhì)的量小于0.5 mol，轉(zhuǎn)移的電子小于1 mol。
6．下圖是實驗室制備氯氣并進行一系列相關(guān)實驗的裝置(夾持及加熱儀器已略)。
(1)制備氯氣選用的藥品為固體二氧化錳和濃鹽酸，則相關(guān)的化學反應方程式為____________________。裝置B中飽和食鹽水的作用是_______________________________。
(2)設計裝置D、E的目的是比較氯、溴、碘單質(zhì)的氧化性強弱。當向D中緩緩通入少量氯氣時，可以看到無色溶液逐漸變?yōu)開_______色，打開活塞，將裝置D中少量溶液加入裝置E中，振蕩。觀察到的現(xiàn)象是_____________________________________________。
(3)裝置F中用足量的NaOH溶液吸收余氯，試寫出相應的化學方程式：________________。
(4)裝置C的實驗目的是驗證氯氣是否具有漂白性，因此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ應依次放入__________(填字母)。
a
b
c
d
Ⅰ
干燥的有色布條
干燥的有色布條
濕潤的有色布條
濕潤的有色布條
Ⅱ
堿石灰
無水氯化鈣
濃硫酸
無水氯化鈣
Ⅲ
濕潤的有色布條
濕潤的有色布條
干燥的有色布條
干燥的有色布條
答案 (1)MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 除去Cl2中的HCl
(2)黃(或橙黃，棕黃等) E中溶液分為兩層，下層(四氯化碳)為紫紅色
(3)2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O (4)d
解析 (1)固體二氧化錳和濃鹽酸在加熱的條件下發(fā)生反應生成氯化錳、氯氣和水，反應的化學方程式為MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；飽和食鹽水可吸收HCl，裝置B中飽和食鹽水的作用是除去Cl2中的HCl。
(2)當向D中緩緩通入少量氯氣時，氯氣和溴化鈉反應生成溴單質(zhì)，發(fā)生反應Cl2＋2NaBr===Br2＋2NaCl，溴水呈黃色，所以可以看到無色溶液逐漸變?yōu)辄S色；打開活塞，將裝置D中含溴單質(zhì)的少量溶液加入含碘化鉀和四氯化碳的裝置E中，溴單質(zhì)和碘化鉀反應生成碘單質(zhì)，碘單質(zhì)溶于四氯化碳呈紫紅色，振蕩，觀察到的現(xiàn)象是E中溶液分為兩層，下層(四氯化碳)為紫紅色。
(3)氯氣能與NaOH反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，反應的化學方程式為2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O。
(4)氯氣不能使干燥的有色布條褪色，可以使?jié)駶櫟挠猩紬l褪色，氯氣從裝置B中出來，含有少量水蒸氣，所以Ⅰ處放濕潤的有色布條，Ⅱ處放無水氯化鈣，干燥氯氣，Ⅲ處放干燥的有色布條，若Ⅰ處放干燥的有色布條，因為氯氣中含有水蒸氣，所以實驗現(xiàn)象與Ⅲ處可能相同，不能檢驗氯氣是否具有漂白性，答案選d。
考點二 溴、碘的制備與性質(zhì)
(一)鹵素單質(zhì)的相似性、遞變性和特殊性
1．相似性
(1)都能與大多數(shù)金屬反應：2Fe＋3X22FeX3(I2除外)。
(2)都能與H2反應生成HX。
(3)都能與H2O反應：X2＋H2OHX＋HXO(F2、I2除外)。
(4)都能與堿液反應：X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O(F2、I2除外)。
2．遞變性
F2 Cl2 Br2 I2
顏色：逐漸加深
熔、沸點：逐漸升高
密度：―――――――――――――――――――→逐漸增大
水溶性： 逐漸減小
氧化性： 逐漸減弱
還原性(X－)：―――――――――――――――→逐漸增強
3．特殊性
(1)Br2是常溫下唯一呈液態(tài)的非金屬單質(zhì)；液溴易揮發(fā)且有毒，通常用水液封保存。
(2)I2易升華，淀粉遇I2顯藍色；I2易與Na2S2O3溶液反應：I2＋2S2O===2I－＋S4O，用于通過滴定實驗(以淀粉溶液為指示劑)來定量測定碘的含量。
(3)Br2和I2都可被某些有機溶劑(如四氯化碳)萃取。
(4)氟元素無正價，F(xiàn)2與H2O發(fā)生置換反應生成O2(2F2＋2H2O===4HF＋O2)，F(xiàn)2與Xe、Kr等稀有氣體反應生成白色氟化物。
(二)Cl2、Br2、I2之間的置換
氯、溴、碘單質(zhì)的氧化性強弱是Cl2>Br2>I2，陰離子的還原性強弱是Cl－
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