（浙江選考）2020版高考化學大一輪復習 第3講 元素化學 考點8 氯及其化合物學案.docx

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考點8　氯及其化合物 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(跟某些金屬、H2、H2O、堿的反應)，HClO的漂白作用 c c 一、氯氣的物理性質 氯氣是一種黃綠色，有刺激性氣味的氣體，有毒，密度比空氣大，能溶于水，常溫下1體積水溶解約2體積Cl2。 二、從氯的原子結構認識氯氣的化學性質——氧化性 1．與金屬反應 常見的金屬單質中不能被氯氣氧化的是金(Au)和鉑(Pt)，與變價金屬反應生成高價金屬氯化物。 (1)與鈉反應：Na＋Cl22NaCl(白色的煙) (2)與鐵反應：2Fe＋3Cl22FeCl3(棕褐色煙，FeCl3水溶液呈黃色) (3)與銅反應：Cu＋Cl2CuCl2(棕黃色煙，CuCl2水溶液呈藍色) 2．與非金屬反應 (1)與H2反應：H2＋Cl22HCl 現象— (2)與Si反應：Si＋2Cl2SiCl4 3．與水反應 氯氣與水反應的化學方程式：Cl2＋H2OHCl＋HClO(Cl2的漂白原理) 次氯酸(HClO)的性質： (1)弱酸性：由反應Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，說明HClO的酸性比H2CO3弱。 (2)不穩(wěn)定性：2HClO2HCl＋O2↑。 (3)強氧化性：具有漂白性，能殺菌消毒。 4．與堿反應 (1)與燒堿反應：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O(Cl2的尾氣處理原理) (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。 漂白原理：Ca(ClO)2―→HClO，實際起漂白、殺菌作用的是HClO。 使用原理：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO、Ca(ClO)2＋2HCl===CaCl2＋2HClO 漂白粉要密封包裝，避光、隔潮存放，防止與空氣中的CO2、H2O接觸而變質。 注意：氯水能漂白某些有色物質是因為其中的HClO具有漂白性，而這種漂白性源于該物質具有強氧化性。同理，NaClO和Ca(ClO)2的漂白原理也是如此。 5．與還原性物質反應 (1)與鹵化物反應：Cl2＋2KI===2KCl＋I2　Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2 (2)與SO2水溶液反應：Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl (3)與亞鐵離子反應：Cl2＋2FeCl2===2FeCl3 三、氯水的多重性質 新制氯水中存在三個平衡關系： Cl2＋H2OHCl＋HClO HClOH＋＋ClO－ H2OH＋＋OH－ 根據可逆反應的特點，即可得出新制氯水中存在的各種微粒。 新制氯水的多種成分決定了它具有多重性質，在不同的化學反應中，氯水中參與反應的微粒不同。 新制氯水和久置氯水比較如下： 新制氯水 久置氯水 成分 Cl2、HClO、H2O、H＋、Cl－、ClO－、OH－ H＋、Cl－、H2O、OH－ 顏色 淡黃綠色 無色 性質 酸性、漂白性 酸性、無漂白性 原因 Cl2＋H2OHCl＋HClO、2HClO===HCl＋O2↑ 四、氯氣的制法 1．工業(yè)制取 (1)原料：飽和食鹽水 以電解飽和食鹽水為基礎制取氯氣(及燒堿、氫氣)等產品的工業(yè)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 ↓ 用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 ↓ 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。 【例1】　下列關于Cl2的說法中，不正確的是(　　) A．Cl2是一種黃綠色、密度比空氣大的有毒氣體B．紅熱的鐵絲在Cl2中劇烈燃燒，產生白色煙霧 C．工業(yè)上用Cl2和石灰乳為原料制造漂白粉D．Cl2能與水反應生成鹽酸和次氯酸 【解析】　Cl2是一種黃綠色、密度比空氣大的有毒氣體，故A正確；氯氣與鐵反應生成氯化鐵，反應產生棕褐色的煙，故B錯誤；氯氣與氫氧化鈣反應生成氯化鈣、次氯酸鈣和水，工業(yè)上用Cl2和石灰乳為原料制造漂白粉，故C正確；Cl2能與水反應生成鹽酸和次氯酸，Cl2＋H2OHCl＋HClO，故D正確。 【答案】　B 【提煉】　本題考查氯氣的性質，熟悉氯氣的物理性質和化學性質是解題關鍵。 【例2】　下列實驗現象與新制氯水中的某些成分(括號內物質)沒有關系的是(　　) A．將NaHCO3固體加入新制氯水，有無色氣泡(H＋) B．使紅色布條褪色(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，發(fā)現呈紅色(HCl) 【解析】　氯水顯酸性，能與碳酸氫鈉反應生成CO2氣體，與氫離子有關，故A正確；氯水中含HClO，具有漂白性，使紅色布條褪色，故B正確；氯離子和硝酸銀反應生成氯化銀白色沉淀，與氯離子有關，故C正確；向FeCl2溶液中滴加氯水，再滴加KSCN溶液，溶液呈紅色，是由于氯水中含有Cl2和HClO，都具有強氧化性，可將FeCl2氧化為FeCl3，與HCl無關，故選D。 【答案】　D 【提煉】　本題考查氯水的組成和性質。氯氣與水反應：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，氯水含多種微粒，有H2O、Cl2、HClO、Cl－、ClO－、H＋、OH－(極少量，水微弱電離出來的)，其中HClO、Cl2具有氧化性，HClO具有漂白性，H＋具有酸性，以此解答。 【例3】　已知：將amolCl2通入含bmolNaOH的溶液中兩者恰好完全反應，產物中可能有NaCl、NaClO、NaClO3。溫度不同，三者的量也不同。下列說法不正確的是(　　) A．改變溫度，當產物中NaClO3的物質的量最大時，發(fā)生的離子反應為： 3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O B．某溫度下，反應后若溶液中c(ClO－)∶c(ClO)＝1∶2，發(fā)生的離子反應為： 7Cl2＋14OH－11Cl－＋ClO－＋2ClO＋7H2O C．參加反應的Cl2與NaOH的物質的量關系一定是a＝0.5b D．改變溫度，反應中轉移電子的物質的量可能為bmol 【解析】　當產物中NaClO3的物質的量最大時即只生成NaCl和NaClO3，所以根據轉移電子守恒得n(Cl－)＝5n(ClO)，則發(fā)生的離子反應為：3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O，A選項正確；某溫度下，若反應后溶液中c(ClO－)∶c(ClO)＝1∶2，根據轉移電子守恒得n(Cl－)＝5n(ClO)＋n(ClO－)，所以n(Cl－)＝11，所以發(fā)生的離子反應為7Cl2＋14OH－11Cl－＋ClO－＋2ClO＋7H2O，B選項正確；鈉元素守恒：n(NaOH)＝n(NaClO3)＋n(NaCl)＋n(NaClO)，氯原子守恒：2n(Cl2)＝n(NaClO3)＋n(NaCl)＋n(NaClO)，故參加反應的Cl2與NaOH的物質的量的關系一定是a＝0.5b，C選項正確；根據方程式Cl2＋2OH－Cl－＋ClO－＋H2O、3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O可知，氧化產物只有NaClO時，轉移電子數最少，為0.5bmol，氧化產物只有NaClO3，轉移電子數最多，為bmol，則反應中轉移電子的物質的量不可能為bmol，D項錯誤。 【答案】　D 【提煉】　氯氣與冷的氫氧化鈉反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O；與熱的氫氧化鈉反應生成氯化鈉、氯酸鈉和水：Cl2＋6NaOH===5NaCl＋NaClO3＋3H2O。解題時運用電子守恒和原子守恒即可。 【例4】　高錳酸鉀是一種典型的強氧化劑，無論在實驗室還是在化工生產中都有重要的應用。如圖是實驗室制備氯氣并進行一系列相關實驗的裝置(夾持設備已略)。 (1)制備氯氣選用的藥品為：高錳酸鉀和濃鹽酸，相應的離子反應方程式為________________________________________________________________________； (2)裝置B的作用是________________________________，監(jiān)測實驗進行時C中可能發(fā)生堵塞，請寫出發(fā)生堵塞時B中的現象________________________________________________________________________； (3)裝置C的實驗目的是驗證氯氣是否具有漂白性，為此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入________(選“a”“b”或“c”)； a b c Ⅰ 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 濃硫酸 無水氯化鈣 Ⅲ 濕潤的有色布條 干燥的有色布條 干燥的有色布條 (4)設計裝置D、E的目的是比較氯、溴、碘的非金屬性。當向D中緩緩通入足量氯氣時，可以看到無色溶液逐漸變?yōu)榧t棕色，說明氯的非金屬性大于溴。打開活塞，將D中的少量溶液加入E中，振蕩E。觀察到的現象是________________________________________________________________________； 該現象________(填“能”或“不能”)說明溴的非金屬性強于碘，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【解析】　(1)高錳酸鉀溶液與濃鹽酸反應生成錳離子、氯氣與水，反應的離子方程式為：2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O；(2)鹽酸易揮發(fā)，反應制取的氯氣中含有氯化氫，裝置B中飽和食鹽水的作用是除去Cl2中的HCl；裝置B亦是安全瓶，監(jiān)測實驗進行時C中是否發(fā)生堵塞，發(fā)生堵塞時B中的壓強增大，B中長頸漏斗中液面上升，形成水柱；(3)裝置C的實驗目的是驗證氯氣是否具有漂白性，要驗證干燥氯氣無漂白性，濕潤的有色布條中，氯氣和水反應生成的次氯酸具有漂白性，選項中的Ⅱ中都是干燥劑，根據圖示裝置可知，Ⅱ中應該為固體干燥劑，氯氣干燥后再通入濕潤的有色布條不能驗證氯氣的漂白性，所以裝置C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ處依次放入濕潤的有色布條、無水氯化鈣、干燥的有色布條，所以選c；(4)打開活塞，將裝置D中含溴單質的少量溶液加入含碘化鉀和苯的裝置E中，溴單質和碘化鉀反應生成碘單質，碘單質溶于苯呈紫紅色，振蕩；觀察到的現象是：E中溶液分為兩層，上層(苯層)為紫紅色；氯氣具有強氧化性，過量的氯氣能夠將碘離子氧化成碘單質，所以該現象不能說明溴的非金屬性強于碘。 【答案】　(1)2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O (2)除雜和安全瓶　錐形瓶中液面下降，長頸漏斗中液面上升　(3)c (4)E中溶液分為兩層，上層(苯層)為紫紅色　不能　過量的Cl2也可將I－氧化為I2 【提煉】　實驗安全裝置 (1)防倒吸裝置 (2)防堵塞安全裝置 (3)防污染安全裝置 【例5】　二氧化氯(ClO2)是一種黃綠色、有刺激性氣味的氣體，其熔點為－59℃，沸點為11.0℃，易溶于水，是目前國際上公認的新一代高效、廣譜、安全的殺菌保鮮劑，在水處理等方面有廣泛應用。與Cl2相比，ClO2不但具有更顯著的殺菌能力，而且不會產生對人體有潛在危害的有機氯代物。 (1)在ClO2的制備方法中，比較實用的有數十種，下列是其中兩種方法。 方法一：2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O 方法二：2NaClO3＋H2O2＋H2SO4===2ClO2↑＋O2↑＋Na2SO4＋2H2O 比較方法一和方法二，哪種方法更好？________，說明理由：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 實驗室常用氯酸鈉(NaClO3)、亞硫酸鈉(Na2SO3)和硫酸共熱制備二氧化氯，其化學反應方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)工業(yè)上用稍潮濕的KClO3和草酸(H2C2O4)在60℃時反應制得。某學生用如圖所示的裝置模擬工業(yè)制取及收集ClO2，其中A為ClO2的發(fā)生裝置，B為ClO2的凝集裝置，C為尾氣吸收裝置。 請問：A部分還應添加溫度控制裝置，請你說出一種溫度控制方法________________________________________________________________________。 B部分還應補充什么裝置____________，C中應裝的試劑為____________。 我國最近成功研制出制取ClO2的新方法，其反應的微觀過程如圖所示： 該反應的化學方程式為________________________________________________________________________。 (3)二氧化氯做消毒劑時，被還原成Cl－，它的消毒效率是同質量常用消毒劑NaClO(84消毒液的主要成分)的________倍。消毒水時，ClO2還可將Fe2＋、Mn2＋轉化成Fe(OH)3、MnO2難溶物除去，請寫出二氧化氯與Mn2＋反應的離子方程式________________________________________________________________________。 【解析】　(1)從環(huán)境、安全和產率角度考慮應選擇方法二，原因是方法一的缺點主要是同時產生了大量的氯氣，不僅產率低，而且產品難以分離，同時很有可能造成環(huán)境污染；方法二的優(yōu)點是安全性好，沒有產生毒副產品。用氯酸鈉(NaClO3)、亞硫酸鈉(Na2SO3)和硫酸共熱制備二氧化氯，還生成硫酸鈉和水，化學反應方程式為2NaClO3＋Na2SO3＋H2SO4===2ClO2↑＋2Na2SO4＋H2O；(2)二氧化氯的沸點低，B為ClO2的凝集裝置，B裝置應補充(冰水)冷凝裝置，C為尾氣吸收裝置，可選擇NaOH溶液來吸收尾氣；由微觀過程可知，氯氣與NaClO2反應，由原子及電子守恒可知，反應為2NaClO2＋Cl2===2NaCl＋2ClO2；(3)二氧化氯做消毒劑時，被還原成Cl－，質量是m的二氧化氯轉移電子是5m/67.5 mol，次氯酸鈉做消毒劑時，被還原成Cl－，質量是m的次氯酸鈉轉移電子是2m/74.5mol，所以二者的消毒效率之比是5m/67.5∶2m/74.5≈2.76；ClO2氧化除去Mn2＋的離子方程式為2ClO2＋5Mn2＋＋6H2O===5MnO2↓＋2Cl－＋12H＋。 【答案】　(1)方法二　方法一的缺點主要是同時產生了大量的氯氣，不僅產率低，而且產品難以分離，同時很有可能造成環(huán)境污染；方法二的優(yōu)點是安全性好，沒有產生毒副產品　2NaClO3＋Na2SO3＋H2SO4===2ClO2↑＋2Na2SO4＋H2O (2)水浴加熱　(冰水)冷凝　NaOH溶液　2NaClO2＋Cl2===2NaCl＋2ClO2 (3)2.76　2ClO2＋5Mn2＋＋6H2O===5MnO2↓＋2Cl－＋12H＋ 【提煉】　制備物質方法選擇時，不僅要考慮產率，還要結合環(huán)境友好、安全性等角度綜合選定。