知识讲解_富集在海水中的元素——氯（提高）

1 富集在海水中的元素——氯 【学习目标】 1．了解氯气的物理性质，理解氯气的化学性质。 　2．了解氯气的实验室制法和用途。 3．了解 Cl－检验，了解卤素的性质。 【要点梳理】 要点一、氯元素在自然界中的存在和氯气的物理性质 1．氯元素的存在 　　在自然界里，氯元素以化合态存在，游离态的氯只能通过人工方法而制得。氯元素是最重要的“成盐元 素”，主要以 NaCl 的形式存在于海水和陆地的盐矿中。海洋中含盐 3%，主要是 NaCl，还含有 MgCl2、MgSO4 等盐类，致使海水既咸又苦，不能直接饮用。 　　人体体液中的 Na+和 Cl―对于调节体液的物理和化学特性，保证体内正常的生理活动和功能发挥着重要作用。 人体每天必须经过食物和食盐来补充人体所缺失的 Na+和 Cl－。 2．氯气的物理性质 氯气是一种黄绿色、具有强烈刺激性气味的有毒气体，在低温和加压情况下可以转化 为液态（液氯）和固态。氯气能溶于水，25°C 时，1 体积的水可以溶解 2 体积的氯气，所 得水溶液称为氯水。 在实验室闻氯气气味时，应该用手轻轻在瓶口扇动，仅使极少量的氯气飘过鼻孔，如 右图所示，闻其他气体的气味时也应采用这种方法。 注意：应注意气体溶解度的表示方法与固体不同，固体的溶解度是在一定温度下，溶液达到饱和状态时，100g 溶剂（水）中溶解的溶质的质量（g）。气体的溶解度用体积比表示，与温度、压强有关，如常温（25°C）常压 下，氯气可以１∶２溶解于水，应理解为 1L 水中可溶解 2L 的氯气或１体积水中可溶解２体积的氯气。 要点二、氯气的化学性质 要点诠释： 氯是第 17 号元素，其原子的最外层有７个电子，在化学反应过程中很容易得一个电子形成氯离子（Cl—） 即达到８个电子的稳定结构，表现为典型的非金属性。氯气是双原子分子，其分子虽已达到８电子稳定结构但不 是最稳定状态，在一定条件下易与其他物质发生化学反应，通常做氧化剂，且是强氧化剂。氯气非常活泼，因而 在自然界中无游离态的氯存在，化合态的氯主要以-1 价的氯化物形式存在于自然界中。 1．与金属的反应 大多数金属在点燃或灼热的条件下，都能与氯气发生反应生成氯化物。对于有变价的金属元素和氯气发生反 应时生成其高价氯化物。如 Fe 与 Cl2 反应不管 Fe 是否过量都只能生成 FeCl3。 Cl2+2Na 2NaCl 　 　3Cl2+2Fe 2FeCl3 　　 Cl2+Cu CuCl2 但在常温下干燥的氯气不与铁反应，所以可以将液氯储存在钢瓶里。 2．与非金属反应 H2+Cl2 2HCl。 现象：氢气在氯气中安静燃烧，发出苍白色火焰，瓶口上方有白雾。 注意：（1）光照 H2 和 Cl2 的混合气体时，会发生爆炸，因此工业生产是用点燃的方法来生产盐酸，绝对不 点燃 点燃 点燃 点燃2 能用光照的方法。（2）工业盐酸呈黄色是因其中混有 FeCl3。 拓展延伸： 2P+3Cl2 (少量) 2PCl3（白雾） 2P+5Cl2 (足量) 2PCl5（白烟） 3．与水反应 （1）氯气与水反应的情况 在 常 温 下 ， 溶 于 水 中 的 部 分 Cl2 与 水 发 生 反 应 ， 生 成 盐 酸 （ HCl ） 和 次 氯 酸 （ HClO ） ： Cl2+H2O==HCl+HClO。 Cl2 既被氧化又被还原，氧化剂、还原剂都是 Cl2。 （2）次氯酸的重要性质 ①强氧化性：HClO 中+1 价 Cl 表现出很强的得电子能力，得电子还原成 Cl－，其氧化性比 Cl2 还强。HClO 以其强氧化性杀死水中的病菌，起到消毒的作用，还能使染料和有机物质褪色而具有漂白作用。 ②弱酸性：HClO 是一元弱酸，酸性比碳酸还弱，在水中只有少部分发生电离：HClO H++ClO－。 ③不稳定性：HClO 只存在于水溶液中，在光照下易分解放出氧气：2HClO 2HCl+O2↑。 4．与碱反应 Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O（可作漂白液，有效成分为 NaClO）。 2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。漂白粉（或漂粉精）的有效成分均为 Ca(ClO)2。 要点三、氯水的成分和性质 【高清课堂：富集在海水中的元素——氯 ID：395509#练习题】 1．氯水及液氯的区别 液氯 新制氯水 久置氯水 成分 Cl2 Cl2、HClO、H2O、H+、Cl－、ClO－、OH－ H+、Cl－、H2O 分类 纯净物 混合物 混合物 颜色 黄绿色 黄绿色 无色 性质 氧化性 酸性、氧化性、漂白性 酸性 要点诠释： 氯水久置，会因 HClO 的分解导致其中的 Cl2 全部与 H2O 反应，HClO 完全分解成盐酸和 O2，使溶液酸性增 强，失去强氧化性而变质（久置氯水实为极稀的盐酸）。 2．氯水的性质 氯水的多种成分决定了它具有多重性质： ①Cl2 的强氧化性；②HCl 的强酸性；③HClO 的强氧化性、弱酸性；④Cl－的性质。 在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，现列表如下： 所加试剂 参与反应的微粒 实验现象 离子方程式或解释 AgNO3 溶液 Cl－ 白色沉淀 Cl－+Ag+==AgCl↓ Na2CO3 固体 H+ 有气泡产生 2H++CO32－==CO2↑+H2O 有色布条 HClO 布条颜色褪去 发生氧化还原反应 FeCl2 溶液 Cl2 溶液变棕黄色 2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl－ 石蕊溶液 HClO、H+ 先变红后褪色 酸性和漂白性 点燃 点燃 光照3 镁粉 Cl2、H+ 氯水的颜色褪去并有气泡产生 Mg+Cl2==Mg2++2Cl－ Mg+2H+==Mg2++H2↑ 要点四、氯气的实验室制法【高清课堂：富集在海水中的元素——氯 ID：395509#氯气的实验室制法】 1、原理： MnO2+4HCl (浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O 或：2KMnO4+16HCl (浓)==2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O 注：若用 KMnO4 制 Cl2，则不需加热。 2、发生装置： 固+液加热型 3、净化：将气体通过盛有饱和食盐水的洗气瓶 4、干燥：将气体通过盛有浓硫酸的洗气瓶 5、收集：用向上排空气法或排饱和食盐水法。 6、尾气吸收：用 NaOH 溶液吸收多余的氯气，防止污染空气。 注：Ca(OH)2 的溶解度太小，所以尾气吸收时不用石灰水，而用 NaOH 溶液。 7、验满方法 ①将湿润的淀粉-KI 试纸靠近盛 Cl2 的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。 ②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛 Cl2 的瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。 要点五、氯离子的检验 　　1．试剂：稀硝酸、AgNO3 溶液。 2．操作：取待测液 2mL 加入试管中，先滴入少量稀硝酸，然后再滴入 AgNO3 溶液。 3．现象及结论：产生白色沉淀，该溶液中含有 Cl－。 4．原理：Ag++Cl－==AgCl↓。 要点诠释： （1）加稀硝酸的目的是排除 CO32－的干扰，因为 Ag2CO3 是可以溶于稀硝酸的白色不溶物。因此，鉴定时可 以将加试剂的顺序颠倒，即可以先加 AgNO3，再加稀硝酸。若生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，同样可以证明溶 液中有 Cl－。 （2）不用稀盐酸、稀硫酸酸化，否则引入 Cl－、SO42－产生干扰。 要点六、成盐元素——卤素 1．卤素的原子结构 在元素周期表中，与氯元素处于同一纵行——第ⅦA 族的元素还有氟（F）、溴（Br）、碘（I）、砹（At，人 工合成元素）。与氯元素一样，这些元素原子的最外电子层都有 7 个电子，都是典型的非金属元素。由于第ⅦA 族元素都能与 Na、K、Ca、Mg 等金属化合生成盐，所以统称为卤素（成盐元素）。 2．物理性质 F2 Cl2 Br2 I24 颜色 淡黄绿色 黄绿色 深红棕色 紫黑色 状态 气态 气态 液态 固态 水中溶解性 反应 可溶 可溶 微溶 熔沸点 Cl2、Br2、I2 易溶于苯、CCl4、汽油等有机溶剂。 注意：从溴水中萃取出 Br2，可向其中加入苯，振荡、静置，溶液分两层，上层橙红色，下层为水层，近乎 无色；从碘水中萃取 I2，可向其中加入 CCl4，振荡、静置，溶液分两层，上层（水层）近乎无色，下层为紫红 色（已知苯的密度小于水的密度，CCl4 的密度大于水的密度，且二者均不溶于水）。 3．卤素的化学性质 氯是第ⅦA 族中的代表性元素。氟、溴、碘的单质的化学性质与氯气相似，都具有氧化性，并随元素原子核 电荷数的增大而逐渐减弱。 （1）与 H2 的反应：H2+X2==2HX 氟气在冷暗处即可剧烈化合爆炸；氯气受光照或混合点燃时反应；溴加热时缓慢与 H2 化合；碘持续加热， 缓慢化合，同时又分解。 （2）与 H2O 的反应，从 F2→I2 逐渐减弱： F2：2F2+2H2O===4HF+O2（剧烈） Cl2：Cl2+H2O===HCl+HClO X2+H2O HX+HXO（X 为 Br 或 I） （3）与碱溶液反应： X2+2NaOH==NaX+NaXO+H2O（X 为 Cl、Br、I，反应能力逐渐减弱） （4）与金属反应，从 F2→I2 反应能力逐渐减弱。常见金属 Na、K、Mg、Al、Fe、Cu、Zn 等均能与卤素单 质反应。如：2Fe+3Br2==2FeBr3，Fe+I2 FeI2（I2 的氧化性不强，与变价金属反应得低价盐）。 （5）卤素单质间的置换反应： Cl2+2Br－==2Cl－+Br2；Cl2+2I－==2Cl－+I2；Br2+2I－==2Br－+I2。氧化性：Cl2＞Br2＞I2；还原性：Cl－＜Br－＜ I－。 【典型例题】 类型一、氯气的物理性质 　例 1、下列说法正确的是（　 ）。 　　A．液氯的成分是氯分子和水 　　B．可用鼻子直接靠在集气瓶口闻氯气的气味 　　C．可用向上排空气法收集氯气 　　D．实验中，可用水吸收剩余的氯气 【思路点拨】氯气的物理性质：氯气是一种黄绿色、具有刺激性气味的有毒气体，密度大于空气，在水中溶 解性不大，易液化。 【答案】C 　【解析】氯气在低温和加压时会变为液体，称为液氯，是一种纯净物，所以 A 错误；氯气有毒，闻其气味的 方法：用手在集气瓶口轻轻扇动，使极少量的氯气飘进鼻孔，所以 B 错误；氯气的密度比空气大，所以可以用 向上排空气法收集，因此 C 正确；由于氯气在水中的溶解性不大，所以不能用水吸收余氯，所以 D 错误。 　 【总结升华】本题是对氯气物理性质的直接考查。对于物理性质，不仅要记住，还要会应用，如颜色、气味、 状态、密度、溶解性等性质在氯气制取中收集方法的选择上的应用。 举一反三： 【变式 1】下列关于液氯和氯气的说法正确的是（ ）。 A．液氯和氯气不是同种物质 △ →逐渐升高5 B．标准状况下 Cl2 的密度约为 3.17 g·L－1 C．液氯不导电，是非电解质，氯气能导电，是电解质 D．液氯是混合物，氯气是纯净物 【答案】B 【解析】标准状况下 Cl2 的密度约为：71g/(22.4 L·mol-1)= 3.17 g·L－1 【变式 2】关于氯气的叙述中，下列正确的是 （　 ）。 　　A．氯气是一种黄绿色、有毒的气体 　　B．氯气在自然界中既可以以化合态存在，也可以以游离态存在 　　C．氯气不能溶解于水，所以可用排水法收集氯气 　　D．氯气、氯水、液氯是同一种物质，只是状态不同，都属于纯净物 【答案】A 类型二、氯气的化学性质 例 2、下列氯化物中，既能由金属和氯气直接反应制得，又能由金属和盐酸反应制得的是（　 ）。 　　A．CuCl2　　 B．FeCl2　　 C．FeCl3　　 D．AlCl3 【思路点拨】具有可变价态的金属（如 Fe、Cu 等）与氯气反应，生成高价态金属氯化物；活泼的金属与盐 酸反应，生成低价态金属氯化物，而不活泼的金属与盐酸不反应。 【答案】D 【解析】铜与氯气反应，生成 CuCl2，与盐酸不反应，所以 A 错误；铁与氯气反应生成 FeCl3，与盐酸反应 生成 FeCl2，所以 B、C 错误；铝与氯气反应生成 AlCl3，与盐酸反应生成 AlCl3 和 H2，所以 D 正确。 　 【总结升华】氯气与大多数金属反应，生成高价态金属氯化物；只有金属活动顺序表中氢以前的金属，才能 跟盐酸反应，并且一般生成低价态金属氯化物和氢气，所以符合题意的是具有不变价态、且在金属活动顺序表中 排在氢以前的金属的氯化物。 举一反三： 【变式 1】氯气跟下列物质反应时，能产生白雾的是（　 ）；能产生白烟的是（　 ）；产物溶于水后，溶液 呈蓝色的是（　 ）。 　　A．Na　　　 B．Cu　　　 C．H2　　　 D．Fe 【答案】C　 A　 B 【变式 2】氯气是一种重要的工业原料。工业上利用反应 3Cl2+2NH3==N2+6HCl 检查氯气管道是否漏气。下列说 法错误的是（ ）。 A．若管道漏气遇 NH3 就会产生白烟 B．该反应利用了 Cl2 的强氧化性 C．该反应属于复分解反应 D．生成 1 mol N2 有 6 mol 电子转移 【答案】C 【解析】NH 3 与 Cl2 反应生成 HCl 气体，HCl 气体再与 NH 3 反应生成 NH4Cl 白色固体，A 正确。由 可分析出 B、D 两项均正确。由复分解反应的定义知 C 错。 类型三、氯水性质的多重性 例 3、（2016 四川省德阳市期末考）在氯水中存在多种分子和离子，它们在不同的反应中表现各自的性质。下 列实验现象和结论一致且正确的是（ ）。 A．溶液呈黄绿色，且具有刺激性气味，说明 Cl2 的存在 B．加入有色布条，有色布条褪色，说明溶液中有 Cl2 存在 C．加入 NaHCO3 溶液，有无色气体产生，说明有 HClO 存在 D．先加入盐酸酸化，再加入 AgNO3 溶液产生白色沉淀，说明有 Cl﹣存在 【思路点拨】Cl2+H2O⇌HCl+HClO，该反应是可逆反应，所以氯水中含有的微粒是：分子：Cl2、HClO、H2O；6 离子：H+、Cl﹣、ClO﹣、OH﹣。 【答案】A 【解析】A 项，氯气是黄绿色气体，且有刺激性气味，如果氯水溶液呈黄绿色，且有刺激性气味，说明有 Cl2 分 子存在，故 A 正确；B 项，次氯酸有强氧化性能使有色布条褪色，向氯水中加入有色布条，有色布条褪色，说 明溶液中有 HClO 存在，故 B 错误；C 项，碳酸酸性强于次氯酸，所以加入 NaHCO3 溶液，有无色气体产生，说 明的是有 HCl 存在，故 C 错误；D 项，盐酸中含有氯离子，向氯水中加入盐酸后再加入硝酸银溶液生成氯化银 白色沉淀，不能说明氯水中含有氯离子，故 D 错误。故选 A。 【总结升华】（1）氯水含有 HClO，常用于漂白、杀茵、消毒等。（2）氯水含有 Cl2，能与大多数的还原性物质 发生反应。（3）常温下，氯水与碱反应生成氯化物、次氯酸盐及水。（4）在氯水中加入指示剂，先因 H+的存在 而变色，然后被次氯酸氧化而褪色。（5）Ag+与氯水中的 Cl－反应而产生白色沉淀，而碳酸盐与氯水反应则因盐 酸的存在而放出 CO2。（6）光照氯水时，因次氯酸易分解而放出 O2。 举一反三： 【变式 1】新制氯水中存在 H2O、Cl2、HClO、HCl，其中能起杀菌消毒作用的是________，能与锌反应生成氢 气的是________，能与硝酸酸化的硝酸银溶液作用生成白色沉淀的是________，能使染料和有机物质褪色的是 ________，能与 FeCl2 反应的是________。 【答案】HClO　 HCl　 HCl　 HClO　 Cl2 【解析】HClO 具有强氧化性，可杀菌消毒和漂白有机物质；HCl 具有强酸性，能与活泼金属反应生成 H2，并 且 HCl 电离产生的 Cl－可与硝酸酸化的硝酸银溶液反应，生成白色沉淀；Cl2 具有强氧化性，可与具有还原性的 物质反应。 【变式 2】在某 NaOH 溶液中加入几滴酚酞试液，溶液显红色，向其中逐滴加入新制的饱和氯水，当滴到最后一 滴时，红色突然褪去。回答下列问题： 　　（1）产生该现象的原因可能有两个： 　　　 　①_______________________________；②_______________________________。 　　（2）请设计实验证明褪色的原因是①还是②。 【答案】（1）①氯水中 HCl 和 HClO 中和了 NaOH　　②氯水中 HClO 将酚酞氧化了 　　（2）向褪色后的溶液中滴加 NaOH 溶液，若溶液再次呈现红色，说明是原因①，不是原因②；若溶液不再 呈现红色，说明是原因②，不是原因①。 【解析】使滴有酚酞试液的 NaOH 溶液的红色褪去，必然有两个原因：其一是 NaOH 没有了，使溶液不呈碱性 了；其二是酚酞试液没有了。氯水中的物质恰好具有这两方面的性质。 饱和氯水中存在 HCl 和 HClO，由于它们都可中和 NaOH，可能导致溶液红色褪去；也可能 HClO 具有强氧 化性，将酚酞氧化变质而导致溶液红色褪去。前者加 NaOH 溶液后，溶液红色会再现，后者加 NaOH 溶液后， 溶液红色不会再现。 　　 类型四、氯气的实验室制法 例 4、实验室用二氧化锰和浓盐酸加热来制取氯气，反应的化学方程式为________________，其中二氧化锰的作 用是____________。按上述方法制得的氯气中，可能含有的杂质气体有________、________。若需制得纯净、干 燥的氯气，应将由发生装置导出的气体依次通过分别盛有________、________的洗气瓶。为防止氯气污染空气， 多余的氯气通常可用________吸收，这个反应的离子方程式为________________。 【思路点拨】本题考查氯气的实验室制法，在除杂过程中抓住每个杂质气体的特殊性质进行处理。 【答案】MnO2+4HCl (浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O　 氧化剂　 HCl　 H2O（g）　 饱和食盐水　 浓硫酸　 NaOH 溶液　 Cl2+2OH－==Cl－+ClO－+H2O 【解析】实验室制取氯气的反应为：MnO2+4HCl (浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O，由此分析从气体发生装置 出来的氯气中有 HCl 和 H2O（g）杂质，所以需用饱和食盐水洗去 HCl，用浓硫酸干燥氯气；由氯气的密度和溶 解性，可选择向上排空气法收集氯气；根据氯气的性质，可用湿润的 KI 淀粉试纸检验集气瓶是否充满，剩余的7 氯气可用 NaOH 溶液吸收。 　　 【总结升华】对气体的实验室制法，一般应从以下几个方面考虑分析：①反应原理　 ②反应装置及仪器　 ③ 除杂装置　 ④干燥装置　 ⑤气体收集方法及装置　 ⑥验满方法　 ⑦余气处理装置。 要善于运用所学的实验知识和氯气的性质，通过分析整理出有关气体的实验室制法的七个方面的内容，使之成为 理性记忆分析能力。 举一反三： 【变式 1】某学生设计如下实验装置用于制备纯净的 Cl2。 （1）装置中有五处错误，请指出①________，②________，③________，④________，⑤________。 （2）在更正后的装置图中，洗气瓶（净化气体）中的饱和食盐水、浓硫酸、氢氧化钠溶液的作用分别是： ①饱和食盐水的作用：________；②浓硫酸的作用：________；③氢氧化钠的作用：________。 【答案】（1）①用长颈漏斗错误，应用分液漏斗 ②不能用稀盐酸，应用浓盐酸 ③没有用酒精灯，应用 酒精灯加热 ④盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒，应予更换位置 ⑤盛饱和食盐水洗气瓶中 的进气导管未插入液面下，出气导管插入液面下，应进气导管插入液面下，出气导管不插入液面下 （2）①除去氯气中混有的 HCl ②除去氯气中混有的水蒸气 ③吸收多余的氯气，防止污染环境 【变式 2】实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁，该化合物呈棕红色、易潮解，100℃左右时升 华。下图是两个学生设计的实验装置，左边的反应装置相同，而右边的产品收集装置则不相同，分别如（Ⅰ）和 （Ⅱ）所示，试回答： （1）B 中反应的化学方程式为________。 （2）D 中的反应开始前，需排除装置中的空气，应采取的方法是________。 （3）D 中反应的化学方程式为________。 （4）装置（Ⅰ）的主要缺点是________。 （5）装置（Ⅱ）的主要缺点是________，如果选用此装置来完成实验，则必须采取的改进措施是： ________。 【答案】（1）4HCl (浓)+MnO2 MnCl2+2H2O+Cl2↑ （2）B 中的反应进行一段时间后，看到黄绿色气体充满装置，再开始加热 D （3）2Fe+3Cl2 FeCl3 （4）导管易被产品堵塞，尾气排入空气，易造成环境污染 （5）产品易潮解 在瓶 E 和 F 之间连接装有干燥剂的装置 △ 点燃8 【解析】由题设“制备三氯化铁”可知 D 管中是铁丝或铁粉。并推知 A、B 应该是产生氯气的装置，A 中加 入浓盐酸，B 中应该让浓盐酸跟氧化剂作用（常用的是 MnO2）。 要使 D 管中空气排出，最方便的方法就是首先让刚产生的氯气去驱除它，此时 D 管中不要加热。待到空气 驱净，氯气充满 D 管时才在 D 管下加热，以保证铁和纯氯气反应。由于题干中已经告诉了我们，氯化铁易升华， 因此 D 管中 FeCl3 容易升华而出，却又特别容易重新冷凝，在装置Ⅰ中 D 管出口可能被堵塞。多余的氯气并不 能被浓硫酸吸收，排放尾气时将导致污染。而装置Ⅱ的 D 管出口是广口瓶，可免受堵塞，尾气排放前有碱液吸 收，这都是正确的。但 FeCl3 容易潮解，应在 E、F 之间加入干燥装置。 类型五、Cl－的检验 例 5、向下列液体中分别滴入 AgNO3 溶液和足量的稀硝酸溶液，有白色沉淀存在的是（ ）。 A．氯水 B．氯酸钾溶液 C．食盐水 D．碳酸钠溶液 【思路点拨】在溶液中与 Ag+反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀（AgCl）的是 Cl－，而不是其他的离子或 分子。 【答案】A、C 【解析】氯水中因 Cl2+H2O==HCl+HClO、HCl==H++Cl－而含有 Cl－。氯酸钾溶液中的含氯粒子是 ClO3－， 而不是 Cl－。而 CO32—和 Ag+生成的沉淀溶于稀硝酸。 【总结升华】要鉴定 KClO3 中含有氯元素，可先将 KClO3 固体（加 MnO2）加热，残渣溶于水后过滤，取滤 液再加 AgNO3 溶液和稀硝酸进行检验。 举一反三： 【变式 1】下列说法正确的是（ ）。 A．Cl－和 Cl2 都有毒 B．将 AgNO3 溶液滴入甲溶液中，若出现白色沉淀，则说明甲溶液中含有 Cl－ C．将 NaCl 溶液滴入 AgNO3 溶液中或将 Cl2 通入 AgNO3 溶液中均会出现白色沉淀 D．含 Cl－的溶液和氯水一样均呈浅黄绿色 【答案】C 【变式 2】在探究新制饱和氯水成分的实验中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是（ ）。 A．氯水的颜色呈浅黄绿色，说明氯水中含有 Cl2 B．向氯水中滴加硝酸酸化的 AgNO3 溶液，产生白色沉淀，说明氯水中含有 Cl－ C．向氯水中加入 NaHCO3、粉末，有气泡产生，说明氯水中含有 H+ D．向 FeCl2 溶液中滴加氯水，溶液颜色变成棕黄色，说明氯水中含有 HClO 【答案】D 【解析】氯水中含有“三分子四离”[Cl2、HClO、H2O、H+、Cl－、ClO－、OH－（少）]，含 Cl2，溶液呈浅黄绿 色，A 项正确；含 Cl－，加入 AgNO3 溶液反应生成 AgCl 沉淀，B 项正确；能与 NaHCO3 反应生成 CO2，说明有 H+，C 项正确；氯水中 Cl2 也可以将 Fe2+氧化为 Fe3+，D 项错误。 类型六：卤素单质 　例 6、下列关于卤素（用 X 表示）的叙述正确的是（　 ）。 　　A．单质都能与大多数金属反应，生成高价态金属卤化物 　　B．单质都能与 H2 反应，且从 F2→I2 逐渐变难 　　C．单质都能与 H2O 反应，通式 X2+H2O==HX+HXO 　　D．单质的还原性顺序为：F2＞Cl2＞Br2＞I2 【思路点拨】在记忆卤素元素的相关性质时，弄清楚哪些方面有相似性、哪些方面有差异性，了解这些后 就不难做对本题。 【答案】B 　　 【解析】单质都能跟金属反应，但 I2 与金属反应生成低价态的金属碘化物，A 错误； 　　　　　随着单质的氧化性顺序：F2＞Cl2＞Br2＞I2，单质与 H2 化合也逐渐变难，所以 B 正确，D 错误； 　　　　　F2 与 H2O 反应时，2F2+2H2O==4HF+O2，所以 C 错误。9 【总结升华】卤素单质的性质既存在相似性，也存在差异性，对特别的性质需要特别记忆。 举一反三： 【变式 1】关于卤素的下列叙述正确的是（ ）。 A．卤素只以化合态存在于自然界中 B．随着核电荷数的增加，卤素单质的熔、沸点升高 C．随着核电荷数的增加，单质的氧化性增强 D．单质与水反应，均可用通式：X2+H2O=HX+HXO 表示 【答案】AB 【变式 2】已知氧化性顺序：Cl2＞Br2＞I2，判断下列反应中不能发生的是（　 ）。 　　A．Cl2+2KBr==2KCl+Br2　　　 B．Br2+2KI==2KBr+I2 　　C．Cl2+2KI==2KCl+I2　　　　 D．I2+2KCl==2KI+Cl2 【答案】D 【变式 3】下图中，A 是黑色粉末，有时可作催化剂，C 是黄绿色气体，F 是深红棕色液体，D 的焰色反应为黄 色。 （1）写出下列物质的化学式。 A________，B________，C________，D________，G________，Y________。 （2）D+AgNO3 反应的离子方程式：________________。 A+B 反应的离子方程式：________________。 【答案】（1）MnO2 HCl Cl2 NaBr NaI AgBr （2）Ag++Br－==AgBr↓ MnO2+4H++2Cl－ Mn2++Cl2↑+2H2O （ 2 ） 卤 素 的 分 离 和 提 纯 。 △10 【巩固练习】 一．选择题（每小题只有 1 个选项符合题意） 1．现有盐酸、氯化钠、氢氧化钠和氯水四种溶液，可用来区别它们的一种试剂是（ ）。 A．AgNO3 溶液 B．酚酞溶液 C．紫色石蕊试液 D．饱和食盐水 2．下列无水氯化物中不能用氯气和该元素的单质直接化合制取的是（ ）。 A．AlCl3 B．CuCl2 C．FeCl2 D．HCl 3．下列物质能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色的是（　 ） 　　①氯气　 ②液氯　 ③新制氯水　 ④氯气的酒精溶液　 ⑤盐酸　 ⑥盐酸酸化的漂白粉溶液 　　A．①②③　　 B．①②③⑥　　 C．③⑥　　 D．③④⑥ 4．下列关于物质的保存不正确的是（ ）。 A．AgNO3 溶液应保存在棕色瓶中 B．氯水保存在棕色细口瓶中 C．液氯可以保存在干燥的钢瓶中 D．漂白粉可露置于空气中保存 5．（2016 湖南省岳阳县一中期末考）如图所示，A 处通入干燥 Cl2，关闭 B 阀时，C 处的红色布条看不到明显 现象，打开 B 阀后，C 处红色布条逐渐褪色，则 D 瓶中装的是（ ）。 A．浓 H2SO4 B．NaOH 溶液 C．浓盐酸 D．饱和 NaCl 溶液 6．下列实验过程中，不会产生气体的是（ ）。 7．下列离子方程式书写错误的是（ ）。 A．氯气与水反应：Cl2+H2O==2H++Cl－+ClO－ B．二氧化锰与浓盐酸共热制：MnO2+4H++2Cl－ Mn2++Cl2↑+2H2O C．用氢氧化钠溶液吸收氯气：Cl2+2OH－==Cl－+ClO－+H2O D．向稀漂粉精溶液中通人少量二氧化碳：Ca2++2ClO－+CO2+H2O==CaCO3↓+2HClO 8．下列说法正确的是 　　A．标准状况下，2.24L Cl2 与过量稀 NaOH 溶液反应，转移的电子总数为 0.2NA 　　B．1molCl2 与足量 Fe 反应，转移的电子数为 3NA 　　C．常温常压下的 33.6L 氯气与 27g 铝充分反应，转移电子数为 3NA 　　D．在 H2O2＋Cl2=2HCl＋O2 反应中，每生成 32g 氧气，转移 2NA 个电子 9．实验室制取氯气可以有以下途径，用化学方程式表示如下。若制取等质量的氯气，消耗盐酸最少的是 （ ）。 A．8HCl+K2Cr2O7==2KCl+Cr2O3+4H2O+3Cl2↑ B．16HCl+2KMnO4==2MnCl2+8H2O+2KCl+5Cl2↑ △11 C．4HCl (浓)+MnO2 MnCl2+2H2O+Cl2↑ D．6HCl+KClO3==KCl+3H2O+3Cl2↑ 10．制取漂白液的化学方程式是：Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O，该反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为 （ ）。 A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．3∶2 11．（2016 江西省宜丰县一模）某化学教师为“氯气与金属钠反应”设计了如下装置与操作以替代相关的课本 实验。 实验操作：先给钠预热，到钠熔融成圆球时，撤火，通入氯气，即可见钠着火燃烧，并产生大量白烟。以下叙述 错误的是（ ）。 A．钠着火燃烧产生苍白色火焰 B．反应生成的大量白烟是氯化钠晶体 C．管中部塞一团浸有 NaOH 溶液的棉球是用于吸收生过量的氯气，以免其污染空气 D．管右端棉球外颜色变化可判断氯气是否被碱液完全吸收 12．溴（Br）与氯同属“卤族”元素，其单质在化学性质上具有相似性，但 Cl2 比 Br2 的活泼性强，下面是根据 氯的性质对溴的性质的预测，其中不正确的是（ ）。 A．溴单质常温下为液态，但极容易挥发为溴蒸气 B．溴单质只具有氧化性 C．溴原子最外层有 7 个电子，在化学反应中容易得 1 个电子，表现氧化性 D．溴离子可以用硝酸酸化的 AgNO3 酸性溶液来检验 13．甲、乙、丙三种溶液各含有一种卤离子 X－（X－指 Cl－、Br－、I－），若向甲中溶液加氯水，则溶液变为橙色， 再加丙溶液，颜色无明显变化，则甲、乙、丙中依次含有（ ）。 A．Br－、Cl－、I－ B．Br－、I－、Cl－ C．I－、Br－、Cl－ D．Cl－、I－、Br－ 14．在 5 mL 0.05 mol·L－1 的某金属氯化物的溶液中，滴加 0.1 mol·L－1 AgNO3 溶液，生成沉淀质量与加入 AgNO3 溶液体积关系如下图所示，则该氯化物中金属元素的化合价为（ ）。 A．+l B．+2 C．+3 D．+4 15．（2015 吉林扶余县校级期末）某科研所欲检测一合金的成分，特做如下实验：取该合金 64 g，与足量的氯 气完全反应，消耗氯气 71 g，则合金的组成可能是（ ）。 A．Cu Zn B．Na Zn C．Fe Ca D．Cu Ca 16．只含一种杂质的不纯氯化铜 13.5 g，当与足量的硝酸银溶液反应时，生成 29 g AgCl 沉淀，则氯化铜粉末中 的杂质可能是（ ）。 A．KCl B．CaCl2 C．ZnCl2 D．BaCl2 17．实验室中的 MnO2 和浓盐酸共热制 Cl2，反应如下：MnO2+4HCl (浓) NaCl2+2H2O+Cl2↑用 1 mol MnO2 △12 和含 HCl 为 4 mol 的浓盐酸充分反应（共热），在不考虑 HCl 挥发的情况下，得到氯气的物质的量是(　 ) 　　A．等于 2 mol　　 B．等于 1 mol　　　 C．小于 1 mol　　　 D．大于 2 mol 二、填空题 1．根据 Cl2 的化学性质写出下列反应的化学方程式。 （1）I2 与 NaOH 溶液反应：________。 （2）Br2 与 H2O 反应：____________。 （3）I2 与 Fe 反应（已知氧化性：Fe3+＞I2＞Fe2+）：___________________。 2．现有 X、Y、Z 三种非金属元素，A、B、C 三种金属元素，已知有如下情况： （1）X、Y、Z 的单质在常温下均为气体。 （2）X 的单质在 Z 的单质中燃烧，生成 XZ，燃烧时火焰呈苍白色。 （3）XZ 易溶于水，XZ 的水溶液可使紫色石蕊试液变红。 （4）2 mol X 的单质可与 1 mol Y 的单质化合生成 2 mol X2Y，X2Y 常温下为液体。 （5）A 的单质可以在 z 的单质中燃烧，生成棕黄色固体，该固体溶于水呈棕黄色溶液。 （6）B 与 Z 形成的化合物 BZ2 溶于水加入 NaOH 溶液有蓝色沉淀生成。 （7）C 的单质与 Y 单质反应可能得到两种产物，其中一种为淡黄色。 请完成下列问题： ①写出 XZ、X2Y 和 BZ2 的化学式：XZ________，X2Y________，BZ2________。 ②A 的单质与 Z 的单质反应的化学方程式：________________。 ③C 的单质与 Y 单质反应生成淡黄色物质的化学方程式：________________。 3．室温下，单质 A、B、C 分别为固体、黄绿色气体、无色气体，在合适的条件下，它们可以按下图所示框图进 行反应，又知 E 溶液是无色的，请回答： （1）A 是________，B 是________，C 是________。（请填化学式） （2）反应①的化学方程式为________________。 （3）反应③的化学方程式为________________。 （4）反应④的化学方程式为________________。 三、实验题 1．图是一个制取氯气并以氯气为原料进行特定反应的装置： （1）A 是氯气发生装置，其中的化学反应方程为 （2）实验开始时，先点燃 A 处的酒精灯，打开旋塞 K，让 Cl2 充满整个装置，再点燃 D 处酒精灯，连接上 E 装13 置。Cl2 通过 C 瓶后再进入 D。D 装置的硬质玻璃管内盛有炭粉，发生氧化还原反应，其产物为 CO2 和 HCl。试 写出 D 中反应的化学方程式： 。装置 C 的作用是 。 （3）在 E 处，紫色石蕊试液的颜色由紫色变为红色，再变为无色，其原因是 。 （4）若将 E 处烧杯中溶液改为澄清石灰水，反应过程现象为 。（选填标号） （A）有白色沉淀生成 （B）无现象 （C）先生成白色沉淀，而后白色沉淀消失 （5）D 处反应完毕后，关闭旋塞 K，移去酒精灯，但由于余热的作用，A 处仍有 Cl2 产生，此时 B 中的现象 是 ，B 的作用是 。 2． 实验室需要少量某些气体时，通常使用快速的方法制备。下列几个实验可快速制取实验室所需的少量气体， 并进行相关性质实验。（实验装置如右图所示） （1）若 A 中为 30%的 H2O2 溶液，B 中固体为 MnO2 ，C 中盛有 FeCl2 和 KSCN 的混合液，旋开 E 后，C 中的现象是 ，C 中发生氧化还原反应的离子方程式是 。 （2）若 A 中为浓盐酸，B 中装有固体 KMnO4 ，C 中盛有 KI 淀粉溶液，旋开 E 后，B 中出现黄绿色气体。 已知 1mol KMnO4 发生反应时转移 5mol 电子，且生成的气体为单质。B 中发生反应的化学方程式 是 ，C 中的现象是 ； 继续反应一段时间后，发现 C 中溶液的颜色褪去，这是因为在溶液中 。有学生 认为，此实验装置不符合环保要求，请你提出改进意见： 。 四、计算题 用 8.7 g MnO2 和 10 mol·L－1 的盐酸 120 mL 反应制取 Cl2。 （1）在标准状况下可生成多少升氯气？ （2）若把反应后的剩余溶液稀释成 1 L 后，取出 20 mL（不考虑 HCl 损失），在这 20 mL 溶液中加入足量 AgNO3 溶液，可得 AgCl 多少克？14 【答案及解析】 一．选择题 1．C 【解析】 盐酸能使紫色石蕊试液变红；氯化钠不能使紫色石蕊试液变色；氢氧化钠使紫色石蕊试液变蓝；氯水 使紫色石蕊试液先变红后褪色。 2．C 【解析】氯气是强氧化剂，能够与大多数金属发生化合反应，对于有变价的金属元素与氯气发生反应通常生成较 高价态的金属氯化物，所以铁和氯气反应的产物为氯化铁而不是氯化亚铁。 3．C 4．D 【解析】 AgNO3、氯水中的 HClO 见光容易分解，所以保存在棕色试剂瓶中；漂白粉露置在空气中容易与 CO2 作用，所以应密封保存。 5．B 【解析】红色布条是否褪色决定于布条上是否产生了 HClO。A 处通 Cl2，打开 B 阀后，气体不经 D 而直接到 C 处，红色布条逐渐褪色，说明 C 处产生了 HClO，进一步说明红色布条是湿润的。当关闭 B 阀通 Cl2 时，气体首 先进入 D 中，此时，C 处的红色布条看不到明显现象，说明无 Cl2 到达 C 处，即所通 Cl2 在 D 中全部被吸收。选 项中能吸收 Cl2 的只有 NaOH 溶液。 6．C 【解析】A 项，新制氯水中的 HClO 见光分解生成氧气；B 项，新制氯水中的 H+与发酵粉中的 NaHCO3 反应生 成 CO2；C 项，新制氯水中的 Cl2 与 NaBr 反应生成 Br2 和 NaCl，没有气体产生；D 项，H2O 与 Na2O2 反应生成 O2。 7．A 【解析】A 项中 HClO 为弱酸，不能拆写成 ClO－。 8．D 9．D 【解析】根据上述反应可知制取等质量的氯气时消耗盐酸的物质的量的大小关系为 C＞B＞A＞D。 10．A 【解析】 根据上述反应可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为 1∶1。 11．A 【解析】A 项，钠的火焰为黄色，不是苍白色，故 A 错误；B 项，钠与氯气反应生成氯化钠白色固体，现象产 生大量白烟，故 B 正确；C 项，氯气有毒，能够与氢氧化钠反应，被氢氧化钠溶液吸收，防止空气污染，故 C 正确；D 项，氯气具有强的氧化性，能与碘化钾发生反应：Cl2+2KI==2KCl+I2，淀粉遇 I2 变蓝，所以管右端棉球 外颜色变化可以判断氯气是否被碱液完全吸收，故 D 正确。 12．B 【解析】由于溴单质中溴元素的化合价既可以升高（失去电子），又可以降低（得到电子），所以 Br2 既可作氧化 剂又可作还原剂；溴离子硝酸酸化的硝酸银溶液产生淡黄色沉淀 AgBr。 13．B 【解析】根据向甲中加氯水，溶液变为橙色。再加丙溶液，颜色无明显变化可知甲中含有溴离子，丙中含有氯离 子。则乙中含有碘离子。 14．C 【解析】本题主要考查对化学反应的有关计算及对图像信息的理解应用能力。设该氯化物中金属元素的化合价为 +z，则氯化物的化学式为 MClx。从图像中可看出，当加入大约 7.5 mL AgNO3 溶液时 Cl－即可全部沉淀。 MClx + xAgNO3 xAgCl↓+M(NO3)。 1 x 5 mL×0.05 mol·L－1 7.5 mL×0.1 mol·L－115 ，解得 x=3。 15．B 【解析】设反应后金属的化合价为+2，则金属的平均摩尔质量为 64 g·mol－1，所以满足此条件的只有 B 项。 16．B 【解析】这道题用数学中的极值法求解。设 13.5 g 为纯净的 CuCl2。 CuCl2+2AgNO3==2AgCl↓+Cu(NO3)2 135 2×143.5 13.5 g x x=28.7 g＜29 g。 则混有杂质的 Cl－含量高于 CuCl2，即化学式为 RCl2 时，R 的相对原子质量小于 64 即可。而对于一价的 KCl，其 R 的式量相当于 39×2=78。 17．C 【解析】本题考查氯气的实验室制法。由于 MnO2 只与浓盐酸反应制得 Cl2，而与稀盐则不能反应。 1 mol MnO2 与含 4 mol HCl 的浓盐酸理论上能产生 1 mol Cl2，而随着反应的进行，浓盐酸会变为稀盐酸，所以制得的 Cl2 要小于 1 mol。 二、填空题 1．（1）I2+2NaOH==NaI+NaIO+H2O （2）Br2+H2O HBr+HBrO （3）Fe+I2 FeI2 【解析】类比 Cl2 分别与 NaOH、H2O、Fe 的反应方程式，再根据 X2 化学性质的相似性，便可直接写出（1）（2） 的化学方程式；对于（3）中根据所给信息，I2 与 Fe 反应只能生成 FeI2。 2．①HCl H2O CuCl2 ②2Fe+3Cl2 2FeCl3 ③2Na+O2 Na2O2 3．（1）Fe Cl2 H2 （2）2Fe+3Cl2 FeCl3， （3）2HCl+Fe==FeCl2+H2↑ （4）2FeCl2+Cl2==2FeCl3 【解析】从反应的框图中看到：反应①A+B→D（固体），反应④F+B→D 溶液，可知：F 是化合物，A 是变价 金属，且 A 在 F 中呈低价。又从物理性质中可判断 B 是 Cl2。推出 A 是 Fe、D 为 FeCl3，F 为 FeCl2。从反应③A+E →F+C 可知，E 为盐酸，C 为 H2。 三、实验题 1．（1）MnO2 + 4HCl (浓) ==== MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O （2）C + 2Cl2+ 2 H2O ===== CO2 + 4HCl 除去 Cl2 中的 HCl 气体 （3）HCl 呈酸性，Cl2 溶于水有漂白性 （4）B （5）广口瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升；贮存剩余气体 2．（1）有无色气泡逸出，试管中溶液变为红色 4Fe2+＋O2＋4H+＝4Fe3+＋2H2O （2）2KMnO4＋16HCl＝2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O 溶液变蓝 碘单质被过量的氯气氧化（生成 IO3-），所以蓝色褪去 △ 点燃 △ 点燃 1 1 1 5mL 0.05mol L 7.5mL 0.1mol L x − −=× ⋅ × ⋅ △16 在 C 后增加一个盛有足量 NaOH 溶液的尾气吸收装置 四、计算题 （1）2.24 L。 （2）2.87 g。 【解析】（1） ，n (HCl)=10 mol·L－1×0.12 L=1.2 mol。 MnO2 + 4HCl (浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O 1 4 0.1 mol 1.2 mol 盐酸过量，依 MnO2 的量来计算。n (Cl2)=n (MnO2)=0.1 mol，故 V (Cl2)=0.1 mol×22.4 L·mol―1=2.24 L。 （2）由（1）可知 n (Cl2)=0.1 mol，根据氯元素守恒，有： n (Cl―)=n (HCl)―2n (Cl2)=1.2 mol―2×0.1 mol=1 mol。 在 20 mL 溶液中， 。 依 Cl―～AgCl，有：n (AgCl)=n (Cl―)=0.02 mol。 故 m (AgCl)=0.02 mol×143.5 g·mol－1=2.87 g。 △ 2 2 1 2 (MnO ) 8.7g(MnO ) 0.1mol(MnO ) 87g mol mn M −= = =⋅ 20mL(Cl ) 1mol 0.02mol1000mLn − = × =