新高考化学考点一轮复习全国通用学案第4章第1节氯及其化合物

第一节 氯及其化合物 [课标解读] 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。 3.掌握氯气 的实验室制法(包括所用试剂、仪器，反应原理和收集方法)。 氯及其化合物的性质和应用 知识梳理 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 比空气大 易液化 注意：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。(如图所示) 2．Cl2 的化学性质 (1)Cl2 的氧化性表现——氧化剂 ①与金属反应：与变价金属反应生成高价金属氯化物。 a．与钠反应：2Na＋Cl2===== 点燃 2NaCl(有白烟生成)。 b．与铁反应：2Fe＋3Cl2===== 点燃 2FeCl3(生成棕红色烟，溶于水得黄色溶液)。 c．与铜反应：Cu＋Cl2===== 点燃 CuCl2(生成棕黄色烟，溶于水呈蓝色)。 ②与非金属反应 ③与还原性无机化合物反应 a．与碘化钾溶液反应的化学方程式为 2KI＋Cl2===I2＋2KCl。 b．与 SO2 水溶液反应的化学方程式为 Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。 c．与 FeCl2 溶液反应的离子方程式为 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。 (2)Cl2 参与的歧化反应——既作氧化剂又作还原剂 ①与水反应——氯水 在 25 ℃时，1 体积的水能溶解约 2 体积的 Cl2，但溶于水的 Cl2 只有部分与 水反应，属于可逆反应，其离子方程式为 Cl2＋H2O H＋＋Cl－＋HClO。 ②与碱反应——制漂白剂或消毒剂 a．制漂白液(NaClO)的离子方程式为 Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。漂 白液也可用于消毒杀菌。 b．制漂白粉的化学方程式为 2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。 漂白粉的主要成分为 CaCl2 和 Ca(ClO)2，有效成分为 Ca(ClO)2，漂白粉也可用 于消毒杀菌。 [辨易错] (1)Cu、Fe 在 Cl2 中燃烧均生成金属高价氯化物。 ( ) (2)可燃物的燃烧反应必须有 O2 参加。 ( ) (3)1 mol Cl2 通入足量水中，Cl2 与 H2O 反应转移电子数为 NA。 ( ) (4)氯气可以使湿润的有色布条褪色，但是实际起漂白作用的物质是次氯酸， 而不是氯气。 ( ) [答案] (1)√ (2)× (3)× (4)√ 3．次氯酸及次氯酸盐的性质 (1)次氯酸的三性 ①不稳定性：2HClO===== 光照 2HCl＋O2↑，不能单独存在，只存在溶液中。 ②强氧化性 漂白性 杀菌、消毒 ③弱酸性(比 H2CO3 弱) NaClO 溶液中通入少量 CO2，化学方程式为 NaClO＋CO2＋H2O===HClO ＋NaHCO3。 (2)次氯酸盐的主要性质 ①次氯酸盐[Ca(ClO)2、NaClO]的水溶液呈碱性，水解离子方程式为 ClO－ ＋H2O HClO＋OH－。 ②与酸性物质作用生成具有强氧化性的次氯酸，作消毒剂和漂白剂。 ③ 漂 白 粉 在 空 气 中 失 效 的 原 理 为 Ca(ClO)2 ＋ CO2 ＋ H2O===CaCO3 ＋ 2HClO,2HClO===== 光照 2HCl＋O2↑。 [深思考] (1)保存氯水的方法是什么？为什么？ (2)能否用 pH 试纸测定氯水的 pH？为什么？ [答案] (1)氯水保存于棕色试剂瓶中，放置冷暗处。 氯水中的 HClO 见光或受热易分解。 (2)否。氯水中的 HClO 具有强氧化性，能使 pH 试纸上的指示剂氧化褪色。 知识应用 1．“84”消毒液与 75%酒精溶液的大量使用，在一定程度上抑制了新冠疫 情的扩散。“84”消毒液的有效成分是________，能否与酒精溶液混合使用 ________，理由是________________。 [答案] NaClO 否 NaClO 具有强氧化性，可以氧化酒精，同时可能生成 Cl2 2．漂白粉或漂粉精在购买时应注意的问题是_______________________；理 由是_________________。 [答案] 生产日期、密封程度、是否结块等 漂白粉或漂粉精的有效成分为 Ca(ClO)2，Ca(ClO)2 在空气中易形成 CaCO3 和 HClO，同时 HClO 又易分解 ◎命题点 1 Cl2 的性质及应用 1．(2020·宜昌高三测试)某地化工厂的贮氯罐意外发生泄漏，下列关于安全 处理措施不正确的是 ( ) A．紧急组织群众沿逆风方向疏散 B．消防队员向贮氯罐周围空气中喷洒稀 NaOH 溶液 C．处在该环境中的群众，应用浸有稀氨水的毛巾捂住鼻子，趴在低洼处等 待救援 D．处在该环境中的群众，应用浸有一定浓度 NaHCO3 的毛巾捂住鼻子，向 高处转移 C [氨水易挥发出有刺激性气味的 NH3，不能用浸有稀氨水的毛巾捂住鼻 子，同时氯气的密度大于空气密度，不能趴在低洼处，C 项错误。] 2．根据下列装置图回答问题 (1)A、B 通入 Cl2 后，观察到的现象是_______________， 根据现象可得出的结论是__________________。 (2)集气瓶 B 中发生反应的离子方程式是_______________________。 (3)实验开始后，观察装置 C 中的现象是_________________________。 (4)通入 Cl2 时装置 D 中发生反应的离子方程式是______________________。 (5)装置 E 中发生反应的离子方程式是_____________。 (6)F 装置的作用是___________________________________。 [答案] (1)干燥的红色(或 A 中)布条不褪色，湿润的红色(或 B 中)布条褪色 Cl2 无漂白性，Cl2 与水反应生成的 HClO 有漂白性 (2)Cl2＋H2O H＋＋Cl－＋HClO (3)溶液先变为红色，然后褪色 (4)H2O＋SO2－ 3 ＋Cl2===2H＋＋SO2－ 4 ＋2Cl－ (5)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (6)吸收氯气，防止污染环境 ◎命题点 2 氯水的多重性及其探究 3．在新制饱和氯水中，若只改变某一条件，下列叙述正确的是( ) A．再通入少量氯气， cH＋ cClO－ 减小 B．通入少量 SO2，溶液漂白性增强 C．加入少量的碳酸钠粉末，pH 增大，溶液漂白性增强 D．光照过程中，有气泡冒出，溶液的导电性减弱 C [饱和氯水不能再溶解氯气，各成分的浓度不变，A 项错误；SO2＋Cl2 ＋2H2O===2HCl＋H2SO4，Cl2＋H2O H＋＋Cl－＋HClO 的平衡左移，HClO 的浓度减小，漂白性减弱，B 项错误；加入少量的碳酸钠粉末，消耗 H＋，使上 述平衡正向移动，HClO 的浓度增大，C 项正确；光照过程中，HClO 分解，生 成 O2 和 HCl，溶液中的离子浓度增大，导电性增强，D 项错误。] 4．(1)某同学在一 pH 试纸上滴几滴新制的氯水，现象如图所示，回答相关 问题。 ①内圈为白色，外圈为浅红色说明 H＋的扩散速度比 HClO 分子扩散速度 ______(填“快”或“慢”)。 ②对实验的 pH 试纸进行微热，白色圆圈颜色________(填“变”或“不 变”)。 ③如用久置的氯水重复上述实验，现象________(填“相同”或“不同”)， 理由是_________________________。 (2)将氯水滴入含有酚酞的 NaOH 溶液中，现象为________________ ________________________________________ ， 可 得 出 两 个 结 论 ① 是 _____________________，②是__________________。 设计简单实验证明上述结论是哪一个正确？______________________。 [答案] (1)①快 ②不变 ③不同 因为久置氯水中不含 HClO、Cl2 (2)溶液中的红色逐渐褪色 氯水中的次氯酸具有漂白性 氯水中的酸与 NaOH 发生中和反应 取褪色后的溶液，仅加 NaOH 溶液，若又变红，说明结 论②正确；若不变红，结论①正确 氯水的粒子成分和多重性 注意：①氯水中因 HClO 见光分解，随着 HClO 的消耗，最后成为盐酸， 故久置氯水酸性增强，无漂白性。因此，氯水要现用现配。 ②氯水漂白和杀菌消毒的原因是含 HClO 不是 Cl2。 ③氯水存在可逆反应：Cl2＋H2O H＋＋Cl－＋HClO。当改变 c(H＋)或 c(Cl －)和光照条件，平衡可发生移动。 氯气的实验室制法 知识梳理 1．Cl2 的实验室制法 (1)实验装置 (2)反应原理：(写出上述制 Cl2 的化学方程式) MnO2＋4HCl(浓)===== △ MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。 (3)发生装置类型：固体＋液体――→ △ 气体。 (4)净化装置： ①除去Cl2中HCl用饱和食盐水的原理是增大c(Cl－)减少Cl2与H2O的反应， 即减少 Cl2 的溶解； ②干燥 Cl2 可以用浓硫酸，也可以用 P2O5 或 CaCl2，用 P2O5 或 CaCl2 时可 用的仪器名称为干燥管或 U 形管。 (5)收集装置：Cl2 可用向上排空气法，也可以用排饱和食盐水法。 (6)尾气处理：Cl2 有毒，一般用 NaOH 溶液吸收，其离子方程式为 Cl2＋2OH －===Cl－＋ClO－＋H2O。一般不用澄清石灰水的理由是 Ca(OH)2 微溶，Ca(OH)2 的浓度较小，吸收 Cl2 不完全。 (7)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 到试纸先变红后褪色，则证明已集满。 2．其他方法制备 Cl2 的原理 (1)用 KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、Ca(ClO)2 等氧化浓盐酸的方法制备 Cl2 的反应原理。 ①14HCl(浓)＋K2Cr2O7===2KCl＋2CrCl3＋7H2O＋3Cl2↑ ②16HCl(浓)＋2KMnO4===2KCl＋2MnCl2＋8H2O＋5Cl2↑ ③6HCl(浓)＋KClO3===KCl＋3H2O＋3Cl2↑ ④4HCl(浓)＋Ca(ClO)2===CaCl2＋2H2O＋2Cl2↑ 上述反应可以不用加热。 (2)工业制备 Cl2——电解饱和食盐水 化学方程式为 2NaCl＋2H2O===== 电解 Cl2↑＋H2↑＋2NaOH。 [辨易错] (1)足量 MnO2 和 40 mL 10 mol·L－1 浓盐酸共热可生成 0.1 mol Cl2。( ) (2)除去氯气中 HCl 杂质可用饱和食盐水，也可用饱和碳酸氢钠溶液。 ( ) (3)干燥 Cl2 可以选择浓硫酸，CaCl2 或碱石灰作干燥剂。 ( ) (4)检验 Cl2 中是否含 HCl，可将气体通入 AgNO3 溶液看是否有白色沉淀生 成。 ( ) [答案] (1)× (2)× (3)× (4)× 知识应用 1．实验室中用 KMnO4 与浓盐酸制取并收集纯净干燥的 Cl2，从下面装置中 选出合理装置并连接组装以达成实验目的，连接顺序为__________________，其 中 d 中碱石灰的作用是_______________。 [答案] bfced 吸收剩余的 Cl2，防止污染大气 2．下图所示为改进的氯气净化装置。 如装置中发生堵塞，长颈漏斗中出现的现象为______________________。 [答案] 漏斗内液面上升 ◎命题点 1 Cl2 的实验室制法及性质探究 1．某研究性学习小组查阅资料得知，漂白粉与硫酸溶液反应可制取氯气， 化学方程式为 Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2SO4===== △ 2CaSO4＋2Cl2↑＋2H2O，他们 设计如图实验制取氯气并验证其性质。请回答下列问题： (1)该实验中 A 部分的装置是________(填标号)。 (2)装置 B 中的现象是__________________________ 。 (3)请写出装置 D 中反应的离子方程式：____________________，装置 E 的 作用是__________。 (4)请帮助他们设计一个实验，证明洗气瓶 C 中的亚硫酸钠已被氧化(简述实 验步骤)：___________________________。 (5)制取 Cl2 的方法有多种，若 A 部分的装置是 a，请再写出一种制备方法： ________________________(用化学方程式表示)。 [解析] (1)从化学方程式可知反应物是固体和液体，反应条件是加热，所以 应选固液混合加热型装置。(2)氯气具有强氧化性，与碘化钾反应：2KI＋ Cl2===2KCl＋I2，生成的 I2 遇到淀粉变蓝色。(3)装置 D 中反应的离子方程式： Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋，装置 E 的作用是吸收多余的 Cl2，防止污染空气。 (4)亚硫酸钠被氧化生成硫酸钠，只要验证 SO 2－ 4 的存在就可证明亚硫酸钠已经被 氧化，检验 SO 2－ 4 的存在选用稀盐酸和氯化钡溶液。(5)实验室通过不加热装置制 备氯气，可以用高锰酸钾与浓盐酸反应，反应的化学方程式为 2KMnO4＋ 16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。 [答案] (1)b (2)溶液变蓝色 (3)Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋ 吸收多余的 Cl2，防止污染空气 (4)取少量 C 中溶液于小试管中，加入足量稀盐酸，充分振荡后滴加 BaCl2 溶液，若有白色沉淀生成且沉淀不消失，则证明 C 中亚硫酸钠已被氧化 (5)2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O Cl2 性质探究模型 装置 试剂 实验现象 实验目的 A 浓硫酸 — 验证干燥的氯气无漂白作用， 湿润的氯气(含 HClO)有漂白 作用 B 干燥红色布条 无明显变化 C 湿润红色布条 红色布条褪色 D FeCl2 溶液 溶液由浅绿色变 棕黄色 验证氯气具有强氧化性，可与 金属及还原性化合物反应E 淀粉KI 溶液 溶液变蓝色 F Mg 或 Na 产生白烟 G NaOH 溶液 — 吸收多余的氯气 注意：①为了防止 G 中溶液倒吸，可在 F、G 之间连一个安全瓶。 ②如果 F 中生成易水解或易潮解的氯化物，则 F 装置前后要有干燥装置。 ◎命题点 2 以制备含氯化合物为主体的综合实验探究 2．(2020·泉州质检)四氯化钛(TiCl4)极易水解，遇空气中的水蒸气即产生“白 烟”，常用作烟幕弹。其熔点为－25 ℃，沸点为 136.4 ℃。某实验小组设计如 下装置(部分加热和夹持装置省略)，用 Cl2 与炭粉、TiO2 制备 TiCl4。下列说法 不正确的是( ) A．②中应盛装饱和食盐水 B．冷凝管有冷凝、回流和导气的作用 C．反应结束时，应先停止③处的加热，后停止①处的加热 D．该设计存在不足，如④、⑤之间缺少防止水蒸气进入④的装置 A [因为 TiCl4 极易水解，Cl2 进入③装置前必须干燥，故②中应盛有浓硫 酸，不是饱和食盐水，A 项不正确。] 3．三氯化碘(ICl3)在药物合成中用途非常广泛。已知 ICl3 的熔点为 33 ℃， 沸点为 73 ℃，有吸湿性，遇水易水解。某小组同学用下列装置制取 ICl3(部分夹 持和加热装置省略)。 (1)按照气流方向连接接口顺序为 a→_________________________。 装置 A 中导管 m 的作用是________。 (2)装置 C 用于除杂，同时作为安全瓶，能监测实验进行时后续装置是否发 生堵塞，若发生堵塞，C 中的现象为__________________。 (3)氯气与单质碘需在温度稍低于 70 ℃下反应，则装置 E 适宜的加热方式为 _______________________。 装置 E 中发生反应的化学方程式：_______________________。 (4)该装置存在的明显缺陷是___________________________。 [答案] (1)d→e→b→c→g→h→f(接口 b 与 c、g 与 h 可互换) 使浓盐酸顺 利滴下 (2)锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升 (3)水浴加热 3Cl2＋I2========= 水浴加热