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高三化学专题学案(1期):12-卤素


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高三化学同步学案(1 期) 卤素及其化合物
一、 【理解与记忆】

1.氯气的物理性质:
色 2.氯气的化学性质 〈1〉与金属的反应 与 Na 的反应方程式 与 Cu 的反应方程式 与 Fe 的反应方程式 〈2〉与非金属的反应 与 H2 的反应方程式 条件: 〈3〉与水的反应 CI2 和 H2

O: A、氯气溶于水,在该溶液中的微粒有: ①氯水呈 色,说明: 产生,说明
-

气味的

,密度比空气

,水中溶解度

,难溶于

,易溶于

现象: 现象: 现象:

现象:

②加入镁条,可观察到镁条表面

③滴加 AgNO3 溶液,产生白色沉淀,说明溶液中产生了 Cl 。 ④放入红纸条,红色褪去,说明产生了一种具有漂白性的物质(HClO) 。 ⑤滴加石蕊溶液 B、 HClO(次氯酸)的性质: Ⅰ 弱酸性:酸性 HCO3 <HClO <H2 CO3 。 Ⅱ不稳定性:见光分解 由于 HClO 的分解,因此氯水要 ,保存在 试剂瓶中。
-

,说明

Ⅲ 强氧化性:可漂白、杀菌,能使红布条、品红等褪色,可用作自来水消毒剂。 (4)与碱的反应 工业上制 84 消毒液: 工业上制漂白粉: (漂白粉的主要成分为: ,其有效成分为:

次氯酸盐跟稀酸或空气里的二氧化碳和水反应,生成次氯酸,起到漂白和消毒的作用。 方程式: (5)无论在酸性还是在碱性条件下:

ClO 都具有强氧化性,还原性离子如“ I 、S 〈4>与低价化合物的反应 完成下列反应的有关离子方程式并说明有关现象; (1) CI2 与淀粉碘化钾溶液: (2) CI2 通入 FeCI2 溶液中: (3) CI2 通入 SO2 的水溶液中: (4) CI2 和 CH4 混合(光照) : 3 氯气的制法 <1>工业制法:





2一

、SO3

2一

、Br 、Fe ”与 ClO 不能大量共存



2+



(1) 电解饱和食盐水法: (写出反应的化学方程式和离子方程式) ; (2)电解熔融的氯化钠:化学方程式 <2> 实验室制法 1. 药品:浓盐酸+氧化剂 如: (KMnO4 ,K2 MnO4 ,MnO2 , KClO3 等)

写出用 MnO2 和浓盐酸制取 CI2 的化学方程式和离子方程 ; 2. 装置: 固+液 主要玻璃仪器有: 3.净化:除杂试剂 4.收集方法: 5.验满方法: 6.尾气处理: 二、卤族元素 1. 卤族元素的相似性: <1>. 卤素原子结构的相似性: 卤素原子最外层上都有 个电子, 易得 个电子形成稳定结构, 常见化合价为 价, 常见正化合价有 ; 所用装置

<2>. 卤素单质性质的相似性: 卤素单质均为 X2 +H2 X2 +H2 O X2 +NaOH 2. 卤族元素的递变性: <1>. 结构的递变性: 卤族元素随原子序数的递增, 原子的电子层数逐渐 <2>. 卤素性质的递变性: 单质的颜色与状态的变化: 水溶液用有机溶剂中的颜色
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原子分子, 性质相似, 都是活泼的

, 具有

性, 化学性质与 Cl2 的性质相似, 如:

, 原子半径逐渐

, 元素的非金属性逐渐



卤素单质的氧化性逐渐 气态氢化合物的稳定性 3. 特殊性; <1>.Br 2 是常温下惟一是 <2>.I 2 易 , 遇淀粉变

;与水反应的程度 ;阴离子的还原性

;与 H2 化合由 。



态的非金属单质, 易 色,AgI 可用于

, 有毒, 保存液溴采用 , 碘盐可防治

法,溴腐蚀 病。 性最强的酸。



<3>.HCIO4 是常见含氧酸中最 <4>氟及化合物 ①. 氟是最活泼的非金属元素,

的酸, 而 HCIO 是氯的含氧酸中

(有. 无)正化合价;

(有. 无)含氧酸。

②.F2 不能把氯. 溴. 碘从其盐溶液中置换出来, 原因是 ③. 氢氟酸可腐蚀玻璃(用方程式表示) ④. 氢氟酸是 4.X-离子的检验: AgCl X- + AgNO3 + HNO3 AgBr AgI 注意: 影响检验的离子有: CO3 2-. SO3 2- . SO4 2-. PO43-等. 色沉淀 色沉淀 色沉淀 酸,AgF 溶于水且 感光性. ,CaF2 溶于水

5、卤化氢的制取
(1) 、氯化氢的实验室制取 化学方程式是 , ,

也可用浓硫酸和浓盐酸混合制取氯化氢气体,利用浓硫酸的_______性和浓盐酸的_____性。 (2)收集方法 。 (3)尾气的吸收:多余氯化氢气体用_______吸收,采用______________装置。 (4) 、氯化氢的工业制取 。 (______气体过量)

(5) 、氟化氢、溴化氢、碘化氢的制法,净化,及注意事项
氟化氢: 溴化氢: 碘化氢: 6、归纳:能使溴水褪色的物质:

【方法与技巧】
例 2. 含有 a mol FeBr 2 的溶液中,通入 x mol Cl2 。下列各项为通 Cl2 过程中,溶液内发生反应的离子方程式, 其中不正确 的是 ... A.x=0.4a,2Fe2++Cl2 → 2Fe3++2ClB.x=0.6a,2Br-+ Cl2 → Br2 +2Cl- C.x=a,2Fe +2Br +2Cl2 → Br2 +2Fe +4Cl
2+


3+



D.x=1.5a,2Fe2 ++4Br-+3Cl2 → 2Br2 +2Fe3 ++6Cl- 例 1.工业上电解饱和食盐能制取多种化工原料,其中部分原料可用于制备多晶硅。
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(1)题 26 图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图,电解槽阳极产生的气体是 (填字母) ;精制饱和食盐水的进口为 (填字母) ;干燥塔中应使用的液体是

;NaOH 溶液的出口为 。

(2)多晶硅主要采用 SiHCl3 还原工艺生产,其副产物 SiCl4 的综合利用收到广泛关注。 ①SiCl4 可制气相白炭黑(与光导纤维主要原料相同) ,方法为高温下 SiCl4 与 H2 和 O2 反应,产物有两种,化学 方程式为 。

②SiCl4 可转化为 SiHCl3 而循环使用。一定条件下,在 20L 恒容密闭容器中的反应: 3 SiCl4 (g)+2H2 (g)+Si(s ) 4SiHCl3 (g)

达平衡后, H2 与 SiHCl3 物质的量浓度分别为 0.140mol/L 和 0.020mol/L, 若 H2 全部来源于离子交换膜法的电解产 物,理论上需消耗纯 NaCl 的质量为 kg。

(3)采用无膜电解槽电解饱和食盐水,可制取氯酸钠,同时生成氢气,现制得氯酸钠 213.0kg,则生成氢气

m 3 (标准状况) 。

【习题训练】
1. (09天津卷3)下列实验设计和结论相符的是 A. 将碘水倒入分液漏斗,加适量乙醇,振荡后静置,可将碘萃取到乙醇中 B. 某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,该气体水溶液一定显碱性 C. 某无色溶液中加Ba(NO3 )2 溶液,再加入稀盐酸,沉淀不溶解,则原溶液中一定有SO4 2D. 在含FeCl2 杂质的FeCl3 溶液中通足量Cl2 后,充分加热,除去过量的Cl2 , 即可得到较纯净的FeCl3 溶液 答案 :B 解析 : A项,乙醇不可以作为萃取剂,错; B项,石蕊变蓝,则肯定为碱性,正确。
- - C项,若原溶液中含有SO2 3 ,生成 BaSO3 ,再加入 HCl,则与溶液的NO3 结合,相当于HNO3 ,则可以氧化 BaSO3

至BaSO4 ,沉淀不溶解,故错; D项,加热时,FeCl3 会水解,错。 3. (09江苏卷11) 下列离子方程式与所述事实相符且正确的是
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A.漂白粉溶液在空气中失效: B.用浓盐酸与 C.向

ClO- +CO2 +H2O=HClO+HCO3

+ 2+ MnO2 反应制取少量氯气: MnO2 +2H +2Cl Δ Mn +Cl2 ? +2H2O

NaAlO2 溶液中通入过量 CO2 制 Al ? OH?3 :

AlO-2 +CO2 +2H2O=Al ? OH?3 ? +HCO3

D.在强碱溶液中次氯酸钠与

Fe ? OH?3

反应生成

Na 2FeO4 :
+

3ClO- +2Fe ? OH?3 =2FeO42 +3Cl +H 2O+4H

答案 :C 解析 : 漂白粉失效的化学方程式为

Ca( Cl O )2 ? H ? CO 2 O 2 ?

CaCO 3 ?2

HCl O ,那么该反应的离子方程式是

Ca2? ? 2ClO? ? H2O ? CO 2 ? CaCO 3? 2HClO ,A项错;实验室制取 Cl2 的原理是浓盐酸和二氧化锰反应,离
子方程式为
?

MnO2 ? 4H ? ? 2Cl ?

Mn2? ? 2H2O ? Cl2 ? ,所以 B项错;D 项,在强碱溶液中,不可能

生成 H ,所以D错。 4. (09江苏卷14)I2 在KI溶液中存在下列平衡:

I 2 (aq) ? I ? (aq)
某I 2 、 、KI混合溶液中, 下列说法正确的是

I3? (aq)

I 3? 的物质的量浓度c( I 3? )与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态) 。

A. 反应

I 2 (aq) ? I ? (aq)

I3? (aq)

的△H>0
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B.若温度为 T1、T2 ,反应的平衡常数分别为 K1、K 2,则K1 C.若反应进行到状态D时,一定有

? K2

v正 ? v逆

D.状态A与状态 B相比,状态 A的c(I2 )大 答案 :BC 解析 : 随着温度的不断升高,

I3? 的浓度逐渐的减小,说明反应向逆方向移动,也就意味着该反应是放热反应,所以

?H ?0 ,所以A项错;

K?
因为

I 3? I 2 ? I ? , T2 ? T1 ,所以当温度升高时,反应向逆方向移动,即 K1 ? K2 ;C项,从图中可以看出D点并
I3? 的浓度在增加,所以 v正 >v逆 ,C项正确;

没有达到平衡状态,所以它要向A点移动,这时 D项,从状态A到状态 B, 5. (09广东化学 9)下列浓度关系正确的是

I3? 的浓度在减小,那么 I 2 的浓度就在增加。

A. 氯水中:c(Cl2 )=2[c( ClO )+c( Cl )+C(HClO)] B. 氯水中:c( Cl )>c( H )>c( OH )>c( ClO ) C. 等体积等浓度的氢氧化钠与醋酸混合:c ( Na )=c (
? ?

?

?

?

?

?

CH 3 COO? )
?

D.

Na 2 CO 3 溶液中:c

( Na ? )?c(CO 2? )?c(OH ? )?c( HCO 3 )?c( H ? )
3

答案: D 解析: 根据氯水中所含粒子的种类可知氯水中也含有氯气分子 A设置了一个貌似物料守恒的式子而忽视了氯气分子的 存在,故A错; 根 据 Cl2 +H2 O
+ — —

HClO+H




+Cl



, HCl 完 全 电 离

而 HClO 部 分 电 离 , 可 知 正 确 的 顺 序

c(H )>c(Cl )>c(ClO )>c(OH ),B错; C项等物资的量的强碱与弱酸混合生成强碱弱酸盐溶液显碱性c( OH )>c( H ),再根据溶液中电荷守恒可以判 断c ( Na )>c ( D项比较简单 6. (09广东化学12) 下列离子方程式正确的是 A. 向盐酸中滴加氨水:H+ + OH- = H2 O
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? ?

?

CH 3 COO? ;

B. Fe(OH) 3 溶于氢碘酸:Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2 O C. 铜溶于稀硝酸:3Cu + 8H + 2NO3 = 3Cu
+ 2+

+ 2 NO ↑+ 4H2 O

D. 向Na2S2 O3 溶液中通入足量氯气:S2 O3 2 -+2Cl2 +3H2 O=2SO3 2 -+4Cl-+6H+ 答案: C 解析: A项中的氨水应写成分子式, B项发生的是氧化还原反应; C项正确; 氯气具有强氧化性将S2 O3 2 -氧化成SO4 2 -,正确的离子方程式应为S2 O3 2 -+4Cl2 +5H2 O=2SO4 2 -+8Cl-+10H+, 故D错。 7. (09北京卷9) 已知

H2 (g)+I2 (g)

2HI(g);ΔH<0

有相同容积的定容密封容器甲和乙, 甲中加入

H2 和 I2 各

0.1mol ,乙中加入HI 0.2mol,相同温度下分别达到平衡。欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中 HI的平衡浓度,应采 取的措施是 A.甲、乙提高相同温度 C.甲降低温度,乙不变 答案: C 8. (09上海卷19)已知氯气、溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下( B 甲中加入0.1mol He,乙不改变 D 甲增加0.1mol

H 2 ,乙增加0.1mol I 2

Ql 、 Q2 均为正值):

H2 ( g ) + C (g) 2 l ?

2 H C l1( g ) + Q

2

g 2H (B g) r+ (g B)r+2(Q 2 )? H

有关上述反应的叙述正确的是 A.

Q1 >Q2

B.生成物总能量均高于反应物总能量 C.生成1molHCl气体时放出

Ql

热量

D.1mol HBr(g) 具有的能量大于1mol HBr(1) 具有的能量 答案: AD 9. (09上海理综14)生活中难免会遇到一些突发事件,我们要善于利用学过的知识,采取科学、有效的方法保护 自己。如果发生了氯气泄漏,以下自救方法得当的是 A.只要在室内放一盆水 B.向地势低的地方撤离 C.观察风向,顺风撤离 D.用湿毛巾或蘸有石碱水的毛巾捂住口鼻撤离 答案: D
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10. (09天津卷9)(18分)海水是巨大的资源宝库,在海水淡化及综合利用方面,天津市位居全国前列。从海水 中提取食盐和溴的过程如下:

(1)请列举海水淡化的两种方法:



。 、 、或 H2 、 。 。 ,由此反应可知,除环

(2)将NaCl溶液进行电解,在电解槽中可直接得到的产品有 H2 、 (3)步骤Ⅰ中已获得Br2 ,步骤Ⅱ中又将 Br2 还原为 Br,其目的为

(4)步骤Ⅱ用SO2 水溶液吸收 Br2 ,吸收率可达95%,有关反应的离子方程式为 境保护外,在工业生产中应解决的主要问题是 。

(5)某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法,查阅了有关资料, Br2 的沸点为59℃。微溶于水, 有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后,了如下装置简图:

请你参与分析讨论: ①图中仪器B的名称: 。 。 。

②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管,其原因是 ③实验装置气密性良好,要达到提纯溴的目的,操作中如何控制关键条件: ④C中液体产生颜色为 进行的分离操作是 答案:

。为除去该产物中仍残留的少量Cl2 ,可向其中加入NaBr 溶液,充分反应后,再 。

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解析 : 本题考查海水中提取溴的实验。电解NaCl溶液的方程式为:2NaCl + 2H2 O
电解

2NaOH + H2 ↑+ Cl2 ↑,其中Cl2

有可能与NaOH会生成NaClO。步骤I中的 Br2 的浓度很小,多次用SO2 反复吸收,最终用Cl2 处理,则可获得大量的 工业溴。溴具有强氧化性可以氧化SO2 ,生成H2 SO4 ,因此要注意酸对设备的腐蚀问题。溴具有腐蚀性,可以腐 蚀橡胶。 蒸馏的目的, 就是通过沸点不同而提纯Br2 , 所以要通过温度计控制好 Br2 沸腾的温度, 尽可能使Br2 纯净。 11. (09浙江卷26) (14分)各物质之间的转换关系如下图,部分生成物省略。 C、D是由X、 Y、Z中两种元素组 成的化合物,X、Y、 Z的原子序数依次增大,在周期表中X的原子半径最小, Y、 Z原子量外层电子数之和为10。 D为无色非可燃性气体,G为黄绿色单质气体,J 、M为金属,l有漂白作用,反应①常用于制作印刷电路板。 请回答下列问题: (1)写出A的化学式 (2)比较Y与 Z的原子半径大小 , C的电子式 > 。 (填写元素符号) 。 , 举出该反应的一个应用实例 。 。

(3) 写出反应②的化学方程式 (有机物用结构简式表示)

(4)已知F溶于稀硝酸,溶液变成蓝色,并放出无色气体。请写出该反应的化学方程式

(5)研究表明:气体D在一定条件下可被还原为晶莹透明的晶体N,其结构中原子的排列为正四面体,请写 出N及其2种同素异形体的名称 、 、 。

答案:

(1)Cu2 (OH)2 CO3 [Cu(OH) 2 ·CuCO3 ]或CuCO3 (2) C>O (3)CH2 OH(CHOH) 4 CHO + 2Cu(OH) 2 CH2 OH(CHOH) 4 COOH + Cu2 O↓+ 2H2 O
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医学上可用这个反应检验尿液中的葡萄糖。 (4)3Cu2 O + 14HNO3 6Cu(NO3 )2 + 2NO↑+ 7H2 O

(5)金刚石、石墨、富勒烯(C60 )或碳纳米管等。 解析 : 从反应图中寻找突破口,E与葡葡糖生成红色沉淀F,则E应为Cu(OH) 2 ,而B为 Cu ,反应①为印刷电路板,L为 棕黄色溶液,由此可推出:M应为Cu,L为FeCl3 。G为黄绿色气体,则为Cl2 ,K为浅绿色,则为Fe 溶液。X的 原子半径最小,则为H,D为非可燃性气体,可推为 CO2 ,C和O的最外层电子之和刚好为10。C为 H、C、O中的 两种组成的化合物,且可以与Cl2 反应,故应为 H2 O,生成H为 HCl,I为HClO(具有漂白性) ,HCl与J (Fe)可生 成FeCl2 溶液。 (1)A + HCl Cu2 + + H2 O + CO2 ,由元素守恒可知,A可以CuCO3 或碱式碳酸铜均可。
2+ 2+

(2)Y为C, Z为N,两者位于同一周期,前者的半径大,即 C>N。 (3)葡萄糖含有醛基,可以与Cu(OH)2 生成砖红色沉淀。 (4)F为Cu2 O,与HNO3 反应,生成Cu(NO3 )2 ,且生成无色气体,应为NO,然后根据得失电子守恒配平即可。 (5)CO2 可以还原成正四面体结构的晶体N,即化合价降低,显然生成C,应为金刚石。它的同素异形体必须为 含碳的单质。 12. (09海南卷13)(9分) 有关物质存在如图所示的转化关系(部分产物已省略)。通常C为气体单质,G为紫黑色固体单质。实验室中, 常用固体E在 B的催化下加热制取气体单质 H。

请回答下列问题: (1)反应①的化学方程式为 (2)反应②的离子方程式为 (3)写出另外一种实验室制取H的化学方程式 (4)D溶液与Pb(NO3)2 溶液混合可形成沉淀, 此沉淀的Ksp=7.0×10
—9

。 将等体积的D溶液与Pb(NO3 )2 溶液混合, 。

若D的浓度为1×10—2 mo1/L ,则生成沉淀所需Pb(NO3 )2 溶液的最小浓度为 答案:
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(1) (2) (3)

MnO2 +4HCl(浓)?MnCl2 +Cl2 ? 2H2O
6I- + ClO3 + 6H+ =3I2 + Cl- + 3H2O

(2分) (2分) (其他合理答案也给分) (2分)

2H 2O2 催化剂2H 2O ? O2 ?
?4 ?1



2KMnO4 ?K2 MnO4 ? MnO2 ? O2 ?

(4) 5.6 ?10 mol ? L (3分)

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