第11讲富集在海水中的元素氯

第11讲富集在海水中的元素——氯基础考点梳理最新考纲1.了解氯元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2．了解氯元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。自主复习一、氯的原子结构及氯气的性质1．氯的原子结构氯元素位于第三周期第ⅦA族，其原子结构示意图为，氯原子最外层有7个电子易得到1个电子而形成氯离子，是活泼的非金属元素。在自然界中以化合态形式存在。2．氯气的物理性质通常情况下，氯气是黄绿色，有刺激性气味的气体，密度比空气大，易溶于水，有毒，易液化。特别提醒：在实验室闻氯气气味时，应该用手轻轻在瓶口扇动，仅使极少量氯气飘进鼻孔，闻其他气体气味时，也应采用这种方法。3．氯气的化学性质(1)与金属反应2Na＋Cl2=====点燃2NaCl(现象：黄色火焰，白烟)Cu＋Cl2=====点燃CuCl22Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3(2)与非金属反应H2＋Cl2=====点燃2HCl(现象：安静燃烧，苍白色火焰)HCl溶于水形成盐酸，工业上利用此方法生产盐酸。(3)与水反应化学方程式为：Cl2＋H2O===HCl＋HClO，离子方程式为：Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO(Cl2既是氧化剂又是还原剂)。①氯气的水溶液叫氯水，饱和氯水呈浅黄绿色，主要含有H2O、Cl2、HClO、H＋、Cl－、ClO－等粒子。②次氯酸的性质a．弱酸性：是一元弱酸，属弱电解质，酸性弱于碳酸。b．不稳定性：2HClO=====光照2HCl＋O2↑(氯水要现用现制，保存在棕色试剂瓶中)。c．强氧化性：HClO能氧化许多物质。d．杀菌漂白性：能使有色布条、品红等有色物质褪色，其原理主要是利用其强氧化性。(4)与碱液反应①与碱的反应Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O(工业制漂白液，实验室吸收多余的Cl2)。2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O(工业生产漂粉精)。②漂白粉a．漂白粉(有效氯含量为35%)的有效成分是Ca(ClO)2，漂粉精(有效氯含量为70%)的主要成分是Ca(ClO)2。b．NaClO、Ca(ClO)2都比HClO要稳定，容易保存。c．漂白原理：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO,2NaClO＋CO2＋H2O===Na2CO3＋2HClO。d．漂白液、漂白粉和漂粉精既可用于漂白又可用于消毒，露置于空气中会与CO2反应而变质，所以需要隔绝空气密封保存。(5)与还原性物质反应Cl2＋2FeCl2===2FeCl3(溶液从浅绿色变为棕黄色)。Cl2＋2KI===2KCl＋I2(用湿润的KI淀粉试纸检验Cl2的存在)。(6)与有机物反应CH4＋Cl2――→光照CH3Cl＋HCl(反应类型：取代反应)CH2===CH2＋Cl2―→CH2Cl—CH2Cl(反应类型：加成反应)二、氯气的实验室制法和Cl－的检验1．氯气的实验室制法(1)反应原理MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，MnO2是氧化剂，HCl是还原剂。(2)仪器装置固＋液――→△气①使用的主要仪器有铁架台、酒精灯、圆底烧瓶、分液漏斗、集气瓶、烧杯等。②分液漏斗和圆底烧瓶在此实验中的作用分别是添加反应物和反应器。③制气装置一般包括四个组成部分：制取→净化→收集→吸收。(3)收集方法①向上排空气法(Cl2的密度比空气大)。②排饱和食盐水法收集(Cl2在饱和食盐水中的溶解度小，故也可用排饱和食盐水法收集，也常用饱和食盐水除去Cl2中的HCl杂质)。(4)验满方法①将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛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，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。(5)尾气吸收发生的反应是：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。2．氯离子的检验在被检溶液中滴入少量稀硝酸使其酸化，然后再滴加AgNO3溶液，若有白色沉淀产生，证明溶液中存在Cl－。三、卤族元素1．卤素卤素位于元素周期表中第ⅦA族，包括：氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)，它们的单质都是双原子分子(除At外)，化学式分别为：F2、Cl2、Br2、I2。2．结构与性质卤素原子最外层都有7个电子，都是典型的非金属元素，其单质具有相似的化学性质。(1)卤素单质和H2的反应化学反应方程式反应难易程度F2＋H2===2HFF2跟H2在冷暗处就能发生爆炸反应，生成的HF很稳定Cl2＋H2=====光照或点燃2HClCl2跟H2在光照或点燃时剧烈化合，生成稳定的HClBr2＋H2=====500℃2HBrBr2跟H2在500℃时能较慢地进行反应，生成HBr，HBr不如HCl稳定I2＋H2△I2跟H2很难化合，在不断加热的条件下缓慢地进行，生成的2HIHI很不稳定，同时发生分解(2)卤素单质和H2O的反应2F2＋2H2O===4HF＋O2X2＋H2O===HX＋HXO(X为Cl、Br、I)(3)卤素间的置换反应氧化性：按F2、Cl2、Br2、I2顺序逐渐减弱，可以发生反应Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，Br2＋2KI===2KBr＋I2。(4)卤素单质的特性①溴是常温下惟一易挥发的液态非金属单质；②淀粉遇碘变蓝——常用于鉴别I2或淀粉的存在；③碘易升华，常利用该性质来分离提纯碘。网络构建氯及其化合物间的转化关系：热点典例突破热点考向1.卤素单质尤其是Cl2的强氧化性在生产生活中的应用。2．HClO的漂白性及实验探究。3．结合卤素离子的检验进行综合推断。4．卤族元素的性质递变规律及与化工生产相结合的资源综合利用。热点探究热点1氯气一、氯气的性质1．氯气的物理性质通常情况下，氯气是黄绿色、有刺激性气味，比空气重的有毒气体，易液化，能溶于水。2．氯气的化学性质氯气是很活泼的非金属单质，具有很强的氧化性。(1)氯气和金属的反应Cl2与绝大多数金属能反应(除极少数不活泼金属)，且变价金属(如Fe、Cu等)，一般能被氧化到最高价。2Na＋Cl2=====点燃2NaCl钠在氯气中燃烧产生黄色火焰和大量的白烟，生成氯化钠固体。Cu＋Cl2=====点燃CuCl2铜丝在氯气里剧烈燃烧产生棕黄色的烟，生成氯化铜固体。溶于水后，溶液呈蓝绿色。当浓度不同时，溶液的颜色有所不同，浓度较小时呈蓝色，浓度较大时呈绿色。2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3铁丝在氯气中燃烧产生棕色的烟，生成氯化铁固体。溶于水后，得黄色溶液。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。但是，在通常情况下，干燥的氯气不能与铁起反应，因此可以用钢瓶储运液氯。(2)氯气和非金属反应①和H2的反应H2＋Cl2=====点燃2HCl，纯净的H2在Cl2中可以安静地燃烧，发出苍白色火焰。H2燃烧结束后，抽去盖在集气瓶口处的毛玻璃片，观察到集气瓶口上方出现白雾。H2和Cl2的混合气体在强光照射下迅速化合而发生爆炸：H2＋Cl2=====光照2HCl。产生此现象的原因是H2和Cl2混合后引燃，反应瞬间完成，放出的热量使气体急剧膨胀而发生爆炸。②和其他非金属反应在一定条件下，Cl2还可以跟P、S、C、Si等非金属直接化合。和硅在高温下反应：Si＋2Cl2=====高温SiCl4，工业制单晶硅(高纯硅)的重要反应。磷在氯气中燃烧：2P＋3Cl2=====点燃2PCl3,2P＋5Cl2=====点燃2PCl5。现象：出现白色烟雾。(3)氯气和水反应25℃时，1体积水可溶解约2体积的氯气，其水溶液称为氯水，溶解的氯气只有部分能和水反应生成盐酸和次氯酸(HClO)，大部分以Cl2分子的形式存在于水溶液中，新制氯水呈浅黄绿色。Cl2＋H2O===HCl＋HClO(4)氯气和碱的反应Cl2和碱溶液反应的本质：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。一般用NaOH制漂白液：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。用Ca(OH)2制漂白粉或漂粉精：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。氯气和碱的反应中，氯元素的化合价有升有降，是氯元素自身的氧化还原，氯气既是氧化剂又是还原剂。二、氯气的制备1．实验室制法(制取Cl2的装置如下)(1)反应原理：MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O注意：①制取时要注意反应条件是“浓盐酸”和“加热”，一旦盐酸成为稀盐酸，反应将不再进行。②若无MnO2，可以用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等氧化剂代替，如：2KMnO4＋16HCl===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O。(2)制备气体的类型：固体＋液体――→△气体。(3)收集方法：向上排空气法或排饱和食盐水法。(4)验满方法：用湿润的淀粉KI试纸或湿润的蓝色石蕊试纸。(5)净化方法：用饱和食盐水或水洗除去HCl，再用浓H2SO4除去水蒸气。(6)吸收装置：多余的Cl2排放到空气中会造成环境污染，须用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收。2．工业制法(1)电解饱和食盐水，反应的化学方程式为：2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(2)电解熔融NaCl，反应的化学方程式为：2NaCl(熔融)=====电解2Na＋Cl2↑【例1】在实验室里可用图所示装置制取氯酸钾、次氯酸钠和探究氯水的性质。图中：①为氯气发生装置；②的试管里盛有15mL30%KOH溶液，并置于水浴中；③的试管里盛有15mL8%NaOH溶液，并置于冰水浴中；④的试管里加有紫色石蕊试液；⑤为尾气吸收装置。请填写下列空白：(1)制取氯气时，在烧瓶里加入一定量的二氧化锰，通过___________(填写仪器名称)向烧瓶中加入适量的浓盐酸。实验时为了除去氯气中的氯化氢气体，可在①与②之间安装盛有___________(填写下列编号字母)的净化装置。A．碱石灰B．饱和食盐水C．浓硫酸D．饱和碳酸氢钠溶液(2)比较制取氯酸钾和次氯酸钠的条件，二者的差异是：________________________________________________________________________。反应完毕经冷却后，②的试管中有大量晶体析出。图中符合该晶体溶解度曲线的是___________(填写编号字母)；从②的试管中分离出该晶体的方法是___________(填写实验操作名称)。(3)本实验中制取次氯酸钠的离子方程式是：________________________________________________________________________。(4)实验中可观察到④的试管里溶液的颜色发生了如下变化，请填写下表中的空白：实验现象原因溶液最初从紫色逐渐变为________色氯气与水反应生成的H＋使石蕊变色随后溶液逐渐变为无色_______________然后溶液从无______________色逐渐变为________色[解析](1)浓盐酸属液体试剂，应通过分液漏斗逐滴加入；除Cl2中的HCl，应防止Cl2消耗，排除A、D项，又需吸收HCl，排除C项。(2)①从题目条件上看：浓度不同，KOH溶液是30%，NaOH溶液是8%；温度不同，KOH溶液需水浴加热，而NaOH溶液却用冰水浴冷却。②“反应完毕经冷却后，②的试管中有大量晶体析出”指明该晶体的溶解度随温度降低而降低，则在“溶解度—温度”图像中，应为增函数曲线。③晶体与液体分离的方法应采用过滤操作。(3)由氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠的化学方程式Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，改写即可。(4)①“H＋使石蕊变色”，溶液呈酸性石蕊应变红。②石蕊属有色有机物，褪色应考虑漂白作用，是Cl2与水产生的HClO作用的结果。③持续通入Cl2，会因Cl2溶于水中而使溶液显黄绿色。[答案](1)分液漏斗B(2)碱溶液(或反应物)的浓度不同，反应温度不同M过滤(3)Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O(4)红氯气与水反应生成的HClO将石