2020届人教版高中化学必修1 最拿分考点系列： 考点5 氯、溴、碘及其化合物的综合应用含答案

考点5 氯、溴、碘及其化合物的综合应用
【考点定位】本考点考查氯、溴、碘及其化合物的综合应用，进一步理解和应用氯及其化合物的性质，分析卤素及其化合物的性质与递变规律。

【精确解读】
1．氯气的物理性质
（1）常温下，氯气为黄绿色气体．加压或降温后液化为液氯，进一步加压或降温则变成固态氯；
（2）常温下，氯气可溶于水(1体积水溶解2体积氯气)；
（3）氯气有毒并具有强烈的刺激性，吸入少量会引起胸部疼痛和咳嗽，吸入大量则会中毒死亡．因此，实验室闻氯气气味的正确方法为：用手在瓶口轻轻扇动，仅使少量的氯气飘进鼻孔；
2．氯气的化学性质
氯原子在化学反应中很容易获得1个电子．所以，氯气的化学性质非常活泼，是一种强氧化剂；
（1）与金属反应：Cu+C12点燃
CuCl2；
实验现象：铜在氯气中剧烈燃烧，集气瓶中充满了棕黄色的烟．一段时间后，集气瓶内壁附着有棕黄色的固体粉末．向集气瓶内加入少量蒸馏水，棕黄色固体粉末溶解并形成绿色溶液，继续加水，溶液
变成蓝色；2Na+C12点燃
2NaCl；
实验现象：有白烟产生；
说明：
①在点燃或灼热的条件下，金属都能与氯气反应生成相应的金属氯化物．其中，变价金属如(Cu、Fe)与氯气反应时呈现高价态(分别生成CuCl2、FeCl3)；
②在常温、常压下，干燥的氯气不能与铁发生反应，故可用钢瓶储存、运输液氯；
③“烟”是固体小颗粒分散到空气中形成的物质．如铜在氯气中燃烧，产生的棕黄色的烟为CuCl2晶体小颗粒；钠在氯气中燃烧，产生的白烟为NaCl晶体小颗粒；等等；
（2）与氢气反应：H2+C12点燃
2HCl；
注意：①在不同的条件下，H2与C12均可发生反应，但反应条件不同，反应的现象也不同．点燃时，纯净的H2能在C12中安静地燃烧，发出苍白色的火焰，反应产生的气体在空气中形成白雾并有小液滴出现；在强光照射下，H2与C12的混合气体发生爆炸；
②物质的燃烧不一定要有氧气参加，任何发光、发热的剧烈的化学反应，都属于燃烧．如金属铜、氢气在氯气中燃烧等；
③“雾”是小液滴悬浮在空气中形成的物质；“烟”是固体小颗粒分散到空气中形成的物质．要注意“雾”与“烟”的区别；
④H2与Cl2反应生成的HCl气体具有刺激性气味，极易溶于水．HCl的水溶液叫氢氯酸，俗称盐酸；（3）与水反应：C12+H2O=HCl+HClO，离子方程式：Cl2+H2O=H++Cl-+HClO；
说明：
①C12与H2O的反应是一个C12的自身氧化还原反应．其中，Cl2既是氧化剂又是还原剂，H2O只作反应物；
②在常温下，1体积水能溶解约2体积的氯气，故新制氯水显黄绿色．同时，溶解于水中的部分C12与
H2O反应生成HCl和HClO，因此，新制氯水是一种含有三种分子(C12、HClO、H2O)和四种离子(H+、Cl-、ClO-和水电离产生的少量OH-)的混合物．所以，新制氯水具有下列性质：酸性(H+)，漂白作用(含HClO)，Cl-的性质，C12的性质；
③新制氯水中含有较多的C12、HClO，久置氯水由于C12不断跟H2O反应和HClO不断分解，使溶液中的
C12、HClO逐渐减少、HCl逐渐增多，溶液的pH逐渐减小，最后溶液变成了稀盐酸，溶液的pH＜7；
④C12本身没有漂白作用，真正起漂白作用的是C12与H2O反应生成的HClO．所以干燥的C12不能使干燥
的有色布条褪色，而混有水蒸气的C12能使干燥布条褪色，或干燥的C12能使湿布条褪色；
⑤注意“氯水”与“液氯”的区别，氯水是混合物，液氯是纯净物；
（4）与碱反应．常温下，氯气与碱溶液反应的化学方程式的通式为：氯气+可溶碱→金属氯化物+次氯酸盐+水；
重要的反应有：C12+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O或Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，该反应用于实验室制C12时，多余Cl2的吸收(尾气吸收)，2Cl2+2Ca(OH)2 =Ca(C1O)2 +CaCl2 +2H2O；
说明：
①Cl2与石灰乳[Ca(OH)2的悬浊液]或消石灰的反应是工业上生产漂粉精或漂白粉的原理．漂粉精和漂白
粉是混合物，其主要成分为Ca(ClO)2和CaCl2，有效成分是Ca(C1O)2；
②次氯酸盐比次氯酸稳定；
③漂粉精和漂白粉用于漂白时，通常先跟其他酸反应，如：Ca(ClO)2+2HCl=CaCl2+2HClO；
④漂粉精和漂白粉露置于潮湿的空气中易变质，所以必须密封保存．有关反应的化学方程式为：Ca(ClO)2
+CO2 +H2O=CaCO3↓+2HClO、HClO2HCl+O2↑，由此可见，漂粉精和漂白粉也具有漂白、消毒作用；3．氯气的用途
①杀菌消毒；②制盐酸；⑧制漂粉精和漂白粉；④制造氯仿等有机溶剂和各种农药
4．次氯酸
①次氯酸(HClO)是一元弱酸(酸性比H2CO3还弱)，属于弱电解质，在新制氯水中主要以HClO分子的形式
存在，因此在书写离子方程式时应保留化学式的形式；
②HClO不稳定，易分解，光照时分解速率加快．有关的化学方程式为：2HClO=2H++2Cl-+O2↑，因此HClO
是一种强氧化剂；
③HClO能杀菌．自来水常用氯气杀菌消毒(目前已逐步用C1O2代替)；
④HClO能使某些染料和有机色素褪色．因此，将Cl2通入石蕊试液中，试液先变红后褪色；
5．氯气的实验室制法
（1）反应原理：实验室中，利用氧化性比C12强的氧化剂[如MnO2、KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等]将浓盐
酸中的Cl-氧化来制取C12．例如：、MnO2 +4HCl(浓)△
MnCl2 +C12↑+2H2O、2KMnO4
+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2 +5Cl2↑+8H2O；
（2）装置特点：根据反应物MnO2为固体、浓盐酸为液体及反应需要加热的特点，应选用“固+液加热型”的气体发生装置．所需的仪器主要有圆底烧瓶(或蒸馏烧瓶)、分液漏斗、酒精灯、双孔橡胶塞和铁架台(带铁夹、铁圈)等；
（3）收集方法：氯气溶于水并跟水反应，且密度比空气大，所以应选用向上排气法收集氯气．此外，氯气在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，故氯气也常用排饱和食盐水的方法收集，以除去混有的HCl气体．因此在实验室中，要制取干燥、纯净的Cl2，常将反应生成的C12依次通过盛有饱和NaCl溶液和浓硫酸的洗气瓶；
（4）多余氯气的吸收方法：氯气有毒，多余氯气不能排放到空气中，可使用NaOH溶液等强碱溶液吸收，但不能使用石灰水，因为Ca(OH)2的溶解度较小，不能将多余的氯气完全吸收；
（5）应注意的问题：
①加热时，要小心地、不停地移动火焰，以控制反应温度．当氯气出来较快时，可暂停加热．要防止
加强热，否则会使浓盐酸里的氯化氢气体大量挥发，使制得的氯气不纯而影响实验；
②收集氯气时，导气管应插入集气瓶底部附近，这样收集到的氯气中混有的空气较少；
③利用浓盐酸与足量的MnO2共热制取C12时，实际产生的C12的体积总是比理论值低．主要原因是：随
着反应不断进行，浓盐酸会渐渐变稀，而稀盐酸即使是在加热的条件下也不能与MnO2反应；
6．Cl-的检验
方法：向待检溶液中加入AgNO3溶液，再加入稀HNO3，若产生白色沉淀，则原待检液中含有C1-；
注意：
（1）不能加入盐酸酸化，以防止引入C1-(若酸化可用稀HNO3)；
（2）若待检液中同时含有SO42-或SO32-时，则不能用HNO3酸化的AgNO3溶液来检验Cl-，因为生成的Ag2SO4也是不溶于稀HNO3的白色沉淀(SO32-能被HNO3氧化为SO42-)。

【精细剖析】
1．卤素单质性质的特殊性
①Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质；液溴易挥发且有毒，通常用水液封来保存。

②I2易升华，I2遇淀粉变蓝。

③Br2和I2都可被某些有机溶剂(如四氯化碳、苯)萃取。

④氟元素无正价，F2与H2O发生置换反应生成O2：2F2＋2H2O===4HF＋O2。

⑤F2不能从NaX溶液中置换出X2(X代表Cl、Br、I)。

2．氟化氢性质
①有剧毒的无色气体，极易溶于水．氢氟酸为弱酸(其它氢卤酸均为强酸)；
②与SiO2反应：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 注：此反应为HF的特性，换成HCl则与SiO2不反应．氢氟酸
能腐蚀玻璃，用于玻璃刻字．氢氟酸应保存在铅制容器或塑料容器中；
（2）制法：CaF2+H2SO4(浓)=2HF↑+CaSO4此反应不能在玻璃器皿中进行，为什么？CaF2是萤石的主要成分，它不溶于水，是氟元素的重要资源；
3．重要的离子反应
（1）Cl2与FeBr2溶液反应：
由于还原性Fe2+＞Br-，Cl2应先氧化Fe2+，待Fe2+被氧化完全后再氧化Br-；
①当Cl2少量，只氧化Fe2+时，即n(Cl2)：n (FeBr2)≤1：2时，离子方程式为：Cl2 +2Fe2+═2Fe3++2Cl-
②当Cl2过量，Fe2+、Br-全被氧化时，即n(Cl2)：n (FeBr2)≥3：2时，离子方程式为：3Cl2
+2Fe2++4Br-═2Fe3++6Cl-+2Br2
③当Cl2 将Fe2+全部氧化，Br-部分氧化时，即1：2＜n(Cl2)：n (FeBr2)＜3：2时，离子方程式写为：
2Cl2+2Fe2++2Br-═2Fe3++4Cl-+Br2等多种，依具体用量而定
（2）Cl2与FeI2溶液反应：
由于还原性I-＞Fe2+，Cl2应先氧化I-，待I-完全被氧化后再氧化Fe2+
①当Cl2少量，只氧化I-时，即n(Cl2)：n (FeI2)≤1：1时，离子方程式为：
Cl2 +2I-═2Cl-+I2；
②当 Cl2过量，I-、Fe2+全被氧化时，即n(Cl2)：n (FeI2)≥3：2时，离子方程式为：3Cl2
+2Fe2++4I-═2Fe3++6Cl-+2I2；
③当Cl2将I-全部氧化，Fe2+部分氧化时，即1：1＜n(Cl2)：n (FeI2)＜3：2时，离子方程式可写为：
4Cl2 +2Fe2++6I-═2Fe3++8Cl-+3I2等多种，依具体用量而定。

【典例剖析】IBr、ICl、BrF3等称之为卤素互化物，(CN)2、(SCN)2、(OCN)2等称之为拟卤素，它们的化学性质均与卤素单质相似，请回答下列问题．
（1）氯化碘 (ICl)中碘元素的化合价为_________，它与水反应的化学方程式为ICl+H2O=HIO+HCl，该反应的反应类型为_________(填中学常见的无机反应类型)；
（2）溴化碘(IBr)具有强氧化性，能与Na2SO3溶液反应，发生反应的离子方程式为_________；
（3）①已知某些离子的还原性强弱顺序为I-＞SCN-＞CN-＞Br-＞Cl-．现将几滴KSCN溶液滴入到含少量Fe3+的溶液中，溶液立即变红，向其中逐滴滴入酸性KMnO4溶液，观察到红色逐渐褪去，请利用平衡移动原理解释这一现象_________________________________________________________________；
②下列物质中，也可以使该溶液红色褪去的是__________；
A．新制氯水B．碘水C．SO2D．盐酸
（4）KCN为剧毒物质，处理含有KCN的废水常用的方法是：在碱性条件下用NaClO溶液将CN-氧化为CO32-和一种单质气体，该反应的离子方程式为_____________________；
【答案】（1）+1 复分解反应(或非氧化还原反应) （2）IBr+SO32-+H2O=I-+Br-+SO42-+2H+（3）①酸性高锰酸钾将SCN-氧化，减小了SCN-的浓度，使Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3，平衡不断向左移动，最终Fe(SCN)3完全反应，红色消失②AC （4）2CN-+5ClO-+2OH-=2CO32-+5Cl-+N2+H2O
【变式训练】氯气及许多含氯化合物均具有强氧化性
(l)亚氯酸钠有多种生产方法，如图是其生产流程之一[图中的离子隔膜分别为只允许阴(阳)离子通过的阴(阳)离子隔膜]
①I中反应的离子方程式为_____________________________________ ，Ⅱ中发生反应的氧化剂与还原
剂的物质的量之比为_________；
②n是__________(填“阳”或“阴”)离子交换膜，电解池左侧内发生的电极反应为
_____________________________________；
（2）ClO2是一种新型的水消毒剂．在酸性条件下，ClO2能使KI一淀粉溶液变蓝色，该反应的离子方程式为_____________________________________；某自来水厂原来处理10000t的水需要使用
2.24aLC12(标准状况)，改用ClO2后，处理同品质等量的水并达到相同的处理效果时，所需ClO2的质量
为_________g。

【答案】（1）①SO32-+2ClO3-+H+=2ClO2+SO42-+H2O 2：1 ②阳 4OH--4e-=2H2O+O2↑(或2H2O-4e-=4H++O2↑) （2）2ClO2+10I-+8H+=4H2O+5I2+2Cl- 2.7a
【实战演练】
1．氯及其化合抝在生活中应用广泛
（1）指出氯元素在周期表中的位置__________________；
（2）净水丸能对饮用水进行快速的杀菌消毒，外层的优氯净Cl2Na(NCO)3先与水反应，生成次氯酸；几分钟后，内层的亚硫酸钠(Na2SO3)溶出，可将水中的余氯(次氯酸等)除去；
①优氯净中氯元素的化合价为____________；
②亚硫酸钠将水中多余次氯酸除去的离子方程式为____________。

【答案】（1）第三周期、ⅦA族（2）①+1 ②SO32-+HClO=SO42-+Cl-+H+
【解析】（1）Cl的质子数为17，原子结构中有3个电子层，最外层电子数为7，则Cl元素位于周期表第三周期、ⅦA族；
（2）①优氯净Cl2Na(NCO)3中，钠离子的化合价为+1价，N为-3价、O为-2价、C为+4价，设Cl元素的化合价为x，则：2x+(+1)+3[(-3)+(+4)+(-2)]=0，解得：x=+1；
②内层的亚硫酸钠(Na2SO3)溶出，可将水中的余氯(次氯酸等)除去，亚硫酸根离子与次氯酸反应生成硫
酸钠和氯化氢或硫酸氢钠和盐酸，反应的化学方程式为：Na2SO3+HClO═Na2SO4+HCl，反应的离子方程式为：SO32-+HClO=SO42-+Cl-+H+。

2．下列说法正确的是( )
A．久置的漂白粉漂白效果更好
B．以海水为原料能提取出Na、Mg、Br2等物质
C．次氯酸和二氧化硫的漂白原理相同
D．二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸溶器
【答案】B
3．含氯的单质和某些化合物常被用作消毒剂．请回答下列问题：
（1）写出NaClO的电子式为________________________，其晶体中的化学键类型为
________________________；
（2）已知HClO的电离能力远低于H2SO3的电离能力，写出NaClO溶液中通入少量SO2过程中发生的离子反应方程式为________________________；
（3）ClO2常温下为橘黄色气体，性质不稳定，易引起爆炸，若用稀有气体或N2、CO2等稀释时，爆炸性则大大降低．ClO2可由KClO3和草酸(H2C2O4)混合物中加入足量的稀硫酸水浴加热制得
①用H2C2O4溶液、稀硫酸和KC1O3制备ClO2最大优点是________________________；
②工业废水中Mn2+常用ClO2处理，将Mn2+转化为MnO2，氯元素转化为无毒离子．写出除去Mn2+的离子方
程为________________________；
③纤维素还原法制ClO2是一种新方法，其原理是：纤维素水解得到的最终产物与稀硫酸、NaClO3反应
生成．完成反应的化学方程式为________________________；
（4）ClO2可用电解法生产，以石墨做电极电解NaCl溶液可在阳极产生ClO2，写出电极反应式为________________________；
（5）ClO2对污水中的CN-有明显的去污效果．某工厂排出的污水中含CN-a mg/L，现用ClO2对其进行无害化处理生成对环境无害的物质，则处理100m3这种污水需要ClO2__________mol。

【答案】（1）离子键、共价键（2）3ClO-+SO2+H2O═2HClO+SO42-+Cl-（3）①制得ClO2的同时有CO2产生，可稀释ClO2，大大降低爆炸的可能性②2ClO2+5 Mn2++6H2O=5 MnO2↓+2 Cl-+12H+ ③CH2OH(CHOH)4CHO+24NaClO3+12H2SO4=24ClO2↑+6CO2↑+18H2O+12Na2SO4
（4）Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+（5）
【自我反思】。