2018届高考化学三轮冲刺导学案---氯及卤族元素(含解析)-最新教学文档
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三轮冲刺导学案---氯及卤族元素
考点剖析 1.氯气的性质 2.氯气的实验室制法 (1)反应原理 MnO 2+4HCl(浓)
MnCl 2+Cl 2↑+2H 2O
MnO 2也可用KMnO 4、K 2Cr 2O 7等氧化剂代替,如: 2KMnO 4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl 2+5Cl 2↑+8H 2O 。
(2)实验装置
①发生装置:用分液漏斗、圆底烧瓶等组装的固液加热型制气装置。
②净化装置:饱和食盐水除去Cl 2中的HCl 气体,浓硫酸除去Cl 2中的水蒸气。
③收集装置:向上排空气法或排饱和食盐水法。
④尾气处理:用 NaOH 溶液吸收多余的Cl 2,以防Cl 2污染空气。
(3)验满方法
①将湿润的淀粉−碘化钾试纸靠近收集Cl 2的集气瓶瓶口,若观察到试纸立即变蓝,则证明已收集满。
②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口,若观察到试纸先变红后褪色,则证明已收集满。
③根据氯气的颜色判断是否收集满:若观察到整个集气瓶中充满黄绿色的气体,则证明已收集满。
3.氯气实验室制法的本质
(1)若无浓盐酸,可用NaCl 和浓H 2SO 4代替:
MnO 2+2NaCl+3H 2SO 4(浓)
MnSO 4+2NaHSO 4+Cl 2↑+2H 2O 。
(2)反应物若无MnO 2,可用其他强氧化剂如KClO 3、Ca(ClO)2、KMnO 4等代替: KClO 3+6HCl(浓) KCl+3Cl 2↑+3H 2O Ca(ClO)2+4HCl(浓) CaCl 2+2Cl 2↑+2H 2O 2KMnO 4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl 2+5Cl 2↑+8H 2O
【典例】
如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(加热及夹持装置已略)。
(1)制备氯气选用的药品为固体二氧化锰和浓盐酸,相应的化学方程式为________________________。
(2)装置B 中饱和食盐水的作用是
_______________________。
同时装置B 亦是安全瓶,当C 中发生堵塞时,B 中的现象为________________________________。
(3)装置C 的实验目的是验证氯气是否具有漂白性,因此C 中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入的物质为________(填字母)。
选项 a
b c
d Ⅰ
干燥的有色布条
干燥的有色布条
湿润的有色布条 湿润的有色布条
Ⅱ 碱石灰 硅胶 浓硫酸 无水氯化钙 Ⅲ
湿润的有色布条
湿润的有色布条
干燥的有色布条
干燥的有色布条
(4)设计装置D 、E 的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。
当向D 中缓慢通入一定量的氯气时,可以看到无色溶液逐渐变为_______________色,说明氯的非金属性大于溴的。
(5)打开活塞,将装置D 中少量溶液滴入装置E 中,振荡。
观察到的现象是___________________。
(6)装置F 中用足量的Na 2SO 3溶液吸收多余的氯气,试写出相应的离子方程式:_________________。
【答案】(1)MnO 2+4HCl (浓)
MnCl 2+Cl 2↑+2H 2O
(2)除去Cl 2中的HCl B 中长颈漏斗中液面上升,形成水柱 (3)d (4)黄
(5)E 中溶液分为两层,上层(苯层)为紫红色
(6)23SO -
+Cl 2+H 2O
24
SO -
+2Cl −+2H +
【解析】(1)二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水。
(2)饱和食盐水可吸收HCl ,装置B 中饱和食盐水的作用是除去Cl 2中的HCl ;
若装置C堵塞,B中压强增大,长颈漏斗中液面会上升,形成水柱。
(3)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性,氯气和水反应生成的次氯酸具有漂白性,则可通过将Cl
2
依次通入湿润的有色布条、干燥剂、干燥的有色布条来验证氯气的漂白性。
Ⅱ中应放固体干燥剂,所以选d。
(4)当向D中缓慢通入少量氯气时,Cl
2+2NaBr Br
2
+2NaCl,所以可以看到
无色溶液逐渐变为黄色。
(5)打开活塞,将装置D中含溴单质的少量溶液加入含碘化钾和苯的装置E 中,溴单质和碘化钾反应生成碘单质,碘单质溶于苯呈紫红色,振荡后观察到的现象:E中溶液分为两层,上层(苯层)为紫红色。
(6)Cl
2具有氧化性,可将2
3
SO-氧化为2
4
SO-。
对点训练
1.下列关于氯气的叙述,不正确的是
A.氯气是一种有毒的气体 B.氯气、氯水、液氯是同一种物质
C.氯气能与水发生反应 D.氯气是一种黄绿色,有刺激性气味的气体
【答案】B
【解析】液氯是氯气的液态,所以氯气和液氯是同一种物质;但氯水为氯气的水溶液,为混合物,与氯气不是同一物质,故选B。
2.下列关于氯气及含氯化合物的说法中,正确的是
A.液氯是氯气的水溶液,它能使干燥的有色布条褪色中/华-资*源%库
B.氯气和NaOH溶液反应可制备消毒液
C.氯气可用于自来水的杀菌消毒,是因为氯气的毒性
D.新制饱和氯水在光照下有气泡产生,其主要成分是氯气
【答案】B
【解析】液氯是液态的氯气,不能使干燥的有色布条褪色,故A错;氯气的杀菌消毒作用是因为氯气与水反应生成的次氯酸的强氧化性,故C错;新制饱和氯水在光照下有气泡产生,其主要成分是次氯酸见光分解产生的氧气,故D 错。
答案选B。
3、一定条件下,等物质的量的下列物质分别与足量的浓盐酸反应,产生Cl
2的物质的量最多的是
A .MnO 2
B .KClO 3
C .KMnO 4
D .Ca(ClO)2 【答案】B
【解析】4种物质与足量浓盐酸反应的离子方程式分别为2Cl -+4H ++
MnO 2
Mn 2++Cl 2↑+2H 2O ,ClO -3+6H ++5Cl -===3Cl 2↑+3H 2O ,2MnO -4+16H
+
+10Cl -===2Mn 2++5Cl 2↑+8H 2O ,ClO -+2H ++Cl -===Cl 2↑+H 2O 。
1 mol MnO 2、KClO 3、KMnO 4、Ca(ClO)2分别与足量浓盐酸反应,产生Cl 2的物质的量分别为1 mol 、3 mol 、2.5 mol 、2 mol ,产生Cl 2的物质的量最多的为KClO 3。
4、实验室用下列两种方法制氯气:①用含HCl 146 g 的浓盐酸与足量的MnO 2反应;②用87 g MnO 2与足量浓盐酸反应。
所得的氯气
A .①比②多
B .②比①多
C .一样多
D .无法比较 【答案】B
【解析】146 g HCl 的物质的量为4 mol ,87 g MnO 2的物质的量为1 mol ,由
方程式:MnO 2+4HCl(浓)
MnCl 2+Cl 2↑+2H 2O 知,1 mol MnO 2可以与4 mol
HCl 反应,但是,应注意稀盐酸与MnO 2不反应,也就是说1 mol MnO 2与足量浓盐酸反应生成的Cl 2多。
5、实验室制备氯气的装置如下图。
图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置,其中错误的是
A .①
B .②
C .③
D .④ 【答案】C
【解析】装置③的导气管长短错误,应长进短出。
6、如图所示是验证氯气性质的微型实验,a 、b 、d 、e 是浸有相关溶液的滤纸。
向KMnO 4晶体滴加一滴浓盐酸后,立即用另一培养皿扣在上面。
已知:2KMnO 4+16HCl===2KCl +5Cl 2↑+2MnCl 2+8H 2O 对实验现象的“解释或结论”正确的是 选项 实验现象
解释或结论 A
a 处变蓝,
b 处变红棕色
氧化性:Cl 2>Br 2>I 2
B c处先变红,后褪色氯气与水生成了酸性物质
C d处立即褪色氯气与水生成了漂白性物质
D e处变红色还原性:Fe2+>Cl-【答案】D
【解析】A项,由实验现象得氧化性:Cl
2>Br
2
、Cl
2
>I
2
,但无法对比Br
2
与
I
2
的氧化性强弱;B项,由现象可知在此过程中有酸性物质生成,同时生成了漂白性物质;C项,在此过程中只能判断溶液不再显碱性,无法判断有无漂白性物
质生成;D项,此时Fe2+被Cl
2氧化为Fe3+,而Cl
2
被还原为Cl-,还原剂Fe2+的
还原性强于还原产物Cl-。
7、化学实验有助于理解化学知识,形成化学观念,提高探究与创新能力,提升科学素养。
在实验室中用浓盐酸与MnO
2共热制取Cl
2
并进行相关实验。
(1)下列收集Cl
2
的正确装置是________。
(2)将Cl
2
通入水中,所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是________。
(3)设计实验比较Cl
2和Br
2
的氧化性,操作与现象是:取少量新制氯水和CCl
4
于试管中,________________。
【答案】(1)C (2)HClO、Cl
2
、ClO-
(3)用胶头滴管向试管中滴加溴化钠溶液,振荡使其充分反应,发现溶液出现分层现象,下层溶液变为橙色
【解析】(1)氯气的密度比空气的大,收集时采取向上排空气法,又因为氯气有毒,所以在收集装置后要有尾气处理装置(NaOH溶液)。
(2)氯气与水反应生成盐酸和次氯酸(具有较强的氧化性),溶液中溶解的Cl
2也具有氧化性。
(3)比较Cl
2和Br
2
的氧化性强弱,可以通过非金属单质间的置换反应来判断,
即把溴化钠溶液加入到盛有新制氯水以及四氯化碳的试管中,然后振荡,静置后可发现溶液出现分层现象,下层溶液变为橙色(说明生成了溴单质),从而说明
Cl
2的氧化性强于Br
2。
8、如图所示,根据实验室制取氯气的原理和性质,回答下列问题:
(1)写出装置甲中发生反应的化学方程式:_____________________。
装置甲中的仪器使用前需要检漏的有_______________ (写名称)。
(2)利用装置丙制取饱和氯水并测其pH值。
①证明氯水已饱和的现象是______________________________。
②测定饱和氯水的pH方法是______________________________。
③若撤去装置乙,直接将装置甲和丙相连。
这样做对实验测定结果的影响是_______________。
(3)饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓的HClO溶液的方法之一。
某同学运用这一方法,尝试制取HClO溶液并进行了如下定性实验:
i.在试管中加入过量的块状碳酸钙,再加入约20mL饱和氯水,充分反应,有少量气泡产生,溶液的黄绿色褪去;
ii.过滤,将滤液滴在有色布条上,发现其漂白性更强;
iii.为了确定反应产物,将滤液分为三份,分别进行以下实验:
第一份与石灰水混合,立即产生大量白色沉淀;
第二份与稀盐酸混合,立刻产生大量气泡;
第三份加热,看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生。
经检测,上述实验中产生的无色气体均为CO
2
气体。
①试解释可以在饱和氯水中加入石灰石制备HClO的原因:_______________。
(用有关的方程式结合文字回答)
②试根据所学知识推测,在ii的滤液中含有的溶质,除了溶解的极少量氯气外,还含有的其他溶质为___________ (写化学式)。
③写出步骤iii中第一份滤液发生反应的离子方程式:
______________________________。
【答案】(1)MnO
2+4HCl(浓)MnCl
2
+Cl
2
↑+2H
2
O 分液漏斗
(2)①丙中液体呈黄绿色,丙上部空间呈黄绿色,有黄绿色气体进入丁中
②用pH计直接测定
③由于氯化氢未除尽会导致制得的氯水酸性增强,测得的pH偏小
(3)①由于饱和氯水中存在平衡:Cl 2+H 2O H ++Cl −+HClO ,加入CaCO 3后,
2HCl+ CaCO 3
CaCl 2+CO 2↑+H 2O ,使平衡右移,HClO 的浓度增大
② CaCl 2、Ca(HCO 3)2、HClO
③ Ca 2++3HCO -
+OH
−
CaCO 3↓+H 2O
【解析】(1)在A 装置中MnO 2与浓盐酸混合加热发生反应,制取氯气,反应
的化学方程式是:MnO 2+4HCl(浓) MnCl 2+Cl 2↑+2H 2O ;装置甲中的仪器
使用前需要检漏的有分液漏斗;
(2)①氯气的水溶液叫氯水,证明氯水已饱和的现象是丙中液体呈黄绿色,丙上部空间呈黄绿色,有黄绿色气体进入丁中;②由于饱和氯水中含氧化性的HClO ,会将pH 试纸氧化,因此不能使用pH 试纸测定溶液的pH ,测定饱和氯水的pH 方法是用pH 计直接测定;③浓盐酸具有挥发性,在制取的氯气中含有HCl ,若撤去装置乙,直接将装置甲和丙相连。
HCl 溶解在水中使氯水的酸性增
强,故导致测得的pH 偏小;
(3)①在饱和氯水中加入石灰石制备HClO 的原因是饱和氯水中存在平衡:Cl 2+H 2O
H ++Cl −+ HClO ,加入CaCO 3后,由于酸性HCl>H 2CO 3>HClO ,所以会
发生化学反应:2HCl+ CaCO 3
CaCl 2+ CO 2↑+H 2O ,由于c (H +)减小,根据平衡移
动原理,减小生成物的浓度,化学平衡正向移动,使HClO 的浓度增大;②将ii 的滤液滴在有色布条上,发现其漂白性更强,说明该滤液中除了溶解的极少量氯气外,还含有的其他溶质为CaCl 2、HClO ,根据iii 的实验,说明还含有Ca(HCO 3)2。
③将滤液的第一份与石灰水混合,立即产生大量白色沉淀,说明产
生了CaCO 3沉淀,反应的离子方程式是Ca 2++3HCO -+OH −
CaCO 3↓+H 2O 。
9、氯气是氯碱工业的主要产品之一,它是一种常用的消毒剂,其消毒原理是与水反应生成了次氯酸:Cl 2+H 2O
HCl +HClO K =4.5×10-4。
次氯酸的
强氧化性能杀死水中的病菌(不直接用次氯酸为自来水消毒是因为次氯酸易分解,且毒性较大)。
但是,由于氯气贮运不方便,且具有一定的危险性,目前正逐渐被其他性能优越的消毒产品所替代。
请回答: (1)氯碱工业生产氯气的化学方程式为
_____________________________________________。
(2)84消毒液(主要成分为NaClO)与氯气相比具有贮运方便等优点,用氯气与烧碱溶液反应制备84消毒液的离子方程式为
_____________________________________。
(3)一位同学设计了一套用浓盐酸和KMnO
4
固体制取少量氯气并比较氯气与碘单质的氧化性强弱的微型装置(如图)。
①下列溶液能吸收Cl
2
的是________(填字母序号)。
A.饱和食盐水 B.饱和Na
2SO
3
溶液
C.饱和NaOH溶液 D.浓硫酸
②能说明Cl
2的氧化性强于I
2
的实验现象是
______________________________。
【答案】(1)2NaCl+2H
2O2NaOH+Cl
2
↑+H
2
↑
(2)Cl
2+2OH-Cl-+ClO-+H
2
O
(3)①BC ②湿润的淀粉KI试纸变蓝
【解析】(1)氯碱工业用电解饱和食盐水的方法制备氯气,反应方程式为:
2NaCl+2H
2O2NaOH+Cl
2
↑+H
2
↑。
(2)氯气与烧碱溶液反应生成NaCl和NaClO,反应的离子方程式为Cl
2
+2OH
-Cl-+ClO-+H
2
O;(3)①A.氯气不溶于饱和食盐水,不能用饱和食盐水
吸收氯气,错误;B.氯气具有氧化性,可与饱和Na
2SO
3
溶液发生氧化还原反
应而被吸收,正确;C.氯气能与饱和NaOH溶液反应而被吸收,正确;D.浓
硫酸与氯气不反应,不能吸收氯气,错误。
答案选BC;②氯气能将KI氧化成单质碘,碘遇淀粉变蓝色,则湿润的淀粉KI试纸变蓝能说明Cl
2
的氧化性强于
I
2。
10、某校化学实验兴趣小组为了探究在实验室制备Cl
2
的过程中有水蒸气和HCl挥发出来,同时证明氯气的某些性质,甲同学设计了如图所示的实验装置(支撑用的铁架台省略),按要求回答问题。
(1)下列方法中,可制得氯气的正确组合是_______________________ (填序号)。
①MnO
2和浓盐酸混合共热②KMnO
4
和浓盐酸混合③次氯酸钠和浓盐酸混合
④K
2Cr
2
O
7
和浓盐酸混合⑤KClO
3
和浓盐酸混合
A.①②⑤ B.②④⑤ C.①②④ D.全部可以
(2)若用含有0.2 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO
2反应制取Cl
2
,制得的Cl
2
体积(标准状况下)总是小于1.12 L的原因是
______________________________。
(3)①装置B的作用是_______________,现象是
______________________________。
②装置D和E出现不同现象说明______________________________。
③装置F的作用是______________________________。
④写出装置G中发生反应的离子方程式:_______________。
(4)乙同学认为甲同学的实验有缺陷,不能确保最终通入AgNO
3
溶液中的气体
只有一种,为了确保实验结论的可靠性,证明最终通入AgNO
3
溶液的气体只有一种,乙同学提出在某两个装置之间再增加一个装置。
你认为此装置应加在
_______与_______之间(填装置字母序号),装置中应放______________ (填写试剂或用品名称)。
【答案】(1)D
(2)浓盐酸随着反应的进行浓度逐渐降低,最终变为稀盐酸,稀盐酸与二氧化锰不反应,不再产生氯气
(3)①证明有水蒸气产生白色固体变蓝色
②氯气无漂白性,次氯酸有漂白性
③吸收氯气
④ Cl-+Ag+AgCl↓
(4)F G 湿润的淀粉KI试纸
【解析】(1)制得氯气的反应原理就是用氧化剂将盐酸氧化为氯气。
题给方法中全部可制得氯气。
(2)若用含有0.2 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO
2反应制取Cl
2
,制得的Cl
2
体积(标准状况下)总是小于1.12 L的原因是浓盐酸随着反应的进行浓度逐渐降低,最终变为稀盐酸,稀盐酸与二氧化锰不反应,不再产生氯气。
(3)①装置B的作用是证明有水蒸气产生,由于白色粉末CuSO
4
吸水成为蓝色
晶体CuSO
4• 5H
2
O,所以现象是白色固体变蓝色。
②装置D和E出现不同现象说
明氯气无漂白性,次氯酸有漂白性。
③利用卤素单质易溶于有机溶剂的特点,使用四氯化碳溶解吸收氯气,防止氯气对于氯化氢的检验带来干扰。
因此装置F的作用是吸收氯气。
④装置G中发生反应的离子方程式:Cl-
+Ag+AgCl↓。
(4)此装置用来检验氯气是否已经除尽,所以此装置应加在F与G之间,根据氯气置换的碘遇淀粉变蓝,所以装置中应放湿润的淀粉KI试纸。
11、FeCl
3在现代工业生产中应用广泛。
经查阅资料得知:无水FeCl
3
在空气
中易潮解,加热易升华。
工业上,向500—600℃的铁屑中通入氯气可生产无水
氯化铁;向炽热铁屑中通入氯化氢可以生产无水氯化亚铁。
某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl
3
并对产物做了如下探究实验。
请回答下列问题:
(1)装置的连接顺序为___________ ________ (用a 、b、c……h表示)。
(2)i.A中装置气密性检验方法______________________________。
ii.D中碱石灰的作用是______________________________。
(3)反应结束后,生成的烟状FeCl
3
大部分进入收集器,少量沉积在反应管B
中硬质玻璃管的右端。
要使沉积得FeCl
3
进入收集器,需进行的操作是
______________________________。
(4)反应一段时间后熄灭酒精灯,冷却后将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中,加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡),充分反应后,进行如下实验:
(5)已知红色褪去的同时有气体生成,经检验为O
2。
该小组同学对红色褪去的原因进行探究。
①取褪色后溶液三份,第一份滴加FeCl
3
溶液无明显变化;第二份滴加试剂X,溶液出现红
色;第三份滴加稀盐酸和BaCl
2
溶液,产生白色沉淀。
②另取同物质的量浓度的 FeCl
3溶液滴加2滴试剂X,溶液变红,再通入O
2
,
无明显变化。
实验①说明______________________________;实验②的目的是
______________________________;得出结论:
______________________________。
【答案】(1)aghdebcf
(2)i.将装置A的a端连接玻璃导管,把导管口插入水中,双手捂住烧瓶,如果导管口冒气泡,说明气密性良好
ii.吸收没有反应完的氯气,以防污染空气;吸收空气中的水蒸气,防止生成的FeCl
3
潮解
(3)在沉积的FeCl
3
固体下方加热
(4)SCN-发生反应而不是Fe3+发生反应
排除H
2O
2
分解产生的O
2
氧化SCN-的可能 H
2
O
2
将SCN-氧化成2
4
SO-
【解析】(1)装置的连接顺序为AECBD,接口的连接顺序为aghdebcf。
(2)i.A中装置气密性检验方法:将装置A的a端连接玻璃导管,把导管口插入水中,双手捂住烧瓶,如果导管口冒气泡说明气密性良好。
ii.D中碱石灰的作用是吸收没有反应完的氯气,以防污染空气;又因为无水
FeCl
3在空气中易潮解,因此也有吸收空气中的水蒸气,防止生成的FeCl
3
潮解
的作用。
(3)利用FeCl
3
加热易升华的性质,加热使其成为蒸气进入收集器,需进行的
操作是在沉积的FeCl
3
固体下方加热。
(4)实验①说明SCN-发生反应而不是Fe3+发生反应;实验②的目的是排除H
2O 2
分解产生的O
2氧化SCN-的可能;得出结论:H
2
O
2
将SCN-氧化成2
4
SO-。
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