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专题16 氯及其化合物【知识框架】【基础回顾】一、氯气1、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 ，有毒，易液化，能溶于水，通常1体积水约溶解 2 体积氯气，其水溶液称为氯水。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 。2、化学性质Cl的最外层有7个电子，易得到1个e-，具有很强的氧化性，能跟很多具有还原性的物质发生反应，如金属、非金属单质、化合物等。（1）与金属反应铜、铁在氯气中燃烧的化学方程式为：Cu+Cl2= CuCl2(棕黄色烟)2Fe+3Cl2=2FeCl3（棕褐色烟)（2）与非金属反应氢气在氯气中燃烧的化学方程式为：H2+Cl2= 2HCl(苍白色火焰)（3）与水反应（4）与碱反应（完成下列化学方程式）与烧碱反应：Cl2+2NaOH = NaCl+NaClO+H2O ，制取漂白粉： 2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。漂白粉的主要成分是 CaCl2、Ca(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2。漂白粉的漂白原理是：Ca(ClO)2+2HCl =CaCl2+2HClOCa(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO产生的HClO具有漂白性和强氧化性。由于HClO见光易分解，所以漂白粉应密封保存。（5）跟还原性物质反应氯气与KI溶液： 2KI+Cl2=2KCl+I2。氯气与FeCl2溶液：2FeCl2+Cl2=2FeCl3。向氯水中通入SO2： SO2+2H2O+Cl2=H2SO4+2HCl。二、氯气的制备与性质实验1、反应的原理：用强氧化性物质（如MnO2、KMnO4等）和浓盐酸反应。MnO2+4HCl(浓)=MnCl2+Cl2+2H2O【注意】稀盐酸与MnO2作用不能制取Cl2。若没有浓盐酸时，也可用NaCl和浓H2SO4与MnO2共热制取Cl2：MnO2+2NaCl+3H2SO4(浓)=MnSO4+Cl2+2NaHSO4+2H2O2、制气类型：固+液气（注意：KMnO4与浓盐酸的反应不需加热）。3、收集装置：向上排空气法或排饱和食盐水法(Cl2在饱和食盐水中的溶解度最小)。4、净化装置：用饱和食盐水或水洗气法除去HCl，再用浓H2SO4干燥。5、尾气吸收装置：用强碱溶液吸收多余的Cl2，防止污染大气。6、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。（3）实验室制取Cl2时，常常根据氯气的颜色判断是否收集满。7、注意事项（1）为了减少制得的Cl2中HCl的含量，所以加热温度不宜过高，减少HCl挥发。（2）必须用浓盐酸，稀盐酸不与MnO2作用生成Cl2。（3）实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2。再拆卸装置，避免污染空气。（4）尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为溶液中含Ca(OH)2量少，吸收不完全。三、卤族元素1、卤族元素原子结构的比较（1）相似性：卤素原子最外层上均有 7个电子，最高正价为 +7 价（F无正价），负价为-1 价。（2）递变性：从FI， 原子核外电子层数依次 增大 ，原子半径依次增大。2、元素的性质（1）相似性：均为活泼非金属，最低负化合价：-1，最高正价：+7（ F除外）；（2）递变性：随着原子序数的递增，获得电子的能力逐渐 减弱，非金属性逐渐 减弱。3、单质的物理性质（从F2I2）（1）颜色由 浅 到 深。（2）状态：F2、Cl2呈气态，Br2为液态（易挥发），I2为固态（易升华）。（3）熔、沸点：依次增大 。（4）密度：依次增大 。（5）溶解性：在水中的溶解度逐渐减小 ，在有机溶剂中的溶解性大于（填“大于”或“小于”）在水中的溶解性。4、化学性质（1）卤素单质的相似性：均具有 强氧化 性，均能与H2、H2O、金属反应，较活泼的卤素单质能将不活泼的卤素从其卤化物中置换出来。（2）卤族元素氢化物的递变性稳定性由强至弱的顺序为: HFHClHBrHI 。沸点由高至低的顺序为： HFHIHBrHCl 。HF沸点反常的原因是：分子间存在氢键 。还原性由强至弱的顺序为： HIHBrHClHF。水溶液酸性由强至弱的顺序为: HIHBrHClHF。5、卤素离子（Cl-、Br-、I-）的检验（1）未知液，据沉淀颜色判断。AgCl为白色，AgBr为浅黄色，AgI为黄色。（2）未知液有机层呈橙色或橙红色，表明有Br-紫色或浅紫色，表明有I-【技能方法】氯水成分及性质探究氯气与水反应的化学方程式：Cl2+H2OH+Cl-+HClO 。1、氯水与次氯酸氯气的水溶液叫氯水，呈黄绿色，溶于水的部分氯气与水反应生成盐酸和次氯酸。Cl2+H2OH+Cl-+HClO次氯酸(HClO)具有三个性质：（1）弱酸性，其酸性比碳酸还弱，即HClOHClO。（2）不稳定性：次氯酸不稳定，见光容易分解放出氧气。化学方程式是2HClO= 2HClO2。（3）强氧化性：次氯酸是一种强氧化剂，能杀死水里的病菌，故自来水常用氯气来杀菌消毒。次氯酸的强氧化性，能使某些有机色质褪色，可用作漂白剂。2、物质的漂白（1）褪色：是指有色物质变为无色物质。有物理变化也有化学变化。例如：把木炭投入NO2气体的集气瓶中，塞紧瓶塞摇动瓶子，集气瓶内的气体变为无色。在CuSO4溶液中加入氢氧化钠溶液，溶液由蓝色变为无色，前者是物理变化，后者是化学变化。（2）漂白，特指染料(有机物)或有机色质变为无色物质，它是化学变化，发生物理变化的有机物褪色不是漂白，如把木炭投入盛有红墨水的锥形瓶中，轻轻振荡溶液变为无色。发生化学变化的有：二氧化硫能使品红溶液褪色，是因为发生了化学变化生成了不稳定的无色物质，加热后，恢复品红的颜色。过氧化钠和氯水漂白，是利用了两者的强氧化性，生成了稳定的无色物质。与二氧化硫漂白原理不同。3、新制氯水、久置氯水、液氯的区别4、氯水中的平衡移动化学方程式是Cl2H2OHClHClO5、氯水的性质氯水的多种成分决定了它具有多重性质：Cl2的强氧化性；HCl的强酸性；HClO的强氧化性、弱酸性；Cl的性质。在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，现列表如下：【基础达标】1下列叙述正确的是（）A氯气的性质很活泼，它与氢气混合后立即发生爆炸B可以用氢氧化钙溶液吸收实验室制取氯气时多余的氯气C检验Cl2气体中是否混有HCl方法是将气体通入硝酸银溶液D除去Cl2气体中的HCl，可将气体通入饱和食盐水【答案】D【解析】A、氯气与氢气混合只有点燃或强光照射才会发生反应甚至爆炸，错误；B、由于氢氧化钙的溶解度比较小，所以实验室制取氯气时，多余的氯气不用氢氧化钙溶液吸收，而是用氢氧化钠溶液吸收，错误；C、Cl2溶于水也会产生Cl，错误；D、HCl易溶于水，也易溶于饱和食盐水，而Cl2在饱和食盐水中的溶解度极小，正确。2勤洗手和经常对环境进行消毒是预防传染病的有效途径。2012年4月，H7N9疫情爆发，可以用某种消毒液进行消毒，预防传染。已知该消毒液为无色液体，用红色石蕊试纸 检验，发现试纸先变蓝后褪色，则该消毒液的主要成分可能是（）AKMn O4BH2O2CNaClO DNH3H2O【答案】C【解析】试题分析：该消毒液为无色液体，排出A；红色石蕊试纸检验时先变蓝色，说明溶液呈碱性，排出B；后褪色，说明该物质具有强氧化性，排出D；次氯酸钠具有强氧化性，符合题意，答案选C。考点：考查次氯酸钠的化学性质3下列实验过程中，不会产生气体的是（）【答案】C【解析】试题分析：A、氯水在光照作用下次氯酸分解生成氯化氢和氧气，A错误；B、氯水显酸性与发酵粉中的碳酸氢钠反应放出CO2气体，B错误；C、氯气具有氧化性与溴化钠反应生成氯化钠和溴，不会产生气体，C正确；D、过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，D错误，答案选C。考点：考查元素及其化合物性质4向盛有氯气的集气瓶中加入某溶液，振荡后能观察到如图所示的现象，则加入的液体是（）A水BFeCl2溶液C硝酸银溶液D氢氧化钠溶液【答案】D【解析】试题分析：由上图可知：加入的溶液能够与Cl2发生反应，并得到无色溶液，D正确；加入水得到的氯水溶液呈浅黄绿色，A错误；2FeCl2Cl2=2FeCl3，FeCl3溶液呈棕黄色，B错误；加入AgNO3溶液后能够生成AgCl白色沉淀，C错误。考点：氯气的性质5可以验证硫元素的非金属性比氯元素弱的事实是（）H2S水溶液是弱酸，HCl水溶液是强酸向氢硫酸溶液中滴入氯水有单质硫生成硫、氯气分别与铁和铜反应，其产物是FeS、Cu2S、FeCl3、CuCl2高氯酸（HClO4）的酸性比硫酸强ABCD【答案】C【解析】试题分析：应根据元素的最高价氧化物的水化物的酸性来比较非金属性的强弱，错误；向氢硫酸溶液中滴入氯水有单质硫生成，说明Cl的非金属性比S强，正确；硫、氯气分别变价金属反应时，氯气的产物都是高价化合物，而S的产物都是低价化合物，说明Cl的非金属性比S强，正确；高氯酸（HClO4）的酸性比硫酸强，说明Cl的非金属性比S强，答案选C。考点：考查非金属性的判断依据【能力提升】1利用下图所示装置进行实验，通入Cl2前装置中溶液呈红色。下列说法不合理的是（）A通入Cl2后，装置中发生了氧化还原反应BCl2与Na2SO3溶液反应的离子方程式是：SO32Cl2H2OSO422Cl2HC通入Cl2后，装置中溶液不褪色D装置的作用是吸收尾气，防止污染空气【答案】C【解析】试题分析：A、Cl2与亚硫酸钠反应，将亚硫酸钠氧化成硫酸钠，故A正确；B、离子方程式中电荷守恒、原子守恒且符合客观规律，故B正确；C、通入Cl2后，溶液显酸性，故酚酞褪色，故C错误；D、装置2中是用氢氧化钠吸收未反应的氯气，故D正确，此题选C。考点：考查化学实验基础相关知识2下列关于实验室制取氯气的说法正确的是（）A盛浓盐酸的分液漏斗可用长颈漏斗代替B为了便于学生观察氯气的制备实验，可在讲台上直接做氯气的制备实验C可用饱和食盐水吸收尾气D可在集气瓶口放一张湿润的淀粉碘化钾试纸，观察氯气是否收集满【答案】D【解析】试题分析：A盛浓盐酸的分液漏斗可用长颈漏斗代替无法控制盐酸的用量，A错误；B可在讲台上直接做氯气的制备实验，没有在通风橱中进行，容易造成中毒事件，B错误；C饱和食盐水不能与氯气反应，不能用于吸收尾气，C错误；D可在集气瓶口放一张湿润的淀粉碘化钾试纸，若试纸变蓝，则氯气集满，D正确；答案选D。考点：考查氯气的实验室制法。3一氯化碘（ICl）、三氯化碘（ICl3）是卤素互化物，它们的性质与卤素单质相似，如：2ICl2Zn= ZnI2ZnCl2。以下判断正确的是（）AICl3与水反应的产物为HI和HClOBICl3与KI反应时，氯元素被还原CICl与冷NaOH溶液反应的离子方程式为：ICl+2OH=IO+Cl+H2ODICl与水的反应属于氧化还原反应【答案】C【解析】试题分析：由题意可知，ICl3与水反应I元素非金属性弱显正价，故应结合水电离出的OH，产物为HIO2，氯元素显负价结合水电离出的H+，产物为HCl，故A项错误；ICl3与KI反应时，ICl3中的+3价I被还原，故B项错误；ICl中I元素为+1价I，Cl为-1价氯，故ICl与冷NaOH溶液反应：ICl+2OH=IO+Cl+H2O，故C项错误；ICl与水：ICl+ H2O=HIO+HCl，反应中没有化合价的改变，故不属于氧化还原反应，D项错误；本题选C。考点：卤族元素性质。4氯水中存在多种分子和离子，它们在不同的反应中表现出不同的性质。下列结论正确的是（）A加入有色布条，片刻后有色布条褪色，说明有Cl2存在B溶液呈浅黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2存在C先加入盐酸酸化，再加入AgNO3溶液，生成白色沉淀，说明有Cl存在D加入NaOH溶液，氯水的浅黄绿色消失，说明有HClO存在【答案】B【解析】A、氯水能使有色布条褪色是因为氯水中含有的HClO具有强氧化性，错误；C、由于加入盐酸酸化的过程中引入了Cl，所以根据生成白色沉淀无法说明氯水中是否存在Cl，错误；D、因Cl2、HCl和HClO均能与NaOH溶液反应，所以加入NaOH溶液时氯水颜色消失不能说明其中有HClO存在，错误。5R代表氢元素或钠元素，与RFRClRBrRI的变化规律不符的卤化合物的性质是（）A卤化氢的热稳定性B遇氧化剂时表现出的还原性强弱C与硝酸银溶液反应生成的沉淀颜色深浅D卤化氢水溶液的酸性【答案】A【解析】本题主要依据卤素单质及化合物性质递变规律进行分析作答。A项，卤化氢的热稳定性HFHClHBrHI；B项，卤化氢(或卤素阴离子)的还原性HFHClHBrHI(或FClBrI)；C项，AgF不沉淀，从ClI，卤化银沉淀的颜色由白浅黄黄逐渐变深；D项，从FI元素非金属性逐渐减弱，因此卤化氢水溶液酸性HFHClHBrHI。【终极闯关】1【2011江苏卷】NaCl是一种化工原料，可以制备一系列物质（见图4）。下列说法正确的是（）A25 ，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大B石灰乳与Cl2的反应中，Cl2既是氧化剂，又是还原剂C常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮存，所以Cl2不与铁反应D图4所示转化反应都是氧化还原反应【答案】B【解析】试题分析：25，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的要小；石灰乳与Cl2的反应中氯发生歧化反应，Cl2既是氧化剂，又是还原剂；常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮存仅代表常温Cl2不与铁反应，加热、高温时可以反应；在侯氏制碱法中不涉及氧化还原反应。考点：氯及其化合物2【浙江省2015届高三第一次五校联考试题】工业上把Cl2通入冷NaOH溶液中制得漂白液（主要成分NaClO）。一化学小组在室温下将氯气缓缓通入NaOH溶液，模拟实验得到ClO、ClO3等离子其物质的量（mol）与反应时间t（min）的关系曲线。下列说法错误的是（）A工业制取漂白液的化学反应方程式为Cl22NaOH=NaClNaClOH2OBa点时溶液中各离子浓度：c（Na）c（Cl）c（ClO3）c（ClO）c（OH）c（H）C t2t4，ClO离子的物质的量下降的原因可能是3ClO= 2ClClO3D使用漂白液时，为了增强漂白效果，可以向漂白液中加入浓盐酸【答案】D【解析】试题分析：A工业制取漂白液的化学反应方程式为Cl22NaOHNaClNaClOH2O，A正确；B氯气与氢氧化钠溶液反应其还原产物是氯化钠，a点时溶液次氯酸根与氯酸根的浓度相等，溶液显碱性，则溶液中各离子浓度：c（Na）c（Cl）c（ClO3）c（ClO）c（OH）c（H），B正确；C根据图像可知t2t4，氯酸根浓度增大，次氯酸根浓度减小，则ClO离子的物质的量下降的原因可能是3ClO2ClClO3，C正确；D使用漂白液时，为了增强漂白效果，不能向漂白液中加入浓盐酸，因为会发生氧化还原反应而产生氯气，D错误，答案选D。考点：考查漂白液制备的有关分析3【2015新课标卷理综化学】海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是（）A向苦卤中通入Cl2是为了提取溴B粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯C工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂D富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收【答案】C【解析】试题分析：A氯气具有强氧化性，能把溴离子氧化为单质溴，因此向苦卤中通入Cl2是为了提取溴，A正确；B粗盐中的钙离子、镁离子等可采用沉淀法除去，所得氯化钠溶液可采用重结晶等过程提纯，B正确；C工业生产常选用来源更广泛、价格更便宜的石灰乳作为沉淀剂，用氢氧化钠不经济，C错误；D富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，SO2具有还原性，能被溴氧化，因此再用SO2将其还原吸收，D正确，答案选C。考点：本题以海水的综合开发利用为载体重点考查了粗盐的提纯、海水提取溴、物质的分离与提纯操作、试剂的选取等，题目难度中等。4【2015北京理综化学】某消毒液的主要成分为NaClO，还含有一定量的NaOH，下列用来解释事实的方程式中不合理的是（已知：饱和NaClO溶液的pH约为11）（）A该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备：Cl2+2OH= Cl+ ClO+ H2OB该消毒液的pH约为12：ClO+ H2OHClO+ OHC该消毒液与洁厕灵（主要成分为HCl）混用，产生Cl2：2H+ Cl+ ClO= Cl2+ H2OD该消毒液加白醋生成HClO，可增强漂白作用：CH3COOH+ClO= HClO+ CH3COO【答案】B【解析】试题分析：A.用Cl2和NaOH溶液反应制取漂白液，方程式正确，故A正确 ；B. 根据提干信息知：饱和NaClO溶液的pH约为11，而该溶液pH=1211，故主要是因为该消毒液中含有一定量的NaOH，故B不合理；C.根据HCl和HClO中Cl的化合价分析，该氧化还原方程式的书写正确，故C正确 ；D.根据漂白粉起漂白作用的原理，应用的是较强酸制取较弱酸，故D正确。考点：考查化学反应原理和化学方程式的正误判断5【2014年高考江苏卷第13题】在探究新制饱和氯水成分的实验中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是（）A氯水的颜色呈浅绿色，说明氯水中含有Cl2B向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀，说明氯水中含有ClC向氯水中加入NaHCO3粉末，有气泡产生，说明氯水中含有HD向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液颜色变成棕黄色，说明氯水中含有HClO【答案】D【解析】试题分析：A、氯气是黄绿色气体，因此氯水的颜色呈浅绿色，说明氯水中含有Cl2，A正确；B、向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀，白色沉淀是氯化银，这说明氯水中含有Cl，B正确；C、向氯水中加入NaHCO3粉末，有气泡产生，气体是CO2，这说明氯水中含有H，C正确；D、向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液颜色变成棕黄色，说明反应中有氯化铁生成。由于氯气也能把氯化亚铁氧化生成氯化铁，因此不能说明氯水中含有HClO，D不正确，答案选D。考点：考查氯水成分的检验，需要学生熟悉常见微粒的检验方法及注意事项。11