内容正文:
第4章 非金属及其化合物
第13讲 氯及其化合物
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第4章 非金属及其化合物
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考点一
01
考点二
02
考点三
03
感悟高考真题
04
知能达标训练
05
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第4章 非金属及其化合物
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考点一 氯气及其化合物的性质
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棕红
棕黄
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弱
棕色
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第4章 非金属及其化合物
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CaCl2和Ca(ClO)2
Ca(ClO)2
2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
碱
氧化
Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO
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答案 C
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考点二 氯气的实验室制法
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第4章 非金属及其化合物
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饱和食盐水
浓硫酸
排饱和食盐水
向上排空气
淀粉-KI
品红
强碱溶液(如NaOH溶液)
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考点三 卤素的性质及X-的检验
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FeI2
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加深
升高
增大
减弱
增强
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最弱
爆炸
铅制器皿或塑料瓶
挥发
橡胶塞
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白色
淡黄色
黄色
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Br-
I-
蓝
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Cl2
H2、NaOH
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第4章 非金属及其化合物
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2NaBr+Cl2===Br2+2NaCl
Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4
2HBr+Cl2===2HCl+Br2
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Cl2+2I-===I2+2Cl-
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感悟高考真题
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第4章 非金属及其化合物
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第4章 非金属及其化合物
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[课程标准]
1.能列举、描述、辨识氯及其化合物重要的物理和化学性质及实验现象。2.能根据氯及其化合物的性质分析生产、生活及环境中的某些常见问题,说明妥善保存、合理使用化学品的常见方法。3.能说明氯及其化合物的应用对社会发展的价值、对环境的影响。
1.物理性质
颜色
状态
气味
密度
毒性
溶解性
黄绿色
气体
刺激性
比空气大
有毒
1体积水溶解约2体积Cl2
2.化学性质——从“价—类”二维角度理解
(1)氧化性
原子结构:
类别:Cl2是活泼的非金属单质,能氧化许多金属、非金属以及一些具有还原性的物质。
(2)歧化反应
氯气与水或碱反应,氯元素的化合价既有升高又有降低,因而氯气既表现氧化性又表现还原性。
3.氯的重要化合物
(1)次氯酸
(2)漂白粉
正确的打“√”,错误的打“×”。
1.漂白粉在空气中长时间放置,最终得到的固体产物为CaCO3( )
2.NaClO是84消毒液的主要成分,在使用84消毒液时,在空气中放置一段时间后,漂白效果更好( )
3.84消毒液和酒精同时使用可增强杀菌效果( )
4.用Cl2消毒的自来水中可能含有有机氯化物,对人体有害( )
5.可以用pH试纸测定氯水的pH( )
6.若贮氯罐意外发生泄露,人们应用浸有一定浓度NaHCO3溶液的毛巾捂住鼻子,在低洼处等待救援( )
答案 1.√ 2.× 3.× 4.√ 5.× 6.×
氯气的性质及应用
1.已知:KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O,如下图所示,将少量试剂分别放入培养皿中的相应位置,实验时将浓盐酸滴在KClO3晶体上,并用表面皿盖好。下表中由实验现象得出的结论完全正确的是( )
选项
实验现象
结论
A
滴有KSCN的FeCl2溶液变红
Cl2具有还原性
B
滴有酚酞的NaOH溶液褪色
Cl2具有酸性
C
紫色石蕊溶液先变红后褪色
Cl2具有漂白性
D
淀粉KI溶液变成蓝色
Cl2具有氧化性
解析 Cl2具有强氧化性,氧化FeCl2生成FeCl3,A错误;Cl2本身没有酸性,溶液褪色,可能是Cl2与水反应生成的HCl和HClO与NaOH溶液发生中和反应生成盐而使溶液褪色,也可能是生成的HClO的漂白性使溶液褪色,B错误;Cl2本身不具有漂白性,而是Cl2与H2O作用生成的HClO具有漂白性,C错误。
答案 D
2.部分含氯物质的分类与相应化合价关系如下图所示(其中d、e为钾盐)。下列推断不合理的是( )
A.液态b可储存在钢瓶中
B.一定条件下,c、e都能分解生成O2
C.a、e在水溶液中能大量共存
D.向d的水溶液中滴加紫色石蕊溶液,溶液先变蓝后褪色
解析 b是Cl2,Cl2易液化,在常温下干燥的Cl2与Fe不反应,因此液化的Cl2可储存在钢瓶中,A正确;c是HClO,该物质不稳定,光照分解产生HCl、O2;e为KClO3,该盐不稳定,受热易分解产生KCl、O2,故一定条件下,c、e都能分解生成O2,B正确;a是HCl,e为KClO3等氯酸盐,二者在水溶液中会发生氧化还原反应产生KCl、Cl2、H2O,故二者在水溶液中不能够大量共存,C错误;d是NaClO等次氯酸盐,该物质水溶液显碱性,因此滴入紫色石蕊试液,溶液变为蓝色,同时该盐具有强氧化性,会将蓝色物质氧化变为无色,故向d的水溶液中滴加紫色石蕊溶液,溶液先变蓝后褪色,D正确。
氯水成分及性质探究
3.下列实验事实,分别说明氯水中含有哪些粒子?完成下列表格:
序号
实验事实
粒子化学式
①
新制氯水显黄绿色且有刺激性气味
②
向氯水中加入AgNO3溶液生成白色沉淀
③
向氯水中加入Na2CO3粉末,有气泡产生
④
向氯水中滴加石蕊溶液,先变红后褪色
答案 ①Cl2 ②Cl- ③H+ ④H+、HClO
4.用滴管将新制的氯水慢慢滴入含有酚酞的氢氧化钠稀溶液中,当滴到最后一滴时红色突然褪去。请你对发生这一现象的原因,提出两种合理的猜想。
猜想一:_______________________________________________。
猜想二:_______________________________________________。
请用简单的实验方法证明你的猜想:
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
答案 猜想一:氯水中含有HClO,其漂白作用使溶液褪色 猜想二:氯水中含有H+,中和OH-使溶液褪色 向褪色后的溶液中滴加NaOH溶液至溶液显碱性,若溶液不再显红色,证明红色褪去是HClO的漂白作用引起的;若溶液重新显红色,证明是H+的中和作用引起的
氯水性质的多重性
次氯酸盐和其他含氯消毒剂
5.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-+H2O
B.该消毒液的pH约为12:ClO-+H2OHClO+OH-
C.该消毒液与洁厕灵(主要成分为HCl)混用,产生有毒的Cl2:2H++Cl-+ClO-===Cl2↑+H2O
D.该消毒液加白醋生成HClO,可增强漂白作用:CH3COOH+ ClO-===HClO+CH3COO-
解析 已知饱和NaClO溶液的pH约为11,这是由于ClO-的水解,而该消毒液的pH约为12,主要是因为其中含有一定量的NaOH,B项错误。
答案 B
1.反应原理
用强氧化剂(如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、MnO2等)氧化浓盐酸,如MnO2与浓盐酸反应的化学方程式为:
____________________________________________。
MnO2+4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O
2.实验装置
3.注意事项
(1)反应物的选择:必须用浓盐酸,稀盐酸与MnO2不反应,且随着反应的进行,浓盐酸变为稀盐酸时,反应停止,故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。
(2)加热温度:不宜过高,以减少HCl挥发。
(3)实验结束后,先使反应停止并排出残留的Cl2后,再拆卸装置,避免污染空气。
(4)尾气吸收时,用NaOH溶液吸收Cl2,不能用澄清石灰水吸收,因为澄清石灰水中含Ca(OH)2的量少,吸收不完全。
正确的打“√”,错误的打“×”。
1.含0.4 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2共热,能得到0.1 mol Cl2( )
2.用饱和NaHCO3溶液除去Cl2中混有的HCl( )
3.常用饱和石灰水吸收尾气中的Cl2( )
4.用干燥的淀粉碘化钾试纸检验Cl2是否收集满( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.×
氯气的制备与性质实验
1.(2024·苏州模拟)氯气及其化合物在生产、生活中应用广泛。实验室常用浓盐酸与MnO2共热[或用KMnO4(s)与浓盐酸混合]制取氯气,实验室制取氯气并探究其性质,下列装置不能达到相应实验目的的是( )
A
B
C
D
制取氯气
验证氧化性
验证漂白性
吸收尾气
解析 缺少加热装置,且稀盐酸还原性较弱,不能达到生成氯气的目的,故选A。
答案 A
2.实验室中利用MnO2制备干燥的Cl2及少量氯水并收集Cl2,下列图示装置和原理不能达到实验目的的是( )
A.连接图1、图2装置,向分液漏斗中注水,打开K1,关闭K2,检查装置气密性
B.图1装置中,滴加浓盐酸,点燃酒精灯,可制备Cl2
C.可通过图2装置干燥并收集一定量的Cl2
D.连接图1、图3装置,打开K1,点燃酒精灯,可制备少量氯水
解析 检查装置的气密性利用的是在装置内形成气压差而产生明显的现象来判定的,图1中为恒压漏斗,注水后无论气密性是否良好,水都能顺利流下,不能检查装置的气密性,故A符合题意;图1装置中,浓盐酸与二氧化锰在加热的条件下反应可制备Cl2,故B不符合题意;饱和食盐水除去氯气中的HCl气体,浓硫酸除去水蒸气,故可通过图2装置干燥并收集一定量的Cl2,故C不符合题意;连接图1、图3装置,打开K1,点燃酒精灯,制备氯气,氯气进入水中,可制备少量氯水,故D不符合题意。
答案 A
其他含氯化合物的制备
3.(2024·广州模拟)氯气与冷烧碱溶液反应可制得84消毒液,实验装置如下图。下列有关说法不正确的是( )
A.甲中盛放的试剂可以是高锰酸钾固体
B.乙中可采用热水浴,有利于加快反应速率
C.在甲、乙之间加入饱和食盐水洗气,可提高NaOH利用率
D.在乙之后再连接NaOH溶液吸收尾气,更加符合绿色化学思想
解析 A项,高锰酸钾和浓盐酸常温下反应可以制取氯气,没有加热装置,所以甲中盛放的试剂可以是高锰酸钾固体,正确;B项,氯气与冷烧碱溶液反应可制得84消毒液,所以乙中不可采用热水浴,会有其他反应发生,会生成杂质氯酸钠,错误;C项,在甲、乙之间加入饱和食盐水洗气,可以除去浓盐酸挥发出来的氯化氢气体,可提高NaOH利用率,正确;D项,氯气有毒,不能随意排放到大气中,所以在乙之后再连接NaOH溶液吸收尾气,更加符合绿色化学思想,正确。
答案 B
1.卤素单质性质的相似性
(1)都能与大多数金属反应,如2Fe+3Br2===2FeBr3,但I2与Fe反应生成________。
(2)都能与H2反应生成HX:X2+H2===2HX(X代表F、Cl、Br、I,下同)。
(3)都能与水反应:__________________________(F2例外:2F2+2H2O===4HF+O2)。
(4)都能与碱溶液反应:________________________________(F2例外)。
X2+H2OHX+HXO
X2+2NaOH===NaX+NaXO+H2O
2.卤素单质的递变性
颜色eq \o(———————————————————→,\s\up17(F2 Cl2 Br2 I2,淡黄绿色 黄绿色 深红棕色 紫黑色),\s\do15( ))逐渐________
熔、沸点eq \o(—————————————————→,\s\up17(气体 气体 液体 固体 ))逐渐________
密度———————————————————→逐渐________
氧化性eq \o(——————————————————→,\s\up17(与H2化合))逐渐________
还原性(X-)————————————————→逐渐________
3.氟和溴的特殊性
氟
①无正价,非金属性最强,F-的还原性________
②2F2+2H2O===4HF+O2,与H2反应在暗处即________
③HF是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在____________________中;有毒;在HX中沸点最高
溴
①Br2是红棕色液体,易________
②Br2易溶于有机溶剂
③盛溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴时不能用__________
4.卤素离子的检验方法
(1)AgNO3溶液——沉淀法
(2)置换——萃取法
未知液(无色)eq \o(——————————→,\s\up17(加适量新制饱和氯水),\s\do15(振荡))
eq \o(————————————→,\s\up17(加入CCl4下层或苯上层),\s\do15(振荡))
eq \a\vs4\al(有机,层呈)
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(橙色或橙红色,表明未知液中有________,紫色、浅紫色或紫红色,表明未知液中有______))
(3)氧化——淀粉法检验I-
未知液(无色)eq \o(——————————————→,\s\up17(加入适量新制饱和氯水双氧水),\s\do15(振荡))
eq \o(————→,\s\up17(淀粉溶液),\s\do15(振荡))______色溶液,表明有I-
5.卤素的提取
(1)氯的提取——氯碱工业
电解饱和食盐水的化学方程式为:
__________________________________________。
2NaCl+2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))2NaOH+H2↑+Cl2↑
(2)海水提取溴
a.工艺流程:
b.发生反应的化学方程式:
①____________________________;
②____________________________________;
③____________________________。
(3)海带中提取碘
①工艺流程:
②发生反应的离子方程式:_________________________。
正确的打“√”,错误的打“×”。
1.卤素气态氢化物的水溶液都是强酸溶液( )
2.加碘盐能使淀粉变蓝( )
3.清洗碘升华实验所用试管的操作是先用酒精清洗,再用水清洗( )
4.液溴易挥发,在存放液溴的试剂瓶中应加水封( )
5.用加热的方法可将NaHCO3中混有的少量碘除去( )
6.可用F2与NaCl溶液反应产生Cl2,验证F2的氧化性大于Cl2( )
答案 1.× 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.×
Cl2、Br2、I2氧化性强弱的实验探究
1.某小组用下图所示装置比较氯、溴、碘单质的氧化性强弱(夹持仪器已略去,气密性已检查)。
实验过程:
Ⅰ.打开弹簧夹,打开活塞a,滴加浓盐酸。
Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时,夹紧弹簧夹。
Ⅲ.当B中溶液由黄色变为红棕色时,关闭活塞a。
Ⅳ.……
(1)A中产生黄绿色气体,其电子式是________。
(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是____________________。
(3)B中溶液发生反应的离子方程式是________________________。
(4)为验证溴的氧化性强于碘,过程Ⅳ的操作和现象是______________ _________________________________。
(5)过程Ⅲ实验的目的是_____________________________________。
(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因:同主族元素从上到下,________,得电子能力逐渐减弱。
答案 (1) (2)湿润的淀粉KI试纸变蓝
(3)Cl2+2Br-===Br2+2Cl- (4)打开活塞b,将少量C中溶液滴入D中,关闭活塞b,取下D振荡,静置后CCl4层变为紫红色 (5)确认C的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴置换碘实验的干扰 (6)原子半径逐渐增大
溴、碘单质提取中的仪器、装置及操作判断
2.用灼烧法证明海带中含有碘元素,各步骤选用的实验用品不必都用到的是( )
选项
实验步骤
实验用品
A
步骤1:将海带灼烧灰化
B
步骤2:将海带灰溶解、过滤
C
步骤3:氧化滤液中的I-
D
步骤4:检验碘元素
解析 氧化滤液中的I-用不到容量瓶,故选C。
答案 C
3.欲从含Br-的废液中提取溴单质,需经过一系列操作,实验装置及物质的性质如下:
Br2
CCl4
正十二烷
密度/(g·cm-3)
3.12
1.59
0.753
沸点/℃
58.76
76.8
215~217
下列说法正确的是( )
A.可用装置甲氧化废液中的Br-
B.装置乙中选用正十二烷而不用CCl4,是因为正十二烷的密度更小
C.用装置丙进行蒸馏,先收集正十二烷再收集Br2
D.用装置丁贮存液溴
解析 利用氯气氧化废液中的Br-,集气瓶中导管应长进短出,否则会将液体排出,故A错误;装置乙中选用正十二烷而不用CCl4,是因为正十二烷的沸点高,便于使用蒸馏法分离溶于正十二烷中的溴,用装置丙进行蒸馏,先收集到的是Br2,故B、C错误;液溴的密度比水大,可以用水液封,故D正确。
答案 D
提取溴、碘的流程分析
4.从淡化海水中提取溴的流程如下:
下列有关说法不正确的是( )
A.X试剂可用Na2SO3饱和溶液
B.步骤Ⅲ的离子反应:2Br-+Cl2===2Cl-+Br2
C.工业上每获得1 mol Br2,需要消耗Cl2 44.8 L
D.步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
解析 Na2SO3与Br2发生反应的化学方程式为Na2SO3+Br2+H2O===Na2SO4+2HBr,可用Na2SO3饱和溶液吸收Br2,A正确;步骤Ⅲ根据氯的非金属性比溴的强,利用置换反应制取Br2,B正确;步骤Ⅰ和步骤Ⅲ均用到Cl2,故制取1 mol Br2消耗2 mol氯气,但未标明氯气所处的温度和压强,无法计算Cl2的体积,C错误;从浓溴水中提取溴,可利用有机溶剂(如苯)萃取溴,然后分液得到溴的有机溶液,再经蒸馏可得纯净的溴,D正确。
答案 C
5.为了从海带浸取液中提取碘,某同学设计了下图实验方案,解答下列问题:
(1)①中反应的离子方程式:___________________________________ ___________________________________________。
(2)②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗________(填“上口倒出”或“下口放出”)。
(3)③是将富集在CCl4中的碘单质利用化学转化重新富集在水中,称为反萃取,写出该反应的化学方程式:______________________________。
(4)④中反应的离子方程式:_________________________________。
(5)操作⑤的名称为________。
答案 (1)2I-+2H++H2O2===I2+2H2O
(2)下口放出
(3)3I2+6NaOH===5NaI+NaIO3+3H2O
(4)5I-+IOeq \o\al(-,3)+6H+===3I2↓+3H2O
(5)过滤
1.下列说法错误的是( )
A.因NaClO溶液呈碱性,可用作消毒剂(2023·浙江1月卷,4C)
B.工业制HCl:H2+Cl2eq \o(=====,\s\up17(点燃))2HCl(2023·辽宁卷,3B)
C.Cl2通入氢氧化钠溶液:Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O(2023·浙江1月卷,7A)
D.向次氯酸钙溶液通入足量二氧化碳:ClO-+CO2+H2O===HClO+HCOeq \o\al(-,3)(2023·浙江6月卷,9B)
答案 A
2.(2022·浙江6月卷)关于反应Cl2(g)+H2O(l)HClO(aq)+H+(aq)+Cl-(aq) ΔH<0,达到平衡后,下列说法不正确的是( )
A.升高温度,氯水中的c(HClO)减小
B.氯水中加入少量醋酸钠固体,上述平衡正向移动,c(HClO)增大
C.取氯水稀释,c(Cl-)/c(HClO)增大
D.取两份氯水,分别滴加AgNO3溶液和淀粉KI溶液,若前者有白色沉淀,后者溶液变蓝色,可以证明上述反应存在限度
解析 HClO受热易分解,升高温度,HClO分解,平衡正向移动,c(HClO)减小,A正确;氯水中加入少量醋酸钠固体,醋酸根离子和氢离子结合生成醋酸分子,氢离子浓度减小,平衡正向移动,c(HClO)增大,B正确;氯水稀释,平衡正向移动,而c(HClO)和c(Cl-)均减小,但HClO本身也存在电离平衡HClOH++ClO-,稀释促进了HClO的电离,使c(HClO)减少更多,因此eq \f(cCl-,cHClO)增大,C正确;氯水中加硝酸银产生白色沉淀,证明溶液中有氯离子,氯水中加淀粉碘化钾溶液,溶液变蓝,证明生成了碘单质,溶液中有强氧化性的物质,而氯气和次氯酸都有强氧化性,不能证明反应物和生成物共存,即不能证明上述反应存在限度,D错误。
答案 D
3.(2022·广东卷)实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的是( )
解析 浓盐酸易挥发,制备的氯气中含有HCl,可用饱和食盐水除去HCl,Cl2可用浓硫酸干燥,A装置能达到实验目的,故A不符合题意;氯气的密度大于空气,用向上排空气法收集,B装置能收集氯气,故B不符合题意;湿润的红布条褪色,干燥的红色布条不褪色,可验证干燥的氯气不具有漂白性,故C不符合题意;氯气在水中的溶解度较小,应用NaOH溶液吸收尾气,D装置不能达到实验目的,故D符合题意。
答案 D
4.(2021·全国甲卷节选)碘(紫黑色固体,微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题:
(1)I2的一种制备方法如下图所示:
①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为_____________________ __________________________________,生成的沉淀与硝酸反应,生成________后可循环使用。
②通入Cl2的过程中,若氧化产物只有一种,反应的化学方程式为___________________________________________________________;若反应物用量比n(Cl2)/n(FeI2)=1.5时,氧化产物为__________;当n(Cl2)/n(FeI2)>1.5,单质碘的收率会降低,原因是_______________________ _________________________________________________。
(2)以NaIO3为原料制备I2的方法是:先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3,生成碘化物;再向混合溶液中加入NaIO3溶液,反应得到I2。上述制备I2的总反应的离子方程式为_______________________________ _________________________________________。
解析 (1)①由流程图可知悬浊液中含AgI,AgI可与Fe反应生成FeI2和Ag,FeI2易溶于水,在离子方程式中能拆,故加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为2AgI+Fe===2Ag+Fe2++2I-,生成的银能与硝酸反应生成硝酸银参与循环中;②通入Cl2的过程中,因I-还原性强于Fe2+,Cl2先氧化还原性强的I-,若氧化产物只有一种,则该氧化产物只能是I2,故反应的化学方程式为FeI2+Cl2===I2+FeCl2,若反应物用量比n(Cl2)/n(FeI2)=1.5时,即Cl2过量,先氧化完全部I-再氧化Fe2+,恰好将全部I-和 Fe2+氧化,故氧化产物为I2、FeCl3,当n(Cl2)/n(FeI2)>1.5即Cl2过量特别
多,多余的氯气会与生成的单质碘以及水继续发生氧化还原反应,单质碘的收率会降低;(2)先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3,生成碘化物即含I-的物质;再向混合溶液中(含I-)加入NaIO3溶液,反应得到I2,上述制备I2的两个反应中I-为中间产物,总反应为IOeq \o\al(-,3)与HSOeq \o\al(-,3)发生氧化还原反应,生成SOeq \o\al(2-,4)和I2,根据得失电子守恒、电荷守恒及元素守恒配平离子方程式即可得:2IOeq \o\al(-,3)+5HSOeq \o\al(-,3)===I2+5SOeq \o\al(2-,4)+3H++H2O。
答案 (1)①2AgI+Fe===2Ag+Fe2++2I- AgNO3
②FeI2+Cl2===I2+FeCl2 I2、FeCl3 I2被过量的Cl2进一步氧化
(2)2IOeq \o\al(-,3)+5HSOeq \o\al(-,3)===I2+5SOeq \o\al(2-,4)+3H++H2O
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