内容正文:
氯及其化合物
氯气、氯水、次氯酸、
次氯酸盐
一、氯气、氯水
1.物理性质:氯气是一种黄绿色、有刺激性气味的气体,密度比空气的大,沸点:-34.6 ℃,易液化,可溶于水,常温下,1体积水溶解约2体积Cl2。
2.氯气的化学性质
氯的原子结构示意图为________,由此可知氯原子最外电子层上有_____个电子,在化学反应中很容易________1个电子形成____________,表现出典型的________性,其单质具有氧化性。
(1)氧化性
7
得到
氯离子(Cl-)
非金属
①与金属反应:与变价金属反应生成高价态金属氯化物。
ⅰ.与铁反应:_________________________(生成_________色的烟)。
ⅱ.与铜反应:_________________________ (生成_________色的烟)。
②与非金属反应
ⅰ.与H2反应:_________。
棕褐
棕黄
苍白
白雾
爆炸
白雾
ⅱ.能将P、Si氧化为PCl3、PCl5、SiCl4
(2)与还原性无机化合物反应
①与SO2反应:Cl2+SO2+2H2O===H2SO4+2HCl。
②与Na2SO3溶液反应:Cl2+Na2SO3+H2O===Na2SO4+2HCl。
③与NaBr溶液反应:_____________________________。
④与FeCl2溶液反应: ________________________ 。 ⑤与FeI2溶液反应:
FeI2+Cl2(不足)===FeCl2+I2、2FeI2+3Cl2(过量)===2FeCl3+2I2。
Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2
Cl2+2FeCl2===2FeCl3
(3)从化合价的角度认识Cl2的化学性质——歧化反应。
Cl2中氯处于中间价态,故既有氧化性,又有还原性。当氯气与水或碱等氧化性、还原性都不明显的物质反应时,氯气就发生自身氧化还原反应——自身既作氧化剂又作还原剂,又称歧化反应。①与水反应。
化学方程式: 。离子方程式: 。
②与碱反应。制取漂白液: 。
制取漂白粉: 。
(3)有机反应。
①与甲烷取代: 。
②与烯烃加成: 。
(1)氯水中起漂白作用的是HClO而不是Cl2,干燥的Cl2无漂白性。
(2)氯水的成分与性质。①氯水的成分。
三种分子: 。
四种离子:
新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质,在不同的化学反应中,氯水中参与反应的微粒可能不同。
3.氯水——从平衡的角度理解氯水的成分和性质
(1)氯水中存在3种平衡。
① ② ③ 。
Cl2、HClO、H2O
H+、Cl-、ClO-、OH-
②氯水性质的多重性。
【注】
(2)不能用pH试纸测量新制氯水、次氯酸盐溶液的pH。
例题新制饱和氯水具有较强的漂白性,改变条件对氯水的漂白性有何影响?
(1)通入少量SO2: ,原因为
减弱
通入SO2发生反应:SO2+Cl2+2H2O===4H++S+2Cl-,HClO浓度减小
弱
棕色
二、次氯酸、次氯酸盐 1.次氯酸
2.次氯酸盐
(1)“84”消毒液。
①制备原理: (化学方程式)。
②主要成分为 ,有效成分为 。
③消毒原理: (化学方程式)。
NaClO和NaCl
NaClO
④化学性质:水解呈碱性,具有强氧化性。
⑤用途:杀菌消毒
:在潮湿空气中Ca(ClO)2与CO2、H2O反应生成HClO,HClO易分解,失去漂白性,故漂白粉需避光密封保存。
(2)漂白粉。
①制备原理: (化学方程式)。
②主要成分为 ,有效成分为 。
③漂白原理: (化学方程式)。
CaCl2和Ca(ClO)2
Ca(ClO)2
④久置失效
Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3+2HClO, 2HClO 2HCl+O2↑
1.常温下液态氯与铁不反应,故可用钢瓶储运液氯( )
2.过量的铁粉在少量氯气中加热,充分反应后产物为FeCl2( )
3.氯气与强碱反应时既是氧化剂又是还原剂,符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点(2023·湖北,2B)( )
4.可以用pH试纸测定氯水的pH( )
5.“84”消毒液的消毒原理和H2O2的相同,都是利用强氧化性( )
6.漂白粉与盐酸可混合使用以提高消毒效果(2022·全国甲卷,7A)( )
×
√
×
√
√
×
氯气的实验室制法及其性质探究
2.实验装置。
1.制取原理: 。
(1)气体发生装置类型:固液加热型
(2)MnO2跟浓盐酸在共热的条件下才反应生成Cl2,稀盐酸不与MnO2反应。
发生装置
收集装置
吸收装置
由药品状态和反应条件决定
MnO2-固体
浓盐酸-液体
加热
由气体密度和溶解性等决定
Cl2密度比空气大,易溶于水,与水反应
根据气体性质选择吸收剂
Cl2有毒,能与强碱溶液反应
分液漏斗
圆底烧瓶
(3)实验装置分析
①发生装置所用仪器的名称为
A: 、B: 。
②装置C的作用是
③装置D的作用是:
分液漏斗
圆底烧瓶
除去HCl气体
干燥氯气或除去氯气中的水蒸气
(4)除杂、收集、尾气处理。
①制备的氯气通常含有HCl和H2O(g)杂质,为了获得纯净干燥的氯气,将气体先通过 除去HCl气体,再通过 除去H2O(g)。
②氯气的收集方法是 法(或排 法);检验是否集满的方是 。
③一般用 吸收氯气(通常不必防倒吸)。不能用澄清石灰水吸收,因为 。
饱和食盐水
浓硫酸
向上排空气
饱和食盐水
将湿润的淀粉碘化钾试纸放在集气瓶口,试纸变蓝
NaOH溶液
澄清石灰水中Ca(OH)2的浓度很小,吸收不完全
NaOH溶液作用:
吸收过量的氯气,防止污染环境
2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O
3. 实验室制备氯气的其他方法
H (浓)
完成下列有关反应的离子方程式:
(1)Ca(ClO)2与浓盐酸: 。
(2)KClO3与浓盐酸: 。
(3)KMnO4与浓盐酸:
ClO-+Cl-+2H+ Cl2↑+H2O
Cl +5Cl-+6H+ 3Cl2↑+3H2O
2Mn +10Cl-+16H+ 2Mn2++5Cl2↑+8H2O
4.实验注意事项
(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:小火加热,温度不宜过高,以减少HCl挥发。
(3)洗气瓶除杂时从长管进短管出;干燥管除杂时从粗口进,细口出;U形管、玻璃管除杂则不分前后。
(4)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。
卤素的性质
卤素离子的检验
一.卤素的结构与性质
卤族元素(简称卤素),位于元素周期表的第ⅦA族,价层电子排布式为ns2np5。
1.卤素原子的结构特点:最外层均有 个电子,容易 电子,但随着电子层数递增,原子半径逐渐 ,原子核对最外层电子的吸引力逐渐 ,其得电子的能力也逐渐 ,单质的氧化性逐渐 。
7
得到1个
增大
减弱
减弱
减弱
2.卤素单质物理性质的递变性。
卤素单质 F2 Cl2 Br2 I2
颜色 色 色 色 色
状态 气体 气体 液体 固体
从氟到碘,卤素单质的颜色逐渐 ,熔、沸点逐渐 ,密度逐渐增大。
淡黄绿
黄绿
深红棕
紫黑
加深
升高
Br2 I2①在水中溶解度不大;②易溶于有机溶剂
Br2 易挥发有毒 I2易升华遇淀粉变蓝
3.氯、溴、碘单质化学性质的比较
与水反应 X2+H2O _________
氯、溴、碘与水反应由 到___
与碱反应(NaOH) 2NaOH+X2===________________
氧化性 ①Cl2 Br2 I2,还原性:Cl- Br- I-;
②氯、溴、碘与氢气化合由 到 ;
③I2与Fe反应只生成FeI2,其他卤素单质可将Fe氧化为+3价
HX+HXO
易
难
NaX+NaXO+H2O
>
>
<
<
易
难
②Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质;液溴通常用水封保存,不能用
塞。
③AgBr、AgI均具有感光性,见光易分解。AgBr可用于制照相底片或感光纸,AgI可用于人工降雨。
4.卤素及其化合物的特殊性。
橡胶
④在HX中,HF的熔、沸点最高,HF是弱酸(酸性:HF<HCl<HBr<HI),氢氟酸能腐蚀玻璃。
⑤碘易升华;淀粉溶液遇I2显示特殊的蓝色,常用于检验I2。I2的氧化性较弱,与变价金属(如铜、铁)反应时生成低价化合物。
二.卤素离子的检验方法
1.AgNO3溶液——沉淀法。
白
浅黄
黄
2.置换——萃取法。
Br-
I-
蓝
氯、溴、碘单质的工业制取
1.氯的提取——氯碱工业
(1)工艺流程。
(2)发生反应的化学方程式为 。
(3)反应原理
阳极:2Cl--2e-===Cl2↑( 反应)。
阴极:2H2O+2e-===H2↑+2OH-( 反应)。
总反应的离子方程式: _________________________________。
注意 电解所用的食盐要精制。
氧化
还原
2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑
习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。
加入或流出的物质a,b,c,d分别是 、______ _________、 、 ;X、Y分别是 、 。氯碱工业产品还可用于制备含氯消毒剂和盐酸。
精制饱和NaCl溶液
H2O(含少量NaOH)
淡盐水
NaOH溶液
Cl2
H2
离子交换膜的作用阻止 进入阳极室与Cl2发生副反应:2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合爆炸。
OH-
2.海水中提取溴(空气吹出法)
(1)工艺流程。
(2)相关反应的离子方程式。
② 。
③ 。
[注意] a.步骤①将海水酸化,使其pH为3.5,以抑制Cl2、Br2与水的反应;b.步骤②、③可以富集溴。
3.海带中提取碘
(1)工艺流程。
(2)相关反应的离子方程式。
①含I-的溶液通入Cl2: 。
②碘与浓NaOH溶液反应: 。
③反萃取后的水层与硫酸反应: 。
2Fe+3Cl2eq \o(=====,\s\up17(△))2FeCl3
Cu+Cl2eq \o(=====,\s\up17(△))CuCl2
H2+Cl2eq \o(=========,\s\up17(点燃或光照))2HCl
Cl2+H2OH++Cl-+HClO
Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O
2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
CH4+Cl2CH3Cl+HCl
CH2CH2+Cl2CH2ClCH2Cl
Cl2+H2OHCl+HClO
Cl2+H2OHCl+HClO
HClOH++ClO-
H2OH++OH-
Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O
NaClO+H2O+CO2NaHCO3+HClO
2HClO2HCl+O2↑
Ca(ClO)2+CO2+H2O2HClO+CaCO3
2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
①F无正化合价,F2与水剧烈反应(2F2+2H2O4HF+O2),因此F2不能从其他卤化物溶液中置换出卤素单质。
[注意] 用稀硝酸酸化的目的是排除C、S等离子的干扰,不能用盐酸酸化,否则会引入Cl-。
未知液生成
未知液
有机层呈
3.氧化——淀粉法(检验I-)。
未知液 色溶液,表明有I-
海水粗盐 饱和食盐水
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
Br2+SO2+2H2O4H++2Br-+S
2Br-+Cl22Cl-+Br2
①2Br-+Cl2Br2+2Cl-。
3I2+6OH-5I-+I+3H2O
5I-+I+6H+3I2+3H2O
Cl2+2I-I2+2Cl-
Lavf57.83.100
Lavf57.83.100
$