内容正文:
第01讲 氯及其重要化合物
内容导航
夯实基础·突破重难·分层提能
考情・分析解读(课标要求 考情解读 备考策略)
知识・归纳梳理(知识导图 核心梳理 方法归纳)
考点一 氯及其化合物
知识点01 氯气的性质及用途
知识点02 新制氯水的成分和性质
知识点03 氯的常见氧化物
知识点04 氯的含氧酸及其盐
知识点05 氯胺
考点二 氯气的制法及含氯化合物的制备与应用
知识点01 氯气的实验室制法
知识点02 氯气的工业制法
考点三 卤族元素 溴、碘单质的提取
知识点01 卤素的性质
知识点02 卤素互化物、拟卤素
知识点03 卤素离子的检验方法
知识点04 卤素的提取
重难・核心突破(核心提炼 解题技巧 命题探究)
考向01 考查氯及其重要化合物的性质和应用
解题技巧 问题类型 → 知识提取 → 模型匹配
考向02 考查含氯消毒剂的性质及应用
考向03 考查含氯化合物的制备
解题技巧 含氯化合物制备原料转化路径
考向04 考查卤素及其化合物的性质及其应用
解题技巧 卤素性质三维模型
考向05 考查卤素互化物、拟卤素的性质、制法及其应用
解题技巧 卤素互化物、拟卤素解题的关键步骤
拔高・分层集训(基础演练 能力进阶 真题实战)
考情·分析解读
课标要求
1.掌握氯气的性质、用途。
2.了解重要的含氯化合物的性质及应用。
3.了解氯的单质及其重要化合物对环境的影响。
考题统计
核心考点
2026年
2025年
2024年
氯及其化合物的性质及其应用
河南卷T4,3分
湖南卷T4,3分
浙江1月卷T11,3分
陕晋青宁卷T7,3分
辽吉黑蒙卷T3,3分
贵州卷T6,3分
重庆卷T8,3分
氯气的实验室制法及含氯化合物的制备
河北卷T3,3分
黑吉辽蒙卷T4,3分
湖南卷T11,3分
北京卷T8,3分
广东卷T8,2分
浙江1月卷T2,3分
卤素及卤素离子的检验
河南卷T15
河北卷T15
安徽卷T5,3分
浙江1月卷T6,3分
河北卷T15
浙江1月卷T6,3分
辽吉黑卷T6,3分
河北卷T15
上海卷T(一)
考情解读
分析近三年高考试题,高考命题在本讲有以下规律:
1.从考查题型和内容上看,高考命题以选择题和非选择题呈现,考查内容主要有以下三个方面:
(1)以具体物质为依托,考查氯气的实验室制法和含氯化合物的制备;
(3)以具体工业实际为背景,考查氯气和含氯化合物的性质及其重要应用;
(2)以实验题形式为背景,综合考查卤素的性质;
2.从命题思路上看,侧重以具体物质和实验为背景,考查氯及其化合物的性质、制备和应用。
(1)选择题:常以具体物质性质为依托,综合考查含氯物质的性质。
(2)非选择题:以实验题形式,考查含氯物质的制备和性质。
备考策略
1.以氯单质及其重要化合物的性质、用途设计选择题;
2.以制取氯气设计有关实验题;
3.根据同主族元素性质的相似性设计信息题,考查溴、碘及其重要性质和用途。
根据高考命题的特点和规律,复习时要注意以下几个方面:
(1)从价态角度认识氯;
(2)实验室制备氯气的原理和方法;
(3)卤族元素性质的相似性和递变性。
基础・知识梳理
知识导图
核心梳理
考点一 氯及其化合物
知识点1 氯气的性质及用途
1.物理性质
颜色
状态
气味
密度
溶解性(25 ℃)
氯气有毒,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
1)从氯的原子结构认识氯气的氧化性:
依据氯气的氧化性完成下列方程式:
与金属反应
①Na: ,产生 火焰,冒 烟
②Fe: ,棕 烟。
③Cu: ,棕 烟。
与非金属反应
H2: , 火焰;
H2和Cl2的混合气体光照时会发生 。
与还原性无机化合物反应
①与碘化钾溶液反应: 。
②与SO2水溶液反应: 。
③与FeCl2溶液反应: 。
2)从化合价的角度认识Cl2的歧化反应
Cl2中氯元素化合价为0,为中间价态,可升可降,氯气与 反应,氯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。
与水反应
化学方程式: ,
离子方程式: 。
与碱反应
①与烧碱反应: 。
但在加热条件下发生 。
②制取漂白粉: 。
3.氯气的用途
(1)制漂白液、漂白粉、漂粉精
(制 液)
(制 粉、 )
(2)工业制盐酸
,不可光照
(3)合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、染料和药品等。
(1)常温下液态氯与铁不反应,故可用钢瓶贮运液氯。
(2)氯气与变价金属反应时,一般生成高价金属氯化物。
(3)氯气与氢气反应时,反应条件不同,现象不同,在点燃条件下安静燃烧,发出苍白色火焰;而在光照条件下,会发生爆炸。
(4)1 mol Cl2与足量H2完全反应转移电子数为2NA,1 mol Cl2与足量强碱完全反应转移电子数为NA,1 mol Cl2与足量水充分反应转移电子数小于NA(可逆反应)。
(5)工业制漂白粉应选择石灰乳,而不是石灰水、石灰粉。
知识点2 新制氯水的成分和性质
1.新制氯水中平衡及其应用
(1)新制氯水中的平衡
氯气能溶于水(1∶2),氯气的水溶液称为氯水,溶于水的氯气只有少量与水反应,氯水中存在:
一个完全电离:HCl===H++Cl-
三个平衡:Cl2+H2OHCl+HClO、HClOH++ClO-、H2OH++OH-
(2)新制氯水中平衡的应用
加入的物质或改变的条件
粒子浓度变化
平衡移动方向
应用
可溶性氯化物
c(Cl-)增大
左移
①用饱和食盐水除去Cl2中的HCl
②用排饱和食盐水法收集Cl2
盐酸
c(H+)和c(Cl-)增大
左移
次氯酸盐与浓盐酸反应制Cl2
NaOH
c(H+)和c(HClO)减小
右移
用NaOH溶液吸收多余的Cl2
CaCO3
c(H+)减小
右移
制高浓度的HClO溶液
光照
c(HClO)减小
右移
氯水应现配现用或避光保存
2.根据可逆反应的特点,氯水中存在着上述关系中的各种微粒:
3.氯水性质的多重性: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不同。
4.液氯、新制氯水、久置氯水的比较
液氯
新制氯水
久置氯水
类别
微粒
颜色
性质
氯水的组成及性质在应用中的常见误区
(1)氯水中因HClO见光分解,随着HClO的消耗,最后成为盐酸,故久置氯水酸性增加,无漂白性。因此,氯水要现用现配。
(2)不能用pH试纸测量氯水、次氯酸盐溶液的pH。
(3)Cl2尽管有较强的氧化性,但没有漂白性,氯水具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了强氧化性的HClO。
(4)ClO-与Fe2+、I-、S2-、HS-、SO等在水中因发生氧化还原反应而不能大量共存。
知识点3 氯的常见氧化物
1.一氧化二氯
①性质
酸的酸酐,溶于水产生不稳定的 酸并最终变为 。
②外观与性状
色气体,有 气味。
③制法
用新制备的黄色氧化汞与氯气反应可制得一氧化二氯: ;
也可以用氯气与潮湿的碳酸钠反应来制取: 。
2.二氧化氯
①物理性质
是一种 色的气体, 溶于水。
②制取
或: 。
③用途
是一种广谱、高效的 剂。
知识点4 氯的含氧酸及其盐
1.氯的含氧酸
(1)氯的含氧酸的种类
HClO( 酸)、HClO2( 酸)、HClO3( 酸)、HClO4( 酸)。
(2)氯的含氧酸的性质
酸性:HClO4 HClO3 HClO2 HClO
氧化性:HClO HClO2 HClO3 HClO4。
(3)次氯酸
①不稳定性
次氯酸分解反应的化学方程式为 ,氯水要 ,且保存在 试剂瓶中,并置于 处。
②强氧化性
a.能将有机有色物质氧化为 物质,作 。
b. 消毒。
③弱酸性
比 弱,比 强,向NaClO溶液中通入少量CO2,离子方程式为 。
④次氯酸的漂白原理、特点及应用范围
a.原理:将含有机色素的物质氧化为 的无色物质。
b.特点:被HClO漂白后的物质,久置后 恢复原色,即HClO的漂白具有 。
c.应用范围:几乎所有的 物质遇HClO都会褪色。
2.氯的含氧酸盐
1)“84”消毒液
主要成分
、
有效成分
与洁厕灵(主要成分 )反应
立即会产生 ,其离子方程式是 。
2)漂白粉
①成分
漂白粉的主要成分是 ,其中有效成分是 。
②化学性质
水解呈 性,具有 性。
③漂白原理
在潮湿的空气中能吸收 ,化学方程式为 。
④久置失效原理
; ,必须 保存。
3)NaClO2(亚氯酸钠)
①性质
呈 性,是一种 剂,遇酸放出 气体。
②用途
是一种高效氧化性 剂。主要用于棉纺、亚麻、纸浆漂白、食品消毒、水处理、杀菌灭藻和鱼药制造。
知识点5:氯胺
种类
氯胺是由氯气遇到 反应生成的一类化合物,主要包括 胺( )、 胺( )和 胺( ),是常用的饮用水 。
化合价
氯胺中氯为 ,N为 ,H为+1。
消毒原理
氯胺在水中发生缓慢水解生成 ,发挥消毒杀菌作用,水解方程式如下:
、 、
①向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2,发生的反应为Ca2++2ClO-+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO。
②向Ca(ClO)2溶液中通入SO2,生成的是CaSO4而不是CaSO3。
③次氯酸盐(ClO-)无论是在酸性、碱性还是中性条件下,均具有强氧化性,均能氧化I-、Fe2+、SO、S2-等还原性离子。
④84消毒液(主要成分NaClO)和洁厕灵(主要成分HCl)不能混合使用,否则会产生有毒气体——氯气。
⑤氯气没有漂白性,不能使干燥的有色布条褪色,但可使湿润的有色布条褪色,起漂白作用的是HClO。
⑥常温下干燥的氯气或液氯均不与铁反应,故液氯通常储存在钢瓶中。
考点二 氯气的制法及含氯化合物的制备与应用
知识点1 氯气的实验室制法
1.制取原理
实验室通常用强氧化剂 、 、 、 、 等氧化浓盐酸制取氯气。
(1)用MnO2制取Cl2的化学方程式: 。
(2)其他制备Cl2的化学反应原理(特点: )
①14HCl(浓)+K2Cr2O7===2KCl+2CrCl3+7H2O+3Cl2↑
②16HCl(浓)+2KMnO4===2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑
③6HCl(浓)+KClO3===KCl+3H2O+3Cl2↑
④4HCl(浓)+Ca(ClO)2===CaCl2+2Cl2↑+2H2O
2.实验装置
(1)该发生装置适合固体与液体混合共热制取气体。
①实验中要使用浓盐酸而不使用稀盐酸这是因为MnO2与稀盐酸不反应。
②滴加浓盐酸时要拔开分液漏斗塞子(或使分液漏斗盖上的小孔对齐),目的是便于分液漏斗中的液体流出。(2)装置中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl气体;装置特点是“长管进气,短管出气”。
(3)装置中浓H2SO4是液体干燥剂,用于除去Cl2中的水蒸气。但浓硫酸不能干燥碱性气体(如NH3)、不能干燥还原性气体(如H2S)。
(4)用排空气法收集密度比空气大的气体(如Cl2)时,要求装置中“长管进气,短管出气”;若收集密度比空气小的气体(如H2、NH3等),则装置中“短管进气,长管出气”。
(5)尾气处理:
①为防止多余的Cl2污染环境,常用NaOH溶液进行吸收。化学方程式为2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O。
②吸收Cl2时,不能用澄清的石灰水,原因是石灰水中Ca(OH)2量太少,吸收不完全。
(6)实验装置改进。
①制备装置
橡皮管a的作用:使圆底烧瓶与分液漏斗内气压相等,保证 。
②净化装置
改进作用:
a.装置中长颈漏斗的作用除用于检查装置气密性外,还可以检查整套装置是否发生 。若发生堵塞现象为:长颈漏斗中液面 。
b.该装置的作用之一是观察气体的 。
③干燥装置
改进作用:用无水氯化钙或五氧化二磷固体同样能吸收氯气中的水蒸气,且操作 ,但不能用 。
3.制取流程
制备装置类型
净化方法
用 除去HCl,再用浓硫酸除去
收集方法
①氯气的密度比空气 ,可用 排空气法收集②氯气在饱和食盐中的溶解度较小,可用排 法收集。
验满方法
①将湿润的淀粉KI试纸靠近盛Cl2的试剂瓶口,观察到试纸立即 ,则证明已集满;②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的试剂瓶口,观察到试纸先 ,则证明已集满;③根据氯气的颜色,装置充满了 ,则证明已集满。
尾气吸收
用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收,不用 吸收的原因是
。
实验室制取氯气的注意事项
(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。
知识点2 氯气的工业制法
1.反应原理:通过直流电电解饱和食盐水,反应的化学方程式为 。
2.工艺流程
(1)精制食盐水去除杂质(如 )后电解;
(2)氯气从 区析出,经冷却、干燥、压缩液化后储存;
(3)副产物 分别收集利用。
3.技术优化
(1)采用 电解槽或 电解槽,隔离阴阳极产物 ;
(2)控制电解温度(60–80°C)及电流密度以提高效率。
考点三 卤族元素 溴、碘单质的提取
知识点1 卤素的性质
1.溴、碘单质的物理性质
性质
Br2
I2
颜色
状态
溶解性及
溶液颜色
水中
有机溶剂中
特性
2.卤素单质性质的相似性
(1)都能与大多数 反应,如溴与铁反应生成FeBr3,但I2与Fe反应生成 。
(2)都能与H2反应生成 。
(3)都能与水反应: 。
(4)都能与 溶液反应。
3.卤素单质的递变性
(1)颜色逐渐
(2)熔、沸点逐渐
(3)密度逐渐
(4)氧化性逐渐
4.卤素性质的特殊性
(1)氟:①无 价,非金属性最 ,F-的还原性最 ;②F2与H2反应在 即爆炸,F2与水剧烈反应,化学方程式: ;③氢氟酸是 酸,能腐蚀 ,故应保存在 瓶中。
(2)溴:①Br2是常温下唯一呈 态的非金属单质;②Br2 溶于有机溶剂;③液态Br2有 ,易挥发,故盛溴的试剂瓶中加 ,进行 封,保存液溴不能用 。
(3)碘:①淀粉遇I2变 色;②I2加热时易 ;③I2 溶于有机溶剂;④I2易与Na2S2O3反应: ,此反应常用于滴定法(以 为指示剂)来定量测定 的含量。
(4)卤化银:AgBr、AgI均具有 性,见光易 。AgBr可用于制 ,AgI可用于 。
5.卤素单质溶于水或有机溶剂所呈现的颜色
单质
水
CCl4
汽油(或苯)
酒精
Cl2
Br2
I2
6.卤族化合物的相似性和递变性
(1)卤素化合物的性质
化合物
性质
备注
氢化物
稳定性:HF HCl HBr HI
还原性:HF HCl HBr HI
水溶液的酸性:HF HCl HBr HI
HF几乎没有还原性;HF为 酸,HCl、HBr、HI均为 酸
金属卤化物
卤素离子的还原性:
F- Cl- Br- I-
I-的 很强,能被Fe3+、HNO3、MnO(H+)、H2O2、O2、ClO-、ClO等氧化剂氧化
次卤酸盐(XO-、F除外)
均具有 性(填“氧化”或“还原”)
次卤酸盐能 相应的卤素离子生成卤素单质(F除外):如ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O
卤酸盐(XO、
F除外)
均具有 性(填“氧化”或“还原”)
卤酸盐能 相应的卤素离子生成卤素单质(F除外):如ClO+5Cl-+6H+===3Cl2↑+3H2O
(2)卤化银的性质
溶解性
AgCl、AgBr、AgI均不溶于 ,而AgF 溶于水
颜色
AgF、AgCl均为 色,AgBr为 色,AgI为 色
感光性
除AgF外,均有感光性,其中 常作感光材料
①F2能与水反应放出O2,故F2不能从其他卤化物的水溶液中将卤素单质置换出来。
②氯、溴单质的氧化性较强,能与一些还原性离子反应,如Br2与SO、Fe2+反应的离子方程式分别为SO+Br2+H2O===SO+2Br-+2H+、2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-。
③卤族元素的单质F2、Cl2、Br2均能将Fe氧化为Fe3+,而I2只能将铁氧化为Fe2+。
④加碘食盐中的碘是KIO3而不是I2或KI。
⑤实验室里常用萤石(CaF2)与浓H2SO4反应在铅皿中制取HF,反应的化学方程式为CaF2+H2SO4CaSO4+2HF↑;氢氟酸保存在塑料瓶中。
知识点2 卤素互化物、拟卤素
1.卤素互化物
(1)概念:由 互相结合而成的物质叫卤素互化物。如IBr、ICl、BrF3、ClF3。
(2)性质:卤素互化物与 的性质相似,有较强的 ,如能与金属、H2O、NaOH等反应: 、 、 。
卤素互化物中,非金属性弱的元素显正价,如:ICl中,I显+1价,Cl显-1价,所以卤素互化物与水或碱的反应一般属于非氧化还原反应。
2.拟卤素
(1)概念:指由两个或多个非金属原子组成的原子团,其中性分子的性质与卤素单质(如Cl2) ,对应的阴离子(如CN-)性质也与卤素阴离子(如Cl-) 。
(2)性质特点(与卤素的相似性)
性质
拟卤素示例
卤素对照
游离态为双原子分子
(CN)2(气态,结构式N≡C-C≡N)
Cl2(双原子分子)
形成氢酸
HCN(氢氰酸,弱酸)
HCl(强酸)
生成盐类
NaCN、KSCN、AgSCN
NaCl、KBr
与金属反应
2Fe + 3(SCN)2=2Fe(SCN)3(棕红色)
2Fe + 3Cl2=2FeCl3
歧化反应
(CN)2+ H2O =HCN + HOCN
Cl2+ H2O = HCl+ HOCl
还原性(阴离子)
2SCN-+4H++MnO2Mn2++(SCN)2+ 2H2O
2Cl-+4H++ MnO2Mn2++ Cl2↑+ 2H2O
氧化性(单质)
(SCN)2+ 2I—=I2+ 2SCN-
Cl2+ 2Br-= Br2+ 2Cl-
(3)常见拟卤素总结
①对称分子:(CN)2(氰)、(SCN)2(硫氰)、(OCN)2(氧氰)。
②阴离子:CN-(氰根)、SCN-(硫氰酸根)、N3-(叠氮根)。
③不对称化合物:ClCN(氯化氰)、BrN3(叠氮溴)。
(4)卤素单质和“类卤素”的氧化性由强到弱的顺序为:F2、(OCN)2、Cl2、Br2、(CN)2、(SCN)2、I2。
知识点3卤素离子的检验方法
1.AgNO3溶液——沉淀法
未知液生成
2.置换——萃取法
未知液
有机层呈
3.氧化——淀粉法检验I-
未知液未知液 蓝色溶液,表明有
知识点4卤素的提取
1.氯的提取——氯碱工业
海水→粗盐饱和食盐水
电解饱和食盐水的化学方程式为 。
2.海水提取溴
(1)工艺流程
(2)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: 。
重难・核心突破
考点01 考查氯及其重要化合物的性质和应用
【例1】(2026·湖南衡阳·二模)氯及其化合物的转化关系如图所示(部分条件和产物已省略)。
下列叙述错误的是
A.反应①中作催化剂,反应③中作氧化剂
B.反应②中利用高沸点酸()制备低沸点酸(HCl)
C.反应③中过量时还原剂能完全反应
D.反应④中氧化剂与还原剂的质量比为5:1
问题类型 → 知识提取 → 模型匹配
(1)制备类:聚焦装置(除杂→收集→尾气处理)与氧化剂选择(MnO2/KMnO4)。
(2)性质类:采用"价态-环境"双判断法(如碱性环境歧化反应、酸性环境归中反应)。
(3)检验类:AgNO3验证Cl-,淀粉KI验证Cl2。
【变式探究1】(2026·新疆·一模)亚氯酸钠受热易分解。以为原料制备的工艺流程如下:
下列说法中正确的是
A.反应1中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为
B.反应2中,作氧化剂
C.采用减压蒸发是为了防止高温分解
D.从“母液”中可回收的主要物质是
【变式探究2】(2025·陕西西安·模拟预测)部分含氯或硫物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断合理的是
A.b→c的转化必须在加热条件下才能进行
B.e和h均具有强氧化性,可用作生活中消毒剂
C.酸雨的形成包含了d→f→g的转化过程,每一步均为氧化还原反应
D.a和d反应生成c和水,物质e可将金属单质氧化形成最高价态化合物
考点02 考查含氯消毒剂的性质及应用
【例2】(2026·北京·三模)NaClO2是重要的含氯消毒剂。一种制备NaClO2的工艺流程如图所示,下列说法不正确的是
已知:i.NaClO2饱和溶液结晶时,温度低于38℃析出;38℃~60℃,析出NaClO2;
ii.60℃以上NaClO2易分解。
A.“滤渣”的主要成分为CaCO3
B.流程中两处盐酸的作用不同
C.操作a:减压蒸发(控制温度为55℃),将溶液冷却至38℃,趁热过滤
D.理论上,该流程中=2:1
【变式探究1】(2025·湖南长沙·二模)已知二氧化氯()为新型绿色消毒剂,沸点为9.9℃,可溶于水、有毒,浓度较高时易发生爆炸。利用与在碱性条件下制备少量的实验装置如图所示。下列说法正确的是
A.实验中通入气体的目的是稀释,防止发生爆炸
B.配制分液漏斗中的混合液时,应将甲醇倒入浓硫酸中,同时不断搅拌
C.装置乙中应使用热水浴,以加快化学反应速率
D.装置乙发生的反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2
【变式探究2】(2026·宁夏银川·二模)已知二氧化氯()为新型绿色消毒剂,沸点为9.9℃,可溶于水、有毒,浓度较高时易发生爆炸。利用与在碱性条件下制备少量的实验装置如图所示。下列说法正确的是
A.配制分液漏斗中的混合液时,应将甲醇倒入浓硫酸中,同时不断搅拌
B.装置乙中应使用热水浴,以加快化学反应速率
C.实验中通入气体的目的是稀释,防止发生爆炸
D.装置乙发生的反应中,每转移2NA个电子,产生气体22.4 L(忽略ClO2的挥发)
考点03 考查含氯化合物的制备
【例3】(2025·山东临沂·三模)四氯化锡可用作媒染剂、有机合成中的催化剂等。某研究小组利用氯气和熔融的锡(主要成分为Sn,还有少量Cu)反应来制备无水四氯化锡。实验装置如下:
有关信息如下表:
化学式
SnCl2
SnCl4
熔点/℃
246
-33
沸点/℃
652
114
其他性质
无色晶体,能被I2、O2等氧化
无色液体,易水解生成SnO2·xH2O
回答下列问题:
(1)仪器A的名称为________,试剂X选用________。
(2)实验开始时,打开活塞________(填“K1”、“K2”或“K1和K2”)向A中缓慢滴加浓盐酸并加热,当排尽装置中的空气后点燃丁处的酒精灯,判断装置中空气已排尽的现象是________________。
(3)锡屑中含铜杂质导致丁装置试管内产生CuCl2,但不影响戊中产品的纯度,分析原因是________。
(4)该实验设计存在一处缺陷,改进的措施是________________。
(5)测定产品纯度。取a g产品溶于少量浓盐酸,加入蒸馏水稀释至250 mL。取20 mL稀释液于锥形瓶中,滴加几滴淀粉溶液,用c mol·L-1 I2溶液滴定至终点,消耗滴定溶液V mL。该产品中SnCl2含量为________%。若操作时间过长,会导致测得产品中SnCl4含量________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
含氯化合物制备原料转化路径
1.氯气核心制备法
(1)实验室法:MnO2+浓盐酸(加热)→Cl2(净化顺序:饱和食盐水除HCl→浓H2SO4除水)。
(2)工业法:电解饱和食盐水→Cl2(隔膜法防NaOH与Cl2副反应)。
2.价态跃迁规律:Cl-(电解)→Cl2→ClO-(碱吸收)→ClO3-(热电解)→ClO2(还原氧化)。
【变式探究1】(2026·福建福州·模拟预测)五氯化锑主要作为氟化工的催化剂,也用作纺织工业中织物的阻燃剂等。根据 ,利用如下装置(夹持仪器已略)制备。
已知:ⅰ.毛细管可以连通大气,减压蒸馏时可吸入极少量的空气,产生微气泡以代替沸石;
ⅱ.锑的两种氯化物的性质如下表。
物质
熔点
沸点
部分性质
73.4℃
223℃
极易水解
2.8℃
101 kPa
2.9 kPa
1.8 kPa
极易水解,露置在空气中发烟
140℃,同时开始分解
79℃
68℃
回答下列问题:
(1)仪器A的名称是___________;仪器B中反应的离子方程式为___________。
(2)分离SbCl5时,采用减压蒸馏的原因_______。调节减压装置至压强为1.86kPa,收集_______℃左右的馏分。
(3)分离提纯时,应关闭活塞___________,打开活塞___________,开启“抽气”装置,对仪器D再次加热,毛细管的作用为___________。当装置中压强为2.0 kPa时,温度计示数范围可能为___________(填字母)。
a.80~82℃ b.74~76℃ c.62~65℃
(4)假设该产品只含一种杂质,经元素分析仪测得产品中元素Cl、Sb的质量之比为,则产品中与的物质的量之比为___________。
【变式探究2】(2025·广东广州·一模)在生产、生活中有广泛应用。某小组设计实验制备并探究外界因素对其水解程度的影响。回答下列问题:
实验一:制备。实验装置如图所示(夹持仪器已省略)。
(1)写出装置A中发生反应的离子方程式_______。
(2)装置B中试剂是_______。
实验二:探究外界因素对水解程度的影响(在本题设定温度范围内只发生水解反应,不考虑其他副反应)。
【查阅资料】
水解程度,次氯酸溶液浓度可以通过荧光探针方法准确测定。
【提出猜想】
猜想1:其他条件相同,pH越大,水解程度越小;
猜想2:其他条件相同,浓度越小,水解程度越大;
猜想3:其他条件相同,适当升温,水解程度增大。
【设计实验】
实验方案如下(各溶液浓度均为,每支试管各滴加3滴相同浓度的紫色石蕊溶液):
序号
温度
(溶液)
(溶液)
(溶液)
()
褪色时间
1
20
10.0
0
0
5.0
2
20
5.0
0
0
10.0
3
20
10.0
2.0
0
4
20
10.0
0
2.0
3.0
5
30
10.0
0
0
5.0
(3)在实验中,补充数据_______。
(4)实验1、3、4测得结果:,能证明猜想1成立,请用平衡移动原理解释实验结果:_______;实验1、2不能验证猜想2,其原因是_______。
(5)实验结果;,但是,不能证明猜想3成立,其原因是_______。
经过小组讨论,大家认为可以通过测定不同温度下水解平衡常数,确定温度对水解程度的影响。
【查阅资料】
,为溶液起始浓度。
【试剂与仪器】
一定浓度的溶液、的盐酸、蒸馏水、pH计等。
【设计实验】
测定30℃下水解平衡常数,完成表中实验。
序号
实验内容
记录数据
6
取溶液,用盐酸滴定至终点,测溶液的浓度
消耗盐酸体积为
7
测得30℃纯水的pH
8
_______
(6)分别在35℃、40℃下重复上述实验。
①实验8的实验内容是_______。
②数据处理:30℃,_______(用含的代数式表示)。
③实验结论:,升高温度能促进水解。
考点04 考查卤素及其化合物的性质及其应用
【例4】(2025·陕西渭南·三模)实验室用反萃取法从含的废液中分离出,其过程如下图所示:
下列说法错误的是
A.步骤Ⅱ中用到仪器之一为漏斗 B.溶液A中含有、
C.试剂X可用 D.粗可用蒸发结晶的方法进一步提纯
卤素性质三维模型
1.物理性质递变规律
(1)单质状态:F2/Cl2(气态)→Br2(液态)→I2(固态),颜色逐渐加深(黄绿→紫黑)。
(2)熔沸点:随原子序数增大而升高(范德华力增强)。
2.化学性质核心
(1)氧化性:F2>Cl2>Br2>I2(与H2反应剧烈程度递减)。
(2)歧化反应:Cl2+H2O⇌HCl+HClO(中性/碱性环境促进)。
3.特性反应:
(1)HF腐蚀玻璃(SiO2+4HF→SiF4↑+2H2O)。
(2)AgX光敏性(AgBr用于胶片感光)。
(3)化合物特性
①氢卤酸酸性:HF(弱酸)<HCl<HBr<HI(氢键影响)。
②含氧酸稳定性:HClO<HClO2<HClO3<HClO4(氧化性相反)。
【变式探究1】(2026·山东日照·一模)下列有关卤族化合物的说法错误的是
A.的空间结构为直线形
B.分子中O原子所处的化学环境有2种
C.(碘酸碘)中碘元素的化合价分别为+3,+5
D.低温下,HOF与水反应的化学方程式为
【变式探究2】(2026·广东东莞·二模)海带是工业提碘的重要原料。某小组围绕碘展开探究。
(1)海带中的碘主要以水溶性无机碘的形式存在。检验破壁海带液中是否含I2,可用试剂___________。
(2)①将海带中的有机碘转化为无机碘()溶液,需要的操作及顺序为___________(按顺序选填编号)。
A. B. C. D.
②取少许步骤①所得无机碘液,用稀H2SO4酸化后加入H2O2溶液,主要反应的离子方程式为___________。
(3)兴趣小组探究浓度对上述反应速率的影响:
查阅资料a.与上述反应同时发生。
b.一定波长下,显色粒子的吸光度(A)与其浓度成正比。通过绘制在60 s内的A-t(时间)图,计算斜率dA/dt可获得反应的初始速率v。
实验探究:向对应pH的缓冲液(可认为pH不变化)中,依次加入NaI溶液、蒸馏水和H2O2溶液,并保持溶液总体积相同。实验设计及数据处理结果如下表:
组别
pH
3%(mL)
0.1 mol/LNaI (mL)
蒸馏水(mL)
1
3
4∶1
5
10
35
0.08
2
3
8∶1
10
10
30
0.16
3
3
2∶1
5
0.16
4
6
4∶1
5
10
35
0.02
5
12
4∶1
5
10
35
0
实验分析①___________。
②pH=3时,该反应速率方程为,则m+n=___________。
③第5组实验始终无明显现象,原因是___________。
(4)综合以上分析,甲同学设计了以下方案测定海带中碘的含量:
①由(3)中实验可知:酸性越强,反应速率越快。结合Na2S2O3性质说明甲同学选择调pH=4.7的原因___________(用化学方程式表示)。
教师指导:Na2S2O3在pH>4.6的环境较为稳定,该方案测定结果却仍偏大。
优化方案:②请指出甲同学方案不完善的地方并提出修改意见___________。
数据处理:③已知:。滴定平均消耗V mL Na2S2O3标准溶液,忽略灼烧过程的损耗,则该海带样品中碘元素的质量分数为___________。
考点05 考查卤素互化物、拟卤素的性质、制法及其应用
【例5】(2026·浙江·二模)、等都属于卤素互化物,性质与卤素相似。液态能发生与水类似的微弱电离()而产生阳离子和一价阴离子。下列说法正确的是
A.与溶液恰好完全反应后溶液呈碱性
B.标准状况下,中含有的分子数目为
C.阳离子和的空间结构相似
D.一定条件下,苯与发生反应的方程式为:
卤素互化物、拟卤素解题的关键步骤:
1.拟卤素题:直接套用卤素反应模板(如置换、歧化)。
2.互化物题:
(1)先确定中心原子的化合价。
(2)再分析反应类型(如ICl3水解生成IO2-和Cl-是非氧化还原反应)。
【变式探究1】(2025·湖北·模拟预测)氟锑酸()可看作氟化氢(HF)和五氟化锑()的混合物,其酸性远远强于普通无机酸,能将高氯酸质子化:。下列推测合理的是
A.氟锑酸没有固定的熔点 B.可用玻璃瓶保存氟锑酸
C.氟锑酸不能将硫酸质子化 D.氟锑酸与溶液反应可生成
【变式探究2】(2025·全国·模拟预测)某兴趣小组用如图所示的装置制取(夹持装置略),的熔点为13.9℃,沸点为97.4℃,化学性质与氯气相似,易水解,接触空气生成五氧化二碘。
回答下列问题:
(1)固体a是_______(填“”或“”),装置Ⅰ中发生反应的化学方程式为_______。
(2)实验开始前先通入一段时间的目的是_______。
(3)装置Ⅲ中四氯化碳的作用是_______。
(4)氯化碘()水解的化学方程式为_______。
(5)氯化碘()与反应的化学方程式为_______。
(6)用的冰醋酸溶液测定某液态直链脂肪烃的不饱和度,进行如下实验:
将含有液态直链脂肪烃的样品溶于形成溶液;从中取出,加入的冰醋酸溶液(含有物质的量为,过量);充分反应后,加入足量溶液;生成的碘单质用的标准溶液滴定;重复上述实验两次,测得滴定所需标准溶液的体积的平均值为。
已知:①;
②液态直链脂肪烃的不饱和度是指一个液态直链脂肪烃分子最多可加成的氢分子数。该液态直链脂肪烃的不饱和度为_______(用含、、的代数式表示)。
拔高・分层集训
基础演练
1.(2025·陕西渭南·三模)物质类别和化合价是学习元素及其化合物性质的重要视角,基于下图,对于含N、S或的物质推断合理的是
A.a点对应的物质都能发生歧化反应
B.b点对应的物质只有和
C.f点对应的物质可能生成a点对应的物质
D.g和i点对应的物质反应可生成e点对应的物质
2.(2026·内蒙古兴安·二模)化学是以实验为基础的科学。下列实验方案能达到探究目的的是
选项
实验方案
探究目的
A
向新制氯水中滴加KI淀粉溶液
验证新制氯水中含有
B
常温下,向溶液中滴加5滴溶液,充分反应后,再滴加5滴溶液,观察沉淀颜色变化
C
在空气中蒸干溶液
制备无水
D
向饱和溶液中,加入几滴鸡蛋清溶液,振荡;再加入蒸馏水,振荡观察现象
探究蛋白质的盐析过程是否可逆
3.(2026·广东佛山·模拟预测)某同学利用如图装置制备Cl2和SO2并探究其性质。下列说法正确的是
A.a中发生的反应,还原剂和氧化剂物质的量之比为1:5
B.a中湿润石蕊试纸先变红后褪色,变红说明Cl2溶于水生成HCl
C.同时打开K2和K3,品红溶液褪色时间比单独打开K2或K3短
D.N2的作用是反应完后将Cl2和SO2吹入c中吸收
4.(2025·甘肃·模拟预测)常温下为无色液体,熔点为,沸点为114℃,易水解。实验室利用如图所示装置制备。
下列说法错误的是
A.装置B的作用是除去中混有的HCl
B.实验时,先点燃装置A中酒精灯,再通一段时间,最后点燃装置D中酒精灯
C.装置F盛装的试剂为浓硫酸
D.可选用NaOH溶液吸收尾气,但要注意防倒吸
5.(2026·广东佛山·二模)某兴趣小组利用图m中所示装置探究Cl2与乙醛水溶液的反应,pH数据采集如图n。下列说法不正确的是
A.浓盐酸在反应中同时表现出酸性和还原性
B.一段时间后,b中可观察到有白色沉淀生成
C.由图n数据可推测c中有乙酸生成
D.装置a中NaClO溶液换成KMnO4固体,也可制得Cl2
6.(2025·安徽·模拟预测)不同卤素原子之间相互形成的化合物称为卤素互化物。卤素互化物与水反应的化学方程式为,但纯的三氟化溴能发生类似水的自耦电离()而具有一定的导电性。下列说法正确的是
A.氧化剂是,还原剂是和
B.已知的酸性大于,因此溴元素的非金属性比碳元素强
C.若有参加反应,被水还原的为
D.三氟化溴的自耦电离:
7.(2026·山西运城·二模)可用于糖的脱色处理和食品保鲜等。浓度过高时易发生分解,常将其制成固体,以便运输和贮存。过氧化氢法制备固体的实验装置如图所示(s表示固体)。
已知:的熔点为℃,沸点为11℃;的沸点为150℃。
下列说法错误的是
A.图中两处使用溶液,其作用不相同
B.导管a的作用是平衡压强,使溶液顺利流下
C.通入空气的目的是防止浓度过高而发生分解
D.冰水浴可降低反应温度,防止分解
8.(2026·河南平顶山·三模)氯化铝易升华、易水解,是良好的有机合成烷基化反应和石油工业的催化剂,具有广泛的应用。实验室常利用如图所示装置制备氯化铝,下列说法错误的是
A.装置B中,物质M为浓盐酸,物质N为二氧化锰
B.利用上图装置制备无水氯化铝时,导管的连接顺序为c→h→i→d→e→a→b→f→g
C.实验开始时,应先点燃A装置的酒精灯,后点燃B装置的酒精灯
D.尾气处理装置可选用
9.(2026·北京朝阳·三模)以电石渣[主要成分为]为原料制备的流程如图1。已知:ⅰ.加热氯化时会生成,可进一步转化为。ⅱ.相关物质在水中的溶解度曲线如图2。下列说法不正确的是
。
A.氯化时生成的反应为
B.适当降低通入的速率并充分搅拌,可提高的利用率
C.若滤渣中无,滤液中约为
D.转化后的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶,可得到粗品
10.(2026·山西晋城·一模)某学习小组设计如下装置,探究①、②反应的发生。下列叙述错误的是
A.Ⅲ中发生反应:
B.为使反应现象明显,反应器中的进气管(虚线表示)不能太短
C.反应器中出现白烟,说明反应没有发生
D.实验结束后,将注射器1、2换成注射器3,排出有害气体
11.(2026·新疆·三模)氢碘酸常用于合成碘化物。某化学兴趣小组用如图装置(夹持装置等略)制备氢碘酸。
步骤如下:
ⅰ.向A中加入225.0 mL 和190.5 g ,快速搅拌,打开通入,反应完成后,关闭,静置、过滤得滤液;
ⅱ.将滤液转移至B中,打开,通入,接通冷凝水,加热保持微沸一段时间;
ⅲ.继续加热蒸馏,G中收集沸点为125~127℃间的馏分,得到175.5 mL氢碘酸(密度为1.7 ,HI的质量分数为56.9%)。
回答下列问题:
(1)仪器C的名称是___________,通入后A装置中发生反应的化学方程式为___________。
(2)步骤ⅰ中快速搅拌的目的是___________(填字母)。
a.便于产物分离 b.防止暴沸 c.防止固体产物包覆碘
(3)步骤ⅰ中随着反应的进行,溶解度变大,促进溶解的原因是___________(用离子方程式表示)。
(4)步骤ⅱ中加热保持微沸一段时间的目的是___________,尾气常用___________(填化学式)溶液吸收。
(5)步骤ⅱ实验开始时的操作顺序:先通入,再加热;步骤ⅲ实验结束时相对应的操作顺序是___________。
(6)列出本实验产率的计算表达式:___________。
(7)氢碘酸密封保存在棕色细口瓶中,并放在避光低温处,原因是___________。
12.(2026·青海西宁·一模)三氯氧磷()常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料,常温下为无色透明液体,易挥发,易水解。某实验小组在实验室制备并测定产品含量。回答下列问题。
I.制备。、水、氯气(纯净、干燥)通过氯化水解法制备三氯氧磷所需装置如下:
(1)仪器1使用前应___________(填操作),仪器2的作用是___________,仪器3中装入的物质为___________。
(2)按气流方向,上述装置正确的连接顺序是___________(用小写字母连接)。
(3)装置E中反应的化学方程式为___________。
(4)用氯化水解法生产三氯氧磷会产生含磷(主要为、等)废水。在废水中先加入适量漂白粉,再加入生石灰,可将磷元素转化为磷酸的钙盐沉淀并回收。
①漂白粉的主要作用是___________。
②不同条件对磷的沉淀回收率的影响如图所示(“”表示钙磷比,即溶液中与的浓度比),则回收时加入生石灰的目的是___________。
II.测定产品的含量。
通过佛尔哈德法可以测定三氯氧磷产品中元素含量(杂质不含),进一步可计算产品纯度,实验步骤如下:
①取产品于锥形瓶中,加入足量溶液,待完全水解后加稀硝酸至溶液呈酸性。
②向锥形瓶中加入溶液,使完全沉淀。
③向其中加入硝基苯,振荡,使沉淀表面被有机物覆盖。
④加入指示剂,用溶液滴定过量至终点,所用溶液体积为。
(5)滴定选用的指示剂是___________(填标号)。
a. b. c.淀粉 d.酚酞
(6)产品中三氯氧磷的纯度为___________(用含相关字母的计算式表示)。
能力进阶
13.(2025·黑龙江绥化·二模)二氧化氯是国际上公认的一种安全、低毒的绿色消毒剂。熔点为-59.5℃,沸点为11.0℃,极易溶于水,高浓度时极易爆炸,低浓度时爆炸性降低。某化学兴趣小组设计如图装置制备二氧化氯。回答下列问题:
(1)装置A的装混合液的仪器名称_______;装置B的作用是_______。制备时,还有一种气体产生,写出该反应的离子方程式_______。
(2)装置C使用冷水吸收二氧化氯的目的是_______。
(3)向装置A中通入氮气时流速不能过快,也不能过慢,其原因是_______。
(4)装置D吸收尾气,其产物之一是。该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为_______。
(5)测定装置C中二氧化氯溶液的浓度,步骤如下:
第一步:取20.00L装置C中的溶液于锥形瓶中,向其中加入过量酸性KI溶液发生反应:
第二步:加入淀粉作指示剂,向其中逐滴加入的溶液至达到滴定终点,发生反应:。
①第二步中滴定终点的标志是_______。
②装置C中二氧化氯溶液浓度为_______。
14.(2026·北京朝阳·二模)一种制备高浓度NaClO溶液(有效氯含量可达16.3%)的方法如下。
已知:i.有效氯含量指价氯元素的质量分数。
ii.;和均为无色。
(1)与NaOH溶液反应制得NaClO的化学方程式为___________。
(2)测定有效氯含量
量取5mL母液2,用蒸馏水稀释至250mL,加入过量KI溶液和盐酸,立即密封、摇匀。充分反应后,用标准溶液滴定至淡黄色,加入淀粉指示剂,滴定至终点。
①滴定终点的现象为___________。
②加入KI溶液和盐酸,发生反应的离子方程式为___________。
(3)探究第二次加碱的原因
实验:冰水浴条件下,直接向母液1中通入氯气,一段时间后,产生大量气体a,此时停止通入氯气,测得溶液b的、有效氯含量为1.3%。
①分析溶液b有效氯含量比母液1低的原因:
i.与水反应产生的HClO将NaClO氧化成。
ii.___________,产生。
②实验证实气体a中含有和,检验宜选用___________(填序号)。
a.澄清石灰水 b.溶液 c.品红溶液
③结合平衡移动原理,解释母液1转化为母液2的过程析出NaCl固体的原因___________。
15.(2025·内蒙古乌兰察布·三模)亚硝酰氯(ClNO)是有机物合成中的重要试剂,其沸点为-5.5℃,易水解。已知:AgNO2微溶于水,能溶于硝酸,,某学习小组在实验室用Cl2和NO制备ClNO并测定其纯度,相关实验装置如图所示。
(1)制备Cl2的发生装置可以选用______(填字母代号)装置,发生反应的离子方程式为__________________。
(2)欲收集一瓶干燥的氯气,选择合适的装置,其连接顺序为a→________________(按气流方向,用小写字母表示)。
(3)实验室可用图示装置制备亚硝酰氯:
①实验室也可用B装置制备NO,X装置的优点为________________________________。
②检验装置气密性并装入药品,打开K2,然后再打开K3,通入一段时间气体,其目的是____________________________________________________________________________,然后进行其他操作,当Z中有一定量液体生成时,停止实验。
(4)已知:ClNO与H2O反应生成HNO2和HCl。
①设计实验证明HNO2是弱酸:_________________________________________________。
(仅提供的试剂:1mol/L盐酸、1mol/L HNO2溶液、NaNO2溶液、红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸)。
②通过以下实验测定ClNO样品的纯度。取Z中所得液体m g溶于水,配制成250mL溶液;取出25.00mL样品溶于锥形瓶中,以K2CrO4溶液为指示剂,用 AgNO3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液的体积为20.00mL。滴定终点的现象是_________________,亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为________。[已知:Ag2CrO4为砖红色固体;,]
真题实战
1.(2026·北京·高考真题)用下图装置进行的相关实验。
装置
实验
试剂
现象
①
紫色石蕊溶液
溶液先变红色,一段时间后,溶液的红色褪去
②
溶液(含数滴溶液)
已知:石蕊溶液中存在(红色)(蓝色)平衡。
下列说法不正确的是
A.①中溶液变红,说明平衡逆向移动
B.取①中褪色后的溶液滴入溶液,溶液不再出现紫色
C.②中溶液变红,说明氧化性:
D.取②中褪色后的溶液滴入溶液,溶液不再出现红色
2.(2026·广东·高考真题)用如图装置进行实验,反应一段时间,关闭活塞和止水夹,熄灭酒精灯,冷却后提起铁丝,注入稀硫酸。下列说法错误的是
A.溶液变棕黄色,体现的还原性
B.浓硫酸的作用是吸收水分,干燥
C.U形管中溶液遇KSCN溶液变红,说明有存在
D.烧杯溶液中最终存在:
3.(2026·广东·高考真题)部分含C或N或Cl物质的分类与相应化合价关系如图。下列说法错误的是
A.分子中可存在键和键 B.可由受热分解产生
C.可存在的转化 D.、、均可用于自来水消毒
4.(2026·陕晋青宁卷·高考真题)Mn和Cl元素的部分价类二维关系如图。下列说法错误的是
A.基态Mn、Cl原子的最外层电子数相等
B.d的阴离子是正四面体结构
C.a的浓溶液可分别与c、g反应生成b
D.g和e(硫酸盐)反应生成f时,n(还原产物)∶n(氧化产物)=2∶3
5.(2025·天津·高考真题)下列叙述和反应方程式相对应且正确的是
A.实验室制备氨气:
B.与盐酸反应:
C.常温下,将氯气通入溶液中:
D.氯化亚铁溶液中加入稀硝酸:(稀)
6.(2025·河北·高考真题)氢碘酸常用于合成碘化物。某化学兴趣小组用如图装置(夹持装置等略)制备氢碘酸。
步骤如下:
ⅰ.在A中加入和,快速搅拌,打开通入,反应完成后,关闭,静置、过滤得滤液;
ⅱ.将滤液转移至B中,打开通入,接通冷凝水,加热保持微沸,直至除尽;
ⅲ.继续加热蒸馏,C中收集沸点为间的馏分,得到117mL氢碘酸(密度为,HI质量分数为57%)。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称:_______,通入发生反应的化学方程式:_______。
(2)步骤ⅰ中快速搅拌的目的:_______(填序号)
a.便于产物分离 b.防止暴沸 c.防止固体产物包覆碘
(3)步骤ⅰ中随着反应的进行,促进碘溶解的原因_______(用离子方程式表示)。
(4)步骤ⅱ中的尾气常用_______(填化学式)溶液吸收。
(5)步骤ⅱ实验开始时的操作顺序:先通入,再加热;步骤ⅲ实验结束时相对应的操作顺序:_______。
(6)列出本实验产率的计算表达式:_______。
(7)氢碘酸见光易分解,易被空气氧化,应保存在_______。
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第01讲 氯及其重要化合物
内容导航
夯实基础·突破重难·分层提能
考情・分析解读(课标要求 考情解读 备考策略)
知识・归纳梳理(知识导图 核心梳理 方法归纳)
考点一 氯及其化合物
知识点01 氯气的性质及用途
知识点02 新制氯水的成分和性质
知识点03 氯的常见氧化物
知识点04 氯的含氧酸及其盐
知识点05 氯胺
考点二 氯气的制法及含氯化合物的制备与应用
知识点01 氯气的实验室制法
知识点02 氯气的工业制法
考点三 卤族元素 溴、碘单质的提取
知识点01 卤素的性质
知识点02 卤素互化物、拟卤素
知识点03 卤素离子的检验方法
知识点04 卤素的提取
重难・核心突破(核心提炼 解题技巧 命题探究)
考向01 考查氯及其重要化合物的性质和应用
解题技巧 问题类型 → 知识提取 → 模型匹配
考向02 考查含氯消毒剂的性质及应用
考向03 考查含氯化合物的制备
解题技巧 含氯化合物制备原料转化路径
考向04 考查卤素及其化合物的性质及其应用
解题技巧 卤素性质三维模型
考向05 考查卤素互化物、拟卤素的性质、制法及其应用
解题技巧 卤素互化物、拟卤素解题的关键步骤
拔高・分层集训(基础演练 能力进阶 真题实战)
考情·分析解读
课标要求
1.掌握氯气的性质、用途。
2.了解重要的含氯化合物的性质及应用。
3.了解氯的单质及其重要化合物对环境的影响。
考题统计
核心考点
2026年
2025年
2024年
氯及其化合物的性质及其应用
河南卷T4,3分
湖南卷T4,3分
浙江1月卷T11,3分
陕晋青宁卷T7,3分
辽吉黑蒙卷T3,3分
贵州卷T6,3分
重庆卷T8,3分
氯气的实验室制法及含氯化合物的制备
河北卷T3,3分
黑吉辽蒙卷T4,3分
湖南卷T11,3分
北京卷T8,3分
广东卷T8,2分
浙江1月卷T2,3分
卤素及卤素离子的检验
河南卷T15
河北卷T15
安徽卷T5,3分
浙江1月卷T6,3分
河北卷T15
浙江1月卷T6,3分
辽吉黑卷T6,3分
河北卷T15
上海卷T(一)
考情解读
分析近三年高考试题,高考命题在本讲有以下规律:
1.从考查题型和内容上看,高考命题以选择题和非选择题呈现,考查内容主要有以下三个方面:
(1)以具体物质为依托,考查氯气的实验室制法和含氯化合物的制备;
(3)以具体工业实际为背景,考查氯气和含氯化合物的性质及其重要应用;
(2)以实验题形式为背景,综合考查卤素的性质;
2.从命题思路上看,侧重以具体物质和实验为背景,考查氯及其化合物的性质、制备和应用。
(1)选择题:常以具体物质性质为依托,综合考查含氯物质的性质。
(2)非选择题:以实验题形式,考查含氯物质的制备和性质。
备考策略
1.以氯单质及其重要化合物的性质、用途设计选择题;
2.以制取氯气设计有关实验题;
3.根据同主族元素性质的相似性设计信息题,考查溴、碘及其重要性质和用途。
根据高考命题的特点和规律,复习时要注意以下几个方面:
(1)从价态角度认识氯;
(2)实验室制备氯气的原理和方法;
(3)卤族元素性质的相似性和递变性。
基础・知识梳理
知识导图
核心梳理
考点一 氯及其化合物
知识点1 氯气的性质及用途
1.物理性质
颜色
状态
气味
密度
溶解性(25 ℃)
黄绿色
气体
刺激性
比空气大
1体积水溶解约2体积Cl2
氯气有毒,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
1)从氯的原子结构认识氯气的氧化性:
依据氯气的氧化性完成下列方程式:
与金属反应
①Na:2Na+Cl22NaCl,产生黄色火焰,冒白烟
②Fe:2Fe+3Cl22FeCl3,棕红(褐)色烟。
③Cu:Cu+Cl2CuCl2,棕黄色烟。
与非金属反应
H2:H2+Cl22HCl,苍白色火焰;
H2和Cl2的混合气体光照时会发生爆炸。
与还原性无机化合物反应
①与碘化钾溶液反应:Cl2+2KI===2KCl+I2。
②与SO2水溶液反应:Cl2+SO2+2H2O===H2SO4+2HCl。
③与FeCl2溶液反应:Cl2+2FeCl2===2FeCl3。
2)从化合价的角度认识Cl2的歧化反应
Cl2中氯元素化合价为0,为中间价态,可升可降,氯气与水或碱反应,氯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。
与水反应
化学方程式:Cl2+H2OHCl+HClO,
离子方程式:Cl2+H2OH++Cl-+HClO。
与碱反应
①与烧碱反应:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
但在加热条件下发生3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O。
②制取漂白粉:2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
3.氯气的用途
(1)制漂白液、漂白粉、漂粉精
Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O(制漂白液)
2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(制漂白粉、漂粉精)
(2)工业制盐酸
H2+Cl22HCl,不可光照
(3)合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、染料和药品等。
(1)常温下液态氯与铁不反应,故可用钢瓶贮运液氯。
(2)氯气与变价金属反应时,一般生成高价金属氯化物。
(3)氯气与氢气反应时,反应条件不同,现象不同,在点燃条件下安静燃烧,发出苍白色火焰;而在光照条件下,会发生爆炸。
(4)1 mol Cl2与足量H2完全反应转移电子数为2NA,1 mol Cl2与足量强碱完全反应转移电子数为NA,1 mol Cl2与足量水充分反应转移电子数小于NA(可逆反应)。
(5)工业制漂白粉应选择石灰乳,而不是石灰水、石灰粉。
知识点2 新制氯水的成分和性质
1.新制氯水中平衡及其应用
(1)新制氯水中的平衡
氯气能溶于水(1∶2),氯气的水溶液称为氯水,溶于水的氯气只有少量与水反应,氯水中存在:
一个完全电离:HCl===H++Cl-
三个平衡:Cl2+H2OHCl+HClO、HClOH++ClO-、H2OH++OH-
(2)新制氯水中平衡的应用
加入的物质或改变的条件
粒子浓度变化
平衡移动方向
应用
可溶性氯化物
c(Cl-)增大
左移
①用饱和食盐水除去Cl2中的HCl
②用排饱和食盐水法收集Cl2
盐酸
c(H+)和c(Cl-)增大
左移
次氯酸盐与浓盐酸反应制Cl2
NaOH
c(H+)和c(HClO)减小
右移
用NaOH溶液吸收多余的Cl2
CaCO3
c(H+)减小
右移
制高浓度的HClO溶液
光照
c(HClO)减小
右移
氯水应现配现用或避光保存
2.根据可逆反应的特点,氯水中存在着上述关系中的各种微粒:
3.氯水性质的多重性: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不同。
4.液氯、新制氯水、久置氯水的比较
液氯
新制氯水
久置氯水
类别
纯净物
混合物
混合物
微粒
Cl2
H2O、Cl2、HClO、ClO-、Cl-、H+、OH-
H2O、Cl-、H+、OH-
颜色
黄绿色
淡黄绿色
无色
性质
氧化性
酸性、氧化性
酸性
氯水的组成及性质在应用中的常见误区
(1)氯水中因HClO见光分解,随着HClO的消耗,最后成为盐酸,故久置氯水酸性增加,无漂白性。因此,氯水要现用现配。
(2)不能用pH试纸测量氯水、次氯酸盐溶液的pH。
(3)Cl2尽管有较强的氧化性,但没有漂白性,氯水具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了强氧化性的HClO。
(4)ClO-与Fe2+、I-、S2-、HS-、SO等在水中因发生氧化还原反应而不能大量共存。
知识点3 氯的常见氧化物
1.一氧化二氯
①性质
次氯酸的酸酐,溶于水产生不稳定的次氯酸并最终变为盐酸。
②外观与性状
棕黄色气体,有刺激性气味。
③制法
用新制备的黄色氧化汞与氯气反应可制得一氧化二氯:2HgO+2Cl2===Cl2O+HgCl2·HgO;
也可以用氯气与潮湿的碳酸钠反应来制取:2Na2CO3+H2O+2Cl2===2NaCl+2NaHCO3+Cl2O。
2.二氧化氯
①物理性质
是一种黄绿色到橙黄色的气体,极易溶于水。
②制取
Cl2+2NaClO2===2ClO2+2NaCl或:5NaClO2+4HCl===4ClO2↑+5NaCl+2H2O。
③用途
是一种广谱、高效的灭菌剂。
知识点4 氯的含氧酸及其盐
1.氯的含氧酸
(1)氯的含氧酸的种类
HClO(次氯酸)、HClO2(亚氯酸)、HClO3(氯酸)、HClO4(高氯酸)。
(2)氯的含氧酸的性质
酸性:HClO4>HClO3>HClO2>HClO
氧化性:HClO>HClO2>HClO3>HClO4。
(3)次氯酸
①不稳定性
次氯酸分解反应的化学方程式为2HClO2HCl+O2↑,氯水要现用现配,且保存在棕色试剂瓶中,并置于冷暗处。
②强氧化性
a.能将有机有色物质氧化为无色物质,作漂白剂。
b.杀菌消毒。
③弱酸性
比碳酸弱,比碳酸氢根强,向NaClO溶液中通入少量CO2,离子方程式为ClO-+CO2+H2O===HCO3-+HClO。
④次氯酸的漂白原理、特点及应用范围
a.原理:将含有机色素的物质氧化为稳定的无色物质。
b.特点:被HClO漂白后的物质,久置后不再恢复原色,即HClO的漂白具有不可逆性。
c.应用范围:几乎所有的含有机色素物质遇HClO都会褪色。
2.氯的含氧酸盐
1)“84”消毒液
主要成分
NaCl、NaClO
有效成分
NaClO
与洁厕灵(主要成分盐酸)反应
立即会产生氯气,其离子方程式是ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O。
2)漂白粉
①成分
漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2,其中有效成分是Ca(ClO)2。
②化学性质
水解呈碱性,具有强氧化性。
③漂白原理
在潮湿的空气中能吸收CO2,化学方程式为Ca(ClO)2+CO2+H2O===2HClO+CaCO3↓。
④久置失效原理
Ca(ClO)2+CO2+H2O===2HClO+CaCO3↓;2HClO2HCl+O2↑,必须密封保存。
3)NaClO2(亚氯酸钠)
①性质
呈碱性,是一种强氧化剂,遇酸放出ClO2气体。
②用途
是一种高效氧化性漂白剂。主要用于棉纺、亚麻、纸浆漂白、食品消毒、水处理、杀菌灭藻和鱼药制造。
知识点5:氯胺
种类
氯胺是由氯气遇到氨气反应生成的一类化合物,主要包括一氯胺(NH2Cl)、二氯胺(NHCl2)和三氯胺(NCl3),是常用的饮用水二级消毒剂。
化合价
氯胺中氯为+1,N为-3,H为+1。
消毒原理
氯胺在水中发生缓慢水解生成次氯酸,发挥消毒杀菌作用,水解方程式如下:
NH2Cl+H2ONH3+HClO、NHCl2+2H2ONH3+2HClO、NCl3+3H2ONH3+3HClO
①向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2,发生的反应为Ca2++2ClO-+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO。
②向Ca(ClO)2溶液中通入SO2,生成的是CaSO4而不是CaSO3。
③次氯酸盐(ClO-)无论是在酸性、碱性还是中性条件下,均具有强氧化性,均能氧化I-、Fe2+、SO、S2-等还原性离子。
④84消毒液(主要成分NaClO)和洁厕灵(主要成分HCl)不能混合使用,否则会产生有毒气体——氯气。
⑤氯气没有漂白性,不能使干燥的有色布条褪色,但可使湿润的有色布条褪色,起漂白作用的是HClO。
⑥常温下干燥的氯气或液氯均不与铁反应,故液氯通常储存在钢瓶中。
考点二 氯气的制法及含氯化合物的制备与应用
知识点1 氯气的实验室制法
1.制取原理
实验室通常用强氧化剂MnO2、KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、Ca(ClO)2等氧化浓盐酸制取氯气。
(1)用MnO2制取Cl2的化学方程式:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)其他制备Cl2的化学反应原理(特点:不需要加热)
①14HCl(浓)+K2Cr2O7===2KCl+2CrCl3+7H2O+3Cl2↑
②16HCl(浓)+2KMnO4===2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑
③6HCl(浓)+KClO3===KCl+3H2O+3Cl2↑
④4HCl(浓)+Ca(ClO)2===CaCl2+2Cl2↑+2H2O
2.实验装置
(1)该发生装置适合固体与液体混合共热制取气体。
①实验中要使用浓盐酸而不使用稀盐酸这是因为MnO2与稀盐酸不反应。
②滴加浓盐酸时要拔开分液漏斗塞子(或使分液漏斗盖上的小孔对齐),目的是便于分液漏斗中的液体流出。(2)装置中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl气体;装置特点是“长管进气,短管出气”。
(3)装置中浓H2SO4是液体干燥剂,用于除去Cl2中的水蒸气。但浓硫酸不能干燥碱性气体(如NH3)、不能干燥还原性气体(如H2S)。
(4)用排空气法收集密度比空气大的气体(如Cl2)时,要求装置中“长管进气,短管出气”;若收集密度比空气小的气体(如H2、NH3等),则装置中“短管进气,长管出气”。
(5)尾气处理:
①为防止多余的Cl2污染环境,常用NaOH溶液进行吸收。化学方程式为2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O。
②吸收Cl2时,不能用澄清的石灰水,原因是石灰水中Ca(OH)2量太少,吸收不完全。
(6)实验装置改进。
①制备装置
橡皮管a的作用:使圆底烧瓶与分液漏斗内气压相等,保证液体顺利流下。
②净化装置
改进作用:
a.装置中长颈漏斗的作用除用于检查装置气密性外,还可以检查整套装置是否发生堵塞。若发生堵塞现象为:长颈漏斗中液面上升。
b.该装置的作用之一是观察气体的生成速率。
③干燥装置
改进作用:用无水氯化钙或五氧化二磷固体同样能吸收氯气中的水蒸气,且操作方便安全,但不能用碱石灰。
3.制取流程
制备装置类型
固体+液体气体
净化方法
用饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸除去水蒸气
收集方法
①氯气的密度比空气大,可用向上排空气法收集②氯气在饱和食盐中的溶解度较小,可用排饱和食盐水法收集。
验满方法
①将湿润的淀粉KI试纸靠近盛Cl2的试剂瓶口,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的试剂瓶口,观察到试纸先变红后退色,则证明已集满;③根据氯气的颜色,装置充满了黄绿色气体,则证明已集满。
尾气吸收
用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收,不用Ca(OH)2溶液吸收的原因是Ca(OH)2溶解度小,溶液浓度低,吸收不完全。
实验室制取氯气的注意事项
(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。
知识点2 氯气的工业制法
1.反应原理:通过直流电电解饱和食盐水,反应的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑。
2.工艺流程
(1)精制食盐水去除杂质(如钙、镁离子)后电解;
(2)氯气从阳极区析出,经冷却、干燥、压缩液化后储存;
(3)副产物氢气与氢氧化钠分别收集利用。
3.技术优化
(1)采用隔膜电解槽或离子膜电解槽,隔离阴阳极产物防爆;
(2)控制电解温度(60–80°C)及电流密度以提高效率。
考点三 卤族元素 溴、碘单质的提取
知识点1 卤素的性质
1.溴、碘单质的物理性质
性质
Br2
I2
颜色
深红棕色
紫黑色
状态
液体
固体
溶解性及
溶液颜色
水中
溶解度不大,橙色
溶解度不大,黄色
有机溶剂中
易溶,橙红色
易溶,紫红色
特性
易挥发、有毒
①易升华
②使淀粉溶液变蓝
2.卤素单质性质的相似性
(1)都能与大多数金属反应,如溴与铁反应生成FeBr3,但I2与Fe反应生成FeI2。
(2)都能与H2反应生成HX(X代表F、Cl、Br、I)。
(3)都能与水反应:X2+H2OHX+HXO(X代表Cl、Br、I)。
(4)都能与碱溶液反应。
3.卤素单质的递变性
(1)颜色逐渐加深
(2)熔、沸点逐渐升高
(3)密度逐渐增大
(4)氧化性逐渐减弱
4.卤素性质的特殊性
(1)氟:①无正价,非金属性最强,F-的还原性最弱;②F2与H2反应在暗处即爆炸,F2与水剧烈反应,化学方程式:2F2+2H2O===4HF+O2;③氢氟酸是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在塑料瓶中。
(2)溴:①Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质;②Br2易溶于有机溶剂;③液态Br2有剧毒,易挥发,故盛溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴不能用橡胶塞。
(3)碘:①淀粉遇I2变蓝色;②I2加热时易升华;③I2易溶于有机溶剂;④I2易与Na2S2O3反应:I2+2S2O===2I-+S4O,此反应常用于滴定法(以淀粉为指示剂)来定量测定碘的含量。
(4)卤化银:AgBr、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。
5.卤素单质溶于水或有机溶剂所呈现的颜色
单质
水
CCl4
汽油(或苯)
酒精
Cl2
淡黄→黄绿
黄绿
黄绿
黄绿
Br2
黄→橙
橙→橙红
橙→橙红
橙→橙红
I2
深黄→褐
紫→深紫
淡紫→紫红
淡紫→紫红
6.卤族化合物的相似性和递变性
(1)卤素化合物的性质
化合物
性质
备注
氢化物
稳定性:HF>HCl>HBr>HI
还原性:HF<HCl<HBr<HI
水溶液的酸性:HF<HCl<HBr<HI
HF几乎没有还原性;HF为弱酸,HCl、HBr、HI均为强酸
金属卤化物
卤素离子的还原性:F-<Cl-<Br-<I-
I-的还原性很强,能被Fe3+、HNO3、MnO(H+)、H2O2、O2、ClO-、ClO等氧化剂氧化
次卤酸盐(XO-、F除外)
均具有氧化性(填“氧化”或“还原”)
次卤酸盐能氧化相应的卤素离子生成卤素单质(F除外):如ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O
卤酸盐(XO、
F除外)
均具有氧化性(填“氧化”或“还原”)
卤酸盐能氧化相应的卤素离子生成卤素单质(F除外):如ClO+5Cl-+6H+===3Cl2↑+3H2O
(2)卤化银的性质
溶解性
AgCl、AgBr、AgI均不溶于水和稀硝酸,而AgF可溶于水
颜色
AgF、AgCl均为白色,AgBr为浅黄色,AgI为黄色
感光性
除AgF外,均有感光性,其中AgBr常作感光材料
①F2能与水反应放出O2,故F2不能从其他卤化物的水溶液中将卤素单质置换出来。
②氯、溴单质的氧化性较强,能与一些还原性离子反应,如Br2与SO、Fe2+反应的离子方程式分别为SO+Br2+H2O===SO+2Br-+2H+、2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-。
③卤族元素的单质F2、Cl2、Br2均能将Fe氧化为Fe3+,而I2只能将铁氧化为Fe2+。
④加碘食盐中的碘是KIO3而不是I2或KI。
⑤实验室里常用萤石(CaF2)与浓H2SO4反应在铅皿中制取HF,反应的化学方程式为CaF2+H2SO4CaSO4+2HF↑;氢氟酸保存在塑料瓶中。
知识点2 卤素互化物、拟卤素
1.卤素互化物
(1)概念:由两种卤素互相结合而成的物质叫卤素互化物。如IBr、ICl、BrF3、ClF3。
(2)性质:卤素互化物与卤素单质的性质相似,有较强的氧化性,如能与金属、H2O、NaOH等反应:2IBr+2Mg===MgBr2+MgI2、IBr+H2O===HBr+HIO、IBr+2NaOH===NaBr+NaIO+H2O。
卤素互化物中,非金属性弱的元素显正价,如:ICl中,I显+1价,Cl显-1价,所以卤素互化物与水或碱的反应一般属于非氧化还原反应。
2.拟卤素
(1)概念:指由两个或多个非金属原子组成的原子团,其中性分子的性质与卤素单质(如Cl2)相似,对应的阴离子(如CN-)性质也与卤素阴离子(如Cl-)相似。
(2)性质特点(与卤素的相似性)
性质
拟卤素示例
卤素对照
游离态为双原子分子
(CN)2(气态,结构式N≡C-C≡N)
Cl2(双原子分子)
形成氢酸
HCN(氢氰酸,弱酸)
HCl(强酸)
生成盐类
NaCN、KSCN、AgSCN
NaCl、KBr
与金属反应
2Fe + 3(SCN)2=2Fe(SCN)3(棕红色)
2Fe + 3Cl2=2FeCl3
歧化反应
(CN)2+ H2O =HCN + HOCN
Cl2+ H2O = HCl+ HOCl
还原性(阴离子)
2SCN-+4H++MnO2Mn2++(SCN)2+ 2H2O
2Cl-+4H++ MnO2Mn2++ Cl2↑+ 2H2O
氧化性(单质)
(SCN)2+ 2I—=I2+ 2SCN-
Cl2+ 2Br-= Br2+ 2Cl-
(3)常见拟卤素总结
①对称分子:(CN)2(氰)、(SCN)2(硫氰)、(OCN)2(氧氰)。
②阴离子:CN-(氰根)、SCN-(硫氰酸根)、N3-(叠氮根)。
③不对称化合物:ClCN(氯化氰)、BrN3(叠氮溴)。
(4)卤素单质和“类卤素”的氧化性由强到弱的顺序为:F2、(OCN)2、Cl2、Br2、(CN)2、(SCN)2、I2。
知识点3卤素离子的检验方法
1.AgNO3溶液——沉淀法
未知液生成
2.置换——萃取法
未知液
有机层呈
3.氧化——淀粉法检验I-
未知液未知液 蓝色溶液,表明有I-
知识点4卤素的提取
1.氯的提取——氯碱工业
海水→粗盐饱和食盐水
电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。
2.海水提取溴
(1)工艺流程
(2)发生反应的化学方程式
①2NaBr+Cl2===Br2+2NaCl;
②Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4;
③2HBr+Cl2===2HCl+Br2。
3.海带中提取碘
(1)工艺流程
(2)发生反应的离子方程式:Cl2+2I-===I2+2Cl-。
重难・核心突破
考点01 考查氯及其重要化合物的性质和应用
【例1】(2026·湖南衡阳·二模)氯及其化合物的转化关系如图所示(部分条件和产物已省略)。
下列叙述错误的是
A.反应①中作催化剂,反应③中作氧化剂
B.反应②中利用高沸点酸()制备低沸点酸(HCl)
C.反应③中过量时还原剂能完全反应
D.反应④中氧化剂与还原剂的质量比为5:1
【答案】C
【解析】A.反应①:2KClO32KCl+3O2↑,MnO2作催化剂;反应③:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,MnO2作氧化剂,A正确;
B.反应②利用高沸点酸()制低沸点酸(HCl):KCl+H2SO4(浓)KHSO4+HCl↑或2KCl+H2SO4(浓)K2SO4+2HCl↑,B正确;
C.反应③:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,二氧化锰只与浓盐酸反应,不与稀盐酸反应,MnO2过量时,随着反应进行,盐酸浓度降低到某一浓度反应停止,HCl(还原剂)不能完全反应,C错误;
D.反应④在加热条件下,Cl2与KOH转化为KCl和KClO3:3Cl2+6KOH5KCl+KClO3+3H2O,氧化剂为Cl2,还原剂为Cl2;氧化剂与还原剂均为氯气,质量比等于物质的量之比,为∶=5∶1,D正确;
故答案为C。
问题类型 → 知识提取 → 模型匹配
(1)制备类:聚焦装置(除杂→收集→尾气处理)与氧化剂选择(MnO2/KMnO4)。
(2)性质类:采用"价态-环境"双判断法(如碱性环境歧化反应、酸性环境归中反应)。
(3)检验类:AgNO3验证Cl-,淀粉KI验证Cl2。
【变式探究1】(2026·新疆·一模)亚氯酸钠受热易分解。以为原料制备的工艺流程如下:
下列说法中正确的是
A.反应1中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为
B.反应2中,作氧化剂
C.采用减压蒸发是为了防止高温分解
D.从“母液”中可回收的主要物质是
【答案】C
【分析】氯酸钠在酸性环境下与二氧化硫反应生成硫酸钠和ClO2,母液中为硫酸钠;ClO2与H2O2在碱性条件下反应生成NaClO2,Cl元素化合价降低,ClO2为氧化剂,H2O2中O元素化合价升高,为还原剂;减压蒸发是为了防止NaClO2分解,据此回答。
【解析】A.反应1为2NaClO3+SO2= 2ClO2+ Na2SO4,NaClO3中Cl化合价降低(作氧化剂),SO2中S化合价升高(作还原剂),氧化剂和还原剂物质的量之比为2∶1,A错误;
B.反应 2 中ClO2转化为NaClO2,Cl元素的化合价降低,ClO2作氧化剂,H2O2中O元素的化合价升高,H2O2作还原剂,B错误;
C.减压蒸发在较低温度下进行,可以防止常压蒸发时温度过高,NaClO2受热分解,C正确;
D.根据上述分析可知,反应1中除了生成ClO2外,还有Na2SO4生成,则从母液中可以提取Na2SO4,D错误;
故答案为:C。
【变式探究2】(2025·陕西西安·模拟预测)部分含氯或硫物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断合理的是
A.b→c的转化必须在加热条件下才能进行
B.e和h均具有强氧化性,可用作生活中消毒剂
C.酸雨的形成包含了d→f→g的转化过程,每一步均为氧化还原反应
D.a和d反应生成c和水,物质e可将金属单质氧化形成最高价态化合物
【答案】B
【分析】根据化合价可以推断,a为,b为,c为或,d为或,e为,f为,g为,h为次氯酸盐,由此解答;
【解析】A.b为,c可能为,浓盐酸与常温下即可反应生成,无需加热,A错误;
B.e为,h为次氯酸盐,都具有强氧化性,可以作为生活中的消毒剂,B正确;
C.d为,f为,d转化为f的化学方程式为,该反应无化合价变化,属于非氧化还原反应,并非每一步都是氧化还原反应,C错误;
D.a为,d为二者反应为,生成c和水,e为,不能将所有金属单质都氧化成最高价态化合物,D错误;
故选B。
考点02 考查含氯消毒剂的性质及应用
【例2】(2026·北京·三模)NaClO2是重要的含氯消毒剂。一种制备NaClO2的工艺流程如图所示,下列说法不正确的是
已知:i.NaClO2饱和溶液结晶时,温度低于38℃析出;38℃~60℃,析出NaClO2;
ii.60℃以上NaClO2易分解。
A.“滤渣”的主要成分为CaCO3
B.流程中两处盐酸的作用不同
C.操作a:减压蒸发(控制温度为55℃),将溶液冷却至38℃,趁热过滤
D.理论上,该流程中=2:1
【答案】D
【分析】粗食盐水(含杂质)中加入过量试剂X()沉淀,所得滤渣为,过滤后向滤液中加入适量盐酸(除去过量的)并进行电解,得到氢气和氯酸钠,向所得含氯酸钠中加入盐酸反应得到氯气(副产物)和二氧化氯气体,将二氧化氯用含NaOH的过氧化氢溶液吸收,二氧化氯被还原为NaClO2,过氧化氢被氧化为氧气,NaClO2溶液经过减压蒸发、冷却结晶、过滤得到NaClO2晶体。
【解析】A.粗食盐水含杂质,加入过量含的试剂X,将转化为滤渣除去,A正确;
B.第一处使用的盐酸是为了除去滤液中过量的并调节pH,第二处使用盐酸是提供,与发生归中反应生成气体,作用不同,B正确;
C.根据信息,38℃60℃析出,高于60℃易分解,低于38℃析出。因此,为得到晶体,应在55℃(38℃60℃之间)蒸发浓缩,然后降温结晶,为防止析出,应趁热过滤,控制温度不低于38℃,C正确;
D. 流程中制备的反应为。后续用将还原为,反应为。根据两个反应的化学计量数关系可知,每生成1 mol ,同时生成2 mol ,而2 mol 反应生成1 mol ,故理论上,D项错误。
故选D。
【变式探究1】(2025·湖南长沙·二模)已知二氧化氯()为新型绿色消毒剂,沸点为9.9℃,可溶于水、有毒,浓度较高时易发生爆炸。利用与在碱性条件下制备少量的实验装置如图所示。下列说法正确的是
A.实验中通入气体的目的是稀释,防止发生爆炸
B.配制分液漏斗中的混合液时,应将甲醇倒入浓硫酸中,同时不断搅拌
C.装置乙中应使用热水浴,以加快化学反应速率
D.装置乙发生的反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2
【答案】A
【分析】在甲装置烧瓶中用CH3OH、NaClO3和浓硫酸反应可制得ClO2,反应原理为:CH3OH+4NaClO3+4H2SO4(浓)=4ClO2↑+HCOOH+4NaHSO4+3H2O,通入CO2气体将ClO2稀释,防止其浓度过大引起爆炸,生成的ClO2在乙装置和H2O2在碱性条件下生成少量NaClO2,丙用于吸收尾气,防止大气污染。
【解析】A.甲装置为ClO2发生装置(NaClO3与甲醇在浓硫酸酸性条件下反应生成ClO2),ClO2浓度较高时易爆炸,通入CO2可稀释生成的ClO2气体,降低其浓度,防止爆炸,A正确;
B.CH3OH和浓硫酸混合时,应将浓硫酸沿器壁缓慢倒入甲醇中并搅拌,若将甲醇倒入浓硫酸,会因局部过热导致液体飞溅,B错误;
C.ClO2沸点为9.9℃,易挥发,乙装置需冷凝ClO2以使其充分溶解反应,应使用冷水浴而非热水浴(热水会导致ClO2挥发损失),C错误;
D.乙装置中ClO2(Cl:+4→+3,得1e-,氧化剂)与H2O2(O:-1→0,失2e-,还原剂)反应,根据电子守恒,氧化剂(ClO2)与还原剂(H2O2)物质的量之比为2:1,D错误;
故选A。
【变式探究2】(2026·宁夏银川·二模)已知二氧化氯()为新型绿色消毒剂,沸点为9.9℃,可溶于水、有毒,浓度较高时易发生爆炸。利用与在碱性条件下制备少量的实验装置如图所示。下列说法正确的是
A.配制分液漏斗中的混合液时,应将甲醇倒入浓硫酸中,同时不断搅拌
B.装置乙中应使用热水浴,以加快化学反应速率
C.实验中通入气体的目的是稀释,防止发生爆炸
D.装置乙发生的反应中,每转移2NA个电子,产生气体22.4 L(忽略ClO2的挥发)
【答案】C
【分析】由实验装置图可知,装置甲中甲醇在浓硫酸作用下与氯酸钠反应制备二氧化氯,实验时需通入二氧化碳稀释二氧化氯,防止二氧化氯浓度过大引起爆炸;装置乙中二氧化氯与过氧化氢和氢氧化钠的混合溶液反应制备亚氯酸钠;装置丙中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收未反应的二氧化氯,防止污染空气。
【解析】A.配制浓硫酸和甲醇混合液时,应将浓硫酸缓慢倒入甲醇溶液中并搅拌,若将甲醇溶液倒入浓硫酸会导致液体飞溅,A错误;
B.由分析可知,装置乙是二氧化氯与过氧化氢和氢氧化钠的混合溶液反应制备亚氯酸钠的装置,实验时若使用热水浴会因为温度过高使二氧化氯气化逸出、过氧化氢受热分解,导致反应物浓度减小,降低反应速率,所以装置乙应使用冷水浴,B错误;
C.由分析可知,实验时需通入二氧化碳稀释二氧化氯,防止二氧化氯浓度过大引起爆炸,C正确;
D.缺标准状况下,无法依据22.4 L/mol计算反应转移2NA个电子时,装置乙中反应生成氧气的体积,D错误;
故选C。
考点03 考查含氯化合物的制备
【例3】(2025·山东临沂·三模)四氯化锡可用作媒染剂、有机合成中的催化剂等。某研究小组利用氯气和熔融的锡(主要成分为Sn,还有少量Cu)反应来制备无水四氯化锡。实验装置如下:
有关信息如下表:
化学式
SnCl2
SnCl4
熔点/℃
246
-33
沸点/℃
652
114
其他性质
无色晶体,能被I2、O2等氧化
无色液体,易水解生成SnO2·xH2O
回答下列问题:
(1)仪器A的名称为________,试剂X选用________。
(2)实验开始时,打开活塞________(填“K1”、“K2”或“K1和K2”)向A中缓慢滴加浓盐酸并加热,当排尽装置中的空气后点燃丁处的酒精灯,判断装置中空气已排尽的现象是________________。
(3)锡屑中含铜杂质导致丁装置试管内产生CuCl2,但不影响戊中产品的纯度,分析原因是________。
(4)该实验设计存在一处缺陷,改进的措施是________________。
(5)测定产品纯度。取a g产品溶于少量浓盐酸,加入蒸馏水稀释至250 mL。取20 mL稀释液于锥形瓶中,滴加几滴淀粉溶液,用c mol·L-1 I2溶液滴定至终点,消耗滴定溶液V mL。该产品中SnCl2含量为________%。若操作时间过长,会导致测得产品中SnCl4含量________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
【答案】(1)
圆底烧瓶
饱和食盐水
(2)
丁装置(或戊装置)中充满黄绿色气体
(3)
的沸点较高,在加热条件下不会气化,留在丁装置中,而沸点较低,气化后进入戊装置被冷凝收集
(4)
在仪器B的出口处连接一个盛有碱石灰的干燥管
(5)
偏高
【分析】由图可知,装置甲制取氯气,由于浓盐酸易挥发,产生的氯气里含有氯化氢气体及水蒸气,乙装置试剂为饱和NaCl溶液除去氯化氢,丙装置试剂为浓硫酸吸收水蒸气,装置丁中生成SnCl4,在装置戊中冷却后收集,据此分析;
【解析】(1)仪器A为圆底烧瓶;甲装置制备的氯气中混有HCl杂质和水蒸气,乙装置用于除去HCl,因此X选用饱和食盐水(饱和氯化钠溶液);
(2)该装置为恒压滴液装置,只需打开活塞即可使浓盐酸顺利滴下;氯气为黄绿色气体,当装置内空气排尽后,整个装置会充满黄绿色气体,以此可判断空气排尽;
(3)加热反应时,沸点低(),气化后进入戊装置被冷凝收集,而是高沸点固体,在加热条件下不会气化,留在丁装置中,因此不会影响戊中产品纯度;
(4) 易水解,原装置中戊直接连通大气,空气中的水蒸气会进入戊导致产品水解,且多余氯气直接排放会污染空气,因此改进方法为在戊后,仪器B的出口处连接一个盛有碱石灰的干燥管,既处理尾气,又防止水蒸气进入;
(5)滴定反应为,(20 mL待测液),则250 mL待测液中,,因此的质量分数为;若操作时间过长,会被空气中的氧气氧化,滴定消耗体积偏小,测得含量偏低,因此含量偏高。
含氯化合物制备原料转化路径
1.氯气核心制备法
(1)实验室法:MnO2+浓盐酸(加热)→Cl2(净化顺序:饱和食盐水除HCl→浓H2SO4除水)。
(2)工业法:电解饱和食盐水→Cl2(隔膜法防NaOH与Cl2副反应)。
2.价态跃迁规律:Cl-(电解)→Cl2→ClO-(碱吸收)→ClO3-(热电解)→ClO2(还原氧化)。
【变式探究1】(2026·福建福州·模拟预测)五氯化锑主要作为氟化工的催化剂,也用作纺织工业中织物的阻燃剂等。根据 ,利用如下装置(夹持仪器已略)制备。
已知:ⅰ.毛细管可以连通大气,减压蒸馏时可吸入极少量的空气,产生微气泡以代替沸石;
ⅱ.锑的两种氯化物的性质如下表。
物质
熔点
沸点
部分性质
73.4℃
223℃
极易水解
2.8℃
101 kPa
2.9 kPa
1.8 kPa
极易水解,露置在空气中发烟
140℃,同时开始分解
79℃
68℃
回答下列问题:
(1)仪器A的名称是___________;仪器B中反应的离子方程式为___________。
(2)分离SbCl5时,采用减压蒸馏的原因_______。调节减压装置至压强为1.86kPa,收集_______℃左右的馏分。
(3)分离提纯时,应关闭活塞___________,打开活塞___________,开启“抽气”装置,对仪器D再次加热,毛细管的作用为___________。当装置中压强为2.0 kPa时,温度计示数范围可能为___________(填字母)。
a.80~82℃ b.74~76℃ c.62~65℃
(4)假设该产品只含一种杂质,经元素分析仪测得产品中元素Cl、Sb的质量之比为,则产品中与的物质的量之比为___________。
【答案】(1)恒压滴液漏斗
(2)降低沸点,防止SbCl5分解 68℃
(3)k2 k3 在减压蒸馏时防止暴沸 b
(4)3:2
【分析】本实验用于制备,仪器A和B组成的装置用于制备氯气,而由于和都极易水解,所以用仪器C中的试剂进行干燥气体;氯气溶于水生成酸,所以可用浓硫酸干燥。干燥后的氯气再通入仪器D中与反应生成,最后经过蒸馏装置蒸出。
【解析】(1)仪器A为带平衡气压支管的恒压滴液漏斗;仪器B中氯酸钾和浓盐酸发生归中反应制氯气,离子方程式为。
(2)由表格信息可知,常压下沸点为140℃,且140℃时会分解,减压蒸馏可降低沸点,避免分解;题目压强1.86kPa接近表格中1.8kPa,对应沸点为68℃,因此收集68℃左右的馏分。
(3)减压提纯时,需要切断原氯气进气通路,因此关闭活塞k2,打开毛细管的活塞k3,保证体系减压;根据题干已知信息,毛细管吸入空气产生微气泡代替沸石,作用是防止暴沸;压强越低沸点越低:表格中2.9kPa对应沸点79℃,1.8kPa对应沸点68℃,2.0kPa介于1.8kPa和2.9kPa之间,因此沸点介于68℃~79℃,只有74∼76℃符合,故选b。
(4)设,,,,根据质量比: ,化简得,解得x:y=3:2。
【变式探究2】(2025·广东广州·一模)在生产、生活中有广泛应用。某小组设计实验制备并探究外界因素对其水解程度的影响。回答下列问题:
实验一:制备。实验装置如图所示(夹持仪器已省略)。
(1)写出装置A中发生反应的离子方程式_______。
(2)装置B中试剂是_______。
实验二:探究外界因素对水解程度的影响(在本题设定温度范围内只发生水解反应,不考虑其他副反应)。
【查阅资料】
水解程度,次氯酸溶液浓度可以通过荧光探针方法准确测定。
【提出猜想】
猜想1:其他条件相同,pH越大,水解程度越小;
猜想2:其他条件相同,浓度越小,水解程度越大;
猜想3:其他条件相同,适当升温,水解程度增大。
【设计实验】
实验方案如下(各溶液浓度均为,每支试管各滴加3滴相同浓度的紫色石蕊溶液):
序号
温度
(溶液)
(溶液)
(溶液)
()
褪色时间
1
20
10.0
0
0
5.0
2
20
5.0
0
0
10.0
3
20
10.0
2.0
0
4
20
10.0
0
2.0
3.0
5
30
10.0
0
0
5.0
(3)在实验中,补充数据_______。
(4)实验1、3、4测得结果:,能证明猜想1成立,请用平衡移动原理解释实验结果:_______;实验1、2不能验证猜想2,其原因是_______。
(5)实验结果;,但是,不能证明猜想3成立,其原因是_______。
经过小组讨论,大家认为可以通过测定不同温度下水解平衡常数,确定温度对水解程度的影响。
【查阅资料】
,为溶液起始浓度。
【试剂与仪器】
一定浓度的溶液、的盐酸、蒸馏水、pH计等。
【设计实验】
测定30℃下水解平衡常数,完成表中实验。
序号
实验内容
记录数据
6
取溶液,用盐酸滴定至终点,测溶液的浓度
消耗盐酸体积为
7
测得30℃纯水的pH
8
_______
(6)分别在35℃、40℃下重复上述实验。
①实验8的实验内容是_______。
②数据处理:30℃,_______(用含的代数式表示)。
③实验结论:,升高温度能促进水解。
【答案】(1)
(2)饱和食盐水
(3)3.0
(4),实验4中pH减小,促进平衡向右移动,增大,实验3中pH增大,平衡左移,减小 越小,越小
(5)浓度不变时,升温,褪色反应速率本身也增大
(6)测定30℃该浓度NaClO溶液的pH
【分析】实验一:装置A中发生反应,制备氯气;装置B中装有饱和NaCl溶液,目的为除去氯气中的氯化氢杂质;装置C中发生反应Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O,制取NaClO,为避免温度过高发生副反应影响产物纯度,实验采用冰水浴冷却,氢氧化钠溶液的作用是处理尾气避免污染环境;
实验二:该探究外界因素(pH、温度、浓度)对NaClO水解程度的影响,设计实验时通过调整加入水的体积保证各组实验的最终体积均相同,利用次氯酸的漂白性通过石蕊的褪色时间来判断NaClO水解程度的大小,水解程度越大,HClO浓度越大,褪色时间越短;实验1、2中NaClO浓度存在差异,去验证猜想2,但由于NaClO浓度越小,水解产生的HClO浓度越小,褪色时间较慢,无法判断水解程度,可以采用荧光探针方法准确测定HClO浓度进行定量计算;实验1、3、4中pH存在差异,去验证猜想1;实验1、5中温度存在差异,去验证猜想3,但由于温度越高,漂白能力越强,褪色反应的速率越快,无法证明HClO浓度一定增大,可以采用荧光探针方法准确测定HClO浓度进行定量计算。
【解析】(1)装置A中高锰酸钾和浓盐酸常温下反应制氯气,离子方程式为:。
(2)制得的氯气混有挥发的HCl杂质,HCl会消耗NaOH,用饱和食盐水可除去HCl,同时降低氯气的溶解度,符合除杂要求。
(3)实验需控制溶液总体积不变,由实验1可知总体积为15.0 mL,因此。
(4)ClO-存在水解平衡:,实验4中pH减小,促进平衡向右移动,增大,实验3中pH增大,平衡左移,减小,褪色时间自然变长。验证猜想2时,稀释NaClO后,即使水解程度增大,初始浓度降低会导致HClO实际浓度仍减小,褪色时间自然变长,无法判断水解程度。
(5)温度同时影响平衡和反应速率,褪色时间缩短可能是温度升高,反应速率加快导致,不能直接证明水解程度增大。
(6)①计算需要得到NaClO溶液的浓度,因此需在30℃测定相同浓度NaClO溶液的pH;
②由滴定得NaClO起始浓度,测得纯水的=a,,所以。NaClO溶液中,代入题目给出的公式可得:。
考点04 考查卤素及其化合物的性质及其应用
【例4】(2025·陕西渭南·三模)实验室用反萃取法从含的废液中分离出,其过程如下图所示:
下列说法错误的是
A.步骤Ⅱ中用到仪器之一为漏斗 B.溶液A中含有、
C.试剂X可用 D.粗可用蒸发结晶的方法进一步提纯
【答案】D
【分析】向含的废液中加溶液,发生反应,不溶于水,分液后得到水相的溶液A(含NaI、)和有机相;溶液A加酸后,和发生归中反应得到单质,分离得到粗碘,据此分析;
【解析】A.步骤II为分离粗I2固体和溶液B的过滤操作,需要用到漏斗,A正确;
B.步骤I中I2与Na2CO3溶液发生歧化反应:,因此溶液A中含有、,B正确;
C.和在酸性条件下可发生归中反应生成I2,稀H2SO4能提供酸性环境且不参与氧化还原,可作为试剂X,C正确;
D.I2易升华,提纯粗I2应采用升华法,蒸发结晶会导致I2升华损失,无法达到提纯目的,D错误;
故选D。
卤素性质三维模型
1.物理性质递变规律
(1)单质状态:F2/Cl2(气态)→Br2(液态)→I2(固态),颜色逐渐加深(黄绿→紫黑)。
(2)熔沸点:随原子序数增大而升高(范德华力增强)。
2.化学性质核心
(1)氧化性:F2>Cl2>Br2>I2(与H2反应剧烈程度递减)。
(2)歧化反应:Cl2+H2O⇌HCl+HClO(中性/碱性环境促进)。
3.特性反应:
(1)HF腐蚀玻璃(SiO2+4HF→SiF4↑+2H2O)。
(2)AgX光敏性(AgBr用于胶片感光)。
(3)化合物特性
①氢卤酸酸性:HF(弱酸)<HCl<HBr<HI(氢键影响)。
②含氧酸稳定性:HClO<HClO2<HClO3<HClO4(氧化性相反)。
【变式探究1】(2026·山东日照·一模)下列有关卤族化合物的说法错误的是
A.的空间结构为直线形
B.分子中O原子所处的化学环境有2种
C.(碘酸碘)中碘元素的化合价分别为+3,+5
D.低温下,HOF与水反应的化学方程式为
【答案】A
【解析】A.中心I价电子数为7,离子带1个正电荷,形成2个σ键,孤电子对数==2,价层电子对数为=4,则空间结构为V形,A错误;
B.的结构为,有2种不同化学环境的O原子,B正确;
C.可改写为,阳离子中I为+3价,碘酸根中I为+5价,C正确;
D.HOF中F为-1价、O为0价,反应中只有O元素变价:HOF中0价O、水中-2价O都变为中-1价O,反应符合氧化还原规律,D正确;
故选A。
【变式探究2】(2026·广东东莞·二模)海带是工业提碘的重要原料。某小组围绕碘展开探究。
(1)海带中的碘主要以水溶性无机碘的形式存在。检验破壁海带液中是否含I2,可用试剂___________。
(2)①将海带中的有机碘转化为无机碘()溶液,需要的操作及顺序为___________(按顺序选填编号)。
A. B. C. D.
②取少许步骤①所得无机碘液,用稀H2SO4酸化后加入H2O2溶液,主要反应的离子方程式为___________。
(3)兴趣小组探究浓度对上述反应速率的影响:
查阅资料a.与上述反应同时发生。
b.一定波长下,显色粒子的吸光度(A)与其浓度成正比。通过绘制在60 s内的A-t(时间)图,计算斜率dA/dt可获得反应的初始速率v。
实验探究:向对应pH的缓冲液(可认为pH不变化)中,依次加入NaI溶液、蒸馏水和H2O2溶液,并保持溶液总体积相同。实验设计及数据处理结果如下表:
组别
pH
3%(mL)
0.1 mol/LNaI (mL)
蒸馏水(mL)
1
3
4∶1
5
10
35
0.08
2
3
8∶1
10
10
30
0.16
3
3
2∶1
5
0.16
4
6
4∶1
5
10
35
0.02
5
12
4∶1
5
10
35
0
实验分析①___________。
②pH=3时,该反应速率方程为,则m+n=___________。
③第5组实验始终无明显现象,原因是___________。
(4)综合以上分析,甲同学设计了以下方案测定海带中碘的含量:
①由(3)中实验可知:酸性越强,反应速率越快。结合Na2S2O3性质说明甲同学选择调pH=4.7的原因___________(用化学方程式表示)。
教师指导:Na2S2O3在pH>4.6的环境较为稳定,该方案测定结果却仍偏大。
优化方案:②请指出甲同学方案不完善的地方并提出修改意见___________。
数据处理:③已知:。滴定平均消耗V mL Na2S2O3标准溶液,忽略灼烧过程的损耗,则该海带样品中碘元素的质量分数为___________。
【答案】(1)淀粉溶液
(2)BCA
(3)25 2 I2和与发生反应
(4) 过量的H2O2会与Na2S2O3反应;可在充分氧化后加热煮沸溶液或加入少量MnO2粉末除去H2O2
【解析】(1)淀粉溶液遇单质碘变蓝,是检验的特征试剂;
(2)①将海带中有机碘转化为无机碘溶液,步骤为:先灼烧海带(B),然后溶解浸出(C),过滤除去灰渣得到含的溶液(A),萃取分液是提取碘单质的后续操作,因此顺序为BCA;
②无机碘液用稀H2SO4酸化后加入H2O2溶液,主要反应的离子方程式为;
(3)① 实验保持溶液总体积不变,由第1组得总体积为;根据,计算得,因此;
② 对比1、2组,不变,加倍,反应速率加倍,得;对比1、3组,不变,加倍,反应速率加倍,得,因此;
③ 强碱性环境中,I2和与发生反应,无法得到,因此没有明显现象;
(4)① 酸性过强时,硫代硫酸钠会与氢离子反应,因此需要调避免发生反应,反应的化学方程式为;
② 足量氧化后,剩余的过量会在滴定过程中消耗标准液,使结果偏大;受热易分解,加热即可除去过量或加入少量MnO2粉末除去H2O2;
③ 根据反应关系:,总,碘的质量为,因此碘元素的质量分数为。
考点05 考查卤素互化物、拟卤素的性质、制法及其应用
【例5】(2026·浙江·二模)、等都属于卤素互化物,性质与卤素相似。液态能发生与水类似的微弱电离()而产生阳离子和一价阴离子。下列说法正确的是
A.与溶液恰好完全反应后溶液呈碱性
B.标准状况下,中含有的分子数目为
C.阳离子和的空间结构相似
D.一定条件下,苯与发生反应的方程式为:
【答案】A
【解析】A.IBr中I为+1价、Br为-1价,与NaOH恰好完全反应生成NaBr和NaIO,IO⁻为弱酸根离子,水解使溶液呈碱性,A正确;
B.标准状况下IBr为固态,不能用气体摩尔体积计算其物质的量,无法得到分子数为,B错误;
C.液态的电离为,阳离子M为,中心Br有2对σ键电子对和2对孤电子对,空间结构为V形,而为正四面体形,二者结构不相似,C错误;
D.IBr中I为+1价、Br为-1价,苯与IBr发生取代反应时,正价的I取代苯环上的H,产物为和,D错误;
卤素互化物、拟卤素解题的关键步骤:
1.拟卤素题:直接套用卤素反应模板(如置换、歧化)。
2.互化物题:
(1)先确定中心原子的化合价。
(2)再分析反应类型(如ICl3水解生成IO2-和Cl-是非氧化还原反应)。
【变式探究1】(2025·湖北·模拟预测)氟锑酸()可看作氟化氢(HF)和五氟化锑()的混合物,其酸性远远强于普通无机酸,能将高氯酸质子化:。下列推测合理的是
A.氟锑酸没有固定的熔点 B.可用玻璃瓶保存氟锑酸
C.氟锑酸不能将硫酸质子化 D.氟锑酸与溶液反应可生成
【答案】A
【解析】A.氟锑酸可看作氟化氢和五氟化锑的混合物,混合物没有固定的熔点,A正确;
B.氟锑酸中的氢氟酸可腐蚀玻璃,B错误;
C.氯元素的非金属性比硫元素强,则高氯酸的酸性比硫酸强,氟锑酸可将高氯酸质子化,则氟锑酸也可将硫酸质子化,C错误;
D.结合的能力远远强于高氯酸,因此氟锑酸与溶液反应不能生成,D错误;
故选A。
【变式探究2】(2025·全国·模拟预测)某兴趣小组用如图所示的装置制取(夹持装置略),的熔点为13.9℃,沸点为97.4℃,化学性质与氯气相似,易水解,接触空气生成五氧化二碘。
回答下列问题:
(1)固体a是_______(填“”或“”),装置Ⅰ中发生反应的化学方程式为_______。
(2)实验开始前先通入一段时间的目的是_______。
(3)装置Ⅲ中四氯化碳的作用是_______。
(4)氯化碘()水解的化学方程式为_______。
(5)氯化碘()与反应的化学方程式为_______。
(6)用的冰醋酸溶液测定某液态直链脂肪烃的不饱和度,进行如下实验:
将含有液态直链脂肪烃的样品溶于形成溶液;从中取出,加入的冰醋酸溶液(含有物质的量为,过量);充分反应后,加入足量溶液;生成的碘单质用的标准溶液滴定;重复上述实验两次,测得滴定所需标准溶液的体积的平均值为。
已知:①;
②液态直链脂肪烃的不饱和度是指一个液态直链脂肪烃分子最多可加成的氢分子数。该液态直链脂肪烃的不饱和度为_______(用含、、的代数式表示)。
【答案】(1)
(2)排除装置内空气,防止与空气反应
(3)溶解形成溶液,使与充分接触,增大接触面积,加快反应速率
(4)
(5)
(6)
【分析】装置I中高锰酸钾和浓盐酸制备氯气,氯气经过装置II中浓硫酸干燥后在装置III中与I2在四氯化碳溶剂中反应制备ICl,由于ICl易水解,因此反应开始前需通氮气排净装置中的空气,并且装置III后面需添加碱石灰干燥装置防止空气中的水蒸气干扰实验。
【解析】(1)装置中无加热仪器,装置Ⅰ中与浓盐酸在常温下即可反应制备氯气,化学方程式为,而与浓盐酸反应需加热,故固体选择。
(2)实验开始前通入一段时间的目的是排出装置内空气,防止与空气反应。
(3)四氯化碳的作用为作有机溶剂,可溶解和,使与充分接触,提高反应速率。
(4)中为价,为价,水解反应的化学方程式为。
(5)性质与类似,与发生加成反应:。
(6)滴定反应关系:(剩余与反应生成,再与反应),烃溶液中剩余的物质的量;烃溶液中与烃反应的的物质的量,烃溶液中与烃反应的的物质的量,不饱和度定义为“1个烃分子最多可加成的分子数”,1个双键可与1个反应(相当于1个,加成1个双键),故不饱和度为。
拔高・分层集训
基础演练
1.(2025·陕西渭南·三模)物质类别和化合价是学习元素及其化合物性质的重要视角,基于下图,对于含N、S或的物质推断合理的是
A.a点对应的物质都能发生歧化反应
B.b点对应的物质只有和
C.f点对应的物质可能生成a点对应的物质
D.g和i点对应的物质反应可生成e点对应的物质
【答案】C
【分析】横坐标为物质类别,纵坐标为中心元素化合价,a点对应0价的单质;b点为+4价氧化物;f点为+4价的酸,g为+4价盐,i为+5价盐,据此分析;
【解析】A.a点对应0价的、、单质,化学性质稳定,难以发生歧化反应,并非所有物质都能歧化,A错误;
B.b点为+4价氧化物,除、外,还有、等物质,B错误;
C.f点为+4价的酸,例如可与发生归中反应生成单质(a点对应物质),C正确;
D.g为+4价盐,i为+5价盐,二者发生氧化还原反应时,若生成+1价物质,两种中心元素化合价都需要降低,不满足氧化还原电子守恒,无法发生该反应,D错误;
故选C。
2.(2026·内蒙古兴安·二模)化学是以实验为基础的科学。下列实验方案能达到探究目的的是
选项
实验方案
探究目的
A
向新制氯水中滴加KI淀粉溶液
验证新制氯水中含有
B
常温下,向溶液中滴加5滴溶液,充分反应后,再滴加5滴溶液,观察沉淀颜色变化
C
在空气中蒸干溶液
制备无水
D
向饱和溶液中,加入几滴鸡蛋清溶液,振荡;再加入蒸馏水,振荡观察现象
探究蛋白质的盐析过程是否可逆
【答案】D
【解析】A.新制氯水中的和都具有强氧化性,均能将氧化为使淀粉溶液变蓝,无法验证新制氯水中是否含有,A错误;
B.实验中溶液过量,加入后直接与过量的反应生成沉淀,不存在向的转化,无法比较和的大小,B错误;
C.蒸干溶液时,发生水解反应,易挥发促进水解,最终得到(或加热分解生成的),无法得到无水,C错误;
D.饱和溶液属于浓的盐溶液,可使蛋白质发生盐析产生沉淀,若再加入蒸馏水沉淀溶解,可证明盐析是可逆过程,能达到探究目的,D正确;
故答案选D。
3.(2026·广东佛山·模拟预测)某同学利用如图装置制备Cl2和SO2并探究其性质。下列说法正确的是
A.a中发生的反应,还原剂和氧化剂物质的量之比为1:5
B.a中湿润石蕊试纸先变红后褪色,变红说明Cl2溶于水生成HCl
C.同时打开K2和K3,品红溶液褪色时间比单独打开K2或K3短
D.N2的作用是反应完后将Cl2和SO2吹入c中吸收
【答案】D
【分析】装置a中是利用KClO3和浓HCl制备Cl2的装置;装置d是利用Na2SO3和70%的浓硫酸制备SO2的装置;装置b是为了探究Cl2和SO2的性质;装置c是用于尾气回收,由此解答。
【解析】A.装置a中是利用KClO3和浓HCl制备Cl2的装置,发生的化学反应方程式为,氧化剂为KClO3,还原剂为HCl(其中1个HCl提供Cl-未参与氧化还原反应),还原剂和氧化剂物质的量之比为5:1,A错误;
B.湿润的石蕊试纸变红是因为氯气和水反应生成的HCl和HClO均为酸性,后续褪色,是应为氯气和水反应生成的HClO有强氧化性将其漂白,因此不能说明Cl2溶于水只生成HCl,B错误;
C.同时打开K2和K3,Cl2和SO2会在装置b中发生反应,,导致两者均被消耗,漂白的能力变弱,品红溶液褪色时间比单独打开K2或K3长,C错误;
D.反应结束后通入N2,可将残留Cl2和SO2吹入装置c中的NaOH溶液吸收,防止有毒气体逸出污染环境, D正确;
故答案为D。
4.(2025·甘肃·模拟预测)常温下为无色液体,熔点为,沸点为114℃,易水解。实验室利用如图所示装置制备。
下列说法错误的是
A.装置B的作用是除去中混有的HCl
B.实验时,先点燃装置A中酒精灯,再通一段时间,最后点燃装置D中酒精灯
C.装置F盛装的试剂为浓硫酸
D.可选用NaOH溶液吸收尾气,但要注意防倒吸
【答案】B
【分析】装置A为实验室制氯气,装置B用饱和食盐水除去氯气中混有的,装置C为除水装置,装置D为制备氯化锡的装置,装置E为收集装置,低温冷凝使气态液化为液体,实现产物收集,装置F中盛放浓硫酸,防止水蒸气进入装置。
【解析】A.装置A中制得的中含,需除去,因此装置B盛装饱和食盐水用于除去中混有的,A正确;
B.实验时,应先通一段时间,将装置中的空气排尽后,再点燃装置A中酒精灯,最后点燃装置D中酒精灯,B错误;
C.易水解,装置F盛装浓硫酸,防止外部水蒸气进入装置E的锥形瓶中,C正确;
D.尾气主要为未反应完的,可用NaOH溶液吸收,D正确;
故选B。
5.(2026·广东佛山·二模)某兴趣小组利用图m中所示装置探究Cl2与乙醛水溶液的反应,pH数据采集如图n。下列说法不正确的是
A.浓盐酸在反应中同时表现出酸性和还原性
B.一段时间后,b中可观察到有白色沉淀生成
C.由图n数据可推测c中有乙酸生成
D.装置a中NaClO溶液换成KMnO4固体,也可制得Cl2
【答案】C
【解析】A.浓盐酸与NaClO反应生成Cl2:其中,1mol HCl被氧化为Cl2(表现还原性),另1mol HCl提供H+和Cl-(表现酸性),A正确;
B.从a装置出来的气体为Cl2和HCl气体,当高浓度的HCl进入b装置(饱和食盐水)时,溶液中Cl⁻浓度显著增大,根据同离子效应,会促使饱和食盐水中的NaCl晶体析出,从而观察到白色浑浊或沉淀,B正确;
C.图n显示pH随时间下降,说明溶液酸性增强,虽然乙醛被氧化会生成乙酸,但是氯气溶于水本身也会使溶液中氢离子浓度上升,pH 下降不能完全解释为乙酸的生成,C错误;
D.KMnO4具有强氧化性,常温下即可与浓盐酸反应生成氯气,不需要加热,装置a适用于固液不加热制气,故可以替换,D正确;
故选C。
6.(2025·安徽·模拟预测)不同卤素原子之间相互形成的化合物称为卤素互化物。卤素互化物与水反应的化学方程式为,但纯的三氟化溴能发生类似水的自耦电离()而具有一定的导电性。下列说法正确的是
A.氧化剂是,还原剂是和
B.已知的酸性大于,因此溴元素的非金属性比碳元素强
C.若有参加反应,被水还原的为
D.三氟化溴的自耦电离:
【答案】A
【解析】A.在反应中,BrF3中的溴元素部分被氧化(至HBrO3中的+5价)、部分被还原(至Br2中的0价),因此BrF3既是氧化剂又是还原剂;H2O中的氧元素被氧化(至O2中的0价),因此H2O是还原剂,A正确;
B.HBrO3的酸性大于H2CO3,但HBrO3中溴为+5价,并非最高价态,而H2CO3中碳为最高价+4价。非金属性强弱应比较最高价含氧酸的酸性,B错误;
C.5 mol H2O中仅2 mol被氧化(失电子),对应,若有1 mol H2O参加反应,转移电子,BrF3中的溴元被还原(+3→0),故被水还原的为,C错误;
D.因为的电负性大于,因此氟化溴的自耦电离:,D错误;
故选A。
7.(2026·山西运城·二模)可用于糖的脱色处理和食品保鲜等。浓度过高时易发生分解,常将其制成固体,以便运输和贮存。过氧化氢法制备固体的实验装置如图所示(s表示固体)。
已知:的熔点为℃,沸点为11℃;的沸点为150℃。
下列说法错误的是
A.图中两处使用溶液,其作用不相同
B.导管a的作用是平衡压强,使溶液顺利流下
C.通入空气的目的是防止浓度过高而发生分解
D.冰水浴可降低反应温度,防止分解
【答案】A
【分析】本实验用过氧化氢法制备NaClO2固体:先在三颈烧瓶中NaClO3与H2SO4、H2O2反应生成ClO2,通入空气将ClO2吹入右侧冰水浴装置中,在NaOH和H2O2的混合溶液中,ClO2被还原为NaClO2;仪器乙为安全瓶,防止倒吸,导管a平衡恒压滴液漏斗与三颈烧瓶的压强,使H2O2溶液顺利流下,最后尾气进行吸收处理。
【解析】A.甲装置中,作还原剂,将(为价)还原为(为价);丙装置中,同样作还原剂,将(为价)还原为(为价)。两处在氧化还原反应中的作用都是还原剂,作用相同,A错误;
B.根据分析,导管连通了恒压滴液漏斗上部和三颈烧瓶内部,平衡了压强,使恒压滴液漏斗中的溶液可以顺利流下,B正确;
C.题干明确说明浓度过高时易分解,通入空气可以稀释,同时将生成的及时吹入丙装置,降低甲中浓度,防止分解,C正确;
D.热稳定性差,温度升高易分解,冰水浴可以降低反应温度,防止分解,D正确;
故选A。
8.(2026·河南平顶山·三模)氯化铝易升华、易水解,是良好的有机合成烷基化反应和石油工业的催化剂,具有广泛的应用。实验室常利用如图所示装置制备氯化铝,下列说法错误的是
A.装置B中,物质M为浓盐酸,物质N为二氧化锰
B.利用上图装置制备无水氯化铝时,导管的连接顺序为c→h→i→d→e→a→b→f→g
C.实验开始时,应先点燃A装置的酒精灯,后点燃B装置的酒精灯
D.尾气处理装置可选用
【答案】C
【分析】实验室利用B装置,二氧化锰和浓盐酸加热制取氯气,氯气通过E装置饱和食盐水吸收杂质HCl气体后,进入C装置浓硫酸干燥,再进入A装置反应制取氯化铝,最后利用D装置冷凝、收集氯化铝;
【解析】A.若实验室用加热的方法制取氯气,药品应选择二氧化锰和浓盐酸,A正确;
B.根据分析可知,装置连接顺序是B→E→C→A→D,故导管的连接顺序为c→h→i→d→e→a→b→f→g,B正确;
C.实验开始时,应先点燃B装置的酒精灯,后点燃A装置的酒精灯,利用氯气排尽体系中的空气,确保铝不被氧气氧化,C错误;
D.碱石灰含有氢氧化钠和氧化钙,可以和氯气反应,吸收氯气,避免环境污染,同时可以吸收水蒸气,避免氯化铝水解,D正确;
故答案选C。
9.(2026·北京朝阳·三模)以电石渣[主要成分为]为原料制备的流程如图1。已知:ⅰ.加热氯化时会生成,可进一步转化为。ⅱ.相关物质在水中的溶解度曲线如图2。下列说法不正确的是
。
A.氯化时生成的反应为
B.适当降低通入的速率并充分搅拌,可提高的利用率
C.若滤渣中无,滤液中约为
D.转化后的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶,可得到粗品
【答案】C
【分析】打浆:电石渣加水形成悬浊液。氯化:向悬浊液中通入。根据已知信息 i,首先发生反应生成和。在加热条件下,会进一步转化为和。过滤:分离出不溶性杂质(滤渣)和含有、的滤液。转化:向滤液中加入将转化为。结晶:根据图2的溶解度曲线,的溶解度在低温时较小,而、、的溶解度相对较大。通过蒸发浓缩、冷却结晶,使析出,得到粗品。
【解析】A.已知信息i指出可进一步转化为。这是一个歧化反应,元素的化合价由+1价分别升高到+5价(在中)和降低到-1价(在中)。根据得失电子守恒配平:生成需要,从+1价升至+5价,共失去电子。生成时从+1价降至-1价,得到电子。需要。总反应物为,生成物为。反应方程式为,A正确;
B.降低通入速率可以延长 在反应液中的停留时间,充分搅拌可以增大气液接触面积,使与反应更充分,减少的逸出,从而提高利用率,B正确;
C.氯化过程中的总反应是与反应生成和。发生歧化反应,部分变为 +5 价(在中),部分变为 -1 价(在中)。生成失去电子。生成得到电子,根据得失电子守恒,生成和的物质的量之比应为,C错误;
D.转化步骤是向含有的溶液中加入,发生反应:。由图 2 可知,的溶解度受温度影响较大,且在低温下溶解度较小。因此,通过蒸发浓缩、冷却结晶的方法可以使大量析出,得到粗品,D正确;
故选C。
10.(2026·山西晋城·一模)某学习小组设计如下装置,探究①、②反应的发生。下列叙述错误的是
A.Ⅲ中发生反应:
B.为使反应现象明显,反应器中的进气管(虚线表示)不能太短
C.反应器中出现白烟,说明反应没有发生
D.实验结束后,将注射器1、2换成注射器3,排出有害气体
【答案】C
【分析】装置Ⅰ常温下用和浓盐酸制取,装置Ⅲ用生石灰和浓氨水制取,两种气体在反应器Ⅱ中发生反应,探究题干的两个反应。
【解析】A.Ⅲ中反应生成:,A正确;
B.进气管较长可使气体(和)在反应器内停留时间更长,充分混合并接触,确保反应更完全,现象更明显(如白烟生成或气体颜色变化),B正确;
C.白烟是固体,其来源有两种可能:直接发生反应②生成;先发生反应①生成,挥发的与进一步反应生成,因此,出现白烟不能说明反应①未发生,反而可能两个反应均发生,C错误;
D.实验结束后,反应器中可能残留有毒气体(、或等),用注射器3通入空气,可将残留气体赶入尾气处理装置,避免污染环境,D正确;
故选C。
11.(2026·新疆·三模)氢碘酸常用于合成碘化物。某化学兴趣小组用如图装置(夹持装置等略)制备氢碘酸。
步骤如下:
ⅰ.向A中加入225.0 mL 和190.5 g ,快速搅拌,打开通入,反应完成后,关闭,静置、过滤得滤液;
ⅱ.将滤液转移至B中,打开,通入,接通冷凝水,加热保持微沸一段时间;
ⅲ.继续加热蒸馏,G中收集沸点为125~127℃间的馏分,得到175.5 mL氢碘酸(密度为1.7 ,HI的质量分数为56.9%)。
回答下列问题:
(1)仪器C的名称是___________,通入后A装置中发生反应的化学方程式为___________。
(2)步骤ⅰ中快速搅拌的目的是___________(填字母)。
a.便于产物分离 b.防止暴沸 c.防止固体产物包覆碘
(3)步骤ⅰ中随着反应的进行,溶解度变大,促进溶解的原因是___________(用离子方程式表示)。
(4)步骤ⅱ中加热保持微沸一段时间的目的是___________,尾气常用___________(填化学式)溶液吸收。
(5)步骤ⅱ实验开始时的操作顺序:先通入,再加热;步骤ⅲ实验结束时相对应的操作顺序是___________。
(6)列出本实验产率的计算表达式:___________。
(7)氢碘酸密封保存在棕色细口瓶中,并放在避光低温处,原因是___________。
【答案】(1)锥形瓶
(2)c
(3)
(4)排尽溶解的气体 NaOH(合理的答案均可得分)
(5)先停止加热,再通一段时间的后关闭
(6)或(合理的答案均可)
(7)氢碘酸见光或受热易分解,易被空气氧化
【解析】(1)仪器C名称:锥形瓶;A中碘单质与硫化氢发生氧化还原反应,生成氢碘酸和硫沉淀,反应的化学方程式:;
(2)a.搅拌不能促进产物分离,a不合题意;
b.加沸石是防止暴沸,b不合题意;
c.反应生成的S沉淀容易包裹未反应的,快速搅拌可以避免该情况,使充分反应,c合题意;
故答案选c。
(3)反应生成的与结合生成可溶性的,促进溶解,增大溶解度,离子方程式:;
(4)反应后溶液中溶解过量的,加热微沸可以使挥发除去;是酸性有毒气体,可用NaOH溶液吸收(合理即可,如溶液也符合要求);
(5)对应开始操作先通再加热,结束时为确保蒸馏装置内的HI全部进入C中,防止倒吸、避免HI被空气氧化,需要先停止加热,待装置冷却后再停止通入,关闭;
(6)产率=,摩尔质量为,HI摩尔质量为,1 mol理论生成2 mol HI,结合题给数据列式:,,整理得到产率计算表达式: ;
(7)HI不稳定,沸点低易挥发,见光易分解、碘离子易被氧气氧化,因此需要密封保存在棕色避光低温处。
12.(2026·青海西宁·一模)三氯氧磷()常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料,常温下为无色透明液体,易挥发,易水解。某实验小组在实验室制备并测定产品含量。回答下列问题。
I.制备。、水、氯气(纯净、干燥)通过氯化水解法制备三氯氧磷所需装置如下:
(1)仪器1使用前应___________(填操作),仪器2的作用是___________,仪器3中装入的物质为___________。
(2)按气流方向,上述装置正确的连接顺序是___________(用小写字母连接)。
(3)装置E中反应的化学方程式为___________。
(4)用氯化水解法生产三氯氧磷会产生含磷(主要为、等)废水。在废水中先加入适量漂白粉,再加入生石灰,可将磷元素转化为磷酸的钙盐沉淀并回收。
①漂白粉的主要作用是___________。
②不同条件对磷的沉淀回收率的影响如图所示(“”表示钙磷比,即溶液中与的浓度比),则回收时加入生石灰的目的是___________。
II.测定产品的含量。
通过佛尔哈德法可以测定三氯氧磷产品中元素含量(杂质不含),进一步可计算产品纯度,实验步骤如下:
①取产品于锥形瓶中,加入足量溶液,待完全水解后加稀硝酸至溶液呈酸性。
②向锥形瓶中加入溶液,使完全沉淀。
③向其中加入硝基苯,振荡,使沉淀表面被有机物覆盖。
④加入指示剂,用溶液滴定过量至终点,所用溶液体积为。
(5)滴定选用的指示剂是___________(填标号)。
a. b. c.淀粉 d.酚酞
(6)产品中三氯氧磷的纯度为___________(用含相关字母的计算式表示)。
【答案】(1)检漏 冷凝回流,提高原料利用率 水
(2)afgdehibc
(3)
(4)将废水中的氧化为,便于后续沉淀回收磷 增大钙磷比、提高废水的pH,促进磷酸钙沉淀生成,提高磷的回收率
(5)a
(6)
【分析】根据题意,装置A是制取的装置,实验室制取都会用到浓盐酸,所以需要先后通入饱和食盐水和浓硫酸依次除去挥发出来的气体和水蒸气,得到干燥、纯净的后,再通过导管通入装置E中,为了减少、的水解,用恒压滴液漏斗慢慢往装有的三颈烧瓶中加入水,即可得到。为了防止产物水解和吸收尾气,冷凝管必须连接装有碱石灰的装置B,可吸收空气中的水蒸气和剩余的。
【解析】(1)仪器1是分液漏斗,使用前必须检漏,防止漏液;和都易挥发,仪器2(球形冷凝管)的作用是冷凝回流挥发的反应物,提高原料利用率,同时冷凝产物便于收集;仪器3是反应装置的恒压滴液漏斗,盛放反应物水,通过控制滴加水的量减少、的水解,控制反应速率,提高产率和纯度。
(2)根据分析,可知上述装置正确的连接顺序为afgdehibc。
(3)氯化水解法中,反应物为、、,产物为和,配平即可得到反应方程式。
(4)①废水中中P为+3价,不能直接形成磷酸钙沉淀,漂白粉具有氧化性,可以将氧化为,便于后续沉淀回收磷。
②生石灰与水反应生成,既提供提高钙磷比,又可以调节溶液pH;由图像可知,pH越高、钙磷比越大,磷的回收率越高,因此加生石灰可以促进磷酸钙沉淀,提高磷回收率。
(5)佛尔哈德法滴定用作指示剂,当消耗完全,与反应生成血红色物质指示终点,因此选a。
(6)滴定过程中总的物质的量为,过量的物质的量为,则与反应的物质的量为,;含,因此,摩尔质量为,因此纯度为。
能力进阶
13.(2025·黑龙江绥化·二模)二氧化氯是国际上公认的一种安全、低毒的绿色消毒剂。熔点为-59.5℃,沸点为11.0℃,极易溶于水,高浓度时极易爆炸,低浓度时爆炸性降低。某化学兴趣小组设计如图装置制备二氧化氯。回答下列问题:
(1)装置A的装混合液的仪器名称_______;装置B的作用是_______。制备时,还有一种气体产生,写出该反应的离子方程式_______。
(2)装置C使用冷水吸收二氧化氯的目的是_______。
(3)向装置A中通入氮气时流速不能过快,也不能过慢,其原因是_______。
(4)装置D吸收尾气,其产物之一是。该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为_______。
(5)测定装置C中二氧化氯溶液的浓度,步骤如下:
第一步:取20.00L装置C中的溶液于锥形瓶中,向其中加入过量酸性KI溶液发生反应:
第二步:加入淀粉作指示剂,向其中逐滴加入的溶液至达到滴定终点,发生反应:。
①第二步中滴定终点的标志是_______。
②装置C中二氧化氯溶液浓度为_______。
【答案】(1)三颈烧瓶 防止倒吸
(2)增大二氧化氯的溶解度,减少其损失
(3)氮气流速过慢时,不能及时被赶入C装置,浓度过高易导致爆炸,氮气流速过快时,无法充分溶于水
(4)1:2
(5)当滴入最后半滴溶液,溶液恰好由蓝色变为无色且半分钟不恢复 0.675
【分析】装置A中在酸性条件下氯酸钠和过氧化氢溶液反应生成二氧化氯,通入氮气排出装置中二氧化氯气体,由于极易溶于水,为防止装置C中溶液倒吸入装置A中,需要增加防倒吸装置B,二氧化氯极易溶于水,在冷水中装置C中被吸收,尾气被氢氧化钠和过氧化氢的混合液吸收。
【解析】(1)仪器A名称:三颈烧瓶;装置B作用:作安全瓶,防止倒吸;反应物为、和硫酸,被还原为,被氧化生成,配平离子方程式为:;
(2)二氧化氯沸点低(),冷水可降低二氧化氯的挥发,使其充分被水吸收,增大二氧化氯的溶解度,减少其损失;
(3)氮气流速过快,会使二氧化氯来不及被水充分吸收,降低产率;流速过慢会使装置内二氧化氯浓度过高,容易发生爆炸;
(4)反应为,还原产物为,氧化产物为,故(氧化产物):(还原产物)=;
(5)①遇淀粉变蓝色,当消耗完即溶液变无色时达滴定终点:当滴入最后半滴溶液时,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不恢复蓝色;
②:根据反应可得关系:,,则, ,故浓度。
14.(2026·北京朝阳·二模)一种制备高浓度NaClO溶液(有效氯含量可达16.3%)的方法如下。
已知:i.有效氯含量指价氯元素的质量分数。
ii.;和均为无色。
(1)与NaOH溶液反应制得NaClO的化学方程式为___________。
(2)测定有效氯含量
量取5mL母液2,用蒸馏水稀释至250mL,加入过量KI溶液和盐酸,立即密封、摇匀。充分反应后,用标准溶液滴定至淡黄色,加入淀粉指示剂,滴定至终点。
①滴定终点的现象为___________。
②加入KI溶液和盐酸,发生反应的离子方程式为___________。
(3)探究第二次加碱的原因
实验:冰水浴条件下,直接向母液1中通入氯气,一段时间后,产生大量气体a,此时停止通入氯气,测得溶液b的、有效氯含量为1.3%。
①分析溶液b有效氯含量比母液1低的原因:
i.与水反应产生的HClO将NaClO氧化成。
ii.___________,产生。
②实验证实气体a中含有和,检验宜选用___________(填序号)。
a.澄清石灰水 b.溶液 c.品红溶液
③结合平衡移动原理,解释母液1转化为母液2的过程析出NaCl固体的原因___________。
【答案】(1)Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
(2)溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不变色 3I−+ClO−+2H+=I+Cl−+H2O
(3)NaClO在酸性条件下转化为HClO,HClO易分解 c 加入42%NaOH溶液,c(Na+)增大,通入氯气,生成Cl−,使NaCl(s)Na+(aq)+Cl−(aq)逆向移动
【分析】将30%~40%NaOH溶液置于冰水浴中通入Cl2反应后抽滤得到NaCl固体和母液1(主要含NaClO、NaCl、NaOH),向母液1中加入42%NaOH溶液,再次在冰水浴中通入Cl2继续反应,Na+浓度升高促进NaCl固体析出,抽滤后得到NaCl固体和母液2(高浓度NaClO溶液)。
【解析】(1)与NaOH溶液反应制得NaClO:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O;
(2)母液2中含高浓度NaClO溶液,先加入KI溶液反应生成I2,因为KI过量,所以可写成,3I−+ClO−+2H+=+Cl−+H2O ;I2遇淀粉变蓝,用标准溶液滴定至淡黄色,加入淀粉指示剂,当滴入最后一滴标准溶液时,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不变色,到达终点;
(3)①次氯酸分解生成氧气和盐酸,有效氯含量降低;
②气体a通入澄清石灰水没有明显现象,无法检验Cl2,Cl2和O2均能氧化Fe2+,所以溶液无法检验Cl2,Cl2可以使品红溶液褪色但O2不能,所以用品红溶液来检验,故选a;
③母液1中存在平衡:NaCl(s)Na+(aq)+Cl-(aq),加入NaOH溶液后,Na+浓度增大,同时Cl2与NaOH溶液反应生成Cl-,Cl-浓度增大,平衡逆向移动,析出NaCl固体。
15.(2025·内蒙古乌兰察布·三模)亚硝酰氯(ClNO)是有机物合成中的重要试剂,其沸点为-5.5℃,易水解。已知:AgNO2微溶于水,能溶于硝酸,,某学习小组在实验室用Cl2和NO制备ClNO并测定其纯度,相关实验装置如图所示。
(1)制备Cl2的发生装置可以选用______(填字母代号)装置,发生反应的离子方程式为__________________。
(2)欲收集一瓶干燥的氯气,选择合适的装置,其连接顺序为a→________________(按气流方向,用小写字母表示)。
(3)实验室可用图示装置制备亚硝酰氯:
①实验室也可用B装置制备NO,X装置的优点为________________________________。
②检验装置气密性并装入药品,打开K2,然后再打开K3,通入一段时间气体,其目的是____________________________________________________________________________,然后进行其他操作,当Z中有一定量液体生成时,停止实验。
(4)已知:ClNO与H2O反应生成HNO2和HCl。
①设计实验证明HNO2是弱酸:_________________________________________________。
(仅提供的试剂:1mol/L盐酸、1mol/L HNO2溶液、NaNO2溶液、红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸)。
②通过以下实验测定ClNO样品的纯度。取Z中所得液体m g溶于水,配制成250mL溶液;取出25.00mL样品溶于锥形瓶中,以K2CrO4溶液为指示剂,用 AgNO3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液的体积为20.00mL。滴定终点的现象是_________________,亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为________。[已知:Ag2CrO4为砖红色固体;,]
【答案】(1)A(或B) (或)
(2)f→g→c→b→d→e→j→h
(3)随开随用,随关随停 排干净三颈烧瓶中的空气
(4)用玻璃棒蘸取NaNO2溶液,点在红色石蕊试纸中央,若试纸变蓝,说明HNO2是弱酸 滴入最后半滴标准液,生成砖红色沉淀,且半分钟内无变化 %
【分析】用A或B制备氯气,氯气经装置F除去浓盐酸、装置D除水后,在装置E中收集,装置E尾端用碱石灰防止空气中的水蒸气进入,连接装置为a→f→g→c→b→d→e→j→h。
【解析】(1)制备氯气可用二氧化锰和浓盐酸加热方法,发生装置属于固液加热型的装置A,反应的化学方程式为,离子方程式为(或用与浓盐酸常温下制备,发生装置属于固液不加热型的装置B,反应的离子方程式为)。
(2)制得的氯气中会混有水蒸气和氯化氢,用饱和食盐水除氯化氢,浓硫酸吸收水分,用向上排空气法收集氯气,最后进行尾气处理,故其连接顺序为:a→f→g→c→b→d→e→j→h。
(3)①实验室也可用B装置制备NO,X装置的优点为随开随用,随关随停;
②检验装置气密性并装入药品,打开,然后再打开,通入一段时间气体,其目的是把三颈烧瓶中的空气排尽,防止NO被空气中的氧气氧化。
(4)①要证明是弱酸可证明中存在电离平衡或证明能发生水解,根据题目提供的试剂,可证明溶液呈碱性,实验方案为:用玻璃棒蘸取NaNO2溶液,点在红色石蕊试纸中央,若试纸变蓝,说明HNO2是弱酸;
②以溶液为指示剂,用标准溶液滴定至终点,滴定终点的现象是滴入最后半滴标准液,生成砖红色沉淀,且半分钟内无变化;取Z中所得液体m g溶于水,配制成250 mL溶液,取出25.00mL中满足:,则250 mL溶液中,,亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为。
真题实战
1.(2026·北京·高考真题)用下图装置进行的相关实验。
装置
实验
试剂
现象
①
紫色石蕊溶液
溶液先变红色,一段时间后,溶液的红色褪去
②
溶液(含数滴溶液)
已知:石蕊溶液中存在(红色)(蓝色)平衡。
下列说法不正确的是
A.①中溶液变红,说明平衡逆向移动
B.取①中褪色后的溶液滴入溶液,溶液不再出现紫色
C.②中溶液变红,说明氧化性:
D.取②中褪色后的溶液滴入溶液,溶液不再出现红色
【答案】D
【解析】A.与水反应生成,溶液中增大,使平衡逆向移动,浓度增大溶液变红,A正确;
B.①中溶液褪色是因为具有强氧化性,将有色色素永久性漂白,滴入溶液也无法恢复颜色,溶液不再出现紫色,B正确;
C.②中溶液变红是因为将氧化为,与结合显红色,氧化剂氧化性大于氧化产物,故氧化性,C正确;
D.②中溶液褪色是因为过量将溶液中的氧化,但仍存在于溶液中,滴入新的溶液,会与结合使溶液再次出现红色,D错误;
故选D。
2.(2026·广东·高考真题)用如图装置进行实验,反应一段时间,关闭活塞和止水夹,熄灭酒精灯,冷却后提起铁丝,注入稀硫酸。下列说法错误的是
A.溶液变棕黄色,体现的还原性
B.浓硫酸的作用是吸收水分,干燥
C.U形管中溶液遇KSCN溶液变红,说明有存在
D.烧杯溶液中最终存在:
【答案】D
【分析】Y形管中和盐酸反应生成氯气,与发生反应,生成使溶液变棕黄,饱和食盐水洗气瓶的作用是除去氯气中混有的氯化氢 , 长颈漏斗在这里起到了平衡气压的作用,防止装置堵塞导致压强过大,浓硫酸洗气瓶作用是干燥氯气,除去水蒸气。U型管中铁丝在氯气中剧烈燃烧,产生棕褐色的烟( )。 溶液用于吸收未反应完的有毒氯气,防止污染空气。
【解析】A.生成的与发生反应,生成使溶液变棕黄,化合价升高,作还原剂,体现还原性,A正确;
B.制得的中混有和水蒸气,饱和食盐水除去,浓硫酸吸收水分,干燥,防止后续加热时水蒸气影响反应,B正确;
C.加热条件下与反应生成,注入稀硫酸溶解后,溶液中含,遇溶液变红,可说明存在,C正确;
D.烧杯中为吸收后的溶液,根据电荷守恒,溶液中阴离子还有,正确的关系式为:,D错误;
故选D。
3.(2026·广东·高考真题)部分含C或N或Cl物质的分类与相应化合价关系如图。下列说法错误的是
A.分子中可存在键和键 B.可由受热分解产生
C.可存在的转化 D.、、均可用于自来水消毒
【答案】D
【解析】A.a可以是,分子内含1个σ键和2个π键,因此分子中可存在π键和σ键,A正确;
B.c可以是,e可以是碳酸盐(盐类,碳元素为+4价),碳酸钙等碳酸盐受热分解可生成,因此c可由e受热分解产生,B正确;
C.对应转化为:,可通过反应实现:N2和O2放电生成NO,NO与O2反应生成NO2,NO2与水反应生成HNO3,稀HNO3与Cu反应生成NO,C正确;
D.f为-1价的酸,只能是HCl,盐酸没有强氧化性,不能用于自来水消毒,D错误;
故选D。
4.(2026·陕晋青宁卷·高考真题)Mn和Cl元素的部分价类二维关系如图。下列说法错误的是
A.基态Mn、Cl原子的最外层电子数相等
B.d的阴离子是正四面体结构
C.a的浓溶液可分别与c、g反应生成b
D.g和e(硫酸盐)反应生成f时,n(还原产物)∶n(氧化产物)=2∶3
【答案】A
【分析】 含Cl物质:为-1价Cl的酸,是,b为0价Cl单质,是,为次氯酸盐,d为高氯酸盐; 含Mn物质:f为+4价Mn的氧化物,是,e为+2价Mn的盐,g为高锰酸盐,以此解答。
【解析】A.Mn是25号元素,基态电子排布为,最外层电子数为2;Cl是17号元素,基态电子排布为,最外层电子数为7,二者最外层电子数不相等,A错误;
B.d的阴离子为,中心Cl的价层电子对数为=4,无孤电子对,空间结构为正四面体,B正确;
C.浓()和次氯酸盐()发生归中反应生成(b);浓和高锰酸盐(g)常温下反应也可生成(b),C正确;
D.该反应为Mn元素的归中反应,+7价Mn降价得到还原产物,每个Mn得3,+2价Mn升价得到氧化产物,每个Mn失2,根据电子守恒,(还原产物):(氧化产物)=2:3,D正确;
故选A。
5.(2025·天津·高考真题)下列叙述和反应方程式相对应且正确的是
A.实验室制备氨气:
B.与盐酸反应:
C.常温下,将氯气通入溶液中:
D.氯化亚铁溶液中加入稀硝酸:(稀)
【答案】C
【解析】A.实验室制备氨气需要与共热:,单独加热会分解但无法有效收集,A错误;
B.不与盐酸反应,B错误;
C.常温下通入溶液中,发生反应:,方程式书写正确,C正确;
D.稀硝酸与反应时,还原产物应为,方程式为:,D错误;
故答案选C。
6.(2025·河北·高考真题)氢碘酸常用于合成碘化物。某化学兴趣小组用如图装置(夹持装置等略)制备氢碘酸。
步骤如下:
ⅰ.在A中加入和,快速搅拌,打开通入,反应完成后,关闭,静置、过滤得滤液;
ⅱ.将滤液转移至B中,打开通入,接通冷凝水,加热保持微沸,直至除尽;
ⅲ.继续加热蒸馏,C中收集沸点为间的馏分,得到117mL氢碘酸(密度为,HI质量分数为57%)。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称:_______,通入发生反应的化学方程式:_______。
(2)步骤ⅰ中快速搅拌的目的:_______(填序号)
a.便于产物分离 b.防止暴沸 c.防止固体产物包覆碘
(3)步骤ⅰ中随着反应的进行,促进碘溶解的原因_______(用离子方程式表示)。
(4)步骤ⅱ中的尾气常用_______(填化学式)溶液吸收。
(5)步骤ⅱ实验开始时的操作顺序:先通入,再加热;步骤ⅲ实验结束时相对应的操作顺序:_______。
(6)列出本实验产率的计算表达式:_______。
(7)氢碘酸见光易分解,易被空气氧化,应保存在_______。
【答案】(1)圆底烧瓶 I2+H2S=S+2HI
(2)c
(3)
(4)NaOH
(5)先停止加热,再通一段时间的N2后关闭K2
(6)
(7)密封的棕色细口瓶中,并放在避光低温处
【分析】I2的氧化性比S强,A中发生I2+H2S=S↓+2HI,过滤除去S,得到含H2S的HI滤液;将滤液转移到B中,先通氮气、加热保持微沸除去H2S,升高温度,收集沸点为125℃~127℃间的馏分,得到117mL密度为1.7g/mL,质量分数为57%的HI溶液。
【解析】(1)仪器A的名称为圆底烧瓶;I2的氧化性比S强,通入发生反应的化学方程式为I2+H2S=S↓+2HI;
(2)I2在水中的溶解度较小,生成的S可能包裹在其表面阻止反应的继续进行,故步骤ⅰ中快速搅拌的目的是防止固体产物包覆碘,选c;
(3)I2和I-会发生反应:,步骤ⅰ中随着反应的进行,生成的HI电离出的I-与I2反应促进I2的溶解,本空答案为;
(4)步骤ⅱ中的尾气为,有毒,是酸性气体,常用NaOH溶液吸收;
(5)为确保蒸馏装置内的HI全部进入C中,步骤ⅲ实验结束时相对应的操作顺序为:先停止加热,再通一段时间的N2后关闭K2;
(6)127gI2的物质的量为0.5mol,n理论(HI)=2×0.5mol=1mol,m理论(HI)=1mol×128g/mol=128g、m实际(HI)=,故HI的产率= =;
(7)氢碘酸见光易分解,易被空气氧化,应保存在密封的棕色细口瓶中,并放在避光低温处。
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