第四章 非金属及其化合物
第二讲 富集在海水中的元素---氯
教学重点:氯气的化学性质。
教学难点:氯气与水反应、氯气与NaOH溶液反应。
知识梳理
一、 氯元素的原子结构与自然界的存在
氯元素位于周期表__周期__族,在自然界中的主要存在形态:___。全球海洋中含盐___左右,主要为___、______。
二、 活泼的黄绿色气体――氯气
1、氯气的实验室制法 __色有__气味的__体,__毒,易__,__溶于水,难溶于__。实验室中应怎样闻气体: 。
2、氯气的性质
⑴氯气的物理性质: 。
⑵氯气的化学性质:
由氯的原子结构示意图可知氯元素的性质如何?进而能否预测氯气的化学性质又怎样?为什么? 。
① 与金属单质的反应:与钠反应方程式 。现是 。与
铁反应方程式 。现象是 。与铜反应方程式 。现象是 。
② 与氢气的反应:化学方程式: ,反应现象:氢气在氯气中燃烧 ;氯气与氢气的爆炸实验 。
③Cl2 和红磷反应:化学方程式: ,反应现象 。
结论:分析以上反应中氯元素价态的变化也可得知:氯气是一种强氧化性物质,常氧化剂。
思考:在初中我们是如何定义燃烧的?现在通过氢气与氯气的燃烧实验,你有什么新的认识?
③ 与水的反应:
与水反应的离子方程式: ,说明:氯气与水反应很微弱,且未可逆反应。
思考:1、氯水的成分 ?(氯水参加反应时,能表现多种性质)2、氯水的保存方法?
④次氯酸的性质:
a、一元弱酸(比__弱)
b、强氧化性(__、__、__)
c、不稳定(见光或受热分解):化学方程式: 。
⑤与碱的反应
Cl2 + _NaOH -- 。(常用于除去多余氯气)
离子方程式: 。漂白液主要成分是 。
漂白粉的制法: 。其主要成分: ,有效成分: 。漂粉精的有效成分: 。
漂白原理:ClO-+ H+ = HClO(实际漂白者),Ca(ClO)2 +_HCl(稀)= 。
Ca(ClO)2 +CO2 +H2O = 。
思考:抗洪救灾中防疫部门,向灾民发放的漂白粉片或漂粉精用于饮用水消毒。漂粉精为何要密封保存在阴暗处?
三、 氯离子的检验
1、填写下列表格:
2、原理:被检液中滴入少量__酸化,再滴入__溶液,若产生__,则可断定溶液中含有氯离子。不可用盐酸酸化,酸化目的是防止(__、__、__、__)影响。
+ AgNO3(aq) → + 稀硝酸 →白色↓
解释:Ag+ + Cl― = AgCl↓
2Ag+ + CO32― = Ag2CO3↓ Ag2CO3 + 2H+ = 2Ag+ + H2O + CO2↑
疑难点拨
一、拟卤素和卤素互化物
1. 与卤素单质的性质相似,其原子团是化合物中的阴离子,也有与卤素阴离子相似的性质。如:氰(CN)2 ,硫氰(SCN)2等物质,称为拟卤素。
2. 不同的卤素之间可以互相化合,形成一系列化合物,如IBr等,这类化合物称为卤素互化物,与卤素单质的性质相似。
与水反应:IBr + H2O =HBr + HIO
与碱反应:IBr + 2NaOH = NaBr + NaIO + H2O其中非金属性弱的卤素显正价。
二、溴的制取
1、工业制溴(以海水为原料)
(1)通Cl2气将化合态的溴氧化成单质溴:Cl2 + 2 Br- = 2 Cl- + Br2
(2)以硫酸酸化,NaBr与NaBrO3发生反应,结果化合态的溴转化为溴单质
5Br- + BrO3- + 6H+ ㄔㄔㄔ 3Br2 + 3H2O
2、验室制溴一般用NaBr、浓H2SO4、MnO2共热,即:
2NaBr
+ 2H2SO4(浓) + MnO2 Na2SO4
+ MnSO4 + Br2 + 2H2O
注意:卤素单质对橡胶制品有强腐蚀性,使用橡胶管时玻璃管要靠紧,使用橡胶塞时,要用铝箔包住。
三、卤素离子检验的实验操作
1.在第一支试管中加入氯化钠溶液,然后滴加硝酸银溶液,观察实验现象。
2.接着再滴加稀硝酸,观察实验的现象。
3.在第二支试管里加入溴化钠溶液,然后滴加硝酸银溶液,观察实验的现象。
4.接着加入稀硝酸,再观察实验的现象。
5.在第三支试管里加入碘化钾溶液,接着滴加硝酸银溶液,观察实验的现象。
6.再加入稀硝酸,观察实验的现象。
7.对比三只试管里面生成的沉淀的颜色,我们可以看到在三只试管里分别有白色、浅黄色、黄色的沉淀生成,而且这三种沉淀都不溶于稀硝酸。
在上述反应中三只试管里面的氯离子、溴离子、碘离子分别与银离子反应生成了不溶性的氯化银、溴化银、碘化银三种沉淀,并且三种沉淀都不溶于稀硝酸,
依此经验规则,卤素单质在有机溶剂中的溶解度要比在水中的溶解度大得多。根据这种特点,可以用与水不相混溶的有机溶剂把溴、碘等单质从它们的水溶液中萃取出来。
溴和碘在不同溶剂中的颜色:
水
四氯化碳(比水重)
苯或汽油(比水轻)
溴
黄→橙
橙→橙红
橙→橙红
碘
深黄→褐
紫→深紫
淡紫→紫红
需要说明的是,溴水、碘水由于浓度不同,其溶液的颜色可能相同也可能不同。但在有机溶剂中肯定不同,溴在有机溶剂中的颜色以“橙”为主,而碘则以“紫”为主。所以鉴别时,应用有机溶剂萃取后,通过比较萃取层的颜色来区分溴和碘。
典例剖析
【例1】有关氯的叙述正确的是
A.液氯和氯水是同一物质 B.红磷在氯气中燃烧产生白色烟雾
C.氯气与水的反应中氯是氧化剂,水是还原剂
D.用氯制漂白粉是为了得到易贮存的漂白剂
解析:液氯、氯水都是液体,但前者是纯氯,后者是氯与水的混合物,时间延长氯水中还逐渐生成盐酸和次氯酸,氯分子渐少,氯离子渐多。如果再有光照,
因分解也在渐少,出现氧气和更多盐酸。氯与水的反应是氯分子中氯原子间发生的自身氧化还原,即歧化反应, 水虽然是反应物,却未参加氧化还原。A、C不正确。
烟是分散在气体中的固体小颗粒,雾是分散在气体里的液体小珠滴。磷在氯气里燃烧的产物三氯化磷是无色液体,可发雾;五氯化磷是浅黄色固体,能形成烟。漂白粉和氯都可以作为漂白剂、消毒剂,且氯更有效。但氯气难贮存,又有剧毒,一般医用、家用的漂白剂和消毒剂使氯气是不合宜的,所以制成漂白粉便于贮存和使用。漂白粉保存得当,如密闭,以防止吸水和
而变质,可以存放较长时间。B、D正确。答案即B、D。
【例2】 下列叙述中不正确的是
A. 颜色深浅: AgI>AgBr>AgCl B. 还原性: HI>HBr>HF
C. 水溶液的酸性:HI>HBr>HCl>HF D. 光敏性: AgF>AgCl>AgBr>AgI
解析:卤素的化学性质的变化是随原子结构有规律的变化――得e-能力减弱,单质氧化性减弱,离子或气态氢化物的还原性增强,但稳定性减弱。答案:D
【例3】 鉴别NaCl、NaBr、KI三种白色固体。
解答:
方法一:可用氯水鉴别。
把这三种物质各取少量制成溶液,加入新制的氯水和汽油(或四氯化碳),振荡,分层,使汽油层呈无色的是NaCl;使汽油层呈橙色的是NaBr;呈紫色的是KI。
方法二:可先用焰色反应将KI区分出来。然后再将另外两种物质各取少量制成溶液,加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成的是NaCl,有浅黄色沉淀生成的是NaBr。
方法三:直接加入AgNO3溶液。
分别取少量固体制成溶液,分别加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成的是NaCl,有浅黄色沉淀生成的是NaBr,有黄色沉淀生成的是KI。
【例4】多原子分子氰(CN2)2 ,硫氰(SCN)2和(OCN)2的性质与卤素单质相似,故称为拟卤素。它们可以生成酸和盐(见表,表中X代表F、Cl、Br、I)。
卤素
氰
硫氰
①
物质
X2
(CN)2
(SCN)2
(OCN)2
酸
HX
HCN
②
HOCN
盐
KX
KCN
KSCN
③
(1)在表中①②③空格处应该分别填写_______、_________、_________。
(2)完成下列反应的化学方程式或离子方程式。
四、“相似相溶”原理:分子极性相似的物质可以互溶。
②(CN)2与KOH溶液反应的化学方程式为:___________________________。
③已知阴离子的还原性强弱为: 。写出在NaBr与KSCN的混合溶液中加入(CN)2反应的离子方程式________________________________。
解析:此题主要考查“运用已学知识进行类推思维的能力”。解题时可用熟知的Cl2、HCl、KCl等物质作参照物。由还原性Br―<CN―<SCN―,可推知氧化性Br2>(CN)2>(SCN)2,因而可判断(CN)2只能与KSCN反应,不能与NaBr反应,亦即由物质的氧化性和还原性的强弱,可以判断氧化还原反应能否发生。
答案:(1)氧氰;HSCN;KOCN。
知能训练
一、选择题
1.海水中含量最多的离子是 ( )
A.钠离子 B.氯离子 C.钙离子 D.镁离子
2.下列关于氯水的叙述中,正确的是 ( )
A.新制氯水中既有分子,又有离子
B.新制氯水在光照的条件下,可以产生气体,该气体是氯气
C.新制氯水中滴加硝酸银溶液,没有任何现象
D.新制氯水可以使干燥的布条褪色
3.下列关于对燃烧现象的认识中,不正确的是 ( )
A.燃烧一定是氧化还原反应 B.燃烧一定发光放热
C.燃烧一定是化学反应 D.燃烧一定有氧气参与
4.下列物质中不会因见光而分解的是 ( )
A.HNO3 B.AgNO
5.在含有离子的酸性溶液中,能够大量存在的离子是
(
)
A.AlO2- B.CO
6.自来水可以用氯气消毒。如果实验室中临时没有蒸馏水,可以用自来水配制某些急
需的药品,但有些药品若用自来水配制,则明显会导致药品变质。下列哪些药品不能用自来水配制 ( )
A. Na2SO4 B.NaCl C. AgNO3 D.AlCl3
7.下列离子方程式中,正确的是 ( )
A.向氯化亚铁溶液中通入氯气
Fe2++Cl2 Fe3++2Cl-
B.氯气通入冷的氢氧化钠溶液中 Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O
C.铝片跟氢氧化钠溶液反应: Al+2OH-=AlO2-+H2↑
D.金属铝溶于盐酸中: Al+2H+=Al3++H2↑
8.溴(Br)与氯同属“卤族”元素,其单质在性质上具有很大的相似性,但Cl2比Br2的活
泼性强,下面是根据的氯性质对溴的性质的预测,其中不正确的是 ( )
A.溴单质常温下为液态,但极容易挥发为溴蒸气
B.溴单质只具有氧化性
C.溴原子外层有7个电子,在化学反应中容易得1个电子,表现氧化性
D.溴离子可以用酸性AgNO3溶液来检验
9.可以用于除去氯气中水蒸气的干燥剂是 ( )
A. 碱石灰 B.浓硫酸 C.无水氯化钙 D.固体烧碱
10.下列各组物质中,仅用水及物质间相互反应就能区别的一组是 ( )
A.Na2O2 Al2(SO4)3 MgCl2 K2CO3 B.BaCl2 Na2SO4 CaCO3 KOH
C.AgNO3 NaCl KCl CuCl2 D.Fe2(SO4)3 K2CO3 KHSO4 BaCl2
11.制取漂白液的化学方程式是:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,该反应的氧化剂与还原剂之比为 ( )
A.1:1 B.1:
二、填空题
12.前一段时间,各地报刊纷纷转载了不要将不同品牌洁污剂混合使用的警告。据报道,
在全国各地发生了多起混合洁污剂发生氯气中毒的事件。发生反应的离子方程式是:ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O。根据你所掌握的化学知识作出如下判断:当事人使用的液态洁污剂之一必定含氯,其中氯最可能的存在形式是 和 (填离子),当另一种具有 (性质)的液态洁污剂与之混合,可能发生上述反应而产生氯气。举例说明这两种洁污剂的名称(家用洁污剂的商品名称) 、 。
13.近年来,某些自来水厂在用液氯进行消毒处理时还加入少量液氨,其反应的化学方程式为:NH3 + HClO=H2O + NH2Cl (一氯氨)。NH2Cl较HClO稳定。试分析加液氨能延长液氯杀菌时间的原因: 。
14.氰(CN)2、硫氰(SCN)2的化学性质和卤素很相似,化学上称为拟卤素。如:(CN)2 + H2O = HSCNO + HSCN ,它们阴离子的还原性强弱为:Cl-<Br-<CN-<SCN-<I-。试写出:
(1)(CN)2与KOH溶液反应的化学方程式: 。
(2)NaBr和KSCN的混合溶液中加入(CN)2反应的离子方程式: 。
15.甲、乙、丙、丁分别是盐酸、碳酸钠、氯化钙、硝酸银4种溶液中的一种。将它们
两两混合后,观察到的现象如表所示,其中丁与乙混合产生的是无色气体。
甲
乙
丙
丁
甲
??
↓
↓
乙
↓
??
↓
↑
丙
↓
↓
??
↓
丁
↑
↓
??
请回答下面的问题:
(1)写出丁与乙反应的离子方程式:___________________________。
(2)这四种溶液分别是:甲:_____、乙:_____、丙:______、丁:______(用溶质的
化学式表示)。
16.(1)如图所示,将氯气依次通过盛有干燥有色布条的广口瓶和盛有潮湿有色布条的
广口瓶,可观察到的现象是_______ ________________。
(1)为防止氯气尾气污染空气,根据氯水显酸性的性质, 可用 溶液吸收多余的氯气,原理是(用化学方程 式表示)_________________________________。
(2)根据这一原理,工业上常用廉价的石灰乳吸收工业氯气尾气制得漂白粉,漂白粉的
有效成分是__________(填化学式),长期露置于空气中的漂白粉,加稀盐酸后产生的气体是________(用字母代号填)。
A.O2
B.Cl
(3)据“北方网”报道,
A.NaOH B.NaCl C. KBr D. Na2CO3
17.① A、B、C、D四种物质均含有元素X,有的还可能含有元素Y或者Z。元素Y、X、
Z的原子序数依次递增。② X在A、B、C、D中的化合价分别为0、-1、+1、+5。③ 室温下单质A与某种常见一元强碱溶液反应,可得到B和C。④ 化合物D受热催化分解,可制得元素Y的单质。
请回答下列问题:
(1)写出元素X、Y、Z的元素符号:X: ,Y: ,Z 。
(2)写出A、B、C、D的化学式:A ,B ,C ,D 。
(3)写出③中反应的化学方程式 。
(4)写出④中反应的化学方程式 。
参 考 答 案
1.B 2. AD 3. D 4.D 5.AC 6.C 7.B 8.B 9.BC 10.AB 11.A
12.ClO-和Cl-; 酸性;84(或者是“漂白液”、“漂白粉”等)、洁厕净(主要成分是盐酸)。
13.由于加液氨后使HClO部分转化为较稳定的NH2Cl,当HClO开始消耗后,上述化学平衡向逆反应方向移动,不断产生HClO而起杀菌作用。
14.(1)(CN)2 + 2KOH = KCN + KCNO + H2O(2)(CN)2 + 2SCN- = (SCN)2 + 2CN-
15.(1)2H++=H2O+CO2↑ (2)CaCl2、Na2CO3、AgNO3、HCl
16.(1)潮湿有色布条褪色而干燥有色布条不褪色 (2)氢氧化钠(NaOH);2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O ; Ca(ClO)2 ; C (3)D
17.(1) Cl;O;K (2)Cl2;KCl;KClO;KClO3(3) Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O
(4)