第四章 非金屬及其化合物
第二講 富集在海水中的元素---氯
教學(xué)重點:氯氣的化學(xué)性質(zhì)。
教學(xué)難點:氯氣與水反應(yīng)、氯氣與NaOH溶液反應(yīng)。
知識梳理
一、 氯元素的原子結(jié)構(gòu)與自然界的存在
氯元素位于周期表__周期__族,在自然界中的主要存在形態(tài):___。全球海洋中含鹽___左右,主要為___、______。
二、 活潑的黃綠色氣體――氯氣
1、氯氣的實驗室制法 __色有__氣味的__體,__毒,易__,__溶于水,難溶于__。實驗室中應(yīng)怎樣聞氣體: 。
2、氯氣的性質(zhì)
⑴氯氣的物理性質(zhì): 。
⑵氯氣的化學(xué)性質(zhì):
由氯的原子結(jié)構(gòu)示意圖可知氯元素的性質(zhì)如何?進(jìn)而能否預(yù)測氯氣的化學(xué)性質(zhì)又怎樣?為什么? 。
① 與金屬單質(zhì)的反應(yīng):與鈉反應(yīng)方程式 ,F(xiàn)是 。與
鐵反應(yīng)方程式 ,F(xiàn)象是 。與銅反應(yīng)方程式 。現(xiàn)象是 。
② 與氫氣的反應(yīng):化學(xué)方程式: ,反應(yīng)現(xiàn)象:氫氣在氯氣中燃燒 ;氯氣與氫氣的爆炸實驗 。
③Cl2 和紅磷反應(yīng):化學(xué)方程式: ,反應(yīng)現(xiàn)象 。
結(jié)論:分析以上反應(yīng)中氯元素價態(tài)的變化也可得知:氯氣是一種強(qiáng)氧化性物質(zhì),常氧化劑。
思考:在初中我們是如何定義燃燒的?現(xiàn)在通過氫氣與氯氣的燃燒實驗,你有什么新的認(rèn)識?
③ 與水的反應(yīng):
與水反應(yīng)的離子方程式: ,說明:氯氣與水反應(yīng)很微弱,且未可逆反應(yīng)。
思考:1、氯水的成分 ?(氯水參加反應(yīng)時,能表現(xiàn)多種性質(zhì))2、氯水的保存方法?
④次氯酸的性質(zhì):
a、一元弱酸(比__弱)
b、強(qiáng)氧化性(__、__、__)
c、不穩(wěn)定(見光或受熱分解):化學(xué)方程式: 。
⑤與堿的反應(yīng)
Cl2 + _NaOH -- 。(常用于除去多余氯氣)
離子方程式: 。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(實際漂白者),Ca(ClO)2 +_HCl(。= 。
Ca(ClO)2 +CO2 +H2O = 。
思考:抗洪救災(zāi)中防疫部門,向災(zāi)民發(fā)放的漂白粉片或漂粉精用于飲用水消毒。漂粉精為何要密封保存在陰暗處?
三、 氯離子的檢驗
1、填寫下列表格:
2、原理:被檢液中滴入少量__酸化,再滴入__溶液,若產(chǎn)生__,則可斷定溶液中含有氯離子。不可用鹽酸酸化,酸化目的是防止(__、__、__、__)影響。
+ AgNO3(aq) → + 稀硝酸 →白色↓
解釋:Ag+ + Cl― = AgCl↓
2Ag+ + CO32― = Ag2CO3↓ Ag2CO3 + 2H+ = 2Ag+ + H2O + CO2↑
疑難點撥
一、擬鹵素和鹵素互化物
1. 與鹵素單質(zhì)的性質(zhì)相似,其原子團(tuán)是化合物中的陰離子,也有與鹵素陰離子相似的性質(zhì)。如:氰(CN)2 ,硫氰(SCN)2等物質(zhì),稱為擬鹵素。
2. 不同的鹵素之間可以互相化合,形成一系列化合物,如IBr等,這類化合物稱為鹵素互化物,與鹵素單質(zhì)的性質(zhì)相似。
與水反應(yīng):IBr + H2O =HBr + HIO
與堿反應(yīng):IBr + 2NaOH = NaBr + NaIO + H2O其中非金屬性弱的鹵素顯正價。
二、溴的制取
1、工業(yè)制溴(以海水為原料)
(1)通Cl2氣將化合態(tài)的溴氧化成單質(zhì)溴:Cl2 + 2 Br- = 2 Cl- + Br2
(2)以硫酸酸化,NaBr與NaBrO3發(fā)生反應(yīng),結(jié)果化合態(tài)的溴轉(zhuǎn)化為溴單質(zhì)
5Br- + BrO3- + 6H+ ㄔㄔㄔ 3Br2 + 3H2O
2、驗室制溴一般用NaBr、濃H2SO4、MnO2共熱,即:
2NaBr + 2H2SO4(濃) + MnO2 Na2SO4 + MnSO4 + Br2 + 2H2O
注意:鹵素單質(zhì)對橡膠制品有強(qiáng)腐蝕性,使用橡膠管時玻璃管要靠緊,使用橡膠塞時,要用鋁箔包住。
三、鹵素離子檢驗的實驗操作
1.在第一支試管中加入氯化鈉溶液,然后滴加硝酸銀溶液,觀察實驗現(xiàn)象。
2.接著再滴加稀硝酸,觀察實驗的現(xiàn)象。
3.在第二支試管里加入溴化鈉溶液,然后滴加硝酸銀溶液,觀察實驗的現(xiàn)象。
4.接著加入稀硝酸,再觀察實驗的現(xiàn)象。
5.在第三支試管里加入碘化鉀溶液,接著滴加硝酸銀溶液,觀察實驗的現(xiàn)象。
6.再加入稀硝酸,觀察實驗的現(xiàn)象。
7.對比三只試管里面生成的沉淀的顏色,我們可以看到在三只試管里分別有白色、淺黃色、黃色的沉淀生成,而且這三種沉淀都不溶于稀硝酸。
在上述反應(yīng)中三只試管里面的氯離子、溴離子、碘離子分別與銀離子反應(yīng)生成了不溶性的氯化銀、溴化銀、碘化銀三種沉淀,并且三種沉淀都不溶于稀硝酸,
依此經(jīng)驗規(guī)則,鹵素單質(zhì)在有機(jī)溶劑中的溶解度要比在水中的溶解度大得多。根據(jù)這種特點,可以用與水不相混溶的有機(jī)溶劑把溴、碘等單質(zhì)從它們的水溶液中萃取出來。
溴和碘在不同溶劑中的顏色:
水
四氯化碳(比水重)
苯或汽油(比水輕)
溴
黃→橙
橙→橙紅
橙→橙紅
碘
深黃→褐
紫→深紫
淡紫→紫紅
需要說明的是,溴水、碘水由于濃度不同,其溶液的顏色可能相同也可能不同。但在有機(jī)溶劑中肯定不同,溴在有機(jī)溶劑中的顏色以“橙”為主,而碘則以“紫”為主。所以鑒別時,應(yīng)用有機(jī)溶劑萃取后,通過比較萃取層的顏色來區(qū)分溴和碘。
典例剖析
【例1】有關(guān)氯的敘述正確的是
A.液氯和氯水是同一物質(zhì) B.紅磷在氯氣中燃燒產(chǎn)生白色煙霧
C.氯氣與水的反應(yīng)中氯是氧化劑,水是還原劑
D.用氯制漂白粉是為了得到易貯存的漂白劑
解析:液氯、氯水都是液體,但前者是純氯,后者是氯與水的混合物,時間延長氯水中還逐漸生成鹽酸和次氯酸,氯分子漸少,氯離子漸多。如果再有光照,
因分解也在漸少,出現(xiàn)氧氣和更多鹽酸。氯與水的反應(yīng)是氯分子中氯原子間發(fā)生的自身氧化還原,即歧化反應(yīng), 水雖然是反應(yīng)物,卻未參加氧化還原。A、C不正確。
煙是分散在氣體中的固體小顆粒,霧是分散在氣體里的液體小珠滴。磷在氯氣里燃燒的產(chǎn)物三氯化磷是無色液體,可發(fā)霧;五氯化磷是淺黃色固體,能形成煙。漂白粉和氯都可以作為漂白劑、消毒劑,且氯更有效。但氯氣難貯存,又有劇毒,一般醫(yī)用、家用的漂白劑和消毒劑使氯氣是不合宜的,所以制成漂白粉便于貯存和使用。漂白粉保存得當(dāng),如密閉,以防止吸水和
而變質(zhì),可以存放較長時間。B、D正確。答案即B、D。
【例2】 下列敘述中不正確的是
A. 顏色深淺: AgI>AgBr>AgCl B. 還原性: HI>HBr>HF
C. 水溶液的酸性:HI>HBr>HCl>HF D. 光敏性: AgF>AgCl>AgBr>AgI
解析:鹵素的化學(xué)性質(zhì)的變化是隨原子結(jié)構(gòu)有規(guī)律的變化――得e-能力減弱,單質(zhì)氧化性減弱,離子或氣態(tài)氫化物的還原性增強(qiáng),但穩(wěn)定性減弱。答案:D
【例3】 鑒別NaCl、NaBr、KI三種白色固體。
解答:
方法一:可用氯水鑒別。
把這三種物質(zhì)各取少量制成溶液,加入新制的氯水和汽油(或四氯化碳),振蕩,分層,使汽油層呈無色的是NaCl;使汽油層呈橙色的是NaBr;呈紫色的是KI。
方法二:可先用焰色反應(yīng)將KI區(qū)分出來。然后再將另外兩種物質(zhì)各取少量制成溶液,加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成的是NaCl,有淺黃色沉淀生成的是NaBr。
方法三:直接加入AgNO3溶液。
分別取少量固體制成溶液,分別加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成的是NaCl,有淺黃色沉淀生成的是NaBr,有黃色沉淀生成的是KI。
【例4】多原子分子氰(CN2)2 ,硫氰(SCN)2和(OCN)2的性質(zhì)與鹵素單質(zhì)相似,故稱為擬鹵素。它們可以生成酸和鹽(見表,表中X代表F、Cl、Br、I)。
鹵素
氰
硫氰
①
物質(zhì)
X2
(CN)2
(SCN)2
(OCN)2
酸
HX
HCN
②
HOCN
鹽
KX
KCN
KSCN
③
(1)在表中①②③空格處應(yīng)該分別填寫_______、_________、_________。
(2)完成下列反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式。
四、“相似相溶”原理:分子極性相似的物質(zhì)可以互溶。
②(CN)2與KOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為:___________________________。
③已知陰離子的還原性強(qiáng)弱為: 。寫出在NaBr與KSCN的混合溶液中加入(CN)2反應(yīng)的離子方程式________________________________。
解析:此題主要考查“運(yùn)用已學(xué)知識進(jìn)行類推思維的能力”。解題時可用熟知的Cl2、HCl、KCl等物質(zhì)作參照物。由還原性Br―<CN―<SCN―,可推知氧化性Br2>(CN)2>(SCN)2,因而可判斷(CN)2只能與KSCN反應(yīng),不能與NaBr反應(yīng),亦即由物質(zhì)的氧化性和還原性的強(qiáng)弱,可以判斷氧化還原反應(yīng)能否發(fā)生。
答案:(1)氧氰;HSCN;KOCN。
知能訓(xùn)練
一、選擇題
1.海水中含量最多的離子是 ( )
A.鈉離子 B.氯離子 C.鈣離子 D.鎂離子
2.下列關(guān)于氯水的敘述中,正確的是 ( )
A.新制氯水中既有分子,又有離子
B.新制氯水在光照的條件下,可以產(chǎn)生氣體,該氣體是氯氣
C.新制氯水中滴加硝酸銀溶液,沒有任何現(xiàn)象
D.新制氯水可以使干燥的布條褪色
3.下列關(guān)于對燃燒現(xiàn)象的認(rèn)識中,不正確的是 ( )
A.燃燒一定是氧化還原反應(yīng) B.燃燒一定發(fā)光放熱
C.燃燒一定是化學(xué)反應(yīng) D.燃燒一定有氧氣參與
4.下列物質(zhì)中不會因見光而分解的是 ( )
A.HNO3 B.AgNO
5.在含有離子的酸性溶液中,能夠大量存在的離子是 ( )
A.AlO2- B.CO
6.自來水可以用氯氣消毒。如果實驗室中臨時沒有蒸餾水,可以用自來水配制某些急
需的藥品,但有些藥品若用自來水配制,則明顯會導(dǎo)致藥品變質(zhì)。下列哪些藥品不能用自來水配制 ( )
A. Na2SO4 B.NaCl C. AgNO3 D.AlCl3
7.下列離子方程式中,正確的是 ( )
A.向氯化亞鐵溶液中通入氯氣
Fe2++Cl2 Fe3++2Cl-
B.氯氣通入冷的氫氧化鈉溶液中 Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O
C.鋁片跟氫氧化鈉溶液反應(yīng): Al+2OH-=AlO2-+H2↑
D.金屬鋁溶于鹽酸中: Al+2H+=Al3++H2↑
8.溴(Br)與氯同屬“鹵族”元素,其單質(zhì)在性質(zhì)上具有很大的相似性,但Cl2比Br2的活
潑性強(qiáng),下面是根據(jù)的氯性質(zhì)對溴的性質(zhì)的預(yù)測,其中不正確的是 ( )
A.溴單質(zhì)常溫下為液態(tài),但極容易揮發(fā)為溴蒸氣
B.溴單質(zhì)只具有氧化性
C.溴原子外層有7個電子,在化學(xué)反應(yīng)中容易得1個電子,表現(xiàn)氧化性
D.溴離子可以用酸性AgNO3溶液來檢驗
9.可以用于除去氯氣中水蒸氣的干燥劑是 ( )
A. 堿石灰 B.濃硫酸 C.無水氯化鈣 D.固體燒堿
10.下列各組物質(zhì)中,僅用水及物質(zhì)間相互反應(yīng)就能區(qū)別的一組是 ( )
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.制取漂白液的化學(xué)方程式是:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,該反應(yīng)的氧化劑與還原劑之比為 ( )
A.1:1 B.1:
二、填空題
12.前一段時間,各地報刊紛紛轉(zhuǎn)載了不要將不同品牌潔污劑混合使用的警告。據(jù)報道,
在全國各地發(fā)生了多起混合潔污劑發(fā)生氯氣中毒的事件。發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是:ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O。根據(jù)你所掌握的化學(xué)知識作出如下判斷:當(dāng)事人使用的液態(tài)潔污劑之一必定含氯,其中氯最可能的存在形式是 和 (填離子),當(dāng)另一種具有 (性質(zhì))的液態(tài)潔污劑與之混合,可能發(fā)生上述反應(yīng)而產(chǎn)生氯氣。舉例說明這兩種潔污劑的名稱(家用潔污劑的商品名稱) 、 。
13.近年來,某些自來水廠在用液氯進(jìn)行消毒處理時還加入少量液氨,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為:NH3 + HClO=H2O + NH2Cl (一氯氨)。NH2Cl較HClO穩(wěn)定。試分析加液氨能延長液氯殺菌時間的原因: 。
14.氰(CN)2、硫氰(SCN)2的化學(xué)性質(zhì)和鹵素很相似,化學(xué)上稱為擬鹵素。如:(CN)2 + H2O = HSCNO + HSCN ,它們陰離子的還原性強(qiáng)弱為:Cl-<Br-<CN-<SCN-<I-。試寫出:
(1)(CN)2與KOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式: 。
(2)NaBr和KSCN的混合溶液中加入(CN)2反應(yīng)的離子方程式: 。
15.甲、乙、丙、丁分別是鹽酸、碳酸鈉、氯化鈣、硝酸銀4種溶液中的一種。將它們
兩兩混合后,觀察到的現(xiàn)象如表所示,其中丁與乙混合產(chǎn)生的是無色氣體。
甲
乙
丙
丁
甲
??
↓
↓
乙
↓
??
↓
↑
丙
↓
↓
??
↓
丁
↑
↓
??
請回答下面的問題:
(1)寫出丁與乙反應(yīng)的離子方程式:___________________________。
(2)這四種溶液分別是:甲:_____、乙:_____、丙:______、。篲_____(用溶質(zhì)的
化學(xué)式表示)。
16.(1)如圖所示,將氯氣依次通過盛有干燥有色布條的廣口瓶和盛有潮濕有色布條的
廣口瓶,可觀察到的現(xiàn)象是_______ ________________。
(1)為防止氯氣尾氣污染空氣,根據(jù)氯水顯酸性的性質(zhì), 可用 溶液吸收多余的氯氣,原理是(用化學(xué)方程 式表示)_________________________________。
(2)根據(jù)這一原理,工業(yè)上常用廉價的石灰乳吸收工業(yè)氯氣尾氣制得漂白粉,漂白粉的
有效成分是__________(填化學(xué)式),長期露置于空氣中的漂白粉,加稀鹽酸后產(chǎn)生的氣體是________(用字母代號填)。
A.O2
B.Cl
(3)據(jù)“北方網(wǎng)”報道,
A.NaOH B.NaCl C. KBr D. Na2CO3
17.① A、B、C、D四種物質(zhì)均含有元素X,有的還可能含有元素Y或者Z。元素Y、X、
Z的原子序數(shù)依次遞增。② X在A、B、C、D中的化合價分別為0、-1、+1、+5。③ 室溫下單質(zhì)A與某種常見一元強(qiáng)堿溶液反應(yīng),可得到B和C。④ 化合物D受熱催化分解,可制得元素Y的單質(zhì)。
請回答下列問題:
(1)寫出元素X、Y、Z的元素符號:X: ,Y: ,Z 。
(2)寫出A、B、C、D的化學(xué)式:A ,B ,C ,D 。
(3)寫出③中反應(yīng)的化學(xué)方程式 。
(4)寫出④中反應(yīng)的化學(xué)方程式 。
參 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)、潔廁凈(主要成分是鹽酸)。
13.由于加液氨后使HClO部分轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定的NH2Cl,當(dāng)HClO開始消耗后,上述化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動,不斷產(chǎn)生HClO而起殺菌作用。
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)潮濕有色布條褪色而干燥有色布條不褪色 (2)氫氧化鈉(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)
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