高中化學(xué)高考一輪復(fù)習(xí)一輪復(fù)習(xí) 氯及其化合物 講義2023屆高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)

氯及其化合物【考綱分析】1.了解氯元素單質(zhì)及其重要化合物的制備方法，掌握其主要性質(zhì)及其應(yīng)用。2.了解氯元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境的影響。一、氯氣1．物理性質(zhì)：常溫下，氯氣是黃綠色、有刺激性、能溶于水、比空氣重、易液化的有毒氣體。溫馨提示：聞有毒氣體及未知?dú)怏w的方法是用手在瓶口輕輕煽動，僅使極少量氣體進(jìn)入鼻孔。從氯的原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識氯氣的化學(xué)性質(zhì)——氧化性3.化學(xué)性質(zhì)：氯氣化學(xué)性質(zhì)非常活潑，很容易得到電子，作強(qiáng)氧化劑，能與金屬、非金屬、水以及堿反應(yīng)。（1）與金屬反應(yīng)（與變價金屬反應(yīng)，均是金屬氧化成高價態(tài)）=1\*GB3①2Na＋Cl22NaCl（產(chǎn)生白煙）=2\*GB3②Cu＋Cl2CuCl2（產(chǎn)生棕黃色的煙）=3\*GB3③2Fe＋3Cl22FeCl3（產(chǎn)生棕色的煙）溫馨提示：常溫下干燥的氯氣或液氯不與鐵反應(yīng)，所以液氯通常儲存在鋼瓶中。（2）與非金屬反應(yīng)=1\*GB3①H2＋Cl22HCl（發(fā)出蒼白色火焰，有白霧生成）——可用于工業(yè)制鹽酸H2＋Cl22HCl（會發(fā)生爆炸）——不可用于工業(yè)制鹽酸溫馨提示：①HCl極易溶于水而成鹽酸。②氫氣在氯氣中燃燒現(xiàn)象：安靜地燃燒，發(fā)出蒼白色火焰；光照H2和Cl2的混合氣時，發(fā)生爆炸，因此工業(yè)生產(chǎn)中不能用光照的方法來制取鹽酸。③所有發(fā)光發(fā)熱的劇烈化學(xué)反應(yīng)都叫做燃燒，不一定要有氧氣參加。=2\*GB3②2P＋3Cl22PCl3（氯氣不足；產(chǎn)生白霧）2P＋5Cl22PCl5（氯氣充足；產(chǎn)生白煙）與水反應(yīng)：Cl2＋H2O=HCl＋HClO氯氣與水或堿反應(yīng)，氯元素的化合價既有升高又有降低，因而氯氣既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)還原性。氯氣能溶于水(1∶2)，氯氣的水溶液稱為氯水，溶于水的氯氣只有少量與水反應(yīng)。氯水中存在三種平衡關(guān)系：Cl2＋H2OHCl＋HClOHClOH＋＋ClO－③H2OH＋＋OH－氯水性質(zhì)的多重性:新制氯水的多種成分決定了它具有多重性質(zhì)，在不同的化學(xué)反應(yīng)中，氯水中參與反應(yīng)的微粒不同。氯水的組成及性質(zhì)在應(yīng)用中的常見誤區(qū)(1)氯水中因HClO見光分解，隨著HClO的消耗，最后成為鹽酸，故久置氯水酸性增加，無漂白性。因此，氯水要現(xiàn)用現(xiàn)配。(2)制取氯水的反應(yīng)為Cl2＋H2OHCl＋HClO，反應(yīng)中Cl2既是氧化劑，又是還原劑，且1molCl2參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為NA。(3)Cl2盡管有較強(qiáng)的氧化性，但沒有漂白性，氯水具有漂白性是因為Cl2與水反應(yīng)生成了強(qiáng)氧化性的HClO。(4)ClO－與Fe2＋、I－、S2－、HS－、SOeq\o\al(2－,3)等在水中因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存。注意：①將氯氣溶于水得到氯水（淺黃綠色），氯水含多種微粒，其中有H2O、Cl2、HClO、Cl－、H+、OH－(極少量，水微弱電離出來的)。②氯氣溶于水生成的HClO是一種極弱的酸，但是一種強(qiáng)氧化劑，能漂白、殺菌，它的漂白是一種氧化性漂白，與Na2O2、H2O2的漂白原理是一樣的。③Cl2可使?jié)櫇竦挠猩紬l褪色，不能使干燥的有色布條褪色，說明Cl2沒有漂白性，而是HClO起漂白作用。④Cl2使?jié)櫇袷镌囅茸兗t后褪色，其原因是Cl2與H2O作用生成的酸使石蕊先變紅，HClO強(qiáng)氧化性使變色后的石蕊氧化褪色（漂白）。⑤光照氯水，黃綠色逐漸褪色，溶液pH逐漸減?。℉ClO轉(zhuǎn)化成了鹽酸）。⑥氯水應(yīng)保存在棕色瓶中且置于陰涼處。（4）與堿反應(yīng)：Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O（用于除去多余的氯氣）2Cl2＋2Ca(OH)2=Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O（用于制漂粉精或漂白粉）溫馨提醒：漂白液的有效成分為NaClO，漂白粉（精）的有效成分為Ca(ClO)2。漂白粉之所以具有漂白性，原因是：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O=CaCO3↓+2HClO生成的HClO具有漂白性。漂白粉久置空氣會失效（涉及兩個反應(yīng)）：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO，↑，漂白粉變質(zhì)會有CaCO3存在，外觀上會結(jié)塊，久置空氣中的漂白粉加入濃鹽酸會有CO2氣體生成，含CO2和HCl雜質(zhì)氣體。所以，漂白粉應(yīng)密閉保存，避免與空氣接觸。（5）與某些還原性物質(zhì)反應(yīng)=1\*GB3①2FeCl2＋Cl2=2FeCl3=2\*GB3②2KI＋Cl2=2KCl+I2（使?jié)駶櫟牡矸?KI試紙變藍(lán)色，用于氯氣的檢驗）=3\*GB3③SO2＋Cl2＋2H2O=2HCl+H2SO4（將SO2氣體和Cl2氣體混合后作用于有色溶液，漂白效果將大大減弱）溫馨提醒：自來水用氯水殺菌消毒，所以用自來水配制以下溶液如KI、KBr、FeCl2、Na2SO3、Na2CO3、NaHCO3、AgNO3、NaOH等溶液會變質(zhì)。（6）與某些有機(jī)物反應(yīng)=1\*GB3①CH4＋Cl2CH3Cl+HCl（取代反應(yīng)）=2\*GB3②CH2=CH2＋Cl2→CH2ClCH2Cl（加成反應(yīng)）4.氯氣的實(shí)驗室制法(1)實(shí)驗原理：MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。提示：還可以使用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等作氧化劑與濃鹽酸反應(yīng)，使用以上物質(zhì)時，反應(yīng)不需要加熱，如2KMnO4＋16HCl(濃)=2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O、14HCl(濃)＋K2Cr2O7===2KCl＋2CrCl3＋7H2O＋3Cl2↑、6HCl(濃)＋KClO3===KCl＋3H2O＋3Cl2↑(2)實(shí)驗裝置：(提示)：①Cl2的凈化用水或飽和食鹽水洗氣，除去混在Cl2中的HCl氣體；用濃H2SO4除去混在Cl2中的水蒸氣。②由于Cl2的密度比空氣大，常用向上排空法收集，還可用排飽和食鹽水的方法收集。③用潤濕的KI淀粉試紙檢驗（放在瓶口），如試紙變藍(lán)，則表示Cl2已收滿。④由于Cl2有毒，多余的Cl2不能直接排放，一般用濃NaOH溶液吸收，而不能用水或澄清石灰水吸收。因Cl2在水中溶解度不大，澄清石灰水中溶解的Ca(OH)2的量很少，只能吸收少量的Cl2。(3)驗滿方法：①將濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近盛Cl2的集氣瓶口，觀察到試紙立即變藍(lán)，則證明已集滿。②將濕潤的藍(lán)色石蕊試紙靠近盛Cl2的集氣瓶口，觀察到試紙先變紅后褪色，則證明已集滿。③實(shí)驗室制取Cl2時，常常根據(jù)集氣瓶中氣體的顏色判斷是否收集滿。（4）注意事項：①必須用濃鹽酸，MnO2與稀鹽酸不反應(yīng)；②為了減少制得的Cl2中HCl的含量，加熱的溫度不宜過高，以減少HCl的揮發(fā)；③實(shí)驗結(jié)束后，先使反應(yīng)停止并排出殘留的Cl2，再拆卸裝置，避免污染空氣；④尾氣吸收時，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因為溶液中Ca(OH)2濃度小，吸收不完全。二、次氯酸和次氯酸鹽的性質(zhì)1．次氯酸(1)不穩(wěn)定性：次氯酸分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為2HClOeq\o(=====,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑。(2)強(qiáng)氧化性：①能將有色物質(zhì)氧化為無色物質(zhì)，作漂白劑。②殺菌、消毒。(3)弱酸性：向NaClO溶液中通入少量CO2，離子方程式為ClO－＋CO2＋H2O===HCOeq\o\al(－,3)＋HClO。2．次氯酸鹽(1)“84”消毒液：有效成分為NaClO，它與潔廁靈(主要成分鹽酸)混合立即會產(chǎn)生氯氣，其離子方程式是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漂白原理：在潮濕的空氣中能吸收CO2，向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2，發(fā)生的反應(yīng)為Ca2＋＋2ClO－＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO。向Ca(ClO)2溶液中通入SO2，生成的是CaSO4而不是CaSO3。次氯酸鹽(ClO－)無論是在酸性、堿性還是中性條件下，均具有強(qiáng)氧化性，均能氧化I－、Fe2＋、SOeq\o\al(2－,3)、S2－等還原性離子。三、鹵族元素1．鹵素及化合物的性質(zhì)比較:氟氯溴碘單質(zhì)物理性質(zhì)狀態(tài)氣氣（易液化）液（易揮發(fā)）固（易升華）熔、沸點(diǎn)熔、沸點(diǎn)逐漸升高顏色淡黃綠色黃綠色紅棕色紫黑色密度密度逐漸增大X2與H2化合條件冷暗處光照加熱持續(xù)加熱程度劇烈爆炸爆炸緩慢化合同時分解X2與H2O化合反應(yīng)2F2+2H2O=4HF+O2X2+H2O=HX+HXO程度劇烈緩慢微弱極弱水溶性反應(yīng)生成氫氟酸水溶性依次減小，有機(jī)溶劑中溶解性依次增大化合價只有-1價有-1、+1、+3、+5、+7等含氧酸化學(xué)式無含氧酸有HXO、HXO2、HXO3、HXO4等強(qiáng)弱程度同一價態(tài)的酸性依次減弱鹵化銀顏色AgF（白）AgCl（白）AgBr（淡黃）AgI（黃）水溶性易溶均難溶，且溶解度依次減小感光性難分解見光均易分解，且感光性逐漸增強(qiáng)相似性：①都能與大多數(shù)金屬反應(yīng)：2Fe＋3Br2===2FeBr3；I2＋Fe===FeI2；②都能與H2反應(yīng)：H2＋X2===2HX；③都能與H2O反應(yīng)：X2＋H2OHX＋HXO(F2例外)；④都能與堿液反應(yīng)：X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O(F2例外)。2．鹵素元素的有關(guān)特性：（1）F2遇水發(fā)生置換反應(yīng)，生成HF并放出O2，故F2不能從其他鹵化物的水溶液中將鹵素單質(zhì)置換出來。（2）HF是弱酸、劇毒，但能腐蝕玻璃4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O；HF由于形成分子間氫鍵相互締合，沸點(diǎn)反常的高。（3）溴是唯一的液態(tài)非金屬，易揮發(fā)，少量的液溴保存要用水封。溫馨提示：能使溴水褪色的原因：被H2S、SO2、SOeq\o\al(2－,3)、I－等還原劑還原而褪色；與NaOH、Na2CO3等堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而褪色；與較活潑金屬(如Mg＋Br2===MgBr2)反應(yīng)而褪色；能與溴發(fā)生加成反應(yīng)的不飽和烴及其衍生物，如烯烴、炔烴等；能被溴水氧化的、含有醛基的化合物。（4）碘易升華，遇淀粉顯藍(lán)色；碘的氧化性較弱，它與變價金屬反應(yīng)時生成低價化合物,I2易與Na2S2O3反應(yīng)：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)===2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)，此反應(yīng)常用于滴定法(以淀粉為指示劑)來定量測定碘的含量。（5）AgX中AgCl、AgBr、AgI均不溶于水和稀硝酸，只有AgF溶于水，AgF、AgCl均為白色，AgBr為淺黃色，AgI為黃色。除AgF外，均有感光性，其中AgBr常作感光材料；CaX2中只有CaF2難溶。實(shí)驗室里常用螢石(CaF2)與濃H2SO4反應(yīng)來制取HF，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaF2＋H2SO4eq\o(=====,\s\up7(△))CaSO4＋2HF↑。3．鹵素間的置換反應(yīng)及X-離子的檢驗：（1）Cl2+2Br-=Br2+2Cl-，Cl2+2I-=I2+2Cl-，Br2+2I-=I2+2Br-。結(jié)論：氧化性：Cl2>Br2>I2；還原性：I->Br->Cl-（2）溴和碘在不同溶劑中所生成溶液（由稀到濃）的顏色變化：溶劑溶質(zhì)水苯汽油四氯化碳Br2黃→橙橙→橙紅橙→橙紅橙→橙紅I2深黃→褐淡紫→紫紅淡紫→紫紅紫→深紫密度比水輕比水輕比水重X-離子的檢驗：(1)AgNO3溶液——沉淀法未知液eq\o(――――――――――→,\s\up7(滴加AgNO3溶液和稀硝酸))生成eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(白色沉淀，則有Cl－,淡黃色沉淀，則有Br－,黃色沉淀，則有I－))(2)置換——萃取法未知液eq\o(――――――――――――→,\s\up12(加適量新制飽和氯水),\s\do