【步步高】2015屆高考化學大一輪復習 第四章 富集在海水中的元素二鹵素配套導學案(含解析)魯科版_第1頁
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學案20富集在海水中的元素(二)——鹵素[考綱要求]1.從原子的核外電子排布,了解鹵素(單質(zhì)化合物)的相似性和遞變性。2.了解幾種重要的含鹵素化合物的性質(zhì)和用途。知識點一鹵素單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)1.Cl2、Br2、I2的物理性質(zhì)溴元素主要以______形式存在于海水中,人們把__________稱之為“海洋元素”。氯、溴、碘三種元素在元素周期表中排在同一縱列里,都屬于____族元素,簡稱“鹵素”。Br2是一種________色____體,易揮發(fā);I2是一種______色____體,易升華。Br2溶解在水中的顏色是________,I2溶解在水中的顏色是____________,Br2溶解在CCl4中的顏色是__________,I2溶解在CCl4中的顏色是__________。問題思考1.如何保存液溴?2.鹵素的氧化還原性及海水提取溴、海帶中碘元素的檢驗(1)鹵素單質(zhì)氧化性的順序是:Cl2____Br2____I2;陰離子的還原性順序是:I-____Br-____Cl-。請寫出Cl2與NaBr、KI溶液反應的離子方程式:_________________________、________________________________________________________________________;Br2與KI溶液反應的離子方程式:__________________________________________。(2)從海水中提取溴一般要經(jīng)過________、________、________三步。利用溴的________性,鼓入________或水蒸氣,就可將溶解在苦鹵中的溴分離出來。(3)海水中的碘濃度很低,一般從海產(chǎn)品,如海帶中提取。水eq\x()↓↓eq\x(干海帶)→eq\x(浸泡液)→eq\x(氧化)→eq\x(過濾)→eq\x(提純)→eq\x(碘單質(zhì))問題思考2.請列舉哪些物質(zhì)能使溴水褪色?知識點二鹵素離子的檢驗方法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(沉淀,則有Cl-,沉淀,則有Br-,沉淀,則有I-))2.置換——萃取法未知液eq\o(→,\s\up7(加適量新制),\s\do5(飽和氯水,振蕩))eq\o(→,\s\up7(加入CCl4下層或),\s\do5(汽油上層,振蕩))有機層呈eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(紅棕色或橙紅色,表明,有,紫色、淺紫色或紫紅色,,表明有))3.氧化——淀粉法檢驗I-未知液eq\o(→,\s\up7(加入適量新制飽和氯水雙氧水),\s\do5(振蕩))eq\o(→,\s\up7(淀粉溶液),\s\do5(振蕩))________溶液,表示有I-問題思考3.淀粉-KI試紙常用于檢驗哪些物質(zhì)?一、鹵素單質(zhì)的性質(zhì)比較1.相似性(1)除F2外,Cl2、Br2、I2都能與NaOH溶液反應,試寫出Br2與NaOH溶液反應的離子方程式:___________________________________________________________________。(2)都能與金屬反應生成鹵化物,試寫出Na、Fe分別與Br2反應的方程式:________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。(3)與一些還原性離子的反應,試寫出Br2分別與Fe2+、SOeq\o\al(2-,3)離子方程式:________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。2.遞變性(1)分別寫出I2和Fe的反應,及I-和Fe3+的反應,體會鹵素單質(zhì)性質(zhì)的遞變性:________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。(2)還有哪些事實說明氧化性Cl2>Br2>I2?(3)鹵素單質(zhì)為什么具有相似性和遞變性?3.鹵素單質(zhì)的特性(1)F2能否從水溶液中置換出其他鹵素單質(zhì)?為什么?(2)你認為鹵素單質(zhì)還有哪些特殊性質(zhì)?請列舉出來。典例導悟1某化學課外小組為了探究鹵素單質(zhì)及化合物的性質(zhì),選用以下儀器和藥品進行實驗,請你幫助完成實驗儀器的組裝并回答問題。(1)比較鹵素單質(zhì)的氧化性強弱,各儀器的正確連接順序(填各接口的字母符號)g接________,______接______,________接________。(2)裝置④燒瓶中反應的化學方程式為_______________________________________。(3)裝置①中的現(xiàn)象是______________,裝置②中的現(xiàn)象是______________,裝置③的作用是______________。(4)裝置②中反應的離子方程式為________。(5)若將反應的②中的溶液滴入到KI溶液中,產(chǎn)生的現(xiàn)象是________。(6)向反應后的①中加入足量的NaOH溶液,產(chǎn)生的現(xiàn)象是________,反應的方程式是________________________________________________________________________。變式演練1下列關于鹵素的敘述中,正確的是()①鹵素的鉀鹽中,最容易被氧化的是氟化鉀;②溴中溶有少量氯氣,可以加入溴化鈉溶液再用汽油萃取的方法提純;③溴化銀具有感光性,碘化銀不具有感光性;④某溶液與淀粉-碘化鉀溶液反應出現(xiàn)藍色,則證明該溶液是氯水或溴水;⑤氯氣跟水反應時,水既不是氧化劑也不是還原劑。A.①③B.②④⑤C.②⑤D.①③④二、鹵素互化物和擬鹵素典例導悟2鹵素互化物是指不同鹵素原子之間以共價鍵結(jié)合形成的化合物。XX′型鹵素互化物與鹵素單質(zhì)結(jié)構(gòu)相似、性質(zhì)相近。試回答下列問題:(1)鹵素互化物BrCl能發(fā)生下列反應H2O+BrCl=HBrO+HClKBr+BrCl=KCl+Br2①寫出KI與IBr反應的化學方程式_________________________________________。②寫出苯(C6H6)與ICl發(fā)生取代反應生成一鹵代物的化學方程式________________________________________________________________________。(2)下圖是部分鹵素單質(zhì)和XX′型鹵素互化物的沸點與其相對分子質(zhì)量的關系圖。它們的沸點隨著相對分子質(zhì)量的增大而升高,原因是__________________________________________________________________________________________________________________。(3)試推測ICl的沸點所處的最小范圍_____________________________________。三、萃取和分液在鹵素性質(zhì)實驗中的應用問題在做鹵素性質(zhì)實驗時,為什么常采用有機溶劑萃取鹵素單質(zhì)?典例導悟3用化學方法測定微量碘化物時,必須利用“化學放大”反應將碘的量“放大”,然后再進行測定。下面是“化學放大”反應的實驗步驟:①向含微量I-并且呈中性或弱酸性溶液里加入溴水,將I-完全氧化成IOeq\o\al(-,3),煮沸去掉過量的Br2;②向由①制得的水溶液中加入過量的酸性KI溶液,振蕩使反應進行完全;③在②得到的水溶液中加入足量的CCl4,振蕩,把生成的I2從水溶液里全部轉(zhuǎn)移到CCl4中,用分液漏斗分液去掉水層;④向③得到的CCl4層加入肼(即聯(lián)氨H2N—NH2)的水溶液,振蕩,使I2完全以I-形式從CCl4層進入水層,用分液漏斗分液去掉CCl4層。經(jīng)過以上四步得到的水溶液里,含有通過反應而“放大”了的碘,請回答下列問題:(1)寫出步驟②的離子方程式,并標出反應的電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)將右圖所示的分液漏斗中的下層液體放出的操作步驟為:①________________________________________________________________________。②旋開活塞,使下層液體流出到一個小燒杯里,當下層液體全部流出活塞的細孔時,________________________________________________________________________。③從漏斗上口倒出上層液體。④旋開活塞,將留在頸部的下層液體放出到盛接下層液體的燒杯里。(3)若忽略實驗過程中出現(xiàn)的損失,經(jīng)過一次“化學放大”的溶液里,I-的量是原溶液里I-的量的________倍。經(jīng)過n次“化學放大”的溶液里,I-的量是原溶液里的量的________倍。變式演練2實驗探究是體驗知識的產(chǎn)生或形成過程的基本途徑。下面是某同學探究實驗報告的一部分,請?zhí)羁眨簩嶒灻Q:氯、溴、碘的氧化性強弱比較實驗藥品:NaCl溶液、KBr溶液、KI溶液、氯水、溴水、四氯化碳實驗步驟實驗結(jié)論①NaCl溶液+氯水+1mLCCl4,振蕩,靜置,觀察四氯化碳層顏色氧化性從強到弱的順序:氯、溴、碘②KBr溶液+氯水+1mLCCl4,振蕩,靜置,觀察四氯化碳層顏色③KI溶液+氯水+1mLCCl4,振蕩,靜置,觀察四氯化碳層顏色(1)完成該實驗需用到的儀器是_______________________________________________;(2)CCl4在實驗中所起的作用是_____________________________________________________________________________________________________________________;(3)在實驗②中四氯化碳層顏色變化過程為__________________________________________________________________________________________________________;(4)該同學的實驗缺陷是_________________________________________________,改進的辦法是______________________________________________________________________________________________________________________________。1.判斷正誤(1)濃硫酸與溴化鈉共熱制取溴化氫()(2010·上海-8C)(2)在反應KIO3+6HI=KI+3I2+3H2O中,每生成3molI2轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6NA()(2010·江蘇-5C)(3)碘在碘化鉀溶液中的溶解度大于在純水中的溶解度()(2010·全國理綜Ⅱ-8B)(4)淀粉碘化鉀溶液在空氣中變藍,4I-+O2+2H2O=2I2+4OH-()(2010·上海-19D)(5)HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)性和還原性依次減弱()(2010·山東理綜-11B)(6)從HF、HCl、HBr、HI的酸性遞增的事實,推出F、Cl、Br、I的非金屬性遞增的規(guī)律()(2010·福建理綜-8D)2.(2010·四川理綜,27(1))碘是________(填顏色)固體物質(zhì),實驗室常用________方法來分離提純含有少量雜質(zhì)的固體碘。3.(2010·上海,24)向盛有KI溶液的試管中加入少許CCl4后滴加氯水,CCl4層變成紫色。如果繼續(xù)向試管中滴加氯水,振蕩,CCl4層會逐漸變淺,最后變成無色。完成下列填空:(1)寫出并配平CCl4層由紫色變成無色的化學方程式(如果系數(shù)是1,不用填寫):________+________+________——________HIO3+________(2)整個過程中的還原劑是______________________________________________。(3)把KI換成KBr,則CCl4層變成________色;繼續(xù)滴加氯水,CCl4層的顏色沒有變化。Cl2、HIO3、HBrO3氧化性由強到弱的順序是________________________________________________________________________________________________________________。(4)加碘鹽中含碘量為20~50mg·kg-1。制取加碘鹽(含KIO3的食鹽)1000kg,若用KI與Cl2反應制KIO3,至少需要消耗Cl2________L(標準狀況,保留2位小數(shù))。題組一鹵素的性質(zhì)1.在盛有溴水的三支試管中分別加入苯、四氯化碳和酒精,振蕩后靜置,出現(xiàn)下列現(xiàn)象,正確的結(jié)論是()A.①加入的是CCl4,②加苯,③加酒精B.①加入的是酒精,②加CCl4,③加苯C.①加入的是苯,②加CCl4,③加酒精D.①加入的是苯,②加酒精,③加CCl42.(2010·福州模擬)下列說法正確的是()A.鹵素單質(zhì)(X2)跟水反應的通式是X2+H2O=HX+HXOB.液溴保存在煤油中C.漂白粉的有效成分是次氯酸鈣D.光照氯水有氣泡逸出,該氣體是Cl23.(2010·黃岡模擬)某學生做如下實驗:第一步,在淀粉-KI溶液中,滴入少量NaClO溶液,并加入少量稀硫酸,溶液立即變藍;第二步,在上述藍色溶液中,滴加足量的Na2SO3溶液,藍色逐漸消失。下列敘述中該同學對實驗原理的解釋和所得結(jié)論不正確的是()A.氧化性:ClO->I2>SOeq\o\al(2-,4)B.藍色消失的原因是Na2SO3溶液具有漂白性C.淀粉-KI溶液變藍是因為I-被ClO-氧化為I2,I2遇淀粉變藍D.若將Na2SO3溶液加入氯水,氯水褪色4.根據(jù)右圖的轉(zhuǎn)化關系完成下列有關問題:(1)寫出①的離子方程式:_____________________________________________________________________________________________________________________________。寫出②的離子方程式:___________________________________________________。(2)推出下列物質(zhì)或溶液中溶質(zhì)的化學式:E________;I________。(3)在上述轉(zhuǎn)化過程中,B、C、F、H氧化能力由弱到強的順序是(寫化學式)__________。題組二鹵素互化合物和擬鹵素5.“XYn”表示不同鹵素之間靠共用電子對形成的鹵素互化物(非金屬性:X<Y),其化學性質(zhì)和鹵素單質(zhì)相似。下列說法中正確的是()A.ICl與水反應可生成HCl和HIO,則1molICl參加反應轉(zhuǎn)移電子數(shù)為1molB.某溫度,液態(tài)IF5電離:2IF5IFeq\o\al(+,4)+IFeq\o\al(-,6),則c(IFeq\o\al(+,4))·c(IFeq\o\al(-,6))不是一個常數(shù)C.BrCl與Zn反應生成ZnCl2和ZnBr2D.XYn與鹵素單質(zhì)一樣都是非極性分子6.將幾滴KSCN(SCN-是“類鹵離子”)溶液加入到含有Fe3+的酸性溶液中,溶液變成紅色,將該紅色溶液分為兩份,①一份中加入適量KMnO4溶液,紅色褪去;②向另一份中通入SO2,紅色也褪去。下列說法不正確的是()A.①紅色褪去的原因是KMnO4將SCN-氧化B.②紅色褪去的原因是SO2將Fe3+還原為Fe2+C.②紅色褪去的原因是SO2將SCN-還原D.SCN-在適當條件下可失去電子被氧化劑氧化為(SCN)2題組三化工工藝流程7.(2010·重慶模擬)海洋中有大量寶貴資源。被稱為“海洋元素”的溴,其工業(yè)制法為把海水濃縮得鹽鹵,然后加熱到363K,控制pH為3.5,通入氯氣把溴置換出來,然后用一種氣體X把溴吹出,再用純堿溶液吸收,這時,溴轉(zhuǎn)化為溴離子和溴酸根,最后用硫酸酸化,單質(zhì)溴可從溶液中析出。(1)把溴吹出的氣體X,最可能用下面的____(填序號)。A.乙烯B.空氣C.氬氣D.CO2(2)某同學對上述工藝提出改進意見,認為氧化后直接用有機溶劑萃取出溴即可,你認為其建議是否合理。________(填“是”或“否”),并說明理由________________________________________________________________________。(3)純堿溶液吸收溴的離子方程式____________________________________________,硫酸酸化得到單質(zhì)溴的離子方程式為___________________。(4)工業(yè)上曾用惰性電極電解鹽鹵的方法來獲取溴,當用惰性電極電解MgBr2溶液時,除得到溴之外,同時還能得到的產(chǎn)品是____________________________________________。8.海水是巨大的資源寶庫,從海水中提取食鹽和溴的過程如下:(1)從海水中可以得到食鹽。為了除去粗鹽中的Ca2+、Mg2+、SOeq\o\al(2-,4)及泥沙,可將粗鹽溶于水,然后進行下列五項操作:①過濾,②加過量NaOH溶液,③加適量鹽酸,④加過量Na2CO3溶液,⑤加過量BaCl2溶液。正確的操作順序是________。A.①④②⑤③B.④①②⑤③C.②⑤④①③D.②④⑤①③(2)步驟Ⅰ中已獲得Br2,步驟Ⅱ中又將Br2還原為Br-,其目的為________________________________________________________________________。(3)步驟Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,吸收率可達95%,有關反應的離子方程式為____________________________________________________________________________,由此反應可知,除環(huán)境保護外,在工業(yè)生產(chǎn)中應解決的主要問題是________________________________________________________________________。題組四實驗探究9.工業(yè)上對海水資源綜合開發(fā)利用的部分工藝流程如下圖所示。(1)電解飽和食鹽水常用離子膜電解槽或隔膜電解槽。離子膜和隔膜均允許通過的分子或離子是________。電解槽中的陽極材料為__________。(2)本工藝流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2,能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4的順序制備:________________________________________________________________________,原因是____________________________________________________________________。(3)溴單質(zhì)在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多,四氯化碳與水不互溶,故可用于萃取溴,但在上述工藝中卻不用四氯化碳,原因是_______________________________________________________________________________________________________________。學案20富集在海水中的元素(二)——鹵素【課前準備區(qū)】知識點一1.Br-溴元素鹵深紅棕液紫黑固橙色深黃色→褐色橙色→橙紅色紫色→深紫色2.(1)>>>>Cl2+2Br-=2Cl-+Br2Cl2+2I-=2Cl-+I2Br2+2I-=2Br-+I2(2)濃縮氧化提取揮發(fā)熱空氣(3)氯氣知識點二1.白色淺黃色黃色2.Br-I-3.藍色問題思考1.盛溴的試劑瓶加水,進行水封,瓶塞再用蠟封,瓶塞不能用橡膠塞。2.(1)被H2S、SO2、SOeq\o\al(2-,3)、I-等還原劑還原而褪色。(2)與NaOH等強堿溶液發(fā)生自身氧化還原反應而褪色:Br2+2NaOH=NaBrO+NaBr+H2O。(3)與較活潑金屬(如Mg+Br2=MgBr2)反應而褪色。(4)能與溴發(fā)生加成反應的不飽和烴及其衍生物,如烯烴、炔烴等。(5)能被溴水氧化的、含有醛基的化合物。(6)能與溴水發(fā)生反應的堿性物質(zhì),如Na2CO3等。(7)加入活性炭等吸附劑,使溴水褪色。3.檢驗強氧化性物質(zhì)如Cl2、Br2、FeCl3溶液,O3等,工作原理是I-被氧化成I2而使淀粉變藍?!菊n堂活動區(qū)】一、1.(1)Br2+2OH-=Br-+BrO-+H2O(2)2Na+Br2=2NaBr2Fe+3Br2eq\o(=,\s\up7(△))2FeBr3(3)Br2+2Fe2+=2Fe3++2Br-Br2+SOeq\o\al(2-,3)+H2O=SOeq\o\al(2-,4)+2H++2Br-2.(1)Fe+I2eq\o(=,\s\up7(△))FeI22Fe3++2I-=2Fe2++I2(2)①鹵素單質(zhì)和H2反應的條件及氫化物的穩(wěn)定性:例如F2和H2在暗處即能爆炸(劇烈反應),H2和Cl2光照能爆炸,而Br2和H2則加熱才能發(fā)生等,且生成的氫化物的穩(wěn)定性從HF至HI越來越差。②Cl2能從KBr、NaI溶液中置換出Br2、I2;Br2能從NaI溶液中置換I2,而不能從NaCl溶液中置換Cl2等。(3)這是由原子結(jié)構(gòu)決定的,從F→I,原子的最外電子層都有7個電子,都易得1個電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu),而原子半徑越來越大,得電子能力逐漸減弱,故所形成的單質(zhì)具有相似性和遞變性。3.(1)常溫下,F(xiàn)2與水劇烈反應:2F2+2H2O=4HF+O2,故不能從水溶液中置換其他鹵素單質(zhì)。(2)如F2是氧化性最強的單質(zhì);Br2在常溫下是紅棕色液體;碘易升華,遇淀粉變藍色;Cl2是黃綠色氣體等,都是比較特殊的性質(zhì)。三、鹵素單質(zhì)在有機溶劑中的溶解度遠遠大于在水中的溶解度。在鹵素性質(zhì)實驗中由于水溶液中鹵素含量較小,常利用萃取和分液的方法,將相關物質(zhì)富集,以便有足夠大的含量,從而進行物質(zhì)檢驗或測定。典例導悟1(1)cdabe(2)MnO2+4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O(3)溶液變藍色溶液變橙黃色吸收剩余Cl2(4)Cl2+2Br-=Br2+2Cl-(5)溶液變棕黃色(6)藍色褪去I2+2NaOH=NaI+NaIO+H2O解析根據(jù)鹵素單質(zhì)的氧化性強弱來驗證,應該將Cl2通入到NaBr和KI溶液中,觀察現(xiàn)象。實驗中剩余的Cl2必須進行處理,故應用NaOH溶液吸收。根據(jù)反應原理知Cl2通入到NaBr溶液中置換出Br2,溶液應變?yōu)槌赛S色,Cl2通入到KI-淀粉溶液中置換出I2,溶液應變藍色。①中加入NaOH溶液,I2+2NaOH=NaI+NaIO+H2O,會使藍色褪去。2(1)①KI+IBr=KBr+I2②C6H6+ICl→C6H5I+HCl(2)相對分子質(zhì)量越大,分子間作用力越強(3)介于Br2的沸點和IBr的沸點之間解析(1)①據(jù)KBr+BrCl=KCl+Br2可直接寫出。②根據(jù)eq\o(H,\s\up6(+1))—OH+Beq\o(r,\s\up6(+1))—Cl=H—O—Beq\o(r,\s\up6(+1))+eq\o(H,\s\up6(+1))Cl規(guī)律,可在H2O分子中,eq\o(H,\s\up6(+1))原子位置應該由Beq\o(r,\s\up6(+1))Cl中的Beq\o(r,\s\up6(+1))原子代替,推知當C6H6與eq\o(I,\s\up6(+1))Cl發(fā)生取代反應時,eq\o(H,\s\up6(+1))原子的位置應由eq\o(I,\s\up6(+1))原子代替。(2)鹵素單質(zhì)與XX'型鹵素互化物固態(tài)時均屬于分子晶體,隨相對分子質(zhì)量增大,分子間作用力增強,沸點逐漸升高。(3)由(2)中規(guī)律,ICl的相對分子質(zhì)量為162.5,與這個值大小最接近的范圍是Br2為160,IBr為207,可得。3、(1)或者(2)①取下漏斗口上的塞子[或使塞子上的凹槽(或小孔)對準漏斗上的小孔]②迅速關閉活塞(3)66n解析考查氧化還原和萃取分液的實驗操作。,經(jīng)過該反應得到的I2又和H2N—NH2發(fā)生氧化還原反應生成I-,這樣得到的I-是原來的6倍,所以經(jīng)過n次“化學放大”的溶液里,I-的量是原溶液里的量的6n倍。變式演練1C[①在鹵素的鉀鹽中,氟化鉀最難氧化;③AgI也具有感光性;④能氧化I-→I22(1)試管、量筒、膠頭滴管(2)萃取劑,使生成的Br2、I2溶于其中,便于觀察現(xiàn)象(3)由無色逐漸變?yōu)榧t棕色(4)不能證明溴的氧化性強于碘再做一組實驗④,步驟為:KI溶液+溴水+1mLCCl4,振蕩,靜置、觀察CCl4層顏色解析利用非金屬單質(zhì)間的置換反應來比較單質(zhì)的氧化性強弱。Cl2能置換出Br2、I2,Br2能置換出I2,則說明氧化性Cl2>Br2>I2?!菊n后練習區(qū)】高考集訓1.(1)×解析濃H2SO4能將Br-氧化。(2)×解析應轉(zhuǎn)移5NA。(3)√(4)√(5)×解析H-F、H-Cl、H-Br、H-I鍵能依次減弱,故熱穩(wěn)定性依次減弱,而還原性依次增強。(6)×解析判斷非金屬性強弱可以根據(jù)其最高價氧化物對應水化物的酸性強弱,而不是氫化物酸性的強弱。2.紫黑色升華3.(1)I2+5Cl2+6H2O=2HIO3+10HCl(2)KI、I2(3)紅棕HBrO3>Cl2>HIO3(4)10.58解析(2)根據(jù)題意,反應過程中Cl2首先氧化KI生成單質(zhì)碘,Cl2過量時I2繼續(xù)被氧化生成HIO3,因此整個過程中還原劑為KI和I2。(3)Cl2與KBr反應生成單質(zhì)溴,溴溶于CCl4呈紅棕色。Cl2不能繼續(xù)氧化溴生成HBrO3,因此氧化性HBrO3>Cl2;

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