1、第第9 9講富集在海水中的元素講富集在海水中的元素氯氯一、氯氣一、氯氣教材研讀1.氯元素在周期表中的位置及存在形式氯元素在周期表中的位置及存在形式氯元素位于第三周期第A族。氯原子的結構示意圖為。氯元素在自然界中以化合態形式存在。2.氯氣的物理性質氯氣的物理性質通常氯氣為黃綠色、有刺激性氣味的有毒氣體,密度比空氣大,易液化。25時,1體積水約溶解2體積氯氣,氯氣的水溶液稱為氯水,呈淺黃綠色。3.氯氣的化學性質氯氣的化學性質(1)與金屬反應與鈉反應的化學方程式:2Na+Cl22NaCl。現象:劇烈燃燒,有白煙(NaCl小顆粒)生成。與銅反應的化學方程式:Cu+Cl2CuCl2。現象:紅熱的銅絲劇烈

2、燃燒,生成棕黃色的煙(CuCl2小顆粒),溶于水呈藍綠色。當溶液濃度不同時,溶液顏色有所不同。與鐵反應的化學方程式:2Fe+3Cl22FeCl3。現象:鐵絲燃燒,生成棕色的煙(FeCl3小顆粒),溶于水得黃色溶液。(2)與非金屬反應氫氣在氯氣中燃燒的化學方程式為H2+Cl22HCl(蒼白色火焰)。(3)與H2O反應1)氯氣與水的反應化學方程式為Cl2+H2OHCl+HClO,離子方程式為Cl2+H2OH+Cl-+HClO(Cl2既是氧化劑又是還原劑)。2)次氯酸的性質a.弱酸性。一元弱酸,屬于弱電解質。b.不穩定性。在光照下易分解的化學方程式為2HClO2HCl+O2(氯水要現用現配,保存在棕

3、色試劑瓶中,置于冷暗處)。c.強氧化性。HClO能殺死水中的病菌,起到消毒的作用;另外它還能使有色布條、品紅溶液等有色物質褪色。(4)與強堿的反應1)漂白粉的制備原理2Ca(OH)2+2Cl2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O其中有效成分為Ca(ClO)2。2)漂白粉的漂白原理Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3+2HClO,此反應可說明HClO的酸性弱于H2CO3;漂白粉必須密封保存。(5)與某些還原性物質反應1)氯氣與KI溶液:2I-+Cl2I2+2Cl-。2)氯氣與FeCl2溶液:2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-。3)向氯水中通SO2:Cl2+SO2+2H2O4H+S+2Cl

4、-(寫離子方程式)。2-4O4.氯氣的實驗室制法氯氣的實驗室制法(1)反應原理:用MnO2和濃鹽酸反應,化學方程式為MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2+2H2O。注意注意稀鹽酸與MnO2不發生反應,不能制取Cl2。(2)制氣類型:“固+液氣”型。(3)收集方法:向上排空氣法或排飽和食鹽水法(Cl2在飽和食鹽水中溶解度很小)。(4)凈化裝置:用飽和食鹽水除去HCl,再用濃H2SO4干燥。(5)吸收裝置:用強堿溶液吸收多余的Cl2,防止污染空氣。5.氯氣的工業制法氯氣的工業制法(1)電解飽和食鹽水(氯堿工業)(2)電解熔融的氯化鈉或氯化鎂,也可制得氯氣。自測自測1判斷正誤,正確的畫“”,錯

5、誤的畫“”。(1)Cl2與H2O或NaOH的反應中,Cl2既是氧化劑又是還原劑()(2)要證明Cl2無漂白性而HClO有漂白性,可以先讓干燥的Cl2通過干燥的有色布條,再通過濕潤的有色布條,看是否褪色()(3)氯氣可用于消滅田鼠,為此,可將氯氣用軟管通入田鼠洞中,這是利用了氯氣的毒性()(4)久置的氯水比新制的氯水氧化性更強( )(5)能用pH試紙測定氯水的pH( )(6)漂白粉和明礬都常用于處理自來水,二者的作用原理是不同的()(7)工業上將Cl2通入石灰水中制取漂白粉( )自測自測2下圖所示是驗證氯氣性質的微型實驗,a、b、d、e是浸有相關溶液的濾紙。向KMnO4晶體上滴加一滴濃鹽酸后,立

6、即把另一培養皿扣在上面。已知:2KMnO4+16HCl(濃)2KCl+5Cl2+2MnCl2+8H2O對實驗現象的解釋或結論正確的是()選項實驗現象解釋或結論Aa處變藍,b處變紅棕色氧化性:Cl2Br2I2Bc處先變紅,后褪色氯氣與水反應生成了酸性物質Cd處立即褪色氯氣與水反應生成了漂白性物質De處變紅色Fe2+有還原性答案答案DA項,由實驗現象得氧化性:Cl2Br2、Cl2I2,但無法判斷Br2與I2的氧化性強弱;B項,由實驗現象可知,在此過程中有酸性物質和漂白性物質生成;C項,無法判斷有無漂白性物質生成;D項,Fe2+被Cl2氧化為Fe3+,說明Fe2+有還原性。二、鹵族元素二、鹵族元素1

7、.相似性相似性(1)都能與大多數金屬反應:如2Fe+3Br22FeBr3,Fe+I2FeI2。(2)都能與H2反應:H2+X22HX。(3)都能與H2O反應:X2+H2OHX+HXO(F2與H2O反應生成HF和O2)。(4)都能與堿反應:如X2+2NaOHNaX+NaXO+H2O(F2、I2除外)。2.遞變性遞變性F2Cl2Br2I2顏色:顏色加深熔、沸點:逐漸升高密度:逐漸增大水溶性:逐漸減小氧化性:逐漸減弱還原性(X-):逐漸增強鹵素單質間能發生的置換反應有:Cl2+2NaBr2NaCl+Br2,Cl2+2KI2KCl+I2,Br2+2KI2KBr+I2。3.特殊性特殊性Br2是常溫下唯一

8、呈液態的非金屬單質;液溴易揮發且有毒,通常用水液封來保存。I2易升華,能使淀粉溶液變藍。Br2和I2都易溶于某些有機溶劑(如四氯化碳、汽油等)。4.鹵素離子的檢驗方法鹵素離子的檢驗方法(1)AgNO3溶液-沉淀法未知液-,Cl,r,IB生成白色沉淀 則表明有生成淡黃色沉淀 則表明有生成黃色沉淀 則表明有(2)置換-萃取法未知液有機層呈-,Br,I橙色或橙紅色 則表明有淺紫色或紫色 則表明有(3)氧化-淀粉法未知液溶液呈藍色,則表明有I-自測自測3判斷正誤,正確的畫“”,錯誤的畫“”。(1)可以用淀粉溶液檢驗加碘食鹽中的KIO3( )(2)碘單質易升華,可用加熱升華法除去NH4Cl中混有的I2(

9、)(3)將少量溴水加入KI溶液中,再加入CCl4,振蕩,靜置,可觀察到下層液體呈紫色,證明Br2的氧化性強于I2()(4)碘是人體必需的微量元素,所以要多吃富含高碘酸的食物()(5)實驗室從海帶中提取單質碘的方法是:取樣灼燒溶解過濾萃取( )(6)從海水中提取物質都必須通過化學反應才能實現( )自測自測4下列哪些事實或實驗能說明氧化性為Cl2Br2I2:。氯水分別滴入KBr、NaI溶液中,溶液顏色加深,而溴水滴入NaCl溶液中無明顯變化,滴入淀粉KI溶液中,溶液變藍H2和Cl2的混合氣體光照爆炸,H2和Br2的混合氣體加熱才能反應,而H2和I2反應更困難Fe分別與Cl2、Br2、I2反應生成的

10、化合物中Fe的化合價高低HCl、HBr、HI的熱穩定性越來越差Cl2、Br2、I2在水中的溶解度逐漸減小答案答案解析解析無法判斷Cl2與Br2的氧化性強弱,因Fe與二者反應都生成+3價鐵;鹵素單質在水中的溶解度與其氧化性強弱無關。考點一氯水的成分及對應的性質考點一氯水的成分及對應的性質考點突破1.氯水的成分氯水的成分氯水中存在三個平衡:(1)Cl2+H2OHCl+HClO(2)HClOH+ClO-(3)H2OH+OH-根據平衡的特點,即可得出氯水中存在的各種微粒。2.氯水的多重性質氯水的多重性質氯水在與不同物質發生反應時,表現出成分的復雜性和性質的多樣性。3.抓住諸多因素對抓住諸多因素對Cl2

11、+H2O HCl+HClO平衡的影響平衡的影響,合理解釋具體問題合理解釋具體問題(1)當加入可溶性氯化物時,c(Cl-)增大,平衡左移,因此可用排飽和食鹽水法收集Cl2,也可用飽和食鹽水除去Cl2中的雜質氣體HCl。(2)當加入濃鹽酸時,c(H+)和c(Cl-)都增大,平衡左移,因此可用次氯酸鹽和濃鹽酸作用來制取Cl2或測定漂白粉中的“有效氯”;當加入NaHCO3時,c(H+)減小,平衡右移,使氯水中的c(HClO)增大,漂白性增強。(3)當加入堿時,c(H+)和c(HClO)都減小,平衡右移,實驗室常用濃強堿溶液吸收未反應的Cl2,工業上利用此原理制漂白粉和漂白液。(4)氯水在光照條件下,因

12、HClO分解,平衡右移,故氯水須避光貯存,最好現用現配,久置的氯水最終會變成稀鹽酸。典例典例1(2019北京朝陽期末)把濃鹽酸分別滴入點滴板上的各種溶液中,現象如下:實驗現象中溶液變藍中溶液產生膠狀沉淀中生成沉淀中產生黃綠色氣體下列分析不正確的是(A)A.中溶液變藍,體現了濃鹽酸的氧化性B.中產生白色膠狀沉淀:2H+SiH2SiO3C.中產生沉淀的原因可用平衡移動原理解釋D.中產生黃綠色氣體:ClO-+Cl-+2H+Cl2+H2O2-3O答案答案AA項,濃鹽酸無法將I-氧化為I2,中溶液變藍可能是因為酸性條件下加速了空氣對I-的氧化;B項,中產生白色膠狀沉淀的原因為2H+SiH2SiO3;C項

13、,飽和NaCl溶液中可看作存在NaCl的溶解平衡:NaCl(s) Na+(aq)+Cl-(aq),加入濃鹽酸后,氯離子濃度增大,平衡逆向移動,析出NaCl晶體,故中產生沉淀的原因可用平衡移動原理解釋;D項,ClO-和Cl-在酸性條件下可發生氧化還原反應生成氯氣,故中產生黃綠色氣體的原因為ClO-+Cl-+2H+Cl2+H2O。2-3O1-1在探究新制飽和氯水成分的實驗中,下列根據實驗現象得出的結論不正確的是(D)A.氯水的顏色呈淺綠色,說明氯水中含有Cl2B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,產生白色沉淀,說明氯水中含有Cl-C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有氣泡產生,說明氯水中含有H+

14、D.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液顏色變成棕黃色,說明氯水中含有HClO答案答案DA項,Cl2是黃綠色氣體,氯水中溶解有Cl2使氯水呈淺綠色;B項,氯水中含有Cl-,故向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,產生白色沉淀;C項,氯水中含有鹽酸,故向氯水中加入NaHCO3粉末,有氣泡產生;D項,氯水中含有Cl2,Cl2具有強氧化性,向FeCl2溶液中滴加氯水,Cl2能把FeCl2氧化成FeCl3,使溶液顏色變成棕黃色。1-2某學生對SO2與漂粉精的反應進行實驗探究,下列敘述錯誤的是(C)操作現象取4g漂粉精固體,加入100mL水部分固體溶解,溶液略有顏色過濾,測漂粉精溶液的pHpH試紙先變藍,最

15、后褪色液面上方出現白霧;稍后,出現渾濁,溶液變為黃綠色;最后,產生大量白色沉淀,黃綠色褪去Ca(ClO)2+2H2OB.pH試紙顏色的變化說明漂粉精溶液具有堿性、漂白性C.液面上方出現白霧,白霧中一定只含HClD.最后,產生大量白色沉淀,黃綠色褪去,推測白色沉淀主要是CaSO4A.Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化學方程式是2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+答案答案CA項,Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化學方程式是2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O;B項,在漂粉精溶液中,存在ClO-+H2OHClO+OH-,所以其具有堿性、漂白性;C項,白霧可能是生成的

16、鹽酸小液滴,也可能是SO2形成的酸霧;D項,ClO-和Cl-在酸性條件下生成Cl2,Cl2+SO2+2H2OS+2Cl-+4H+,S+Ca2+CaSO4,所以最后生成的白色沉淀是CaSO4。2-4O2-4O考點二氯氣的實驗室制法和氯氣的性質實驗考點二氯氣的實驗室制法和氯氣的性質實驗 1.氯氣的實驗室制法氯氣的實驗室制法(2)驗滿將濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近盛Cl2的集氣瓶口,若觀察到試紙立即變藍,則證明已集滿。(1)制取將濕潤的藍色石蕊試紙靠近盛Cl2的集氣瓶口,若觀察到試紙先變紅后褪色,則證明已集滿。實驗室制取Cl2時,常常根據集氣瓶中氣體的顏色判斷是否收集滿。(3)注意事項制取氯氣時必須用濃

17、鹽酸,稀鹽酸不反應。為了減少制得的Cl2中HCl的含量,加熱溫度不宜過高,減少HCl揮發。實驗結束后,先使反應停止并排出殘留的Cl2,再拆卸裝置,避免污染空氣。尾氣吸收時,不能用澄清石灰水吸收Cl2,因為澄清石灰水中Ca(OH)2含量少,可能吸收不完全。2.氯氣的性質實驗氯氣的性質實驗常見實驗形式如下圖所示:裝置試劑或用品實驗現象實驗目的A濃硫酸驗證干燥的氯氣無漂白作用B干燥紅布條無明顯變化C濕潤紅布條紅布條褪色DFeCl2溶液溶液由淺綠色變為棕黃色驗證氯氣具有強氧化性,可與還原性物質反應E淀粉KI溶液溶液變為藍色F鐵粉產生棕色的煙GNaOH溶液吸收多余的氯氣典例典例2(2019北京四中高三上

18、月考)某研究性學習小組的同學利用MnO2與濃鹽酸反應來制取干燥的氯氣并驗證其有無漂白性,所用裝置(數量可滿足需要,不含制氣裝置)如下,下列說法正確的是()A.按氣體流動的先后順序,裝置連接順序依次為dacbeB.按氣體流動的先后順序,裝置連接順序依次為dabaeC.裝置e的主要作用是制備NaClOD.若實驗中使用到裝置c且有色布條褪色,則說明濕潤的氯氣有漂白性答案答案B檢驗氯氣有無漂白性,應先用飽和食鹽水除去HCl,再用濃硫酸除去水蒸氣,為防止裝置e中的水蒸氣進入裝置b中,在裝置b、e之間還應加裝一個裝置a,尾氣用NaOH溶液吸收,A、C錯誤,B正確;由裝置b中現象可判斷Cl2無漂白性,濕潤有

19、色布條褪色是因為氯氣與水反應生成的HClO有漂白性,D錯誤。2-1某同學向SO2和Cl2的混合氣體中加入品紅溶液,振蕩,溶液褪色,將此無色溶液分成三份,依次進行實驗,實驗操作和實驗現象記錄如下:序號實驗操作實驗現象溶液不變紅,試紙不變藍溶液不變紅,試紙褪色生成白色沉淀B.中試紙褪色的原因是SO2+I2+2H2OH2SO4+2HIC.中若將BaCl2溶液換成Ba(NO3)2溶液,也能說明SO2被Cl2氧化為SD.實驗條件下,品紅溶液和SO2均被氧化2-4O下列實驗分析中,不正確的是(C)A.說明Cl2被完全消耗答案答案CA項,加熱后濕潤的淀粉-KI試紙不變藍,說明Cl2被完全消耗;B項,加熱后蘸

20、有碘水的試紙褪色,說明有SO2逸出,逸出的SO2和I2發生反應:SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI;C項,酸性條件下,N具有強氧化性,能夠將SO2氧化為S;D項,由實驗可知品紅被氧化,由實驗可知SO2被氧化。-3O2-4O2-2 (2019北京中央民族大學附中月考)氯氣是一種重要的化工原料。(1)氯氣是一種黃綠色氣體,化學性質與氧氣有許多相似之處,比如:氯氣也能支持燃燒。寫出鐵絲在氯氣中燃燒的化學方程式:;氫氣在氯氣中燃燒的現象為。(2)氯氣和石灰乳反應可以制得漂白粉,漂白粉露置在空氣中因吸收了空氣中的CO2和H2O而失效,漂白粉失效過程涉及的化學方程式為。(3)氯水中含有多種成分,因而

21、具有多種性質,根據新制氯水分別與如圖所示四種物質發生的反應填空(圖中重合部分代表物質間反應,且氯水足量)。c過程的離子方程式為,e過程的化學方程式為。d過程所觀察到的現象為;b過程證明了氯水中存在微粒(填序號)。a.Cl2b.Cl-c.HClOd.H+答案答案(1)2Fe+3Cl22FeCl3氫氣在氯氣中安靜地燃燒,發出蒼白色火焰,在集氣瓶口有大量白霧(2)Ca(ClO)2+CO2+H2O2HClO+CaCO3、2HClO2HCl+O2(3)Ag+Cl-AgClCl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O溶液先變紅后褪色d解析解析(1)鐵在氯氣中燃燒生成氯化鐵,反應的化學方程式為2Fe+3C

22、l22FeCl3;氫氣在氯氣中燃燒發出蒼白色火焰,集氣瓶口出現白霧,是生成的氯化氫氣體溶于水蒸氣形成的鹽酸小液滴。(2)漂白粉露置在空氣中因吸收了空氣中的CO2和H2O而失效,是次氯酸鈣和二氧化碳、水反應生成碳酸鈣和次氯酸,次氯酸見光易分解得到氯化氫和氧氣,反應的化學方程式為Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3+2HClO、2HClO2HCl+O2。(3)c過程的反應是氯水中的Cl-和硝酸銀溶液中的Ag+反應得到氯化銀沉淀,反應的離子方程式為Ag+Cl-AgCl;e過程的反應是氯水中的氯氣和氫氧化鈉發生反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水,反應的化學方程式為Cl2+2NaOHNaCl+NaClO

23、+H2O。氯水顯酸性,氯水中的HClO具有漂白性,所以d過程所觀察到的現象為溶液先變紅后褪色;b過程是氯水中的鹽酸和碳酸鈉反應生成二氧化碳氣體,證明了H+的存在。考點三海水中物質的提取考點三海水中物質的提取 1.溴的提取溴的提取從海水中提取溴,通常是將氯氣通入提取粗食鹽后的母液中,將溶液中的溴離子氧化成溴單質,鼓入熱空氣或水蒸氣使溴從溶液中揮發出來,冷凝后得到粗溴,精制粗溴可得到高純度的溴單質。2.碘的提取碘的提取雖然海水中碘的總蘊藏量很大,但由于其濃度很低,故目前工業生產中碘的獲得并不是直接從海水中提取。因為海洋中的某些植物具有富集碘的能力,如海帶等,所以從海帶等海產品中提取碘是工業上獲取碘

24、的重要途徑。從海帶中提取碘的流程圖如下:灼燒水氧化劑干海帶海帶灰浸泡液濾液碘的四氯化碳溶液碘單質常用的氧化劑有Cl2、H2O2、MnO2,反應方程式如下:Cl2+2I-2Cl-+I2H2O2+2I-+2H+I2+2H2OMnO2+2I-+4H+I2+Mn2+2H2O典例典例3“空氣吹出法”海水提溴的工藝流程如下:下列說法中,正確的是(C)A.進入吹出塔前,Br-被還原成了Br2B.從吹出塔進入吸收塔的物質只有Br2C.經過吸收塔后,溴元素得到了富集D.蒸餾塔中只發生了物理變化答案答案CA項,進入吹出塔之前,發生反應:Cl2+2Br-2Cl-+Br2,Br元素的化合價升高,Br-被氧化;B項,根據流程圖可知,進入吸收塔的物質除Br2外,還有空氣、水蒸氣、過量的氯氣等;C項,吸收塔中發生的主要反應是SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4,經過吸收塔后,溴元素得到了富集;D項,蒸餾塔中主要發生反應:Cl2+2Br-Br2+2Cl-,存在化學變化。3-1為了從海