人教版高中化学必修一课件海水中的元素——氯及卤素

高中化学课件灿若寒星整理制作海水中的元素——氯及卤素一、氯气的性质物理性质：通常情况下，是一种黄绿色，有毒的、有刺激性气味，密度比空气大的气体。能溶于水(常温下1∶2)，易液化。化学性质：表现强氧化性。1．与金属反应2．与非金属的反应H2＋Cl22HCl(发出苍白色火焰，若将氢气和氯气混合后，点燃或强光照射，可发生爆炸)3．与化合物的反应(1)跟水反应：Cl2＋H2OHCl＋HClO(歧化反应)(2)跟碱反应：Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O6NaOH(浓)＋3Cl25NaCl＋NaClO3＋3H2O2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O[工业上用来制取漂白粉，其漂白原理是Ca(ClO)2＋H2O＋CO2=CaCO3＋2HClO](3)跟其他还原性物质反应二、次氯酸及次氯酸盐的性质及用途HClO分子的结构式为H—O—Cl(氧处于中心)，所以电子式为。次氯酸、次氯酸钙等有多方面的性质，经常用到以下几方面性质：1．HClO是一种弱酸，与碳酸比较电离能力有如下关系：H2CO3HClOHCO，NaClO＋CO2＋H2O=NaHCO3＋HClO，Cl2＋NaHCO3=NaCl＋CO2↑＋HClO。2．ClO－是一种弱酸的酸根离子，能发生水解反应：ClO－＋H2OHClO＋OH－，所以次氯酸钙溶液显碱性。遇到铁盐、铝盐易发生双水解：3ClO－＋Fe3＋＋3H2O=Fe(OH)3↓＋3HClO。3．HClO和ClO－都具有强氧化性2Fe2＋＋5ClO－＋5H2O=2Fe(OH)3↓＋Cl－＋4HClOClO－＋=Cl－＋4．HClO见光易分解：2HClO2HCl＋O2↑。5．次氯酸钙中的Ca2＋、ClO－可以表现出一些综合性质。Ca(ClO)2＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO注意二氧化碳、碳酸钠、碳酸氢钠分别跟次氯酸钙溶液反应的差异：Ca(ClO)2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaClOCa(ClO)2＋NaHCO3=CaCO3↓＋HClO＋NaClO三、氯水的性质由于氯水中成分的复杂性，使氯水具有下列多重性质：1．氯水中有Cl2所以呈黄绿色，具有Cl2的强氧化性，如氯水能使润湿的KI淀粉试纸变蓝(用于对Cl2收集的验满)，能与SO2、亚硫酸及其盐、FeBr2等发生氧化还原反应。2.新制的氯水中有HClO，HClO具有强氧化性，故氯水具有漂白性。3．因氯水中有HCl，所以氯水能与镁粉反应放出氢气，能与Na2CO3、CaCO3等反应产生CO2，能与硝酸银反应生成白色沉淀。4．氯水性质多重性同时表现：如：(1)HCl的酸性与HClO的漂白性同时表现，所以新制氯水可使石蕊试液先变红后褪色。(2)向氯水中加入NaOH溶液时，HCl和HClO分别同时与NaOH反应，生成NaCl、NaClO，反应为：Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O。5．长时间存放的氯水，次氯酸见光易发生下列化学反应：2HClO=2HCl＋O2↑。由于次氯酸不稳定，促使氯分子不断与水反应，最终在久置氯水中只存在H＋和Cl－，成为稀盐酸。四、氯气制法1．实验室制法：(1)反应原理：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)实验装置①发生装置：圆底烧瓶——加热时要垫石棉网分液漏斗——实验前要检查是否漏液②除杂装置(洗气)：除去Cl2中少量HCl、水蒸气，可先通入饱和食盐水，除去HCl，再通过浓H2SO4(或P2O5或CaCl2)除去水蒸气。③收集装置：向上排空气法或排饱和食盐水法检验是否集满：a.黄绿色、有刺激性气味的气体(色、态、味)；b.润湿的KI淀粉试纸(变蓝)；c.润湿的品红试纸(褪色)。④吸收装置——烧杯中盛有NaOH溶液(不能用水代替)。(3)用途：氯气是重要化工原料，制盐酸、漂白粉、消毒剂和农药等。(4)其他制备方法原理：2KMnO4＋16HCl(浓)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2OKClO3＋6HCl(浓)=KCl＋3Cl2↑＋3H2O2．工业制法电解饱和食盐水，称之氯碱工业，主要产品是NaOH和Cl2、H2。2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑五、氯化氢、盐酸的性质、制备和用途1．氯化氢(1)实验室制法：微热时：NaCl(固)＋H2SO4(浓)NaHSO4＋HCl↑。加热到500℃左右：2NaCl(固)＋H2SO4(浓)Na2SO4＋2HCl↑。发生装置：烧瓶、分液漏斗、铁架台、酒精灯、导管。收集装置：集气瓶、导管。除尾气装置：要用倒置的漏斗防止倒吸现象发生。(2)工业制法：氢气(H2)在氯气中燃烧：H2＋Cl22HCl。2．浓盐酸有还原性。可被强氧化剂如MnO2、KMnO4、KClO3、K2Cr2O7等氧化。制法和用途：制法：氯化氢气体溶于水制得盐酸。用途：盐酸是重要化工原料，可制多种氯化物，还可制药剂、染料等。六、卤素单质及卤化物1．递变性(1)卤素原子随核电荷数的增大，原子半径逐渐增大，核对最外层电子的吸引力逐渐减弱，单质的氧化性依次减弱；(2)(从F→I，下同)单质的颜色逐渐变深，密度逐渐增大，熔沸点依次升高，毒性逐渐减小，在有机溶剂中的溶解度逐渐加大；(3)与氢气化合能力由易到难，氢化物的稳定性由强到弱，氢化物水溶液的酸性由弱到强，氢化物的还原性由弱到强；(4)同一元素含氧酸随元素价态降低氧化性增强，酸性减弱(如氧化性HClO＞HClO3＞HClO4；酸性HClO＜HClO3＜HClO4)；(5)卤化银的颜色逐渐加深，溶解度逐渐减小。2．特殊性(1)氟元素的化合价只有－1价，无含氧酸，氟单质能与稀有气体反应，生成一系列化合物(如XeF2、KrF2等)，氟单质与水发生置换反应：2F2＋2H2O=4HF＋O2；(2)氟化氢由于形成分子间氢键相互缔合，沸点反常的高；(3)氢氟酸是弱酸，但能腐蚀玻璃(4HF＋SiO2=SiF4↑＋2H2O)；(4)AgX中只有AgF溶于水，且不具有感光性；CaX2中只有CaF2难溶于水；(5)F－易形成络合物(如Na3AlF6，俗名冰晶石)；(6)溴是唯一液态非金属，易挥发；(7)碘易升华，碘遇淀粉变蓝，碘的氧化性较弱，它与具有多种价态的金属作用生成低价化合物(如FeI2、CuI)；(8)溴、碘在不同极性的溶剂中生成不同颜色的溶液(如碘水，呈棕色；I2的CCl4溶液呈紫红色)。3．氟化氢和氟化钙氟化钙俗称萤石，是自然界存在相当广泛的氟的化合物。萤石和浓H2SO4在铅皿中起反应，制得HF：CaF2＋H2SO4(浓)CaSO4＋2HF↑。氟化氢易溶于水，在空气中易形成白色酸雾，有剧毒。氟化氢用于雕刻玻璃，制取氟单质等，还可制氟化物(如制NaF杀虫剂)。HF雕刻玻璃：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。制F2单质：2HFH2↑＋F2↑。4．卤化银卤化银生成反应：NaCl＋AgNO3=AgCl↓＋NaNO3NaBr＋AgNO3=AgBr↓＋NaNO3KI＋AgNO3=AgI↓＋NaNO3AgCl白色沉淀，AgBr淡黄色沉淀，AgI黄色沉淀，它们都不溶于强酸(HCl，HNO3)。AgCl、AgBr、AgI见光易分解，利用AgBr的感光性，制照相底片：2AgBr2Ag＋Br2。AgI可用于人工降雨：使用小火箭将AgI粉末发射到高空，使空气里的水蒸气凝聚成雨。七、海水中的主要物质及海水的利用1．海水中的物质：目前在海水中发现的化学元素超出80种。组成海水的化学元素，除了构成水的氢和氧以外，绝大部分呈离子状态，主要有氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴、碳等。2．海水的利用：(1)海水淡化；(2)海水养殖；(3)潮汐发电；(4)科学保健海水浴；(5)直接利用包括海水冷却、海水脱硫、海水回注采油、海水冲厕和海水冲灰、洗涤、消防、制冰、印染等；(6)综合利用包括海水制盐、苦卤化工，提取钾、镁、溴、锂、铀及其深加工等。3．粗盐的成分及精制(1)粗盐：除含有Cl－、Na＋外最有可能还有Mg2＋、Ca2＋、SO及泥沙等。(2)提纯实验步骤：①溶解，过滤(除泥沙)；②在滤液中加稍过量的BaCl2，加稍过量的Ca(OH)2，再加入稍过量的碳酸钠溶液，过滤[除BaSO4、Mg(OH)2、CaCO3沉淀]；③在滤液中加入稍过量的盐酸(除CO)；④蒸发结晶(得纯NaCl晶体)。4．从“苦卤”中提取MgCl2的方法5．氯碱工业：电解饱和食盐水的反应式为检验氯化氢气体中是否混有Cl2，可采用的方法是()A．用干燥的蓝色石蕊试纸B．用干燥有色布条C．将气体通入硝酸银溶液D．用湿润的淀粉碘化钾试纸D以氯气为代表的卤素递变规律干燥的氯气没有漂白性，遇水生成的次氯酸有漂白性，所以不选A、B；氯化氢、氯气遇硝酸银均产生白色沉淀，所以不选C；湿润的淀粉碘化钾试纸遇氯气变蓝色。D1.卤族元素随着核电荷数的增加，下列叙述不正确的是()A．元素的非金属性逐渐减弱B．原子半径逐渐增大C．单质的氧化性逐渐减弱D．氢化物的稳定性逐渐增强D2.有甲、乙、丙三种溶液各含有一种X－(X－为Cl－、Br－、I－)，向甲中加入乙溶液和氯水，则溶液变为橙色，再加入丙溶液，颜色无明显变化，则甲、乙、丙依次有()A．Br－、Cl－、I－B．Br－、I－、Cl－C．I－、Br－、Cl－D．Cl－、I－、Br－B3.根据下图所示的转化顺序及实验现象，推断图中各物质：A是HCl，B是MnO2，C是Cl2，D是KBr，E是KCl，F是Br2，G是KI，H是I2。关于氯水的叙述正确的是()A．氯水中只含氯分子和水分子B．新制氯水可使红色石蕊试纸先变蓝后褪色C．光照氯水有气泡冒出，该气体是氯气D．氯水放置数天后，pH变小，几乎无漂白性D氯水、次氯酸及其盐的性质和用途氯水中含多种粒子，除含氯分子和水分子外，还含有次氯酸分子及其他离子；新制氯水显酸性，可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色；次氯酸见光易分解，放出的是氧气；由于次氯酸分解生成盐酸，所以溶液的酸性增强。D1.市场上销售的“84”消毒液，其商品标识上有如下叙述：①本品为无色液体，呈碱性；②使用时加水稀释；③可对餐具、衣物进行消毒，可漂白浅色衣物。其有效成分可能是()A．Cl2B．SO2C．NaClOD．KMnO4C2.将氯水分别加到下列溶液：A．紫色石蕊试液B．FeCl2溶液C．AgNO3溶液D．Na2CO3溶液观察有何变化，写出有关化学方程式或离子方程式。A．紫色石蕊试液先变红(H＋的作用)而后红色褪去变为无色溶液(HClO的氧化作用)；B.溶液由浅绿色变为黄色，因为2FeCl2＋Cl2=2FeCl3，生成FeCl3，该溶液显黄色；C.有白色沉淀生成，因为发生了Ag＋＋Cl－=AgCl↓的反应；D有气泡产生，因为发生了CO＋2H＋=CO2↑＋H2O的反应。3.某化学学习与研究小组的成员为了探究新制备的饱和氯水的组成和性质而进行了科学实验：先观察了氯水的外观性质以后，又用胶头滴管将新制备的饱和氯水逐滴滴入含有酚酞的红色NaOH溶液中，边滴边振荡，并连续观察现象，结果溶液的红色逐渐褪去得无色溶液。以下的一些问题需要请你来配合回答：(1)请写出新制备的饱和氯水中含有氯元素的物质的化学式：(2)若不再进行更多的实验，请说明能证明氯水中含有Cl2的主要依据：(3)根据预测，实验中溶液红色褪去的原因可能有两种，请用简要的文字说明：①；②。Cl2、HCl(或Cl－)、HClO。氯水显浅黄绿色。HCl中和了NaOHHClO氧化了酚酞(4)他们又要通过科学实验探究溶液的红色褪去的原因是上述中的①还是②，在此之前先做了实验方法、步骤的设计和实验现象与结论的理论分析。请你简要说明实验的方法、现象和结论。先取试管内的无色溶液3mL盛于另一支洁净的试管中，再向试管内滴加过量NaOH溶液，振荡试管，观察现象。若溶液复现红色，则证明溶液红色褪去的原因是①而不是②；若溶液仍为无色，则证明溶液红色褪去的原因是②而不是①