高三年级化学卤族元素讲义

第三章常见元素的单质及其重要化合物第一节卤素【知识网络】【易错指津】1．分清氯水、溴水的成分，反应时的作用和褪色的原理。氯水中正因为存在可逆反应Cl2+H2OHCl+HClO，使其成分复杂且随着条件的改变，平衡发生移动，使成分发生动态的变化。当外加不同的反应物时，要正确判断是何种成分参与了反应。氯水中的HClO能使有色物质被氧化而褪色。反之，也有许多物质能使氯水、溴水褪色，发生的变化可属物理变化（如萃取），也可属化学变化，如歧化法（加碱液）、还原法（如Mg、SO2等）、加成法（加不饱和的有机物）等。值得一提的是有时虽然发生化学变化，但仍生成有色物，如Br2与Fe或KI反应。2．区分清楚萃取和分液的原理、仪器、操作以及适用范围与其他物质分离方法不同。萃取和分液是物质分离的众多方法之一。每一种方法适用于一定的前提。分液适用于分离互不相溶的两种液体，而萃取是根据一种溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解性有很大差异从而达到提取的目的。一般萃取和分液结合使用。其中萃取剂的合理选择、分液漏斗的正确使用、与过滤或蒸馏等分离方法的明确区分等是此类命题的重点和解决问题的关键。命题以选择何种合适的萃取剂、萃取后呈何现象、上下层如何分离等形式出现。解题关键是抓住适宜萃取剂的条件、液体是否分层及分层后上下层位置的决定因素。分液操作时注意“先下后上、下流上倒”的顺序。为确保液体顺利流出，一定要打开上部塞子或使瓶塞与瓶颈处的小孔或小槽对齐，与大气相通。【典型例题评析】例1氯化碘（ICl）的化学性质跟氯气相似，预计它跟水反应的生成物是（1998年全国高考题）A.HI和HClOB.HCl和HIOC.HClO3和HIOD.HClO和HIO①Cl2+H2O=HCl+HClO②Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O③2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O①2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-②2I-+Cl2=I2+2Cl-③S2-+Cl2=S↓+2Cl-④SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl⑤8NH3+3Cl2=N2+6NH4ClHClHClO（强氧化性）H+ZnOH-NH3CaCO3H2H2ONH4+CO2Cl-Ag+MnO2AgClCl2C2H5OHC2H5Cl取代CH2=CHCl加成CHCHAgNO3Ca(OH)2光H+、CO2电解NaAgNO3Cl2（黄绿色气体）Ca(ClO)2氧化性KMnO4、电解H2S、HBr、HI还原性化合物金属①2Fe+3Cl2=2FeCl3②Cu+Cl2=CuCl2(生成高价)非金属①H2+Cl2=2HCl②2P+3Cl2=2PCl3自身氧化还原反应NaClAgCl思路分析：题目以考生未学过的卤素互化物为素材，让考生对不同卤素的非金属性相对强弱作出判断。这种判断是以卤素跟氢、氧相互结合以及形成正负化合价的能力来实现的。先联想Cl2+H2O=HCl+HClO，推断ICl与H2O反应有两种可能：ICl+H2O=HI+HClO，ICl+H2O=HCl+HIO。问题是I、Cl两元素何者形成氢卤酸，何者形成次卤酸。与I相比，氯的非金属性比碘强，更易形成负化合价；与Cl相比，I的金属性较强，较易形成正化合价，即产物不能是HI和HClO。答案：B方法要领：学习元素化合物知识时，抓住代表物的性质，并结合元素周期律知识，来指导同主族元素性质的学习。在ICl中I为+1价，Cl为-1价与水反应后其产物的化合价均不发生改变，防止受Cl2+H2O=HCl+HClO影响，认为ICl与H2O反应也是氧化还原反应，而误选A。无机信息题在考卷中经常出现，在做这类题目时，必须对信息理解透彻，活学活用，这样才能保证答题的准确性。水解产物的判断可根据电荷相互吸收的原则去思考，因化学作用也是电性作用。此类化学方程式可按下列“模式”书写：A+B-+H+-OH-=A+OH-+H+B-除ICl外，Mg3N2、CaC2、NaH、Al2S3、CH3COONa等水解均遵循该“规律”。例2下列物质在空气中久置变质，在变质过程中，既有氧化还原反应发生，又有非氧化还原反应发生的是（1997年高考化学试测题）A.食盐B.漂白粉C.氯水D.硫酸亚铁溶液思路分析：食盐在空气中不变质；漂白粉在空气中发生如下反应：Ca(ClO)2+CO2+H2O=2HClO+CaCO3↓、2HClO光2HCl+O2↑；氯水中只是2HClO光2HCl+O2↑；硫酸亚铁溶液中只是Fe2+被氧化为Fe3+。答案：B方法要领：掌握各种物质的化学性质及反应中元素的价态变化。例3将1体积选项中的一种气体与10体积O2混合后，依次通过盛有足量浓NaOH溶液的洗气瓶和盛有足量的热铜屑的管子(假设反应都进行完全)，最后得到的尾气可以是（1996年全国高考题）A.Cl2B.COC.CO2D.N2思路分析：假如“1体积为A中Cl2，则当通过足量浓碱液时，因Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O而被完全吸收，而10体积O2在通过铜屑时被完全吸收，故无尾气产生；若为B中CO，则在通过碱液时无变化；而通过铜屑时，因O2过量而生成CO2故选C；若分别为C中CO2或D中N2，当依次通过时C中无气体剩余，D中仍然保留了原来的N2。答案：C、D方法要领：该题要答正确，必须审明题意：即反应物需从四个选项中选，产物也要从四个选项中选。防止漏选C。例4为实现中国2000年消除碘缺乏病的目标，卫生部规定食盐必须加碘,，其中的碘以碘酸钾(KIO3)形式存在。已知在溶液中IO3-可和I-发生反应：IO3-+5I-+6H+=3I2+2H2O。根据此反应，可用试纸和一些生活中常见的物质进行实验，证明在食盐中存在IO3-。可供选用的物质有：①自来水；②蓝色石蕊试纸；③碘化钾淀粉试纸；④淀粉；⑤食糖；⑥食醋；⑦白酒。进行上述实验时必须使用的物质是（1997年全国高考题）A.①③B.③⑥C.②④⑥D.①②④⑤⑦思路分析：依题给信息要检验NaCl中含有IO3-，宜使其变成有特殊颜色的物质才好识别。因此，应加含有I-和H+的物质使其变成I2，而且存在着能I2与结合成蓝色物质的淀粉。因而，③中含有I-和淀粉，⑥中含有H+（由CH3COOH溶液电离而得）。答案：B方法要领：题中向考生传达了我国在2000年消灭碘缺乏症的目标和达到此目标的办法。解题关键是：抓住IO3-+5I-+6H+=3I2+2H2O，可知所给物质要提供I-和H+。本题属于原理型信息给予题，它给出两条反应原理的新信息：一是食盐中的碘是以碘酸钾（KIO3）的形式存在；二是给出了IO3-、I-、H+3种离子共同存在时发生的生成I2的氧化还原反应的信息，此反应原理成为实现问题解决的根本依据。为此，应能提取出I2和淀粉互检的已有知识，并把IO3-被I-在H+存在下还原为I2的反应和I2的常规检验联系起来，从而完成对问题的解答。如果能深入把握KI淀粉试纸检验出氧化性物质（如Cl2、O3等）的反应原理，将已有知识迁移运用到IO3-氧化I-（H+存在）的新情境中，则不难找出用碘化钾淀粉试纸（H+存在）检出IO3-的方法。可见，将知识系统化、结构化，对形成知识的类比与迁移能力，是十分重要的。例5甲、乙、丙三种溶液各含有一种X--（X--为Cl-、Br-、I-）离子。向甲中加淀粉溶液和氯水，则溶液变橙色，再加丙溶液，颜色无明显变化。则甲、乙、丙依次含有（1991年全国高考题）A.Br-、Cl-、I-B.Br-、I-、Cl-C.I-、Br-、Cl-D.Cl-、I-、Br-思路分析：在甲溶液中加入淀粉溶液和氯水，淀粉不显蓝色，证明甲中不含I-离子，溶液显橙色，证明甲中含Br-离子（溴水显橙色）；再加丙溶液，无明显变化，表明丙中不含I-离子。综上所述，甲中含Br-离子，乙中含I-离子，丙中含Cl-离子。答案：B方法要领：利用非金属置换反应规律进行逻辑分析。非金属性较强的单质能从盐溶液（或酸溶液）中把非金属性弱的非金属置换出来。本题考查了对卤素离子还原性强弱的理解及卤素置换实验现象的分析，它运用的知识有：Cl2+2Br-=2Cl-+Br2，Cl2+2I-=2Br-+I2和Br2+2I-=2Br-+I2，I2遇淀粉变蓝色。例6冰箱致冷剂氟氯甲烷在高空中受紫外线辐射产生Cl原子，并进行下列反应：Cl+O3→ClO+O2，ClO+O→Cl+O2。下列说法不正确的是（1998年上海高考题）A.反应后将O3转化为O2B.Cl原子是总反应的催化剂C.氟氯甲烷是总反应催化剂D.Cl原子反复起分解O3的作用思路分析：可将两个分反应合并得总反应2O3→3O2，催化剂应是Cl而不是氟氯甲烷，由于催化剂在反应前后物质的量保持不变，故Cl反复起分解O3的作用。答案：C方法要领：这是一道与环境化学相关的题目，也属信息给予题。中间产物和催化剂有相同点：①均参与了反应过程；②当分反应合并成总反应时两者均可消去，即生成量等于消耗的量。两者的不同之处在于催化剂先消耗后生成，而中间产物则先生成后消耗。据此可判断出Cl在上述过程中是催化剂。平时要善于比较一些相关的概念，找出它们的本质区别。例7某温度下，将Cl2通入NaOH溶液中,反应得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合液，经测定ClO-和ClO3-的浓度之比为1:3，则Cl2与NaOH反应时,被还原的氯元素与被氧化的氯元素物质的量之比为（1999年全国高考题）A.21:5B.11:3C.3:1D.4:1思路分析：Cl2与NaOH溶液反应，Cl2既是氧化剂又是还原剂，从电子得失角度分析，被氧化的Cl分别从0→+1、0→+5，根据题目所给条件分析得ClO-和ClO3-的个数之比为1:3，则被氧化的一方4个0价Cl共失电子1+3×5=16；被还原Cl从0→-1，欲使得失电子总数相等，则需16个0价Cl。所以，被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为16:4=4:1。答案：D方法要领：本题考查利用氧化还原反应的本质分析问题的能力，考查学生应变的灵活性。Cl2与NaOH溶液反应，本身既是氧化剂又是还原剂，氧化产物为NaClO、NaClO3，还原产物为NaCl，通过电子守恒原理快解。例8KClO3和浓盐酸在一定温度下反应会生成绿黄色的易爆物二氧化氯.其变化可表述为:KClO3+HCl(浓)==KCl+ClO2↑+Cl2↑+(1)请完成该化学方程式并配平(未知物化学式和化学计量数填入框内)(2)浓盐酸在反应中显示出来的性质是(填写编号,多选倒扣分)①只有还原性②还原性和酸性③只有氧化性④氧化性和酸性(3)ClO2具有很强的氧化性。因此，常被用作消毒剂，其消毒效率(以单位质量得到的电子数表示)是Cl2的倍。（2000年上海市高考题）思路分析：（1）此题的难点是方程式的配平,用化合价升降法配平时，首先要分清氧化产物是Cl2还原产物是ClO2,KCl中的Cl-来源于盐酸，化合价没有变化，再配平氧化剂，还原剂，氧化产物和还原产物的计量数，最后依据原子种类和个数守恒，配平其它物质的计量数和补加未知物。（2）由配平的方程式可知，参加反应的浓盐酸有一半被氧化，另一半起了酸作用。(3)消毒后，Cl元素的价态为为-1价，对ClO2单位质量得电子(1/67.5)×5；对Cl2单位质量得电子：(1/71)×2；二者的比值为2.63。答案:(1)242212H2O(2)②(3)2.63方法要领：此题考查了氯及其化合物的相互转化和性质，氧化还原反应方程式的配平，氧化性还原性分析,电子转移数目的计算等知识；此题是一信息题，情境新颖，思考量大，有效地考查了学生的分析问题的能力，代表了今后高考命题的方向。例9已知氯水中有如下平衡：Cl2+H2OHCl+HClO。常温下，在一个体积为50mL的针筒里吸入40mL氯气后，再吸进10mL水。写出针筒中可能观察到的现象。若将此针筒长时间放置，又可能看到何种变化；试用平衡观点加以解释。（1994年上海市高考题）思路分析：因Cl2与H2O反应而溶解，气体体积缩小，溶液呈浅黄绿色。若此针筒长时间放置，气体体积进一步缩小，气体和溶液均变成