高三化学复习高一第一章《卤素》

　　 高 三 化 学（第18周）

【教学内容】

高三化学复习高一第一章《卤素》

【教学目标】

1、 掌握卤素原子结构的递变与单质的物理性质、化学性质之间的关系.

2、 重点掌握Cl₂的重要化学性质.

【知识讲解】

一、氯气

1、 化学性质——Cl原子最外层有7个电子，表现强氧化性.

（1）与金属反应——Cl₂与绝大多数金属能反应（除极少数不活泼金属），且变价金属（如Fe）一般能氧化到最高价.

2Na+Cl₂=2NaCl（白烟）

2Fe+3Cl₂^△ 2FeCl₃（棕褐色）

思考：常温Fe能否与干燥Cl₂反应？你能举出实例吗？

（不能，除非潮湿Cl₂.液氯用钢瓶盛装运输）

Cu+Cl₂^点燃 CuCl₂（棕黄色的烟）

注意：由Cu在Cl₂中燃烧的现象说明无水CuCl₂为棕黄色固体，只有溶于水其颜色由于浓度不同显绿色或蓝色.

思考：[CuCl₄]^2－+4H₂O　　[Cu(H₂O)₄]²⁺+4Cl^－

　　 （绿色）　　　　 （蓝色）

在此平衡体系中，改变下列条件：①加入适量NaCl　②加入适量AgNO₃ 溶液 ③加入适量水，溶液颜色将如何改变？

（①绿色加深 ②蓝色变深 ③变蓝色）

CuCl₂固体与AlCl₃相似，亦为共价化合物，且形成的是多聚体（CuCl₂）_n

（2）与非金属的反应

氯气除与H₂反应外，还能与P、S、S_i等非金属反应

2P+3Cl₂^点燃 2PCl₃　　　　PCl₃+Cl₂=PCl₅

反应现象：有白色烟雾生成——中学化学中唯一的烟、雾同时生成的一个反应.

其中PCl₃具有重要用途——生产农药敌百虫.

PCl₃、PCl₅均能水解　PCl₃+3H₂O=H₃PO₃+3HCl　PCl₅+4H₂O=H₃PO₄+5HCl

Si+2Cl₂^高温 SiCl₄——工业制单晶硅（高纯硅）的重要反应.

（3）与化合物的反应

①水　Cl₂+H₂O　　 HCl+HClO（歧化反应）——非常重要的平衡，混合液称氯水，氯水存在的微粒

思考：a、如何证明氯水中存在Cl₂、H⁺、Cl^－、HClO?

　　　b、0.224L（标况）Cl₂溶于2L水中，Cl₂、Cl^－、HClO物质的量之和　　 0.01mol?(填大于、小于或等于)

②碱　Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O——主要用来吸收多余Cl₂

思考：标准状况aL H₂与Cl₂混合气体光照爆炸后的产物恰好使bmol NaOH完全转化为盐，则b与a的关系可以是　　

（0<b≤）

2Cl₂+2Ca(OH)₂=CaCl₂+Ca(ClO)₂+2H₂O——工业用来制取漂白粉.

思考：a、工业上为什么用Cl₂来制取漂白粉？

　　　b、漂白粉的主要成分是什么？有效成分是什么？其漂白原理是什么？

　　　c、自来水净化过程可用液氯和绿矾来净化消毒，也可用氯胺(NH₂Cl)来杀菌消毒、请用化学方程式表示净化消毒过程.

（a、形成比次氯酸更稳定的比次氯酸盐，便于运输、保存.

b、CaCl₂和Ca(ClO)₂,Ca(ClO)₂, Ca(ClO)₂+H₂O+CO₂=CaCO₃+2HClO

c、Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^－,　Fe³⁺+3H₂O　　Fe(OH)₃（胶体）+3H⁺——净化

　 Cl₂+H₂O　　HClO+HCl——杀菌　NH₂Cl+H₂O　　 NH₃+HClO）

③其它还原性化合物

　　　S^2－(H₂S)+Cl₂——　　　　 Br^－+Cl₂——　　Fe²⁺+Cl₂——

　　　SO₃^2－(SO₂)+Cl₂+H₂O——　I^－+Cl₂——

　　　　　 取代反应CH₄+Cl₂^光　CH₃Cl+HCl

④有机物 　　　　　 o +Cl₂^Fe　o^－Cl+HCl

　　　　　　　　　 

　　　　　 加成反应 CH₂=CH₂+Cl₂　　CH₂－CH₂

 　Cl　 Cl

2、卤素互化物—— (n=1,3,5,7)其化学性质与卤素单质相似，具有强氧化性.

例：已知BrFn与水按3:5物质的量比反应，生成HF、HBrO₃、O₂和Br₂，且O₂和Br₂物质的量相等.请回答：

（1）n=　　 　 （2）氧化产物是　　 　　（3）1mol水可还原 　　 mol BrFn?

解析：（1）根据题意：反应式为3BrFn+5H₂O=3nHF+aHBrO₃+bBr₂ +bo₂

由于O₂与Br₂物质的量相等，且反应物只含3mol Br元素，则a=b=1根据H原子守恒3n+1=5×2　n=3.

　　 （2）元素化合价升高后的产物是氧化产物，显然为HBrO₃和O₂.

　　 （3）还原1mol BrF₃必提供3mol电子，而1mol水只能提供2mol电子则可还原BrF₃.

3、拟（类）卤素——这些虽然不含卤素原子，但其性质与卤素相似.如

　 (CN)₂、(SCN)₂、(SeCN)₂、(OCN)₂等。请写出下列化学方程式

　 (CN)₂+H₂O——　　　 Fe+(SCN)₂——

　 MnO₂+HSCN  ^△ 　　 (CN)₂+CH₂=CH₂　　

4、氯气制法

（1）反应原理（尽可能考虑能够生成氯气的途径）

　　 MnO₂+4HCl（浓）^△ MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O——实验室通常用该法制Cl₂

在这个反应中①盐酸作用？（还原剂与酸）②足量MnO₂和含4mol HCl的浓盐酸加热制得Cl₂物质的量 　　 1mol（填小于或等于或大于）（小于）

③该反应必须加热到90⁰C左右，为什么温度不能再高？（盐酸是挥发性酸，温度再高Cl₂中HCl含量高）

④若实验室没有浓盐酸，可用什么代替？写出化学方程式.

（NaCl固体和浓H₂SO₄，2NaCl+MnO₂+2H₂SO₄^△ MnSO₄+Cl₂↑+2H₂O,亦可用NaCl和NaHSO₄固体代替）

⑤其它可能生成Cl₂途径有：

KMnO₄+HCl(浓)——　　  KClO₃+HCl(浓) ^△

K₂Cr₂O₇+HCl(浓)——　　  PbO₂+HCl(浓)——

Ca(ClO)₂+HCl(浓)——　　 NaCl+H₂O ^电解（工业制 Cl₂）

⑥历史上曾用地康法制Cl₂ HCl(气)+O₂Cl₂+H₂O试根据以上反应比较KMnO₄、MnO₂、O₂三种物质的氧化性强弱（氧化性KMnO₄>MnO₂>O₂）

（2）发生装置除用来制Cl₂还可用来制取哪些气体？

　　 （HCl、SO₂、CO、NO等）

（3）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（亦可用水）除去HCl，再通过浓H₂SO₄（或P₂O₅或CaCl₂）除去水.

　　　　　　　 用向上排空气法

（4）收集装置　验满： ①观察法（黄绿色）

　　　　　　　　　　  ②湿淀粉——KI试纸（或品红试纸）

　　　　　　　　　　  ③湿石蕊试纸

　　　　　　　　　　  ④浓NH₃水， 3Cl₂+8NH₃=6NH₄Cl+N₂

（5）吸收装置——烧杯中盛有NaOH溶液（不能用水代替）

二、卤化氢

（一）制法 1、原理——不挥发性酸制挥发性酸.

　　　（1）HCl:　NaCl+H₂SO₄(浓)=NaHSO₄+HCl↑(不加热或微热)

　　　　　　　　 2NaCl+H₂SO₄(浓) ^△Na₂SO₄+2HCl↑(加强热)

思考：①不加热也能制得HCl，为何通常是在加热条件下制取HCl?

　　　　（主要是提高成本较高的H₂SO₄的利用率）

　　　②若浓H₂SO₄过量，在强热条件下，产物是Na₂SO₄还是NaHSO₄?

　　　　（NaHSO₄）

　　　③先加热还是先往烧瓶中加入浓H₂SO₄再加热？为什么？

  （先加入浓H₂SO₄，再加热否则冷的浓H₂SO₄加入到热烧瓶中，易使烧瓶破裂）

　　　④其它金属氯化物与浓H₂SO₄反应能否制得HCl?为何一般只用NaCl？

　　　　（能，如 KCl+H₂SO₄(浓)——， AlCl₃+H₂SO₄(浓)——， MgCl₂(浓)+H₂SO₄(浓)—，因NaCl成本最低）

　　　⑤如何快速制取HCl气体？

　　　　（往浓HCl中入浓H₂SO₄或浓盐酸加入到P₂O₅固体中）

（2）HF——浓H₂SO₄和CaF₂(萤石)在铅皿中制取

（3）HBr——浓H₃PO₄和NaBr反应　NaBr+H₃PO₄(浓) ^△NaH₂PO₄+HBr↑

　　　　　　向上排空气法

2、 收集方法 验满：①观察法（白雾）

　　　　　　　　  ②湿蓝石蕊试纸

　　　　　　　　  ③浓氨水

3、 吸收装置

　　　　　　　 Cl₂、H₂S、SO₂、NO₂等一般用NaOH才能完全吸收（H₂S还可用CuSO₄

  溶液）

（1） 吸收剂　CO、NO只能用气球收集尾气

　　　　　　 HCl用水即可

（2） 装置——水面上倒扣一只漏斗.

（二）化学性质（以HCl为例）

HCl为共价化合物，液态不导电，因此不能表现出酸的通性！一般不能与金属反应.

NH₃+HCl=NH₄Cl(白烟)互相检验

与有机物发生加成反应——制取卤代烃.

思考：制取卤代烃途径有几条？其中最佳途径是什么？

　　 （一是烷烃与卤素单质取代一般不能用来制卤代烃，实验室条件无法分离.二是氢卤酸与醇的取代，三是不饱和烃和卤素或卤化氢加成，这是制卤代烃的最佳途径）

三、卤族元素

（一）卤素的原子结构和单质的物理性质

随卤素核电荷数增加，电子层数依次递增，原子半径渐增大，其原子结构的递变而使卤素单质的物理性质呈规律性变化.

从F₂  I₂

1、颜色渐加深，状态从气　　 液　　　固，密度从小　　大，熔沸点由低　　 高（分子晶体）

2、单质的溶解性——除氟外（与水剧烈反应）在水中溶解度都较小，且由大　　小，都易溶于有机溶剂，下表列出Cl₂、Br₂、I₂在不同溶剂中的颜色.

	水	CCl4	汽油（苯）
Cl2	黄绿色	黄绿色	黄绿色
Br2	橙色	橙红色	橙红色
I2	棕黄色	紫色	紫红色

（二）化学性质

由于最外层均为7个电子，极易得一个电子，因此卤素都是强氧化剂，在自然界均只以化合态存在.但随着电子层数递增，原子半径渐增大，核对外层电子的引力渐减弱，得电子能力渐减弱，其氧化性逐渐减弱，主要表现：

1、 都能与金属反应

①F₂和所有金属都能反应.

②Cl₂和绝大多数金属反应.

③Br₂和较活泼金属反应.

④I₂只和活泼金属反应.

2、 都能与H₂、P等非金属反应.

①F₂和H₂在暗处即爆炸(F₂是非金属性最强的元素)

②Cl₂和H₂需光照爆炸

③Br₂和H₂需加热且缓慢化合（不爆炸）

④I₂（蒸气）和H₂持续加热且仍为可逆反应.

3、特性：

　　　　  易升华

①　　 I₂ 　　　②溴——唯一的常温呈液态的非金属，易挥发保存时加水封.

 　使淀粉变蓝色

③　　 F₂——最强氧化剂，不能用氧化剂将F^－氧化为F₂（只能用电解法）F元素无正价.

且能与稀有气体化合.

④卤化氢——均易溶于水，在空气中形成白雾，其中只有HF剧毒，但HX都是大气污染物，水溶液均呈酸性，只有氢氟酸是弱酸，从HF　 HI，酸性逐渐增强.

⑤NaX——只有NaF有毒可用作农药.

⑥CaX₂——只有CaF₂不溶于水，CaCl₂作干燥剂.

⑦AgX——只有AgF可溶，AgX均具感光性，AgBr作感光材料，AgI作人工降雨材料.

　HClO、HClO₂、HClO₃、HClO₄

⑧

　酸性逐渐增强，氧化性逐渐减弱

【能力训练】

一、选择题（每小题有1~2个正确答案）

1、  下列关于氯及其化合物的叙述中正确的是（　　  ）

A、 因为氯气有毒，有强氧化性，所以氯气可用于杀菌、消毒、漂白.

B、 常温下1体积水中能溶解2体积Cl₂,所以饱和氯水是浓溶液.

C、 氯气跟碱溶液的反应实质是Cl₂和H₂O的反应.

D、在使用漂白粉时，加入醋酸可增强漂白作用.

2、  在一支试管中盛有某种固体物质，加适量溴水后，溶液颜色不会褪去的是（　　  ）

A、 KOH　　　B、KI　　　C、Na₂SO₃　　 D、FeCl₂

3、  关于氯气和SO₂性质的叙述正确的是（　　  ）

A、 在相同条件下，Cl₂ 比SO₂更易溶于水

B、 常温下等体积的Cl₂和SO₂混合气体通入BaCl₂溶液时无明显现象

C、 Cl₂和SO₂分别通入H₂S溶液中都可变浑浊

D、等体积的Cl₂和SO₂分别通入石蕊试液中，溶液的紫色立即褪去

4、  氯水不稳定，因为氯水中存在如下平衡：Cl₂+H₂O　 HCl+HClO，为了提高氯水的

稳定性，可采取的措施是（　　 ）

A、通入少量H₂S气体　　　　B、加入少量小苏打

C、通入少量HCl气体　　　　D、增大氯水浓度

5、实验室测量食盐中KI含量，常在一定条件下用过量溴水使KI变成碘，用煮沸法除去过量的溴避免干扰，再利用反应2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI来分析碘的含量试回答：

（1）滴定时，选用的指示剂是（　　　）

A、石蕊　　　B、酚酞　　 C、甲基橙　　 D、淀粉液

（2）假若溴大大过量时，宜用除去溴的正确方法是（　　  ）

A、加入过量AgNO₃溶液　　　B、加入苯酚

C、加入足量KI　　　　　  　D、加入溴化钾

6、溴化碘（IBr）的化学性质类似卤素单质，它同水反应的化学方程式为IBr+H₂O=HBr+HIO下列有关IBr的叙述不正确的是（　　　）

A、 IBr是共价化合物

B、 在很多反应中，IBr是强氧化剂

C、 IBr跟水反应时既不是氧化剂又不是还原剂

D、IBr跟NaOH稀溶液反应时，生成NaI、NaBrO、H₂O

7、氰气的化学式为(CN)₂结构为N≡C－C≡N；其化学性质与卤素单质相似，下列叙

述中正确的是（　　　）

A、(CN)₂分子中C——C键的键长小于F——F键的键长

B、 氯化钠和氰化银均不溶于水

C、 一定条件下，(CN)₂可以和不饱和烃起加成反应

D、(CN)₂和NaOH的反应可生成NaCH、NaOCN和H₂O

8、在密闭容器中盛有H₂、O₂、Cl₂的混合气体通过电火花引燃，3种气体正好反应，

冷却至室温后，所得液体产物浓度为25.26%，则容器中原有H₂、O₂、Cl₂的分子个数比是（　　　）

A、6:3:1　　　B、9:6:1　　　C、13:6:1　　　D、10:6:1

二、推断题

长期以来一直认为氟的含氧酸不可能存在.但自1971年斯图杰尔和阿佩里曼（美）成功地制取了次氟酸后，这种论点被强烈地动摇了.他们是在0⁰C下将氟从细冰末的上面通过，得到了毫克量的次氟酸.写出次氟酸的结构式，并标明各元素的化合价　　　　　　　　 .次氟酸很不稳定，刹那间就被热水所分解，此时得到的溶液，既表现有氧化性（对于NaI），又表现有还原性（对于酸性KMnO₄）试推断次氟酸在水解时能生成什么产物？用化学方程式或离子方程式表示：

（1）次氟酸水解的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（2）产物显示氧化性的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 

（3）产物显示还原性的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

【能力训练答案】

一、1、B　　2、B、D　　3、C　　4、C　　5、（1）D（2）B　　6、D　　 7、C、D

8、C

二、_{+1　　　 0　　　　－1}

　　H——O——F　　H₂O₂

（1）HFO+H₂O=H₂O₂+HF

（2）H₂O₂+2H⁺+2I^－=I₂+2H₂O

（3）5H₂O₂+2MnO₄^－+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O