鹵素及其化合物
Ⅰ.課標要求
1．通過實驗了解氯氣及其重要化合物的主要性質及在生產中的應用。
2．認識氯氣及其重要化合物對生態環境的影響。
Ⅱ.考綱要求
1．了解氯氣及其重要化合物的主要性質及在生產中的應用。
2．了解氯氣及其重要化合物對環境質量的影響。
Ⅲ.教材精講
一、氯氣的性質及用途
1．物理性質：常溫下，氯氣是黃綠色、有刺激性、能溶于水、比空氣重、易液化的有毒氣體。
2．化學性質：氯氣的化學性質很活潑的非金屬單質。
（1）與金屬反應（與變價金屬反應，均是金屬氧化成高價態）
如：①2Na＋Cl2 2NaCl（產生白煙）
②Cu＋Cl2 CuCl2（產生棕黃色的煙）
③2Fe＋3Cl2 2FeCl3（產生棕色的煙）
注：常溫下干燥的氯氣或液氯不與鐵反應，所以液氯通常儲存在鋼瓶中。
（2）與非金屬反應
如：①H2＋Cl2 2HCl（發出蒼白色火焰，有白霧生成）——可用于工業制鹽酸
H2＋Cl2 2HCl（會發生爆炸）——不可用于工業制鹽酸
②2P＋3Cl2 2PCl3（氯氣不足；產生白霧）
2P＋5Cl2 2PCl5（氯氣充足；產生白煙）
（3）與水反應：Cl2＋H2O = HCl＋HClO
（4）與堿反應
Cl2＋2NaOH = NaCl＋NaClO＋H2O（用于除去多余的氯氣）
2Cl2＋2Ca(OH)2 = Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O（用于制漂粉精）
Ca(ClO)2＋CO2＋H2O = CaCO3↓＋2HClO（漂粉精的漂白原理）
（5）與某些還原性物質反應
如：①2FeCl2＋Cl2 = 2FeCl3
②2KI＋Cl2 = 2KCl + I2（使濕潤的淀粉-KI試紙變藍色，用于氯氣的檢驗）
③SO2＋Cl2＋2H2O = 2HCl + H2SO4
（6）與某些有機物反應
如：①CH4＋Cl2 CH3Cl + HCl（取代反應）
②CH2=CH2＋Cl2 → CH2ClCH2Cl（加成反應）
3．氯水的成分及性質
氯氣溶于水得黃綠色的溶液----氯水。在氯水中有少部分氯分子與水反應，Cl2 + H2O = HCl + HClO (次氯酸)，大部分是以Cl2分子狀態存在于水中。
注意：（1）在新制的氯水中存在的微粒有：H2O、Cl2、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-；久置氯水則幾乎是鹽酸溶液
① 一元弱酸，比H2CO3弱
（2）HClO的基本性質 ② 不穩定，2HClO === 2HCl + O2↑
③ 強氧化性；
④ 漂白、殺菌能力，使色布、品紅溶液等褪色。
（3）幾種漂白劑的比較
漂白劑HClONa2O2（H2O2）SO2活性炭
漂白原理氧化漂白氧化漂白化合漂白吸附漂白
品紅溶液褪色褪色褪色褪色
紫色石蕊先變紅后褪色褪色只變紅不褪色褪色
穩定性穩定穩定不穩定——
4．氯氣的制法
（1）實驗室制法
藥品及原理：MnO2 + 4HCl（濃） MnCl2 + 2H2O + Cl2↑
強調：MnO2跟濃鹽酸在共熱的條件下才反應生成Cl2，稀鹽酸不與MnO2反應。
儀器裝置：發生裝置---收集裝置---吸收裝置
實驗步驟：檢密—裝藥—固定—加熱—收集
收集方法：向上排空氣法 （或排飽和食鹽水法）
凈化裝置：用飽和食鹽水除去HCl，用濃硫酸干燥
尾氣處理：用堿液吸收
（2）氯氣的工業制法：（氯堿工業）
2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑ + Cl2↑
二、氯化氫的性質和實驗室制法
1．物理性質: 無色、有刺激性氣味的氣體；極易溶于水 (1:500)其水溶液為鹽酸。
2．鹽酸的化學性質: (揮發性強酸的通性)
3．氯化氫的實驗室制法
(1)藥品及反應原理:
NaCl + H2SO4 === NaHSO4 + HCl↑ (不加熱或微熱)
NaHSO4 + NaCl Na2SO4 + HCl↑ (加熱到500C—600C)
總反應式: 2NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2HCl↑
(2)裝置: 與制氯氣的裝置相似
(3)收集方法: 向上排空氣法
(4)檢驗方法: 用濕潤的藍色石蕊試紙是否變紅或用玻璃棒蘸濃氨水靠近是否有白煙產生
(5)尾氣處理: 用水吸收(倒扣漏斗)
三、鹵族元素
1．鹵素及化合物的性質比較:
氟氯溴碘
單質物理性質狀態氣氣（易液化）液（易揮發）固（易升華）
熔、沸點熔、沸點逐漸升高
顏色淡黃綠色黃綠色紅棕色紫黑色
密度密度逐漸增大
X2與H2化合條件冷暗處光照加熱持續加熱
程度劇烈爆炸爆炸緩慢化合同時分解
X2與H2O化合反應2F2+2H2O=4HF+O2X2 + H2O = HX + HXO
程度劇烈緩慢微弱極弱
水溶性反應生成氫氟酸水溶性依次減小，有機溶劑中溶解性依次增大
化合價只有-1價有-1、+1、+3、+5、+7等
含氧酸化學式無含氧酸有HXO、HXO2、HXO3、HXO4等
強弱程度同一價態的酸性依次減弱
鹵化銀顏色AgF（白）AgCl（白）AgBr（淡黃）AgI（黃）
水溶性易溶均難溶，且溶解度依次減小
感光性難分解見光均易分解，且感光性逐漸增強
2．鹵素元素的有關特性：
（1）F2遇水發生置換反應，生成HF并放出O2。
（2）HF是弱酸、劇毒，但能腐蝕玻璃4HF + SiO2 == SiF4↑ + 2H2O；HF由于形成分子間氫鍵相互締合，沸點反常的高。
（3）溴是唯一的液態非金屬，易揮發，少量的液溴保存要用水封。
（4）碘易升華，遇淀粉顯藍色；碘的氧化性較弱，它與變價金屬反應時生成低價化合物。
（5）AgX中只有AgF溶于水，且不具有感光性；CaF2中只有CaF2難溶。
3．鹵素間的置換反應及X-離子的檢驗：
（1）Cl2 + 2Br- = Br2 + 2Cl-
Cl2 + 2I- = I2 + 2Cl-
Br2 + 2I- = I2 + 2Br-
結論：氧化性：Cl2 > Br2 > I2； 還原性：I- > Br- > Cl-
（2）溴和碘在不同溶劑中所生成溶液（由稀到濃）的顏色變化
溶劑
溶質 水 苯 汽 油四氯化碳
Br2 黃 → 橙橙 → 橙紅橙 → 橙紅橙→ 橙紅
I2深黃→ 褐淡紫 → 紫紅淡紫→ 紫紅紫→ 深紫
密 度
比 水 輕 比 水 輕比 水 重
（3）X-離子的檢驗
Cl- 白色沉淀
Br- + AgNO3 + HNO3 淺黃色沉淀
I- 黃色沉淀
Ⅳ.典型例題
例1.(1)液氯和氯水是一種物質嗎？
【解析】液氯是Cl2在加壓或冷卻時變成的液態Cl2，是純凈物，而氯水是氯氣溶于水中形成的溶液，是混合物。答案：不是。
(2)①怎樣證明新制氯水中含有大量Cl2？ ②用實驗證明氯氣能與水反應。
【解析】①觀察氯水顏色，呈黃綠色，此即氯氣的顏色，說明新制氯水中含大量Cl2。
②向新制的氯水中加AgNO3溶液．若產生白色沉淀，說明氯水中含有Cl－，即有部分氯氣與水反應了。
Cl2＋H2O＝HCl＋HClO ，AgNO3＋HCl＝AgCl↓＋HNO3
另法：也可向新制氯水中放入一紅布條或滴入幾滴品紅溶液，若布條或品紅褪色，說明新制氯水中有HClO，即Cl2與水發生了反應。
(3)氯水中有多種化學物質，故性質較復雜。下列現象各是基于哪種物質的什么性質?
①氯水能使紫色石蕊試液先變紅后褪色。
②向氯水中滴加飽和NaHCO3溶液，有氣泡出現。
③向氯水中滴入AgNO3溶液，產生白色沉淀。
答案：①H＋、HClO ②H＋ ③Cl－
[點評] 氯水的成分的復雜性和多樣性，其中包含了與其相關的化學反應和知識點，還可以拓展考查與化學平衡有關的內容，所以在中應該當作重點內容處理。
例2、A和B均為鈉鹽的水溶液，A呈中性，B呈堿性并具有氧化性。下述為相關實驗步驟和實驗現象：
試回答：
（1）寫出A、B和C的化學式：A________，B________，C________。
（2）依次寫出A→D和D→E（E中含有某+5價元素的含氧酸根離子）的離子方程式：
__________________________，_________________________________ _。
（3）寫出將SO2氣體通入K溶液中發生反應的離子方程式：____________________。
（4）寫出由F→H的化學方程式：_______________________________________。
【解析】解這類題目一般可以從正、逆雙向思維入手找出“突破口”，然后依圖示逐漸擴展直至破譯整個網絡。當“突破口”不夠明顯時，就要利用直覺對可能的答案做大膽猜測，然后用嘗試、驗證的方法得出正確結論。
（1）NaI NaClO AgI
(2) 2I-+ClO-+H2O=I2+Cl-+2OH-;I2+5ClO-+2OH-=2IO3-+5Cl-+H2O
（3）2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+
（4）Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O
[點評] 推斷題是高考題的熱點和難點，幾乎每年必考，本題以框圖形式出現、題干中以化學實驗現象為信息提示，考查了元素化合物知識和氧化還原反應知識的綜合應用能力，并著重考查了離子方程式的書寫，同時也考查學生思維的嚴密性和整體性。
Ⅴ.跟蹤訓練
一、選擇題（只有一個合理答案）
1．市售“家用消毒液發生器”是以精鹽和自來水為原料，通電時，發生器內的電極板上產生大量的氣泡（同時使產生的氣體充分與電解液接觸），所制得的混合液具有強烈的殺菌能力，且不對人體造成傷害。該發生器配制消毒液所涉及到的化學反應有（ ）
①2NaCl+2H2O==2NaOH+Cl2↑+H2↑ ②Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O
③H2+Cl2＝2HCl ④Cl2+H2O＝HCl+HClO ⑤2HClO＝2HCl+O2↑
A. ①④⑤B. ①②C. ③④⑤D. ②③④
2．將一盛滿Cl2的試管倒立在水槽中，當日光照射一段時間后，試管中最后剩余氣體的體積約占試管容積的( )
A．1/4B．1/2C．1/3D．2/3
3．下列物質加入溴水，經振蕩，不因發生化學反應而使溴水褪色的是 （ ）
A．Na2S B．NaOH C．甲苯 D．裂化汽油
4．有關鹵素的說法正確的是（ ）
A．鹵素是典型的非金屬元素其單質只具有氧化性而無還原性.
B．鹵素單質的熔點隨相對分子質量的增大而升高.
C．鹵化銀都不溶于水，也不溶于稀硝酸.
D．鹵化氫的水溶液都是強酸
5．F2是氧化性最強的非金屬單質，物質的量相等的F2跟燒堿完全反應，生成NaF、H2O和另一種氣體，該氣體是下列中的( )
A．H2 B． HF C．OF2 D．O2
二、選擇題（有1～2個合理答案）
6．下列離子方程式正確的是（ �。�
A．氯氣與水反應：Cl2＋H2O＝2H＋＋Cl－＋ClO－
B．氯氣與氫氧化鈉溶液反應：Cl2＋2OH－＝Cl－＋ClO－＋H2O
C．向留有殘氯(Cl2)的水中加一定量的FeSO4，以除去水中的Cl2：Fe2++Cl2＝2Cl－＋Fe3+
D．漂 *** 溶液中通入少量二氧化碳氣體：Ca2＋＋2ClO－＋H2O＋CO2＝CaCO3↓＋2HClO
7．已知Cl2與Br－、I－可發生反應：Cl2+2I－=I2+2Cl－、Cl2+2Br－=Br2+2Cl－，且Br－、I－的還原性強弱順序為：
I－>Br－。某溶液中Cl－、Br－、I－的物質的量依次為0.2mol、0.4mol、0.6mol，欲使其Cl－、Br－、I－的物質的量比為1?1?1，需通入Cl2，那么通入Cl2的物質的量是原溶液中I－物質的量的（ ）
A．1/2 B．1/3 C．2/3 D．1/6
8. 液氯和氨的反應同氯氣與水的反應類似，則氯氣通入液氨中，產物可能有（ ）
A. B. C. D.
9．下列反應屬于氧化還原反應的是（ ）
A.漂 *** 吸收空氣中的二氧化碳 B.用螢石和濃硫酸制取氟化氫
C.氯水使有色布條褪色 D.黑白照片的底片在相機里曝光時的反應
10．常用氯氣給自來水消毒。某學生用自來水配制下列物質的溶液，不會產生明顯藥品變質的是 ( )
A．石蕊試劑 B．硝酸銀 C．氫氧化鈉 D．氯化鋁
11． 氯水不穩定，因為氯水中存在如下平衡：Cl2+H2O HCl+HClO，下列措施會降低氯水的穩定性的是（ ）
A．通入少量H2S氣體 B．加入少量小蘇打
C．通入少量HCl氣體 D．增大氯水濃度
12．某無色氣體可能含HCl、HBr、SO2、CO2中的一種或幾種。將該氣體通入到適量氯水中，恰好完全反應，不再剩余氣體。將所得到的無色溶液冷媒裝在兩支試管中，分別加入酸化的AgNO3溶液、酸化的BaCl2溶液，均產生白色沉淀。則下列判斷正確的是
A．原氣體中一定有SO2，一定沒有HBr B．原氣體中可能有SO2
C．原氣體中一定有HCl D．不能確定有無HCl，但一定沒有CO2
13．砹(At)是原子序數最大的鹵族元素，推測砹或砹的化合物不可能具有的性質是（ ）
A．HAt很穩定 B．AgAt不溶于水 C．砹是有色固體 D．HAt溶液為強酸
三、實驗題
14．用滴管將新制的飽和氯水慢慢滴入含酚酞的NaOH稀溶液中，當滴到最后一滴時紅色突然褪去。試回答下列問題：
（1）產生上述現象的原因可能有兩種：①是由于 ；
②是由于 。
（2）簡述怎樣用實驗證明紅色褪去原因是①或者②：_____________________________。
15．由于用氯氣對飲用水消毒，會使水中的有機物發生氯化，生成有機含氯化合物于人體有害，世界環保聯盟即將全面禁止這種消毒方法。建議采用廣譜性具有強氧化性的高效消毒劑二氧化氯(ClO2)。ClO2極易爆炸，生產和使用時盡量用惰性氣體稀釋，避免光照、震動或加熱。
(1)在ClO2中，所有原子是否都滿足8電子結構?______________(填“是”或“否”)。
(2)歐洲一些國家用NaClO3氧化濃鹽酸來制取ClO2，同時有Cl2生成，且Cl2的體積為ClO2的一半。這一反應的化學方程式是___________________________________。
(3)濃鹽酸在上述反應中顯示出來的性質是_______________(填寫編號)。
A.只有還原性B.還原性和酸性C.只有氧化性D.氧化性和酸性
(4)若上述反應產生0.1 mol Cl2，轉移電子的物質的量為_______________mol。
(5)ClO2為高效低毒的消毒劑，其消毒的效率(以單位質量得到電子數表示)是Cl2的_____________倍。
(6)我國廣泛采用將經干燥空氣稀釋的氯氣通入填有固體亞氯酸鈉(NaClO2)的柱內制得ClO2，表示這一反應的化學方程式是_______________________________。和歐洲的方法相比，我國這一方法的主要優點是_______________________________。
16. 圖是一個制取氯氣并以氯氣為原料進行特定反應的裝置：
（1）A是氯氣發生裝置，其中的化學反應方程為
（2）實驗開始時，先點燃A處的酒精燈，打開旋塞K，讓Cl2充滿整個裝置，再點燃D處酒精燈，連接上E裝置。Cl2通過C瓶后再進入D。D裝置的硬質玻璃管內盛有炭粉，發生氧化還原反應，其產物為CO2和HCl。試寫出D中反應的化學方程式： 。裝置C的作用是 。
（3）在E處，紫色石蕊試液的顏色由紫色變為紅色，再變為無色，其原因是 。
（4）若將E處燒杯中溶液改為澄清石灰水，反應過程現象為 。
（選填標號）（A）有白色沉淀生成（B）無現象（C）先生成白色沉淀，而后白色沉淀消失
（5）D處反應完畢后，關閉旋塞K，移去酒精燈，但由于余熱的作用，A處仍有Cl2產生，此時B中的現象是 ，B的作用是 。
四、無機題
17．下圖表示的是有關物質A~Y的轉化關系，其中反應③除生成A之外，還生成一種相對分子質量為174的物質。回答下列問題：
(1)寫出反應②的離子方程式，并標出電子轉移的方向和數目: _____________________
(2)寫出反應③的化學方程式：_________________________
(3)取液體F 3mL盛在試管中，向該試管中加入6mL苯，用力振蕩試管后靜置，可觀察到的現象是_______________
(4)將沉淀Y放在日光下曬，可觀察到的現象是:______________________________
18．多原子分子 、 、 的性質與鹵素單質相似，故稱它們為類鹵人物化合物，它們可以生成酸和鹽，見下表：（表中Ｘ代表Ｆ、Ｃl、Ｂr、I）
鹵素氰硫氰⑴
“單質”Ｘ２
酸ＨＸ ⑵
鹽ＫＸ ⑶
⑴在表中⑴ 、⑵、 ⑶處分別填寫相應的化學式： 、 、 。
⑵完成下列化學方程式①
② 與水反應的化學方程式為： 。
③ 與硫酸氫鈉共熱的化學方程式為： 。
19．工業上從海水中提出取溴常采用如下方法：
(1) 向海水中通入Cl2，將海水中的溴化物氧化，這一過程所發生的反應屬于非金屬間的___________反應；
(2) 向上述混合溶液中吹入熱空氣，將生成的溴吹出，用純堿液吸收，生成NaBr、NaBrO3，這一過程可用離子方程式表示為：________________________________；
(3) 將(2)所得混合液用H2SO4酸化，使NaBr和NaBrO3中的溴轉化為單質溴。這一過程可用化學方程式表示為____________________________________________；
(4) 這樣得到的液溴中還混有少量Cl2，除去Cl2的方法是___________________。
一．1B、2B、3C、4B、5C
二．6BD、7D、8CD、9CD、10D、11C、12AD、13A
三．
14．（1）①氯水與NaOH發生反應生成兩種鹽和水，溶液堿性減弱，紅色褪去；②氯水中的HClO氧化漂白作用而褪色。（2）向褪色后的溶液中再滴加NaOH溶液，若不再出現紅色，應為原因②，若重新出現紅色，應為原因①。
15. (1)否（3分）
(2)2NaClO3+4HCl=2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O（3分）
(3)B（3分） (4)0.2（3分） (5)2.63（3分）
(6) 2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2;
對環境的污染較小(生成的ClO2中不含Cl2雜質)（3分）
16. （1）4HCl+MnO2 MnCl2+2H2O+Cl2↑（2）2Cl2+2H2O（氣）+C 4HCl↑+CO2↑吸收Cl2中的HCl氣體，提供D處所需水蒸氣。（3）生成的HCl氣體使紫色石蕊溶液變紅，因未反應完的Cl2與H2O作用產生的HClO的漂白作用使紅色消失。（4）B（5）瓶中液面下降，長頸漏斗內液面上升，貯存少量Cl2。
四．
17．
(1) 2Br-+Cl2=Br2+2Cl- 或 2Br-+Cl2= Br2+2Cl-
(2)2KCl+H2SO4==2HCl↑+K2SO4
(3)試管內液體分為上、下兩層，上層呈橙紅色，下層呈很淡的黃色。
(4)淡黃色固體逐漸變為黑色固體，同時從固體上冒出了紅棕色氣體。
18. (1)①氧氰;②HSCN；③KOCN。
(2)①4H++2SCN-+MnO2== (SCN)2↑+Mn2++2H2O
② (CN)2+H2O=HCN+HOCN
③KSCN+KHSO4== K2SO4+HSCN↑
19. 略
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