第10讲氯及其化合物
一、氯气
1．物理性质：常温下，氯气是黄绿色、有刺激性、能溶于水、比空气重、易液化的有毒气体。
温馨提示：闻有毒气体及未知气体的方法是用手在瓶口轻轻煽动，仅使极少量气体进入鼻孔。
2.化学性质：氯气化学性质非常活泼，很容易得到电子，作强氧化剂，能与金属、非金属、水以及碱反应。
（1）与金属反应（与变价金属反应，均是金属氧化成高价态）
（3）与水反应：Cl2＋H2O=HCl＋HClO
温馨提示：①将氯气溶于水得到氯水（浅黄绿色），氯水含多种微粒，其中有H2O、Cl2、HClO、Cl－、H+、OH－(极少量，水微弱电离出来的)。②氯气溶于水生成的HClO是一种极弱的酸，但是一种强氧化剂，能漂白、杀菌，它的漂白是一种氧化性漂白，与Na2O2、H2O2的漂白原理是一样的。③Cl2可使润湿的有色布条褪色，不能使干燥的有色布条褪色，说明Cl2没有漂白性，而是HClO起漂白作用。④Cl2使润湿石蕊试先变红后褪色，其原因是Cl2与H2O作用生成的酸使石蕊先变红，HClO强氧化性使变色后的石蕊氧化褪色（漂白）。⑤光照氯水，黄绿色逐渐褪色，溶液pH逐渐减小（HClO转化成了盐酸）。⑥氯水应保存在棕色瓶中且置于阴凉处。
（4）与碱反应
Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O（用于除去多余的氯气）
2Cl2＋2Ca(OH)2=Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O（用于制漂粉精或漂白粉）
温馨提示：①Cl2的净化用水或饱和食盐水洗气，除去混在Cl2中的HCl气体；用浓H2SO4除去混在Cl2中的水蒸气。②由于Cl2的密度比空气大，常用向上排空法收集，还可用排饱和食盐水的方法收集。③用润湿的KI淀粉试纸检验（放在瓶口），如试纸变蓝，则表示Cl2已收满。④由于Cl2有毒，多余的Cl2不能直接排放，一般用浓NaOH溶液吸收，而不能用水或澄清石灰水吸收。因Cl2在水中溶解度不大，澄清石灰水中溶解的Ca(OH)2的量很少，只能吸收少量的Cl2。
(3)验满方法：①将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛Cl2的集气瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的集气瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。③实验室制取Cl2时，常常根据集气瓶中气体的颜色判断是否收集满。
（4）注意事项：①必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应；②为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热的温度不宜过高，以减少HCl的挥发；③实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气；④尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为溶液中Ca(OH)2浓度小，吸收不完全。
例题1、下列说法正确的是。
①新制氯水显酸性，向其中滴加少量紫色石蕊试液，充分振荡后溶液呈红色A
②将CO2通入次氯酸钙溶液可生成次氯酸
③液氯和氯水是同一物质
④氯气与水的反应中氯是氧化剂，水是还原剂
⑤次氯酸钠水解的溶液呈碱性，说明次氯酸是弱酸
⑥Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能做氧化剂
⑦Cl2+H2O=2H++Cl—+ClO—
⑧氯气作水的杀菌消毒剂时没有发生化学变化
⑨Cl2能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，说明Cl2具有氧化性
⑩Cl2通入NaOH溶液的离子方程式为Cl2＋OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
分别加新制氯水后，用CCl4萃取鉴别NaBr和KI溶液
密闭容器中1molPCl3与1molCl2反应制备PCl5（g），增加2NA个P-Cl键
二、卤族元素
1．卤素及化合物的性质比较:
2．卤素元素的有关特性：
（1）F2遇水发生置换反应，生成HF并放出O2。
（2）HF是弱酸、剧毒，但能腐蚀玻璃4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O；HF由于形成分子间氢键相互缔合，沸点反常的高。
（3）溴是唯一的液态非金属，易挥发，少量的液溴保存要用水封。
温馨提示：能使溴水褪色的原因：被H2S、SO2、SO、I－等还原剂还原而褪色；与NaOH、Na2CO3等碱性物质发生反应而褪色；与较活泼金属(如Mg＋Br2===MgBr2)反应而褪色；能与溴发生加成反应的不饱和烃及其衍生物，如烯烃、炔烃等；能被溴水氧化的、含有醛基的化合物。
（4）碘易升华，遇淀粉显蓝色；碘的氧化性较弱，它与变价金属反应时生成低价化合物。
（5）AgX中只有AgF溶于水，且不具有感光性；CaF2中只有CaF2难溶。
3．卤素间的置换反应及X-离子的检验：
（1）Cl2+2Br-=Br2+2Cl-，Cl2+2I-=I2+2Cl-，Br2+2I-=I2+2Br-。结论：氧化性：Cl2Br2I2；还原性：I-Br-Cl-
（2）溴和碘在不同溶剂中所生成溶液（由稀到浓）的颜色变化：
（3）X-离子的检验：
①AgNO3溶液—沉淀法：
②置换—萃取法：
例题2、下列说法正确的是。
①卤素的钾盐中，最容易被氧化的是氟化钾
②溴化银具有感光性，碘化银不具有感光性
③某溶液与淀粉碘化钾溶液反应出现蓝色，则证明该溶液是氯水或溴水
④从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，可推出F、Cl、Br、I的非金属性递增的规律
⑤碘在KI溶液中的溶解度大于在纯水中的溶解度
⑥能使润湿的淀粉KI试纸变成蓝色的物质一定是Cl2
⑦某浅黄色的溴水，加入CCl4振荡静置后，上层显橙红色
⑧室温下，向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液，再滴加几滴淀粉溶液，溶液变蓝色，说明Fe3＋的氧化性比I2的强
⑨酸性溶液中KIO3与KI反应生成I2：IO＋I－＋6H＋===I2＋3H2O
⑩用湿润的碘化钾淀粉试纸鉴别Br2(g)和NO2
加碘食盐可用淀粉溶液检验其中的碘
要除去KBr溶液中混有的单质Br2，可用酒精萃取除去
1．下列关于氯气的叙述不正确的是（）
A．氯气是一种黄绿色、有刺激性气味、有毒的气体
B．氯气溶于水得到浅黄绿色的氯水，该过程涉及化学变化
C．氯气化学性质活泼，因此自然界中不存在游离态的氯元素
D．氢气在盛有氯气的集气瓶中燃烧，产生苍白色火焰和白烟
2．下列说法正确的是（）
①把氯气通入到湿润的有色布条集气瓶中，有色布条的颜色褪去，说明氯气具有漂白性 ②实验室制取氯气时，为了防止环境污染，多余的氯气可以用澄清石灰水吸收 ③久置氯水的酸性强于新制氯水④检验HCl气体中是否混有Cl2，方法是将气体通入硝酸银溶液 ⑤除去HCl气体中的Cl2，可将气体通入到氢氧化钠溶液中
A．①③④B．①②③C．③D．①②⑤
3．在探究新制饱和氯水成分的实验中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是
A．氯水的颜色呈浅绿色，说明氯水中含有Cl2
B．向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀，说明氯水中含有Cl－
C．向氯水中加入NaHCO3粉末，有气泡产生，说明氯水中含有H＋
D．向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液颜色变成棕黄色，说明氯水中含有HClO
4．下列卤族元素有关性质比较不正确的是()
A．新制氯水久置后酸性增强
B．HF是弱酸，且酸性强弱关系为：HFHClHBrHI
C．氧化性：F2Cl2Br2I2
D．次氯酸具有强氧化性，可用于自来水的杀菌消毒，还可以用作漂白剂
5．数字化实验是利用传感器和信息处理终端进行数据采集与分析的实验手段。下图是利用数字化实验测定光照氯水过程中得到的图像，该图像表示的意义是
A．氯离子浓度随时间的变化
B．氧气体积分数随时间的变化
C．氯水的pH随时间的变化
D．氯水导电能力随时间的变化
6．如下图所示，在A处通入未经干燥的氯气。当关闭B阀时，C处的红布条看不到明显现象；当打开B阀后，C处的红布条逐渐褪色。则D瓶中盛放的溶液不可能是()
A．饱和NaCl溶液B．NaOH溶液C．NaBr溶液D．浓H2SO4
7．下列实验现象和结论一致，正确的是
A．氯水加入有色布条，有色布条褪色，说明溶液中有Cl2存在
B．氯水溶液呈黄绿色，有刺激性气味，说明有Cl2存在
C．氯水加入盐酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀，说明有Cl－存在
D．氯水加入NaOH溶液，氯水黄绿色消失，说明有HClO存在
下列对实验的分析合理的是
A．实验1中，白烟是(NH4)2SO4
B．根据实验1和实验2判断还原性：Br-Cl-
C．根据实验3判断还原性：I-Br-
D．上述实验利用了浓H2SO4的强酸性、强氧化性等性质
12．用高分子吸附树脂提取卤水中的碘（主要以I-形式存在）的工艺流程如下：
下列说法不正确的是
A．经①和④所得溶液中，c(I-)后者大于前者
B．④的作用是将吸附的碘氧化而脱离高分子树脂
C．若②和⑤中分别得到等量I2，则消耗的n(Cl2):n(KClO3)=3:1
D．由⑥得到碘产品的过程，主要发生的是物理变化
按上图装置进行实验，一段时间后，取C瓶中的溶液进行实验，如下表：
(3)C瓶溶液中的溶质除NaCl外，还有______(填化学式)。
(4)将C瓶中NaOH溶液换成NaHCO3溶液，反应一段时间后，取C瓶中的溶液按上表实验内容进行实验。现象为：实验l中紫色石蕊试液立即褪色，实验2中溶液的pH=7。结合平衡移动原理解释紫色石蕊试液立即褪色的原因是________。
III．测定C瓶溶液中NaClO含量(单位：g·L-1)
i.取C瓶溶液10.00mL于锥形瓶中，加入适量硫酸酸化，迅速加入过量KI溶液，盖紧瓶塞并在暗处充分反应。
15．某小组探究Na2SO3溶液和KIO3溶液的反应。
实验I：向某浓度的KIO3酸性溶液（过量）中加入Na2SO3溶液（含淀粉），一段时间（t秒）后，溶液突然变蓝。
资料：IO3-在酸性溶液氧化I-，反应为IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O
（1）溶液变蓝，说明Na2SO3具有_________性。
（2）针对t秒前溶液未变蓝，小组做出如下假设：
i．t秒前未生成I2，是由于反应的活化能______（填“大”或“小”），反应速率慢导致的。
ii．t秒前生成了I2，但由于存在Na2SO3，_____（用离子方程式表示），I2被消耗。
（3）下述实验证实了假设ii合理。
实验II：向实验I的蓝色溶液中加入_______，蓝色迅速消失，后再次变蓝。
（4）进一步研究Na2SO3溶液和KIO3溶液反应的过程，装置如下。
16．氢溴酸常用于合成镇静剂和麻醉剂等医药用品。已知：液溴是易挥发的深红棕色液体，沸点为58.78℃。质量分数为47%的氢溴酸是易挥发的无色液体，沸点为℃.实验室制备质量分数为47%的氢溴酸的一种方法如下。回答下列问题：
(2)操作II的蒸馏装置如图所示（部分夹持装置省略），仪器a的名称是_________，装置中除缺石棉网外还有两处明显错误，分别是_________、_______________。
(3)操作III加入适量Na2SO3发生反应的离子方程式为__________。
(4)工业生产制得的氢溴酸常常有淡淡的黄色，有同学推测是因为含Fe3+，可用试剂__________检验。若观察到的现象为________，则推测正确。
(5)质量分数为47%的氢溴酸的产率为__________。
参考答案
例题1、②④⑨
新制氯水中含有HCl和HClO，HClO具有强氧化性，滴入少量紫色石蕊试液的现象是先变红，后褪色，①错误；在复分解反应中，一般情况下只能用较强的酸制较弱的酸，酸性H2CO3＞HClO,CO2通入次氯酸钙溶液反应为CO2+H20+Ca(ClO)2=CaCO3↓+2HClO，②正确；液氯、氯水都是液体，但前者是纯净物，后者是混合物，③错误；氯气与水的反应是氯分子中氯原子间发生的自身氧化还原，即歧化反应，水虽然是反应物，却未参加氧化还原，④错误；次氯酸钠是弱酸强碱盐，其水溶液呈碱性，⑤错误；Cl2中的氯元素化合价为0价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性，⑥错误；HClO是弱酸，不能拆开写，⑦错误；氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸具有强氧化性，能使蛋白质变性而杀菌消毒，发生化学变化，⑧错误；Cl2可以用湿润的淀粉碘化钾试液检验，试液变蓝，说明KI转化为I2，则说明Cl2有强氧化性，⑨正确；电荷不守恒，应该是Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O，⑩错误；NaBr和NaI都能与氯水反应生成对于的单质，再用四氯化碳萃取，颜色层不同，正确；Cl3与Cl2反应生成PCl5的反应是可逆反应，所以1molPCl3与1molCl2反应制备PCl5，增加的P－Cl键的数目小于2NA个，C错误；二氧化锰与浓盐酸反应需要加热，不能用启普发生器，错误。
例题2、⑤⑧
在卤素的钾盐中，氟化钾最难氧化，①错误；AgI也具有感光性，②错误；能氧化I－→I2的还有其他溶液，碘水本身也能与淀粉反应出现蓝色，③错误；元素的非金属性强弱与其对应的氢化物溶液的酸性无关，可根据其最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱进行比较，④错误；I2在KI溶液中存在
，可使其溶解度增大，⑤正确；还有很多氧化剂(如HNO3、O3等)能将I－氧化为I2，⑥错误；CCl4的密度比水大，应下层显橙红色，⑦错误；室温下，向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液，发生反应：2Fe3++2I–===2Fe2++I2，Fe3＋的氧化性比I2的强，⑧正确；反应前后所带电荷数不等，⑨错误；Br2(g)和NO2均具有强氧化性，均能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，⑩错误；食盐加碘加入的是KIO3，KIO3不能使淀粉变蓝，错误；由于酒精与水互溶，因此不能用酒精萃取溶液中的Br2，错误。
1．DA、氯气为黄绿色气体，密度比空气大，具有刺激性气味，有毒，能溶于水，选项A正确；
B、氯气溶于水后，部分氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，部分氯气以分子存在于水溶液中，氯气呈黄绿色，所以新制氯水显浅黄绿色，该过程涉及化学变化，选项B正确；
C、氯元素化学性质活泼，在自然界中以化合态形式存在，自然界中不存在游离态的氯气，选项C正确；
D、将H2点燃后插入盛满氯气的集气瓶中，氢气在氯气中安静的燃烧，产生苍白色的火焰，产生白雾，选项D不正确。
答案选D。
2．C①把氯气通入到湿润的有色布条集气瓶中，有色布条的颜色褪去，不能说明氯气本身具有漂白性，还是氯气与水反应的产物具有漂白性，①不正确；
②澄清石灰水浓度小，吸收氯气的效果差，所以应使用较浓的NaOH溶液吸收，②不正确；
③久置氯水中Cl2全部转化为HCl，新制氯水中大部分Cl2没有与水反应，所以HCl的浓度久置氯水中大，酸性强，③正确；
④HCl和Cl2都能与硝酸银溶液反应生成AgCl白色沉淀，所以检验HCl气体中是否混有Cl2，不能使用AgNO3溶液，④不正确；
⑤氢氧化钠溶液既能吸收HCl，又能吸收Cl2，所以除去HCl气体中的Cl2，不能使用NaOH溶液，⑤不正确。
综合以上分析，只有③正确。故选C。
3．DA、氯气是黄绿色气体，因此氯水的颜色呈浅绿色，说明氯水中含有Cl2，A正确；
B、向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀，白色沉淀是氯化银，这说明氯水中含有Cl－，B正确；
C、向氯水中加入NaHCO3粉末，有气泡产生，气体是CO2，这说明氯水中含有H＋，C正确；
D、向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液颜色变成棕黄色，说明反应中有氯化铁生成。由于氯气也能把氯化亚铁氧化生成氯化铁，因此不能说明氯水中含有HClO，D不正确。
答案选D。
4．CA.新制氯水久置后最终转变成盐酸溶液，酸性增强，故A正确；
B.HF为弱酸，HCl、HBr、HI均为强酸，且随着氯、溴、碘的非金属性减弱，三者的电离程度逐渐增强，酸性增强，故B正确；
C.同主族元素从上到下元素的非金属性减弱，单质的氧化性依次减弱，因此氧化性F2＞Cl2＞Br2＞I2，故C错误；
D.次氯酸具有强氧化性，能使细菌病毒的蛋白质氧化变性，从而可以杀菌消毒，同时也能氧化有色有机物成无色物质，常用作漂白剂，故D正确；
故选：C。
6．A干燥的氯气不能使有色布条褪色，湿润的氯气能使有色布条褪色，关闭B阀，C处红布条看不到明显现象，当打开B阀后，C处的红布条逐渐褪色，说明气体经过洗气瓶D后氯气或水被除去。
A.饱和NaCl溶液不能吸收氯气，会降低氯气在水中的溶解度，达不到实验目的，A符合题意；
B.NaOH溶液能吸收氯气，B不符合题意；
C.NaBr溶液能吸收氯气，C不符合题意；
D.浓H2SO4能吸收水，D不符合题意。
答案选A。
7．BA．氯气没有漂白性，起漂白作用的是氯气和水反应生成的次氯酸，A不正确；
B．氯气是黄绿色具有刺激性气味的气体，氯水溶液呈黄绿色，有刺激性气味，说明有Cl2存在，B正确；
C．由于盐酸中就存在氯离子，干扰了氯水中氯离子的检验，所以不能得出氯水中存在氯离子的结论，C不正确；
D．只能说明氯水能和氢氧化钠反应，但不能说明含有次氯酸，D不正确，
答案选B。
8．CA.氯水中的次氯酸能使品红溶液褪色，选项A正确；
B.集气瓶中氯气与二氧化硫发生氧化还原反应生成硫酸和盐酸，反应方程式为：Cl2+SO2+2H2O=H2SO4+2HCl，选项B正确；
C.依据现象②加热褪色后的溶液至沸腾，未见颜色恢复，有气体溢出，说明不含有二氧化硫，产生的气体可能为次氯酸分解产生的O2，选项C不正确；
D.检验SO42-的试剂为：盐酸、BaCl2溶液，往溶液中加入过量的盐酸酸化，再滴加BaCl2溶液，若产生白色沉淀则溶液中含有SO42-，选项D正确。
答案选C。
9．BA．向紫色石蕊溶液中滴加氯水，溶液变红，说明氯水显酸性，然后褪色，说明氯水具有漂白性，能说明氯水具有酸性和漂白性，故A正确；
B．将氯水滴加到含KSCN的FeCl2溶液，溶液变红，说明氯水能够将亚铁离子氧化为铁离子，说明氯水具有氧化性，不能说明氯水具有还原性，故B错误；
C．氯水能与碳酸氢钠反应产生能使澄清石灰水变浑浊的气体二氧化碳，说明氯水显酸性，能说明氯水中含有H+，故C正确；
D．氯水与HNO3酸化的硝酸银反应产生白色沉淀，该白色沉淀是氯离子与银离子反应得到AgCl，说明氯水中含有Cl-，故D正确；
故选B。
10．DA．二氧化锰与浓盐酸反应，随着反应的进行，浓盐酸变稀，二氧化锰不与稀盐酸反应，即使二氧化锰过量，盐酸也不能全部消耗完，A错误；
B．图Ⅱ中溶液先变红后褪色，不仅能证明新制氯水具有酸性，还可以证明新制氯水具有漂白性，B错误；
C．铜丝在氯气中燃烧，生成棕黄色的烟，不是雾，烟是固体小颗粒形成的气溶胶，雾是小液滴形成的气溶胶，C错误；
D．氯气没有漂白性，不能使干燥有色布条褪色，图Ⅳ中氯气遇到湿润有色布条与水反应生成HClO，HClO具有漂白性，可使有色布条褪色，D正确；
答案选D。
11．BA．硫酸不具有挥发性，白烟不可能是(NH4)2SO4，而是浓硫酸与NaCl固体反应生成的挥发性酸HCl与氨气生成的氯化铵，故A错误；
B．浓硫酸具有氧化性，将溴离子氧化成具有挥发性的溴单质，溴单质将湿润KI淀粉试纸中的碘离子氧化成碘单质，使得KI淀粉试纸变蓝，可知氧化性：浓硫酸＞Br2；而浓硫酸不能氧化Cl-得到氯气，说明氯气的氧化性强于浓硫酸，则氧化性Cl2＞Br2，还原性Br-＞Cl-，故B正确；
C．结合试验2可知浓硫酸的氧化性大于溴，②中溶液中还有剩余的浓硫酸，也能氧化I－成碘单质；所以试验3中无法确定是何种物质将碘离子氧化，故C错误；
D．①中为难挥发性酸制备易挥发酸，②为浓硫酸氧化溴离子，所以利用了浓H2SO4的难挥发性、强氧化性，故D错误；
故答案为B。
12．BA.①中开始时c(I-)较小，④中c(I-)经过前面的吸附后再还原后浓度变大，所以c(I-)后者大于前者，A正确；
14．（1）蒸馏烧瓶（2）饱和食盐水；平衡压强（3）相同条件下，K2FeO4溶解度小于Na2FeO4（4）K2FeO4易溶于水且与水反应，95%乙醇能减少K2FeO4溶解损失（5）酸式；85.8%
本实验的目的是模拟工业制备高铁酸钾(K2FeO4)并测定产品纯度；首先制备NaClO，装置A中利用浓盐酸和二氧化锰固体共热制取氯气，产生的氯气中混有HCl气体，可在装置B中盛放饱和食盐水将HCl除去，之后通入C中与NaOH溶液反应制取NaClO，装置D吸收未反应的氯气；然后制备K2FeO4晶体，将制得的NaClO溶液转移到大烧杯中，依次加入适量NaOH和FeCl3溶液，得Na2FeO4；由于相同条件下，K2FeO4溶解度小于Na2FeO4，所以向Na2FeO4溶液中加入适量KOH的固体至饱和，可以析出K2FeO4晶体，之后经过滤、洗涤、干燥得到K2FeO4晶体；之后用滴定法测定K2FeO4晶体的纯度。
(1)根据仪器X的结构特点可知其为蒸馏烧瓶；
(2)B中盛装饱和食盐水除去氯气中混有的HCl气体；玻璃管a与大气相通，可以平衡压强，防止装置内压强过高；
(3)参考侯德榜制碱法可知，相同条件下，K2FeO4溶解度小于Na2FeO4，所以向Na2FeO4溶液中加入适量KOH的固体至饱和，可以析出K2FeO4晶体；
(4)高铁酸钾易溶于水，与水反应放出氧气，用蒸馏水洗涤会造成产品的溶解损失，所以用95%的乙醇洗涤降低损失；