必修1 专题二 从海水中获得的化学物质复习

一、氯、溴、碘及其化合物
1、氯气的制法
（1）氯气的工业制法：原料：氯化钠、水。
原理：电解饱和食盐水。
装置：阳离子隔膜电解槽。
反应式：2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 ↑+ Cl2↑
(2)氯气的实验室制法
原理：利用氧化剂氧化浓盐酸中的Cl-。常用的氧化剂有：MnO2、KMnO4、KClO3等。
反应式：MnO2 + 4HCl(浓) MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O
2KMnO4 + 16HCl(浓) ＝2KCl + 2MnCl2 + 10Cl2↑+ 8H2O
KClO3 + 6HCl（浓） == KCl + 3Cl2↑+ 3H2O
装置：发生装置由圆底烧瓶、分液漏斗、双孔塞、导管、铁架台、石棉网、酒精灯等组成。
收集：用向上排空气法或用排饱和食盐水或排饱和氯水的方法。
验满：看颜色或用湿润的淀粉碘化钾试纸。
尾气吸收：用氢氧化钠溶液吸收。
除杂：用饱和食盐水除去HCl 杂质； 干燥：用浓H2SO4 。
（3）中学实验室制H2、O2、Cl2的发生装置的比较
气体
反应物的状态
反应条件
装置或主要仪器
可适用的气体
H2
固体和液体反应
不加热
启普发生器或简易装置
H2S、CO2、SO2等
O2
固体或固体混合物
加热
大试管、铁架台、导管等
NH3、CH4等
Cl2
固体和液体或液体和液体
加热
圆底烧瓶、分液漏斗、双孔塞、导管、铁架台、石棉网、酒精灯
HCl、HBr、HI等
2．Cl2、Br2、I2的物理性质的比较
气体
物理性质
Cl2
黄绿色有刺激性气味的有毒气体，能溶于水（1:2），易液化，密度比空气大。
Br2
深红棕色液体，易挥发，有刺激性气味，有毒，在水中溶解度不大，但在有机溶剂中溶解度较大，储存时要加水，水封，以防止挥发。
I2
紫黑色固体，有光泽，易升华，在水中溶解度不大，但在有机溶剂中溶解度较大。
3．Cl2、Br2、I2在不同溶剂中的颜色比较
水
酒精
苯
汽油
四氯化碳
Cl2
黄绿色（新制）
黄绿色
黄绿色
黄绿色
黄绿色
Br2
黄――橙
橙――橙红
橙――橙红
橙――橙红
橙――橙红
I2
深黄――褐色
棕――深棕
浅紫――紫
紫――深紫
浅紫红－紫红
4．Cl2、Br2、I2的化学性质的比较
①与金属反应
2Na + Cl2 2NaCl,Cu + Cl2 CuCl2，2Fe + 3Cl2 2FeCl3，2Fe + 3Br2 2FeBr3，Fe + I2 FeI2。
②与氢气反应
反应物
反应方程式
反应条件
反应现象
H2与F2
H2 + F2 == 2HF
冷、暗
爆炸
H2与Cl2
H2 + Cl2＝＝ 2HCl
光照
爆炸
H2与Br2
H2 + Br2＝＝ 2 HBr
加热
反应
H2与I2
H2 + I2 2HI
持续加热
可逆反应
③与水的反应：
2F2 + 2H2O == 4HF + O2 X2 + H2O HX + HXO (X:Cl、Br、I)
④与碱反应：Cl2、Br2、I2都容易与碱液反应，常用于除尾气、除杂质等。工业上利用这反应来制漂白粉，反应式是：2Cl2 + 2Ca(OH)2 == CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O
漂白粉主要成分 漂白粉有效成分：Ca(ClO)2
⑤Cl2、Br2、I2相互置换：氧化性Cl2>Br2>I2，所以Cl2可以将Br2、I2置换出，Br2可以将I2置换出。
如:Cl2 +2NaBr == 2NaCl + Br2.
5．Cl-、Br-、I-的检验
（1）AgNO3─HNO3法
离子
选用试剂
实验现象及离子方程式
Cl-
AgNO3的稀HNO3溶液
Ag+ + Cl- == AgCl↓ 白色沉淀
Br-
AgNO3的稀HNO3溶液
Ag+ + Br- == AgBr↓ 浅黄色沉淀
I-
AgNO3的稀HNO3溶液
Ag+ + I- == AgI↓ 黄色沉淀
（2）Br- 、I- 可以用氯水反应后加 CCl4 萃取的方法。
6．AgBr、AgI的感光性
它们都见光分解，AgBr用于感光底片的感光材料；AgI用于人工降雨。
练习
1．下列关于氯气的物理性质描述不正确的是
A．黄绿色 B．有刺激性气味 C． 密度比空气大 D．无毒
2．下列反应属于氧化还原反应的是
A．H2SO4＋2NaOH Na2SO4＋2H2O
B． MnO2 ＋ 4HClMnCl2 + Cl2↑＋ 2H2O
C．NH3 + HCl NH4Cl
D．2NaHCO3 Na2CO3 + CO2↑ + H2O
3．下列同族物质中，在相同条件下最易与水反应的是
A．Li B．Na C．K D．Rb
4. （8分）X、Y、Z三种元素位于元素周期表的不同短周期内，X与Z属于同主族元素，Z元素的焰色反应为黄色。X单质与Y单质相互化合可以得到X2Y和X2Y2两种液体化合物，Z单质与Y单质相互化合可以得到Z2Y与Z2Y2两种固体化合物，其中Z、Z2Y、Z2Y2都能与X2Y反应生成一种能使无色酚酞变红的ZYX溶液。
(1)试推测X、Y所代表的元素分别为X 、Y （填元素符号）；
(2)写出Z单质与X2Y反应的离子方程式 ；
(3)写出Z2Y2与X2Y反应的化学方程式 。
二、氧化还原反应
（1）氧化还原反应的实质：是电子的转移；
氧化还原反应的特征表现：是元素化合价的变化。
（2）两条关系式：
氧化剂 反应中得到电子 元素化合价降低 元素在反应中被还原 反应后得到还原产物；
还原剂 反应中失去电子 元素化合价升高 元素在反应中被氧化 反应后得到氧化产物。
（3）电子转移的表示方法：
①双线桥法：如 得1×e-
Cl2 + H2O HCl+ HClO
失1×e-
②单线桥法：Zn + 2HCl == ZnCl2 + H2↑
2×e-
（4）几点氧化性、还原性强弱的比较规律：
①在同一个反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物；还原剂的还原性强于还原产物。
②同种元素一般情况下高价态的物质氧化性强于低价态的物质；而低价态物质的还原性强于高价态的物质。如KMnO4 >K2MnO4> MnO2 >MnSO4
③与同一种氧化剂或还原剂反应，条件简单，反应剧烈的物质还原性或氧化性强。
④还原性的强弱还可以依据金属活动顺序表给出的顺序来判断。
（5）氧化还原反应的有关计算：列式依据是：氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。
（6）氧化还原反应的配平
常用方法：①找出反应前后化合价变化的元素，并标出相应的化合价的变化；
②找出化合价变化元素的变化总数；即得失电子数；
③求出得失电子总数的最小公倍数；
④求出参加氧化还原反应的反应物和生成物的化学计量数；
⑤用观察法求出未参加氧化还原反应的物质的化学计量数；
⑥查质量守恒、得失电子总数相等。
如KClO3 + HCl(浓)KCl + Cl2↑+H2O的配平
化合价的变化：KClO3中的Cl从+50，得到5e
HCl中的Cl从-10，失去1e
它们参加氧化还原反应的原子数是1，因此可求得得失电子数的最小公倍数是5，这样可配出KClO3的计量数是1，参加氧化还原反应的HCl的计量数是5，Cl2的计量数是3，再用观察法可得KCl的计量数是1，HCl的总计量数是6，H2O的计量数是3。
可得方程式：KClO3 + 6HCl == KCl + 3Cl2↑+ 3H2O
1、火药的爆炸反应为：2KNO3+S+3C====K2S+N2↑+3CO2↑，其中被还原的元素是
A、N B、C C、N和S D、N和C
2．下列过程合乎实际并用于工业生产的是
A．钠在氯气中燃烧制氯化钠 B．氯化铵与氢氧化钙共热制氨气
C．浓盐酸与二氧化锰共热制氯气 D．氯气与石灰乳反应制漂白粉
3、对于2NaBr + Cl2 = 2NaCl + Br2反应，下列说法不正确的是（ ）
A．该反应既是置换反应，又是氧化还原反应
B．Cl2是氧化剂，发生还原反应
C．若有1.6gBr2生成，反应过程中转移了0.02NA个电子
D．钠元素在反应中价态不变，所以NaBr既不是氧化剂，又不是还原剂
4．（8分）某化学小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性，请帮他们完成以下实验报告。
实验目的：探究铁及其化合物的氧化性和还原性
试 剂：铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、锌片、KSCN溶液。
（1）实验记录（划斜线部分不必填写）：
序号
实验内容
实验现象
离子方程式
实验结论
①
在FeCl2溶液中滴入适量氯水
溶液由浅绿色变为棕黄色
Fe2+具有还原性
②
在FeCl2溶液中加入锌片
Zn＋Fe2+＝Zn2+＋Fe
③
在FeCl3溶液中加入足量铁粉
Fe具有还原性Fe3+具有氧化性
实验结论：Fe只有还原性；Fe3+具有氧化性；Fe2+既有氧化性，又有还原性。
（2）根据以上结论分析判断，下列物质中既有氧化性，又有还原性的是 。（填序号）
A．Cl2 B．SO3 C．Na+ D．Cl－
（3）Fe2+在溶液中易被氧化成Fe3+。简述检验亚铁盐溶液没有被氧化的方法
。
5．（6分）已知Cl2＋H2O HCl＋HClO。为了探究HClO的漂白性，某同学设计了如下的实验。
（1）通入Cl2后，从集气瓶A中干燥的红色布条的现象可得出的结论是 ▲ ；
从集气瓶B中湿润的红色布条的现象可得出的结论是 ▲ 。
（2）为了确证是HClO使湿润的红色布条褪色，你认为还应增加的实验是 ▲ 。
三、钠及其化合物
1、钠
（1）钠的物理性质：钠是银白色金属，密度小（0.97g/cm3），熔点低（97℃），硬度小，质软，可用刀切割。钠通常保存在煤油中。是电和热的良导体。
（2）钠的化学性质：从原子结构可知钠是活泼的金属单质。
①钠与非金属单质反应：常温：4Na + O2 == 2Na2O,加热：2Na + O2 Na2O2;
2Na + Cl2 2NaCl; 2Na + S Na2S等。
②钠与水反应:2Na + 2H2O == 2NaOH + H2↑；实验现象：钠浮在水面上，熔成小球，
在水面上游动，有哧哧的声音，最后消失，在反应后的溶液中滴加酚酞，溶液变红。
注意：钠在空气中的变化：银白色的钠变暗（生成了氧化钠）变白（生成氢氧化钠）潮解变成白色固体（生成碳酸钠）。
③钠与酸反应：如2Na + 2HCl == 2NaCl + H2↑,Na放入稀盐酸中，是先与酸反应，酸不足再与水反应。因此Na放入到酸中Na是不可能过量的。同时Na与H2的物质的量比始终是2:1。当然反应要比钠与水的反应剧烈多。
④钠与盐的溶液反应：钠不能置换出溶液中的金属，钠是直接与水反应。反应后的碱再与溶液中的其他物质反应。如钠投入到硫酸铜溶液的反应式：2Na + CuSO4 + 2H2O == Cu(OH)2 ↓+ Na2SO4 + H2 ↑。
⑤钠与氢气的反应：2Na + H2 == 2NaH。NaH + H2O == NaOH + H2 ；NaH是强的还原剂。
（3）工业制钠：电解熔融的NaCl，2NaCl(熔融) 2Na + Cl2↑。
（4）钠的用途：①在熔融的条件下钠可以制取一些金属，如钛、锆、铌、钽等；
②钠钾合金是快中子反应堆的热交换剂；
③钠蒸气可作高压钠灯，发出黄光，射程远，透雾能力强。
2、氧化钠和过氧化钠
（1）Na2O：白色固体，是碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性：Na2O + H2O == 2NaOH,Na2O + CO2 == Na2CO3,Na2O + 2HCl == 2NaCl + H2O .另外：加热时，2Na2O + O2 == 2Na2O2.
(2)Na2O2：淡黄色固体是复杂氧化物，易与水和二氧化碳反应。
2Na2O2 + 2H2O == 4NaOH + O2 ,2Na2O2 + 2CO2 == 2Na2CO3 + O2 （作供氧剂）。
因此Na2O2常做生氧剂，同时，Na2O2还具有强氧化性，有漂白作用。如实验：Na2O2和水反应后的溶液中滴加酚酞，变红后又褪色，实验研究表明是有：Na2O2 + H2O == 2NaOH + H2O2,2H2O2 == 2H2O + O2 反应发生。因为H2O2也具有漂白作用。当然过氧化钠也可以直接漂白的。
3、碳酸钠和碳酸氢钠
性质
Na2CO3（Na2CO3·10H2O）
NaHCO3
性质比较
俗称
纯碱或苏打
小苏打
NaHCO3的颗粒比Na2CO3小
水溶性
易溶于水
易溶于水
S(Na2CO3)>S(NaHCO3)
溶液酸碱性
显碱性
显碱性
同浓度Na2CO3的pH大于NaHCO3的pH
热稳定性
稳定
受热分解生成Na2CO3、H2O、CO2
NaHCO3的热稳定性比Na2CO3差，用于除杂质。
与酸反应
能与强酸反应
能与强酸反应
等物质的量时Na2CO3耗酸量大于NaHCO3
溶液中相互转化
Na2CO3溶液能吸收CO2转化为NaHCO3
Na2CO3 + H2O + CO2 == 2 NaHCO3
除CO2中的HCl杂质是用饱和的NaHCO3溶液，而不用Na2CO3溶液
用途
用在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金等工业中。
发酵粉的主要成分之一；制胃酸过多等。
注意几个实验的问题：
1、向饱和的Na2CO3溶液中通足量的CO2有晶体NaHCO3析出。
2、Na2CO3溶液与稀HCl的反应①向Na2CO3溶液中滴加稀HCl，先无气体，后有气体，如果n(HCl)小于n(Na2CO3)时反应无气体放出。发生的反应：先①Na2CO3 + HCl == NaCl + NaHCO3,后②NaHCO3 + HCl == NaCl + H2O +CO2 .
②向稀HCl中滴加Na2CO3溶液，先有气体，反应是：Na2CO3 + 2HCl == 2NaCl + H2O + CO2.
如果用2mol的Na2CO3和2.4mol的稀HCl反应，采用①方法放出CO2是0.4mol；采用方法放出CO2为1.2mol。希望同学们在解题时要留意。
3、Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的鉴别：取两种试液少量，分别滴加CaCl2或BaCl2溶液，有白色沉淀的原取溶液为Na2CO3，另一无明显现象的原取溶液为NaHCO3.
4、侯氏制碱法
反应式：NaCl + NH3 + CO2 + H2O == NaHCO3 + NH4Cl.
注意:在生产中应先在饱和的NaCl溶液中先通入NH3,后通入CO2,NaHCO3晶体析出过滤，在滤液中加入NaCl细末和通NH3析出NH4Cl晶体为副产品。NH4Cl晶体析出后的母液进行循环试用，提高原料的利用率。
二、镁及其化合物
1、镁的性质
（1）物理性质：镁是银白色金属，质较软，密度1.74g/cm3，是轻金属，硬度小。
（2）化学性质：镁是较活泼金属
①与非金属反应：2Mg + O2 == 2MgO,Mg + Cl2 == MgCl2,3Mg + 3N2 == Mg3N2等。
②与沸水反应：Mg + 2H2O(沸水)== Mg(OH)2 + H2 ↑.
③与酸反应：与非强氧化性酸反应：是酸中的H+与Mg反应，有H2放出。
与强氧化性酸反应：如浓H2SO4、HNO3，反应比较复杂，但是没有H2放出。
④与某些盐溶液反应：如CuSO4溶液、FeCl2溶液、FeCl3溶液等。
Mg + 2FeCl3 == 2FeCl2 + MgCl2, Mg + FeCl2 == Fe + MgCl2.
2、镁的提取
海水中含有大量的MgCl2,因此，工业上主要是从分离了NaCl的海水中来提取MgCl2.
流程：海水中加入CaO或Ca(OH)2Mg(OH)2沉淀、过滤、洗涤沉淀，用稀HCl溶解MgCl2溶液，蒸发结晶MgCl2·6H2O晶体，在HCl气体环境中加热MgCl2固体，电解熔融的MgCl2Mg + Cl2 。
主要反应：MgCl2 + Ca(OH)2 == Mg(OH)2↓+ CaCl2, Mg(OH)2 + 2HCl == MgCl2 + 2H2O, MgCl2·6H2O MgCl2 + 6H2O , MgCl2(熔融) Mg + Cl2。
3、镁的用途
镁主要是广泛用于制造合金。制造的合金硬度和强度都较大。因此镁合金被大量用火箭、导弹、飞机等制造业中。
4、氧化镁（MgO）
白色固体，熔点高（2800℃），是优质的耐高温材料（耐火材料）。是碱性氧化物。
MgO + H2O == Mg(OH)2, MgO + 2HCl == MgCl2 + H2O 。
注意以下几种情况的离子方程式的书写：
（1）n(Mg(HCO3)2):n(NaOH)＝1:4：Mg2+ + 2HCO3- + 4OH- == Mg(OH)2↓+ 2CO32- + 2H2O；
(2)n(Mg(HCO3)2):n(NaOH)=1:2：Mg2+ + 2HCO3- + 2OH- == MgCO3↓+ CO32- + 2H2O；
(3)n(Mg(HCO3)2):N(NaOH)=1:1： Mg2+ + HCO3- + OH- == MgCO3↓+H2O 。
三、离子反应
（1）定义：有自由移动的离子参加或生成的反应都为离子反应。
（2）常见类型：①溶液中进行的复分解反应；
②溶液中进行的氧化还原反应。
（3）电解质：
①定义：在水溶液或熔融状态下能导电的化合物。在这种状态下不能导电的化合物是非电解质。
②电解质的分类：强电解质：能完全电离的电解质；如强酸、强碱、大多数盐及活泼金属的氧化物等。
弱电解质：部分电离的电解质。如弱酸、弱碱、水等。
电解质的导电能力：与溶液中自由移动的离子浓度成正比。
（4）离子方程式：
①定义：用实际参加反应的物质化学式或离子符号来表示某一类化学反应的方程式。
②书写方法：a 书写正确的化学方程式；
b 把易溶于水、易电离的强电解质改写成离子符号（如易溶于水的强酸、强碱和盐等），其余物质写成化学式（如难溶物、气体、浓溶液的微溶物、难电离物、氧化物、水、单质、过氧化物等）。（说明：Ca(OH)2是强碱，微溶，稀溶液写成离子符号，浓溶液写化学式，微溶物在产物中一般是写化学式。）
c 删去没有实际参加反应的离子；并将各微粒前的计量数约简和整理。
d 检查：质量守恒、电荷守恒、氧化还原反应得失电子总数相等。
（5）离子共存问题：
①在水溶液中，离子间能发生复分解反应的离子不能共存。如：H+和OH-、H+和CO32-、OH-和HCO3-、H+和SO32-、OH-和HSO32-Ca2+和CO32-、Ba2+和SO32-、H+和HCO3-、Al3+和AlO2-等。
②在水溶液中，离子间能发生氧化还原反应的离子不能共存。如：Fe3+和I-、Fe3+和S2-、Fe3+和SO32-、Fe2+和H+ NO3-、S2-和H+ SO32- 、Fe2+和H+ MnO4- 等。
③Fe3+和SCN-也不能共存。
练习
1．下列物质露置在空气中，不会发生化学变化的是
A．氯水 B．氢氧化钠 C．次氯酸钙 D．氯化钠
2．下列离子方程式正确的是
A．钠和水反应：Na + 2H2O＝Na++2OH－+ H2↑
B．Fe 和盐酸反应：2Fe + 6H＋＝2Fe3++3H2↑
C．在CuSO4溶液中加入Ba(OH)2溶液：Ba2+ + SO42－== BaSO4↓
D．氯气通入氢氧化钠溶液中 Cl2 +2OH－＝Cl－+ ClO－ + H2O
3. 在某未知液中加入BaCl2溶液有白色沉淀生成，加入稀盐酸后，沉淀部分溶解，有无色无味的气体生成，将气体通入足量的澄清石灰水中，石灰水变浑浊，则此未知液中一定含有
A．Na+ B．Ag+ C．SO42- D．Cl－
4. 将Na2CO3与NaHCO3混合物充分加热最多能得到标准状况下CO2 1.12L.，将原混合物完全溶解于水配成1L溶液，得到c(Na+)=0.5 mol.L-1 ，在此混合溶液中加入盐酸完全反应，则消耗HCl最多为
A．0.2mol B．0.3mol C．0.4mol D．0.5mol
56．(6分) [本题包括2小题，每位同学只需选做一小题。若两题都做，按第(1)小题计分。]
(1) 从海水中提取镁的主要步骤如下：
①上述从海水中提取镁的步骤中，试剂A可以选用 ，试剂B选用 。
②分离出Mg(OH)2后的溶液C中除NaCl外，还含有CaCl2、Na2SO4等杂质，为了获得NaCl溶液，在分离后的溶液中依次加入过量的BaCl2溶液、Na2CO3溶液，过滤，再向滤液中加入适量盐酸。写出加入过量BaCl2溶液发生反应的离子方程式是 。
(2) 化合物A是一种酯，它的分子式为C4H8O2，有下图转化关系。试回答下列问题。
① A的名称是 。D中含有的官能团（填名称）是 。
②写出B和C生成A的化学方程式：
。