第15课_卤族元素
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第15课 卤族元素
（建议2课时完成）
[考试目标]
1．掌握氯气及其重要化合物的主要性质，并了解其在生产生活中的应用。
2．掌握氯气的实验室制法，了解氯气的工业制法。
3．了解卤族元素的重要性质及其重要化合物的用途；理解卤族元素性质的相似性和递变性。
4．掌握卤素离子的检验方法。
5．了解氯气及其重要化合物对环境质量的影响，
[要点精析]
一、氯气的性质及用途
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。
2、化学性质：氯气的化学性质很活泼的非金属单质。
（1）与金属反应（与变价金属反应，均是金属氧化成高价态）
如：①2Na＋Cl22NaCl（产生白烟）
②Cu＋Cl2CuCl2（产生棕黄色的烟）
③2Fe＋3Cl22FeCl3（产生棕色的烟）
注：常温下干燥的氯气或液氯不与铁反应，所以液氯通常储存在钢瓶中。
（2）与非金属反应
如：①H2＋Cl22HCl（发出苍白色火焰，有白雾生成）——可用于工业制盐酸
?? H2＋Cl22HCl（会发生爆炸）——不可用于工业制盐酸
②2P＋3Cl22PCl3（氯气不足；产生白雾）
2P＋5Cl22PCl5（氯气充足；产生白烟）
（3）与水反应：Cl2＋H2O = HCl＋HClO
（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）
Ca(ClO)2＋CO2＋H2O = CaCO3↓＋2HClO（漂粉精的漂白原理）
（5）与某些还原性物质反应
如：①2FeCl2＋Cl2 = 2FeCl3
②2KI＋Cl2 = 2KCl + I2（使湿润的淀粉-KI试纸变蓝色，用于氯气的检验）
③SO2＋Cl2＋2H2O = 2HCl + H2SO4
（6）与某些有机物反应
如：①CH4＋Cl2 CH3Cl + HCl（取代反应）
②CH2=CH2＋Cl2 → CH2ClCH2Cl（加成反应）
3、氯水的成分及性质
氯气溶于水得黄绿色的溶液----氯水。在氯水中有少部分氯分子与水反应，Cl2 + H2O = HCl + HClO (次氯酸)，大部分是以Cl2分子状态存在于水中。
注意：（1）在新制的氯水中存在的微粒有：H2O、Cl2、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-；久置氯水则几乎是盐酸溶液
① 一元弱酸，比H2CO3弱
光
（2）HClO的基本性质 ② 不稳定，2HClO === 2HCl + O2↑
③ 强氧化性；
④ 漂白、杀菌能力，使色布、品红溶液等褪色，
故氯水可用作自来水消毒。
（3）几种漂白剂的比较
漂白剂
HClO
Na2O2（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
品红溶液
褪色
褪色
褪色
褪色
紫色石蕊
先变红后褪色
褪色
只变红不褪色
褪色
稳定性
稳定
稳定
不稳定
——
例1、 (1)液氯和氯水是一种物质吗？ 答案：不是。液氯是Cl2在加压或冷却时变成的液态Cl2，是纯净物，而氯水是氯气溶于水中形成的溶液，是混合物。 (2)①怎样证明新制氯水中含有大量Cl2？ ②用实验证明氯气能与水反应。 答案：①观察氯水颜色，呈黄绿色，此即氯气的颜色，说明新制氯水中含大量Cl2。 ②向新制的氯水中加AgNO3溶液．若产生白色沉淀，说明氯水中含有Cl－，即有部分氯气与水反应了。 Cl2＋H2O＝HCl＋HClO ，AgNO3＋HCl＝AgCl↓＋HNO3 另法：也可向新制氯水中放入一红布条或滴入几滴品红溶液，若布条或品红褪色，说明新制氯水中有HClO，即Cl2与水发生了反应。 (3)氯水中有多种化学物质，故性质较复杂。下列现象各是基于哪种物质的什么性质? ①氯水能使紫色石蕊试液先变红后褪色。 ②向氯水中滴加饱和NaHCO3溶液，有气泡出现。 ③向氯水中滴入AgNO3溶液，产生白色沉淀。 答案：①H＋、HClO ②H＋ ③Cl－
4、氯气的制法
（1）实验室制法 ?
药品及原理：MnO2 + 4HCl(浓) === MnCl2 + 2H2O + Cl2↑
强调：MnO2跟浓盐酸在共热的条件下才反应生成Cl2，稀盐酸不与MnO2反应。
仪器装置：发生装置---收集装置---吸收装置
实验步骤：检密—装药—固定—加热—收集
收集方法：向上排空气法 （或排饱和食盐水法）
净化装置：用饱和食盐水除去HCl，用浓硫酸干燥
尾气处理：用碱液吸收
?（2）氯气的工业制法：（氯碱工业）
通 电
2NaCl + 2H2O ==== 2NaOH + H2↑ + Cl2↑
二、氯化氢的性质和实验室制法
1、物理性质: 无色、有刺激性气味的气体；极易溶于水 (1:500)其水溶液为盐酸。
2、盐酸的化学性质: (挥发性强酸的通性)
3、氯化氢的实验室制法
(1)药品及反应原理:
NaCl + H2SO4 === NaHSO4 + HCl↑ (不加热或微热)
△
NaHSO4 + NaCl === Na2SO4 + HCl↑ (加热到500oC—600oC)
△
总式: 2NaCl + H2SO4 === Na2SO4 + 2HCl↑
(2)装置: 与制氯气的装置相似
(3)收集方法: 向上排空气法
(4)检验方法: 用湿润的蓝色石蕊试纸是否变红或用玻璃棒蘸浓氨水靠近是否有白烟产生
(5)尾气处理: 用水吸收(倒扣漏斗)
三、卤族元素
1、卤素及化合物的性质比较:
氟
氯
溴
碘
单质物理性质
状态
气
气（易液化）
液（易挥发）
固（易升华）
熔、沸点
熔、沸点逐渐升高
颜色
淡黄绿色
黄绿色
红棕色
紫黑色
密度
密度逐渐增大
X2与H2化合
条件
冷暗处
光照
加热
持续加热
程度
剧烈爆炸
爆炸
缓慢
化合同时分解
X2与H2O化合
反应
2F2+2H2O=4HF+O2
X2 + H2O = HX + HXO
程度
剧烈
缓慢
微弱
极弱
水溶性
反应生成氢氟酸
水溶性依次减小，有机溶剂中溶解性依次增大
化合价
只有-1价
有-1、+1、+3、+5、+7等
含氧酸
化学式
无含氧酸
有HXO、HXO2、HXO3、HXO4等
强弱程度
同一价态的酸性依次减弱
卤化银
颜色
AgF（白）
AgCl（白）
AgBr（淡黄）
AgI（黄）
水溶性
易溶
均难溶，且溶解度依次减小
感光性
难分解
见光均易分解，且感光性逐渐增强
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。
（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：Cl2 > Br2 > I2； 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
溶剂
溶质
水
苯
汽 油
四氯化碳
Br2
黄 → 橙
橙 → 橙红
橙 → 橙红
橙→ 橙红
I2
深黄→ 褐
淡紫 → 紫红
淡紫→ 紫红
紫→ 深紫
密 度
?
比 水 轻
比 水 轻
比 水 重
（3）X-离子的检验
Cl- 白色沉淀
Br- + AgNO3 + HNO3 浅黄色沉淀
I- 黄色沉淀
四、过量问题的计算
1、一般的过量计算： 两种物质反应，两反应物的量皆已知，求生成物的量，这是最简单的过量问题。这种题的解题思路是先选量，然后以完全反应的反应物的量计算有关量。选量的方法有多种，以采用物质的量进行比较为好。
2、过量计算问题的判断法
计算法
比较法
极限判断法
中值判断法(过量讨论)
例2：58.5 g氯化钠跟17 g硝酸银在水溶液里发生反应，可生成多少摩氯化银沉淀？
解析：这是最简单的过量问题。这种题的解题思路是先要选量。选量的目的是确定反应物中过量物质和完全反应的物质。然后以完全反应的物质的量计算有关的量。要从物质的量观点去选量为好，可用物质的量的关系确定完全反应的物质和过量的物质。
n(NaCl(＝＝＝1 mol，
n(AgNO3(＝＝＝0(1 mol，
由NaCl＋AgNO3＝NaNO3＋AgCl(可知：NaCl过量，应以AgNO3计算。
n(AgCl(＝n(AgNO3(＝0(1 mol
答：能生成0(1mol氯化银沉淀。
当然更为简单的方法是比较大小，而不直接算出具体的数字。如：
＞，NaCl过量，应以AgNO3计算。
例3：将a g H2与b g Cl2合成制得HCl气体，将反应所得的混合气体用足量NaOH溶液充分吸收。求：
(1( 剩余气体的质量；
(2( 混合气体与NaOH溶液反应所得NaCl的质量。
解析：这是属于第二种类型的一般过量讨论题。由于H2与Cl2的量皆已知，因此，反应后就存在三种情况：。完全反应、H2过量，Cl2过量。而反应后生成的HCl与Cl2能与NaOH溶液反应。
Cl 2＋H2＝2HCl
HCl＋NaOH＝NaCl＋H2O
Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O
讨论：
① 若氢气与氯气恰好完全反应(或a∶b ＝ 1∶35.5)时，无剩余气体，生成NaCl质量为：117b / 71(g)；
② 若Cl2过量(或a∶b＜1∶35.5＝时，无气体剩余，生成NaCl质量为：58.5(35.5a＋b) / 71(g)；
③ 若氢气过量(或a∶b＞1∶35.5)时，剩余气体为：(a－b / 35.5) g， 生成NaCl质量为：117b / 71 (g)
（建议2课时完成）
[考试目标]
1．掌握氯气及其重要化合物的主要性质，并了解其在生产生活中的应用。
2．掌握氯气的实验室制法，了解氯气的工业制法。
3．了解卤族元素的重要性质及其重要化合物的用途；理解卤族元素性质的相似性和递变性。
4．掌握卤素离子的检验方法。
5．了解氯气及其重要化合物对环境质量的影响，
[要点精析]
一、氯气的性质及用途
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。
2、化学性质：氯气的化学性质很活泼的非金属单质。
（1）与金属反应（与变价金属反应，均是金属氧化成高价态）
如：①2Na＋Cl22NaCl（产生白烟）
②Cu＋Cl2CuCl2（产生棕黄色的烟）
③2Fe＋3Cl22FeCl3（产生棕色的烟）
注：常温下干燥的氯气或液氯不与铁反应，所以液氯通常储存在钢瓶中。
（2）与非金属反应
如：①H2＋Cl22HCl（发出苍白色火焰，有白雾生成）——可用于工业制盐酸
?? H2＋Cl22HCl（会发生爆炸）——不可用于工业制盐酸
②2P＋3Cl22PCl3（氯气不足；产生白雾）
2P＋5Cl22PCl5（氯气充足；产生白烟）
（3）与水反应：Cl2＋H2O = HCl＋HClO
（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）
Ca(ClO)2＋CO2＋H2O = CaCO3↓＋2HClO（漂粉精的漂白原理）
（5）与某些还原性物质反应
如：①2FeCl2＋Cl2 = 2FeCl3
②2KI＋Cl2 = 2KCl + I2（使湿润的淀粉-KI试纸变蓝色，用于氯气的检验）
③SO2＋Cl2＋2H2O = 2HCl + H2SO4
（6）与某些有机物反应
如：①CH4＋Cl2 CH3Cl + HCl（取代反应）
②CH2=CH2＋Cl2 → CH2ClCH2Cl（加成反应）
3、氯水的成分及性质
氯气溶于水得黄绿色的溶液----氯水。在氯水中有少部分氯分子与水反应，Cl2 + H2O = HCl + HClO (次氯酸)，大部分是以Cl2分子状态存在于水中。
注意：（1）在新制的氯水中存在的微粒有：H2O、Cl2、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-；久置氯水则几乎是盐酸溶液
① 一元弱酸，比H2CO3弱
光
（2）HClO的基本性质 ② 不稳定，2HClO === 2HCl + O2↑
③ 强氧化性；
④ 漂白、杀菌能力，使色布、品红溶液等褪色，
故氯水可用作自来水消毒。
（3）几种漂白剂的比较
漂白剂
HClO
Na2O2（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
品红溶液
褪色
褪色
褪色
褪色
紫色石蕊
先变红后褪色
褪色
只变红不褪色
褪色
稳定性
稳定
稳定
不稳定
——
例1、 (1)液氯和氯水是一种物质吗？ 答案：不是。液氯是Cl2在加压或冷却时变成的液态Cl2，是纯净物，而氯水是氯气溶于水中形成的溶液，是混合物。 (2)①怎样证明新制氯水中含有大量Cl2？ ②用实验证明氯气能与水反应。 答案：①观察氯水颜色，呈黄绿色，此即氯气的颜色，说明新制氯水中含大量Cl2。 ②向新制的氯水中加AgNO3溶液．若产生白色沉淀，说明氯水中含有Cl－，即有部分氯气与水反应了。 Cl2＋H2O＝HCl＋HClO ，AgNO3＋HCl＝AgCl↓＋HNO3 另法：也可向新制氯水中放入一红布条或滴入几滴品红溶液，若布条或品红褪色，说明新制氯水中有HClO，即Cl2与水发生了反应。 (3)氯水中有多种化学物质，故性质较复杂。下列现象各是基于哪种物质的什么性质? ①氯水能使紫色石蕊试液先变红后褪色。 ②向氯水中滴加饱和NaHCO3溶液，有气泡出现。 ③向氯水中滴入AgNO3溶液，产生白色沉淀。 答案：①H＋、HClO ②H＋ ③Cl－
4、氯气的制法
（1）实验室制法 ?
药品及原理：MnO2 + 4HCl(浓) === MnCl2 + 2H2O + Cl2↑
强调：MnO2跟浓盐酸在共热的条件下才反应生成Cl2，稀盐酸不与MnO2反应。
仪器装置：发生装置---收集装置---吸收装置
实验步骤：检密—装药—固定—加热—收集
收集方法：向上排空气法 （或排饱和食盐水法）
净化装置：用饱和食盐水除去HCl，用浓硫酸干燥
尾气处理：用碱液吸收
?（2）氯气的工业制法：（氯碱工业）
通 电
2NaCl + 2H2O ==== 2NaOH + H2↑ + Cl2↑
二、氯化氢的性质和实验室制法
1、物理性质: 无色、有刺激性气味的气体；极易溶于水 (1:500)其水溶液为盐酸。
2、盐酸的化学性质: (挥发性强酸的通性)
3、氯化氢的实验室制法
(1)药品及反应原理:
NaCl + H2SO4 === NaHSO4 + HCl↑ (不加热或微热)
△
NaHSO4 + NaCl === Na2SO4 + HCl↑ (加热到500oC—600oC)
△
总式: 2NaCl + H2SO4 === Na2SO4 + 2HCl↑
(2)装置: 与制氯气的装置相似
(3)收集方法: 向上排空气法
(4)检验方法: 用湿润的蓝色石蕊试纸是否变红或用玻璃棒蘸浓氨水靠近是否有白烟产生
(5)尾气处理: 用水吸收(倒扣漏斗)
三、卤族元素
1、卤素及化合物的性质比较:
氟
氯
溴
碘
单质物理性质
状态
气
气（易液化）
液（易挥发）
固（易升华）
熔、沸点
熔、沸点逐渐升高
颜色
淡黄绿色
黄绿色
红棕色
紫黑色
密度
密度逐渐增大
X2与H2化合
条件
冷暗处
光照
加热
持续加热
程度
剧烈爆炸
爆炸
缓慢
化合同时分解
X2与H2O化合
反应
2F2+2H2O=4HF+O2
X2 + H2O = HX + HXO
程度
剧烈
缓慢
微弱
极弱
水溶性
反应生成氢氟酸
水溶性依次减小，有机溶剂中溶解性依次增大
化合价
只有-1价
有-1、+1、+3、+5、+7等
含氧酸
化学式
无含氧酸
有HXO、HXO2、HXO3、HXO4等
强弱程度
同一价态的酸性依次减弱
卤化银
颜色
AgF（白）
AgCl（白）
AgBr（淡黄）
AgI（黄）
水溶性
易溶
均难溶，且溶解度依次减小
感光性
难分解
见光均易分解，且感光性逐渐增强
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。
（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：Cl2 > Br2 > I2； 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
溶剂
溶质
水
苯
汽 油
四氯化碳
Br2
黄 → 橙
橙 → 橙红
橙 → 橙红
橙→ 橙红
I2
深黄→ 褐
淡紫 → 紫红
淡紫→ 紫红
紫→ 深紫
密 度
?
比 水 轻
比 水 轻
比 水 重
（3）X-离子的检验
Cl- 白色沉淀
Br- + AgNO3 + HNO3 浅黄色沉淀
I- 黄色沉淀
四、过量问题的计算
1、一般的过量计算： 两种物质反应，两反应物的量皆已知，求生成物的量，这是最简单的过量问题。这种题的解题思路是先选量，然后以完全反应的反应物的量计算有关量。选量的方法有多种，以采用物质的量进行比较为好。
2、过量计算问题的判断法
计算法
比较法
极限判断法
中值判断法(过量讨论)
例2：58.5 g氯化钠跟17 g硝酸银在水溶液里发生反应，可生成多少摩氯化银沉淀？
解析：这是最简单的过量问题。这种题的解题思路是先要选量。选量的目的是确定反应物中过量物质和完全反应的物质。然后以完全反应的物质的量计算有关的量。要从物质的量观点去选量为好，可用物质的量的关系确定完全反应的物质和过量的物质。
n(NaCl(＝＝＝1 mol，
n(AgNO3(＝＝＝0(1 mol，
由NaCl＋AgNO3＝NaNO3＋AgCl(可知：NaCl过量，应以AgNO3计算。
n(AgCl(＝n(AgNO3(＝0(1 mol
答：能生成0(1mol氯化银沉淀。
当然更为简单的方法是比较大小，而不直接算出具体的数字。如：
＞，NaCl过量，应以AgNO3计算。
例3：将a g H2与b g Cl2合成制得HCl气体，将反应所得的混合气体用足量NaOH溶液充分吸收。求：
(1( 剩余气体的质量；
(2( 混合气体与NaOH溶液反应所得NaCl的质量。
解析：这是属于第二种类型的一般过量讨论题。由于H2与Cl2的量皆已知，因此，反应后就存在三种情况：。完全反应、H2过量，Cl2过量。而反应后生成的HCl与Cl2能与NaOH溶液反应。
Cl 2＋H2＝2HCl
HCl＋NaOH＝NaCl＋H2O
Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O
讨论：
① 若氢气与氯气恰好完全反应(或a∶b ＝ 1∶35.5)时，无剩余气体，生成NaCl质量为：117b / 71(g)；
② 若Cl2过量(或a∶b＜1∶35.5＝时，无气体剩余，生成NaCl质量为：58.5(35.5a＋b) / 71(g)；
③ 若氢气过量(或a∶b＞1∶35.5)时，剩余气体为：(a－b / 35.5) g， 生成NaCl质量为：117b / 71 (g)