第四章 卤素
第一节 氯气
（一）网上课堂
1．本讲主要内容：
（1）掌握氯气的性质：氯气与金属、非金属、水和碱的反应。认识氯气是一种氧化性很强，化学性质非常活泼的非金属单质。
（2）从氯气与水的反应，认识氯水的成分，了解次氯酸的不稳定性和强氧化性。
（3）从氯气与碱的反应，掌握漂白粉的工业制法及漂白原理。
（4）掌握实验室制氯气的原理和实验装置的安装、氯气的收集、检验及尾气处理的方法。
（5）掌握氯离子的检验。
2．学习指导：
（1）氯气的物理性质：
通常情况下，氯气是黄绿色、有刺激性气味的气体；有毒（如何闻其气味？）；易液化（压强101Kpa，温度-34.6℃），将温度继续冷却到-101℃时，液氯变成固态氯；能溶于水（1:2）。
（2）化学性质：
结构决定其化学性质。
①跟金属反应：
在一定条件下，氯气能跟绝大多数金属反应生成高价金属氯化物。
2Na+Cl22NaCl
2Fe+3Cl22FeCl3
Cu+Cl2CuCl2（棕色的烟）
CuCl2水溶液在不同浓度时呈现不同颜色。高浓度溶液呈绿色，稀溶液呈现蓝色。这三个反应都很剧烈，放出热量，有光产生，所以任何发光、发热的剧烈化学反应，都叫燃烧。
②跟氢气反应：
H2+Cl22HCl 纯净的H2在Cl2中安静地燃烧，发出苍白色火焰。
③跟水的反应：
Cl2+H2O HCl+HClO （可逆反应）
次氯酸的性质：
A．弱酸性、比碳酸弱
HClO H++Cl-
Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO
B．不稳定性
2HClO2HCl+O2↑
C．强氧化性，杀菌、消毒，有漂白性。
④跟碱反应
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
漂白粉的制备
氯气与石灰乳作用
2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
漂白粉成分是CaCl2和Ca(ClO)2。其中有效成分是Ca(ClO)2
⑤跟还原性盐反应
Cl2+2FeCl2=2FeCl3
Cl2+Na2S=2NaCl+S↓
Cl2+Na2SO3+H2O=2HCl+Na2SO4
（3）氯气的实验室制法:
A．反应原理
MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O
B．装置：见教材P90
安装原则：先左后右，由下至上。
适用范围：固体和液体或液体和液体需要加热制取气体。
C．收集：
向上排气法；排饱和食盐水法。
D．尾气处理:
用NaOH溶液来吸收。（同时洗去HCl）
（4）氯气的用途：
重要的化工原料，除用于消毒、制盐酸、制漂白粉外，还用于制氯仿等有机溶剂和多种农药。
3．例题精讲
例1.把氯气通入紫色石蕊试液中，出现的现象是（ ）
A．试液不变色
B．试液变为红色
C．试液褪为无色
D．试液先变红、后褪色
解析：氯气通入水中，部分Cl2发生了化学变化；
Cl2+H2O HCl+HClO
又∵HCl=H++Cl-，
HClO H++ClO-，H2O H++OH-
新制氯水中含有Cl2、H2O、HClO三种分子以及Cl-，H+，ClO-和极少量OH-，由于溶液含有H+而显酸性，能使紫色石蕊试液变红色，但其中生成的HClO具有漂白性，又使所显示的红色很快褪去，故试液先变红，后褪色。
答案：D
例2.下图中四条直线，分别表示钠、镁、铝、铁和足量Cl2反应消耗金属质量（纵轴）与反应掉氯气质量（横轴）的关系，其中代表铁与氯气反应的直线是哪一条？
解析：∵ （1）
（2）
（3）
（4）
为了便于比较，将（3）、（4）改写为
假设反应掉的Cl2质量为71克，即在横坐标上取一点向纵坐标作垂线，则需要钠、镁、铝、铁的质量分别为：
∴d线为反应（1），c线为反应（4），
b线为反应（2），a线为反应（3）。
答案：c线代表铁与氯气的反应。
例3．将KCl、KBr混合物13.4克溶于水配成500ml溶液，通入过量Cl2，反应后将溶液蒸干，得固体11.175克，则原所配溶液中K+，Cl-，Br-的物质的量浓度之比为（ ）
A．3:2:1 B. 1:2:3 C. 1:3:2 D. 2:3:1
解析：据电荷守恒法来求解非常方便。
∵原溶液呈电中性，则
符合这一选项的只有（A）.
答案：A
例4．今有H2、Cl2混合气100ml（标准状况下），其中一气体体积为45ml，另一种气体体积为55ml。光照使两种气体发生反应，后又恢复到标准状况，气体的体积为______ml。为了证明反应后气体中H2或Cl2有剩余，使气体通过10ml水，并使剩余气体干燥后恢复到标准状况，若：
（1）剩余有___ml气体，证明有_____剩余，理由是________________
（2）溶液有_______性质，证明有______剩余，理由是_____________
解析：∵
反应前后，气体的物质的量没有变化。
∴反应后气体的体积仍为100ml。
当混合气体通过10ml水后，生成的HCl全部溶于水中。若有剩余气体，则为H2，∵H2是难溶于水的，而Cl2+H2O HCl+HClO。
答案：100
（1）10，H2，H2难溶于水，而HCl极易溶于水。
（2）漂白性，Cl2，剩余Cl2中的一部分与水反应生成了HClO，具有漂白性。
例5.氯气通入石灰乳得漂白粉，其主要成分是：，现有一种漂白粉的有效氯（过量HCl和漂白粉作用生成Cl2的质量和漂白粉质量之比）为35%。若漂白粉的组成和上述化学式相符，则式中n的值是（ ）
A．0.5 B. 8 C. 8.5 D.10
解析：本题是一道信息题，需要把题中信息与原有知识结合起来，运用信息迁移的思维方法解题。题中信息有：
①漂白粉的主要成分是：
②有效氯=
③漂白粉和过量盐酸反应的方程式为：
即~ 3Cl2
455+18n 713
据题意
∴n=8.5
答案:8.5.
（二）网上能力训练题
1．能力训练部分
A．基础性训练题:
选择题：
1．下列物质能使红墨水褪色的是（ ）
A．活性炭 B. 二氧化碳
C．氯化钠溶液 D. 酸化了的NaClO溶液
2．相同质量的下列物质分别与氯气反应时，消耗氯气最多的是（ ）
A．Na B. Mg C. Al D. Cu
3．用氯气跟金属单质直接化合不能制取的物质是（ ）
A．NaCl B. FeCl2 C. CuCl2 D. FeCl3
4．最能说明次氯酸是弱酸的化学反应是（ ）
A．Cl2+H2O=HCl+HClO
B. 2HClO2HCl+O2↑
C．Ca(ClO)2+2HCl=CaCl2+2HClO
D．Ca(ClO)+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO
5．漂白粉的有效成分是（ ）
A．次氯酸 B. 氯化钙
C．次氯酸钙 D. 次氯酸钙和氯化钙
6．关于Cl2和Cl-的说法正确的是（ ）
A．都有毒
B．都能与钠反应
C．都呈黄绿色
D．分别加到AgNO3溶液中都出现沉淀
7．有关氯水的叙述正确的是（ ）
A．新制的氯水中只含有氯气和水
B．氯水放置久了PH将变小
C．光照氯水有气泡放出，这是氯气和水发生置换反应的结果
D．新制氯水中的次氯酸具有强氧化性，能使染料褪色，还能杀菌消毒
8．检验Cl-时用AgNO3和稀HNO3，加入稀HNO3的目的是（ ）
A．防止干扰 B. 防止干扰
C．生成AgNO3沉淀 D. 防止干扰
填空题:
1．右下图中A、B、C、D均为含氯元素的物质，试根据转化关系推断它们的化学式:
A ________ B ________
C ________ D ________
①~⑤变化的反应方程式:
① ______________________________
② ______________________________
③ ______________________________
④ ______________________________
⑤ ______________________________
2．已知XX’为类卤化合物，其性质与卤素单质相似，试写出XX’与水反应的化学方程式。
__________________________________
3．已知A、B、C、D四种物质的关系如下：
①
②
③
A、D是单质，常温下都是气体，由此可推断出A、B、C、D（写化学式）为：
A ________ B ________ C_________ D_______
计算题:
在11.74g KCl饱和溶液中滴加200克3.40%的AgNO3溶液，恰好能使溶液中Cl-全部生成沉淀，求KCl在该温度下的溶解度。
B．提高性训练题:
选择题:
1．在下列反应中，氯元素全部被氧化的是（ ）
A．
B．H2+Cl2=2HCl
C．Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
D．H2S+Cl2=2HCl+S↓
2．下列都是用盐酸来制取氯气的反应，为了制得等量的氯气，起还原作用的盐酸用量最少的是（ ）
A．
B．
C．
D．
3．将一盛满Cl2的试管倒立在水槽中，当日光照射相当时间后，试管中最后剩余的气体体积约占试管容积的（ ）
A． B. C. D.
4．下列反应在通常情况下可以发生：
① 2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2
② Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
③ 2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2
④ 6FeCl2+3Br2=4FeCl3+2FeBr3
则Br2、Fe3+、I2、Fe2+、Cu2+的氧化性强弱的顺序是（ ）
A．Br2>Fe3+>I2 B. Fe3+>Br2>I2
C. Br2>I2>Fe3+ D. Fe3+>Cu2+>Fe2+
5．将氯气分别通入含有下列离子的溶液中，离子浓度不减小的是（ ）
A．F- B. C. OH- D.
6．1.1mol Cl2跟白磷完全反应生成PCl3和PCl5的物质的量之比为2:1的混合物，则生成物中PCl5的物质的量为（ ）
A.0.2mol B.0.4 mol C.0.6mol D.0.8 mol
7．某溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量之比为1:2:3，欲使其比为3:2:1，需通入Cl2的物质的量与原溶液中I-的物质的量之比为（ ）
A.1:2 B.2:1 C.1:3 D.3:1
8. 有不纯的CuCl2，质量为13.5克，与适量AgNO3溶液反应，可生成29克沉淀，则该氯化铜中所含的杂质是下列中的（ ）
A．KCl B．CaCl2 C．BaCl2 D．NaCl
填空题:
1．研究某星球的大气时，测知其主要成分是一种易溶于水的气体A，用KMnO4与A的水溶液共热时，可产生一种气态物质B，B易液化，B与碱溶液反应能生成两种盐，据此推断。
（1）A是 B是
（2）A与KMnO4溶液反应的化学方程式：
（3）B与KOH溶液反应的离子方程式
2．（1）实验室用二氧化锰跟浓盐酸反应制取氯气的化学方程式
（2）高锰酸钾（KMnO4）是常用氧化剂，在酸性条件下MnO4-被还原成Mn2+，用高锰酸钾跟浓盐酸反应在室温下制氯气的化学方程式：
（3）历史上曾用“地康法”制氯气。这一方法是用CuCl2作催化剂，在4500C利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气，反应的化学方程式：
（4）从氯元素化合价变化看，以上三种方法的共同点是
（5）比较以上三种反应，可以认为氧化剂的氧化能力从强到弱的顺序
计算题:
1．8.70gMnO2与100ml 37%密度为1.19g/cm2的浓盐酸共热（假定HCl气体没有损失）。反应结束后，将剩余的溶液加水稀释至1000ml。取出10.0ml溶液加入足量的AgNO3溶液,有白色沉淀生成。
求(1)反应中生成的Cl2在标准状况下的体积。
(2)10.0ml溶液加入AgNO3溶液后生成沉淀的质量?
2.把氯气通入浓氨水中发生下列反应:
3Cl2+8NH3==6NH4 Cl+N2
把1.12L氯气、氮气的混合气体（90%Cl2和10%N2）通过浓氨水。实验测得逸出气体（除NH3和H2O后）的体积为0.672L(50%Cl2和50%N2),问有多少克氨被氧化（体积已换算成标准状况）。
C．研究性习题:
工业上常用漂白粉跟酸反应放出Cl2对漂白粉质量的百分比（质量分数x%）来表示漂白粉的优劣，漂白粉与酸反应为：
Ca(ClO)2+ CaCl2+2H2SO4== 2CaSO4+2Cl2↑+2H2O
现为了测定一瓶漂白粉的x%，进行如下实验。称取漂白粉样品2.00克，加水研磨后，转入250ml容量瓶内，用水稀释至刻度，摇匀后，取出25.0ml，加入过量的KI溶液和过量的稀硫酸，静置，待漂白粉放出的Cl2与KI完全反应后，用1.00%的Na2S2O3标准溶液滴定反应中生成的碘，反应如下：
2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI
滴定时用去Na2S2O3溶液31.6克。试由上述数据计算出该漂白粉的x%。
2．能力训练题点拨与解答
A．基础性训练题:
选择题:
1．AD
活性炭具有吸附色素的特性，而NaClO酸化后有HClO生成，HClO具有漂白作用。故本题应选A、D。
2．C
∵
而等质量的金属其物质的量分别为:
Na ~ Mg ~ Al ~ Cu ~
∴分别消耗Cl2的物质的量为：
，，，
∴选C.
3．B
4．D
C、D都是属于酸性强的酸制酸性弱的酸的反应，而C中HCl是强酸，并不能反应生成物中HClO为弱酸，而D中由于CO2和H2O本身代表是一种弱酸H2CO3，它能将HClO制成，说明HClO是一种比H2CO3更弱的酸。
5．C
6．D
A、B、C均为Cl2的性质，而Cl-不具有这些性质。当Cl2通到AgNO3溶液中，首先：
Cl2+H2O=HCl+HClO 有Cl-生成。
∴Cl-+Ag+=AgCl↓
7．BD
新制的氯水中有Cl2、H2O、HClO分子和Cl-、H+、ClO-、OH-离子，∴有强氧化性，漂白作用，杀菌消毒作用。
当氯水放置一段时间：
发生了自身氧化还原反应，有气体生成，同时溶液中增大，pH减小。
8．B
∵（白）
（白）
（白）
而Ag2CO3+2H+=2Ag+CO2↑+H2O
AgCl，Ag2SO4不溶于稀HNO3。故选B
填空题:
1．Cl2，HCl，KClO，HClO
Cl2+H22HCl
（A） （B）@ Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O
（C）
Cl2+H2O=HCl+HClO
（D）
KClO+HCl=KCl+HClO
2HClO2HCl+O2↑
2．模仿 Cl2+H2O=HCl+HClO
在XX’中，X显乙价，X’显负价，得：
XX’+H2O=HX’+HXO
3．Cl2，KCl，KClO3，O2
∵3Cl+6KOH（浓溶液）5KCl+KClO3+3H2O
2KClO32KCl+3O2↑
KClO3+6HCl（浓）=3Cl2↑+KCl+3H2O
计算题:
解：∵
∴n(KCl)=n(AgNO3)=0.04mol
∴
∴对于11.74g KCl饱和溶液来讲：
∴ s=34.02g
答：KCl在该温度下的溶解度为34.02克。
B．提高性训练题:
选择题:
1．A
氯元素被氧化，其化合价是升高的。
2．C
起还原作用的盐酸与生成Cl2的关系为：
A中：2HCl~Cl2
B中：2HCl~ Cl2
C中： HCl~ Cl2
D中：2HCl~ Cl2
∴制得等量的氯气，起还原作用的盐酸用量最少的是C。
3．B
∵Cl2+H2O=HCl+HClO
2HClO2HCl+O2
当日光照射相当时间后，生成的HClO全部分解，剩余的气体全部为O2。
又∵2Cl2~O2
∴剩余的O2点试管容积的一半。
4．AD
由A可知，氧化性Fe3+>Cu2+
由B可知，氧化性Cu2+>Fe2+
由C可知，氧化性Fe3+>I2
由D可知，氧化性Br2>Fe3+
故选A、D。
5．D
∵Cl2+H2O=HCl+HClO
又∵H++F- HF
2H++=CO2↑+H2O
H++OH-=H2O
∴不变化的是.
6．A
设PCl5的物质的量为n，PCl3为2n
据氯原子守恒：
∴n=0.2mol.
7．C
据题中的比值进行等效假设。设反应前Cl-、Br-、I-分别为1mol,2mol,3mol，通入Cl2后变为3mol，2mol，1mol，可见，反应前后减少2molI-，增加2molCl-，需通入Cl21mol。∴通入Cl2的物质的量与原溶液中I-物质的量之比为1:3。
8．B、D
本题如果按常规思路解路，非常繁琐。但是如果把AgCl沉淀的质量折算成氯元素的质量，据“元素守恒法”和“中间值法”巧解，则较为方便。
29g AgCl沉淀中氯元素的质量为：
而13.5g纯CuCl2中氯元素的质量为：
∵7.1g<7.17g
∴杂质中氯元素的质量分数大于CuCl2中氯元素的质量分数。
通过比较可知，B、D符合题意
填空题:
1．(1)HCl，Cl2
(2)2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(3)Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
2. (1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(3)4HCl+O22Cl2+2H2O
(4)氯元素的化合价由-1升高到0;
(5)KMnO4>MnO2>O2
∵KMnO4在室温下可将HCl氧化成Cl2,而MnO2氧化HCl需要加热条件
下进行,对于O2氧化HCl不但需加热还需要催化剂才能完成,故而氧化能力
是逐渐减弱的.
计算题:
1.解:(1)∵
又∵MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O
1 1
0.1mol
∴=
(2)据氯元素守恒,溶液中的物质的量为:
从1000中取出10后,
∴加入AgNO3后生成AgCl沉淀,
1mol 143.5g
0.01mol 克
答:生成标准状况下2.24L,10溶液加AgNO3后生成1.435克沉淀.
2.解析:从反应式可知,每有3mol被还原时,就有2mol被氧化,每有3mol被还原时,就有1mol生成.
解:据差量法进行求算.
设反应中被氧化的氨的质量为
3 + 8=== 6
被氧化 3-1=2mol
答:被氧化的氨为0.34克.
研究性习题:
解:据题意可知,
得到关系式:
～
71
∴
答:该漂白粉与酸反应放出的对漂白粉的质量百分比为
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