卤族元素在高考中的考查

孙媛媛

(山东省枣庄市台儿庄区教育和体育局)

卤族元素贯穿高中阶段的化学学习,与人们的生产、生活密切相关,是各地高考命题的必考点.本文从近年高考考查的最新题型出发,总结卤族元素在高考中的考查方式,以帮助学生正确认识新高考命题形式,为高考做好充足的准备.

1 结合物质的量的相关计算进行考查

物质的量是化学学科中连接微观世界与宏观世界的重要桥梁,也是中学阶段计算题中绕不开的基础物理量.新高考命题中这部分试题沿用传统的命题方式,依然以单项选择题为主.

例1设NA为阿伏加德罗常数,下列说法正确的是( ).

A.标准状况下,22.4 L HF 含有的质子数为10NA

B.含有0.4 mol HCl的浓盐酸与足量Mn O2共热,转移的电子数为0.2NA

C.标准状况下,22.4 L Br2含有的分子数为NA

D.标准状况下,11.2 L Cl2通入水中,溶液中氯离子数小于0.5NA

分析标准状况下HF 是液体,无法用气体摩尔体积计算物质的量,因此无法计算分子中所含有的质子数,选项A 错误.Mn O2只与浓盐酸反应,随着反应的进行,浓盐酸变成稀盐酸,反应停止,选项B 错误.标准状况下,单质溴为液态,不能使用气体摩尔体积进行有关计算,选项C 错误.标准状况下,11.2 L Cl2通入水中,由于氯气与水反应是可逆反应,所以溶液中Cl－数小于0.5NA,选项D 正确.答案为D.

将氯气通入水中会生成盐酸和次氯酸,但要注意本反应是可逆的,无法进行彻底,相应的微粒数目都与理论数据有差距.

2 结合离子方程式或氧化还原反应进行考查

元素化合物之间的反应一般是通过氧化还原反应实现的;离子方程式是进一步考查知识深度的重要方式.

例2下列反应的离子方程式正确的是( ).

A.向HCl O 溶液中滴加少量Na2CO3溶液:

B.等物质的量的溴与碘化亚铁在溶液中反应:

C.硫酸铝溶液中加入过量氢氧化钡溶液:

D.用惰性电极电解氯化镁溶液:

分析结合质子的能力:Cl O－＞,所以向HCl O 溶液中滴加少量Na2CO3溶液,不会有CO2生成,正确的离子方程式为HCl O＋＝Cl O－＋,选项A 错误.I－还原性强于Fe2＋,Br2先氧化I－,故等物质的量的溴与碘化亚铁在溶液中反应的离子方程式为Br2＋2I－＝I2＋2Br－,选项B 错误.选项C离子方程式正确.用惰性电极电解Mg Cl2溶液,反应生成氯气、氢气和氢氧化镁沉淀,离子反应为Mg2＋＋2Cl－＋2 H2OCl2↑＋H2↑＋Mg(OH)2↓,选项D 项错误.答案为C.

解题过程中,学生有时搞不清氧化还原反应的先后顺序或无法准确判断所给反应能否发生,因此需要牢固掌握元素及其化合物的性质.

3 结合化学实验进行考查

实验是研究化学的基本途径,新高考中更加注重学生的动手实验能力、自主探究及创新能力.实验题蕴藏丰富的元素化合物知识,掌握牢固的元素化合物性质是解答实验题的关键.

例3(2023年北京卷)资料显示,I2可以将Cu氧化为Cu2＋.某小组同学设计实验探究Cu被I2氧化的产物及铜元素的价态.

已知:I2易溶于KI溶液,发生反应(红棕色);I2和氧化性几乎相同.

将等体积的KI溶液加入到mmol铜粉和nmol I2(n＞m)的固体混合物中,振荡.实验记录如表1所示.

(1)初始阶段,Cu 被氧化的反应速率:实验Ⅰ______(填“＞”“＜”或“＝”)实验Ⅱ.

(2)实验Ⅲ所得溶液中,被氧化的铜元素的可能存在形式有[Cu(H2O)4]2＋(蓝色)或[CuI2]－(无色),进行以下实验探究.

步骤a:取实验Ⅲ的深红棕色溶液,加入CCl4,多次萃取、分液.

步骤b:取分液后的无色水溶液,滴入浓氨水.溶液颜色变浅蓝色,并逐渐变深.

ⅰ.步骤a的目的是________.

ⅱ.查阅资料,2Cu2＋＋4I－＝2CuI↓＋I2,[Cu(NH3)2]＋(无色)容易被空气氧化.

用离子方程式解释步骤b 的溶液中发生的变化:_________.

(3)结合实验Ⅲ,推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI,实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是________.分别取实验Ⅰ和Ⅱ充分反应后的固体,洗涤后得到白色沉淀,加入浓KI溶液,_________(填实验现象),观察到少量红色的铜.分析铜未完全反应的原因是_________.

(4)上述实验结果,I2仅将Cu氧化为＋1价.在隔绝空气的条件下进行电化学实验,证实了I2能将Cu氧化为Cu2＋.装置如图1所示,a、b分别是____.

图1

(5)运用氧化还原反应规律,分析在上述实验中Cu被I2氧化的产物中价态不同的原因:_______.

分析(1)I2与Cu的接触面减小,I2在水中溶解性小,反应速率慢,I2和氧化性几乎相同,则浓度越大,反应速率越快,实验Ⅱ中较大,所以实验Ⅰ的反应速率小于实验Ⅱ的反应速率.(2)ⅰ.深红棕色溶液含有过量的,存在平衡为,I2易溶于CCl4,多次萃取、分液除去I2和,防止氧化性的干扰后续实验.ⅱ.实验Ⅲ所得溶液中,Cu元素以无色的[CuI2]－形式存在,加入浓氨水时发生的反应为[CuI2]－＋2 NH3•H2O＝[Cu(NH3)2]＋＋2I－＋2 H2O,生成的[Cu(NH3)2]＋又被氧气不断氧化为蓝色的[Cu(NH3)4]2＋,发生的反应为

(3)若实验Ⅰ中生成的白色沉淀为CuI,实验Ⅰ中Cu被氧化的化学方程式为2Cu＋I2＝2CuI或2Cu＋.分别取少量实验Ⅰ和实验Ⅱ中白色固体,洗涤后得到白色沉淀,白色沉淀主要成分是CuI,加入浓KI溶液,发生反应:CuI＋I－＝[CuI2]－,可以观察到白色沉淀逐渐溶解,溶液变为无色;实验Ⅰ和实验Ⅱ中碘未完全反应,还剩余少量铜,说明铜与碘的反应为可逆反应或浓度小,未能氧化全部的Cu.(4)通过原电池装置证实I2可以将Cu氧化为Cu2＋,则a为铜,作负极,但I2在水中溶解度很小,并且I2的氧化性和几乎相同,则正极的电解质溶液b是含nmol I2的4 mol•L－1的KI溶液.(5)I2能将Cu氧化为Cu2＋,说明I2氧化性较强,但实验Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ中Cu只能被氧化为Cu＋,由于Cu＋能与I－生成CuI沉淀或配离子[CuI2]－,氧化还原反应中,生成物的浓度减小会增强氧化剂的氧化性,Cu＋浓度减小使Cu2＋氧化性增强,氧化性增强的Cu2＋能氧化I－生成I2,反应为

或

(完)