第六单元 非金属及其化合物（1.2）
2015-11-16 10:38:59 来源： 撰稿：董啸 摄影摄像： ; 评论：0 点击：
第六单元 非金属及其化合物（1.2）
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授课人：董 啸 |
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①掌握C12的化学性质和实验室制法。 |
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教学目标： |
②理解卤素(单质、化合物)的相似性和递变性。 |
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③了解卤族元素的物理性质和化学性质。
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教学重点： |
理解卤素(单质、化合物)的相似性和递变性 |
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教学难点： |
理解卤素(单质、化合物)的相似性和递变性 |
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教学方法： |
分析比较法 |
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教学过程： |
第二课时 |
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基础知识精析
3．卤素
（1）卤素原子结构特点：
元素周期表中的位置：第ⅦA族。最外层都有7个电子，电子层数依次递增，原子半径依次增大，非金属性依次递减。
（2）物理性质变化规律
①颜色：逐渐加深（淡黄绿色、黄绿色、深红棕色、紫黑色）
②密度：逐渐增大
③熔、沸点:逐渐升高
④溶解性：在水中溶解度，逐渐减小；溴和碘在苯和四氯化碳等有机溶剂中易溶（可以用于萃取）。注意上下分层的颜色不同，因为苯的密度小于水，而四氯化碳的密度大于水。
⑤特性：溴单质易挥发，碘单质易升华。
（3）化学性质递变规律
分析：卤素原子最外层电子数均为7个，易得到1个电子成为最外层8个电子的稳定结构。但由于核电荷数、电子层数、原子半径的不同，从F→I原子半径增大，得电子能力减弱，单质的氧化性减弱，阴离子的还原性增强，HX的稳定性减弱。主要性质的相似性：①单质均为双原子非极性分子；②主要化合价为-l价，最高正价为+7价(氟除外)；③强氧化性。
①与金属反应：
Mg+Br2＝MgBr2 Zn+I2＝ZnI2 Fe+I2= FeI2
②与非金属反应：
H2+F2＝2HF(冷暗处爆炸) H2+C12＝2HCl(光照爆炸)
H2+Br2=2HBr(加热到500℃开始反应) H2+I2＝2HI（反应较难）
③与水的反应：
2F2+2H2O＝4HF+O2 X2+H2O＝HX+HXO（与水反应程度F2→I2减弱。）
④卤素间置换反应：
2NaBr+C12=2NaC1十Br2 2KI+C12=2KC1+I2 2KI+Br2=2KBr+I2
⑤与碱的反应：
X2+2NaOH＝NaX+NaXO＋H2O(F2除外)
（4）卤素单质及其化合物的特殊性
① F2是最活泼的非金属，氟元素无正价，HF能腐蚀玻璃，是弱酸；F2不能把C12、Br2、I2从其氢化物或盐的水溶液中置换出来；AgF易溶于水而CaF2难溶于水。由于F2与H2O反应是：2F2+2H2O=4HF+O2，因此实验室不能制得氟水，却有氯水、溴水、碘水，这说明溶于水的Cl2、Br2、I2，只部分与水反应，而F2与H2O相遇就会很快全部反应。氟化氢和氢氟酸：氟化氢为极性共价分子，通常情况下为无色气体，但在空气中常呈现雾状，有毒，可溶于水，其水溶液为氢氟酸。氢氟酸为弱酸，它可以腐蚀玻璃，反应如下：SiO2+4HF=SiF4+2H2O。因此，氢氟酸应保存在铅皿或聚乙烯塑料瓶中，而不能在玻璃试剂瓶中存放。
②HClO4是常见含氧酸中酸性最强的酸，HClO是氯的含氧酸中氧化性最强的酸。
③Br2是常温下唯一的液体非金属单质，易挥发，其蒸气有毒，通常采用水封法保存。
④I2易升华，淀粉遇碘变蓝；AgI可用于人工降雨，KIO是加碘食盐中的成分。碘是紫黑色固体，具有金属光泽，易升华(常用于分离提纯碘)，遇淀粉变蓝色(常用来检验碘的存在)，碘的氧化性较其它卤素弱，与变价金属铁反应生成FeI2而不是FeI3。
⑤氢化物稳定性减弱，最高价氧化物的水化物酸性减弱，卤离子还原性增强，与H2，化合或水反应由易到难；氢卤酸的水溶液均呈酸性，除HF是弱酸外，其余均为强酸，其酸性相对强弱顺序：HI>HBr>HCl>HF。
⑥卤化银：AgF溶于水，AgCl、AgBr、AgI均不溶于水，均有感光性，见光即发生分解反应生成卤素单质和黑色的银粒。氯化银用于指纹检验，溴化银用于照像，碘化银可用于人工降雨。2AgX＝2Ag+X2。
（5）卤素的检验
①卤素单质的检验：
氯气为黄绿色，有刺激性气味，并可使某些潮湿的有色物质褪色。氯气具有强氧化性，可使湿润的淀粉－碘化钾试纸呈现蓝色，因此可用于检验氯气的存在。利用碘单质能与淀粉溶液呈现蓝色，可用于检验碘单质的存在。也可以用卤素单质间的置换反应和有机溶剂萃取的方法来检验卤素单质。
②卤素离子的检验：
由于AgC1、AgBr、AgI都不溶于稀HNO3，且颜色分别为白色、浅黄色、黄色，所以，用HNO3酸化的AgNO3，溶液来检验卤素离子。
【注意】：AgC1＋KI＝AgI＋KC1
【知识拓展】
1、拟卤素和卤素互化物：
①拟卤素：有些多原子分子与卤素单质性质相似，其阴离子与卤素阴离子性质相似，常称它们为拟卤素。如氰(CN)2、硫氰(SCN)2、氧氰(OCN)2，性质与卤素单质性质相似，表现为单质的氧化性、与碱液反应生成卤化物和次卤酸盐，Ag＋结合生成物的难溶性等。解答这类题目时可用换元法，如把(SCN)2当作X2，把SCN－当作X－。
②卤素互化物：由两种卤素化合成的物质叫卤素互化物，如IBr、IC1、BrC1、BrF3、ClF3。，它们与卤素单质性质相似，有较强的氧化性，也有不同之处，如卤素单质和水反应是氧化还原反应，而由于卤素互化物组成不是一种元素，其各元素的化合价有差别。2IBr＋2Mg===MgBr2＋MgI2
注意：卤素互化物中，非金属性弱的元素显正价，如：ICl中，I显＋1价，Cl显－1价，所以卤素互化物与水或碱的反应一般属于非氧化还原反应：IC1+H2O＝HCl+HIO；IBr＋H2O===HBr＋HIO，IBr＋2NaOH===NaBr＋NaIO＋H2O。
2、溴及溴化氢的制法：
①实验室制溴一般用NaBr、浓H2SO4、MnO2共热，2NaBr+2H2SO4(浓)+MnO2=Na2SO4＋MnSO4＋Br2＋2H2O。
注意：卤素单质对橡胶制品有强腐蚀性，使用橡胶管时玻璃管要紧靠，使用橡胶塞时，要用锡箔包住。存放在试剂瓶里的溴，为防止有毒溴的挥发，需在瓶中加一些水(水封)。
②HBr、HI最好用非氧化性高沸点酸——浓H3PO4代替浓H2SO4，因为浓H2SO4具有强氧化性，HBr、HI具有还原性，它们之间易发生氧化还原反应，而使得到的HBr、HI不纯。
NaBr+H3PO4=NaH2PO4+HBr↑；NaI+H3PO4=NaH2PO4+HI↑；
2HBr+H2SO4(浓)=SO2↑+Br2+2H2O；2HI+H2SO4(浓)=SO2↑+I2+2H2O。
③萤石：主要成分为CaF2，不溶于水，为白色粉末状固体，是制备HF和F2的主要原料。CaF2+H2SO4(浓)＝CaSO4+2HF↑(铅皿)。
④纯净的氯化钠晶体呈立方体；粗盐中因混有MgC12、CaC12，易潮解。
深度思考
1．请列举哪些物质能使溴水褪色？
答案 (1)被H2S、SO2、SO、I－等还原剂还原而褪色。
(2)与NaOH等强碱溶液发生自身氧化还原反应而褪色：
Br2＋2NaOH===NaBrO＋NaBr＋H2O。
(3)与较活泼金属(如Mg＋Br2===MgBr2)反应而褪色。
(4)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。
(5)能被溴水氧化的、含有醛基的化合物。
(6)能与溴水发生反应的碱性物质，如Na2CO3等。
(7)加入活性炭等吸附剂，使溴水褪色。
2．下列哪些事实或实验能说明氧化性：Cl2>Br2>I2__________________。
①氯水分别滴入KBr、NaI溶液中颜色加深，而溴水滴入NaCl溶液中无明显变化，滴入KI淀粉溶液中，溶液变蓝
②H2和Cl2的混合气体光照爆炸，H2和Br2的混合气体加热才能反应，而H2和I2反应更困难
③Fe分别与Cl2、Br2、I2反应生成Fe的化合物的化合价高低
④HCl、HBr、HI的热稳定性越来越差
⑤Cl2、Br2、I2在水中的溶解度逐渐减小
答案 ①②④
3．淀粉KI试纸常用于检验哪些物质？
答案：检验强氧化性物质如Cl2、Br2、FeCl3溶液、O3等，反应原理是I－被氧化成I2而使淀粉变蓝。
4．请设计多种方案鉴别NaCl、NaBr、KI三种白色固体。
答案 方法一：可用氯水鉴别。把这三种物质各取少量配成溶液，加入新制的氯水和汽油(或四氯化碳)，振荡，分层，使汽油层呈无色的是NaCl；使汽油层呈橙色的是NaBr；呈紫红色的是KI。
方法二：可先用焰色反应将KI区分出来。然后再将另外两种物质各取少量配成溶液，加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成的是NaCl，有淡黄色沉淀生成的是NaBr。
方法三：分别取少量固体配成溶液，分别加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成的是NaCl，有淡黄色沉淀生成的是NaBr，有黄色沉淀生成的是KI。
题组一 卤素单质氧化性强弱比较
1．(2010·北京理综，27)为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。
实验过程：
Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。
Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。
Ⅲ.当B中溶液由黄色变为红棕色时，关闭活塞a。
Ⅳ.……
(1)A中产生黄绿色气体，其电子式是________________________。
(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是_________________________。
(3)B中溶液发生反应的离子方程式是_________________________。
(4)为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是______________。
(5)过程Ⅲ实验的目的是______________________________。
(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下________，得电子能力逐渐减弱。
答案 
(2)湿润的淀粉KI试纸变蓝；(3)Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
(4)打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D，振荡，静置后CCl4层溶液变为紫红色；
(5)确认C的黄色溶液中无Cl2，排除Cl2对溴置换碘实验的干扰 (6)原子半径逐渐增大
解析：A中滴加浓盐酸后，发生反应：2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，生成黄绿色气体Cl2，在A、B、C中分别发生反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2，Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，由于B、C中生成了Br2而使溶液变为黄色，打开活塞b，C中生成的Br2在D中发生反应：Br2＋2KI===2KBr＋I2。过程Ⅲ实验，当B中黄色溶液继续通入过量Cl2时，溶液变为红棕色，以此为对照，说明C中黄色溶液无Cl2，从而排除Cl2对溴置换碘实验的干扰。
2．向含SO、Fe2＋、Br－、I－各0.1 mol的溶液中通入标准状况下的Cl2，通入Cl2的体积和溶液中相关离子的物质的量的关系图正确的是 ( )
答案 C
解析 本题以氧化还原反应过程为载体，旨在考查学生对化学反应图像的识别能力。题中四种离子与Cl2反应的先后顺序依次是SO(消耗2.24 L Cl2)、I－(消耗1.12 L Cl2)、Fe2＋(消耗1.12 L Cl2)、Br－(消耗1.12 L Cl2)，因此C选项正确。
题组二 卤素性质的拓展与延伸——卤素互化物和拟卤素的性质
3．溴化碘(IBr)的化学性质与卤素单质相似，能与大多数金属反应生成金属卤化物，和某些非金属单质反应生成相应的卤化物，跟水反应的方程式IBr＋H2O===HBr＋HIO，下列有关IBr的叙述中，不正确的是 ( )
A．IBr是双原子分子
B．在很多反应中，IBr是强氧化剂
C．和NaOH溶液反应生成NaBr和NaIO
D．和水反应时，既是氧化剂又是还原剂
答案 D
解析：IBr中I为＋1价，Br为－1价。2个原子组成1个IBr分子，A正确；因为其化学性质与卤素相似，所以B也是正确的；跟水反应的方程式IBr＋H2O===HBr＋HIO中反应前后各元素的化合价均未发生变化，仍然是I为＋1价Br为－1价，故这个反应不是氧化还原反应，选项D错误；与碱反应的实质可看成是IBr先与水反应，生成物HBr和HIO再与碱反应，所以2NaOH＋IBr===NaBr＋NaIO＋H2O也是正确的。
4．氰(CN)2的结构简式为N≡C—C≡N，其化学性质与卤素(X2)很相似，化学上称之为拟卤素，其氧化性介于Br2和I2之间。下列有关反应的化学方程式不正确的是( )
A．(CN)2＋H2===2HCN
B．MnO2＋4HCNMn(CN)2＋(CN)2↑＋2H2O
C．向KCN溶液中加入碘水：I2＋2KCN===2KI＋(CN)2
D．在NaBr和KCN混合液中通入少量Cl2：Cl2＋2KCN===2KCl＋(CN)2
答案 C
解析：选项A，根据Cl2与H2反应推知正确；选项B，根据实验室制备Cl2原理推知正确；选项C，因I2的氧化性比(CN)2弱，向KCN溶液中加入碘水不能发生如C所述的反应；选项D，在NaBr和KCN混合液中通入少量Cl2时，Cl2优先氧化
CN－，生成(CN)2。
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)在“火柴头中氯元素的检验”实验中，摘下几根未燃过的火柴头，将其浸于水中，稍后取少量溶液于试管中，滴加硝酸银溶液和稀硝酸后，即可判断氯元素的存在(×) (2012·浙江理综，8B)
解析 火柴头中氯元素是以KClO3的形式存在，不存在Cl－。
(2)根据较强酸可以制取较弱酸的规律，推出CO2通入NaClO 溶液中能生成HClO (√) (2011·安徽理综，11D)
(3)
①湿润红纸条；②饱和氯水。①中红纸条褪色 (√)
(2012·北京理综，10D)
(4)①酚酞溶液；②浓盐酸。①中无明显变化 (√)
(2012·北京理综，10B)
(5)已知II2＋I－，向盛有KI3溶液的试管中加入适量CCl4，振荡静置后CCl4层显紫色，说明KI3在CCl4中的溶解度比在水中的大 (×)
(2011·江苏，13D)
解析：CCl4层显紫色，说明I2的溶解度在CCl4中比在水中的大，而不是KI3。
(6)漂白粉和水玻璃长期暴露在空气中变质，能用同一原理解释 (×)
(2008·江苏，4C)
解析：漂白粉失效涉及反应：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO,2HClO2HCl＋O2↑。而水玻璃失效涉及反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，二者原理不一样。
2．(2012·山东理综，8)下列与含氯化合物有关的说法正确的是 ( )
A．HClO是弱酸，所以NaClO是弱电解质
B．向沸水中逐滴加入少量饱和FeCl3溶液，可制得Fe(OH)3胶体
C．HCl溶液和NaCl溶液均通过离子导电，所以HCl和NaCl均是离子化合物
D．电解NaCl溶液得到22.4 L H2(标准状况)，理论上需要转移NA个电子(NA表示阿伏加德罗常数)
答案 B
解析：HClO是弱酸，是弱电解质，而NaClO是盐，是强电解质；B项正确；HCl是共价化合物，其水溶液之所以导电是因为HCl在水分子的作用下电离产生了H＋和Cl－，NaCl为离子化合物；电解NaCl溶液的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，标准状况下产生22.4 L H2，理论上转移2NA个电子。
3．(2012·上海，15)下图所示是验证氯气性质的微型实验，a、b、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后，立即用另一培养皿扣在上面。已知：2KMnO4＋16HCl―→2KCl＋5Cl2↑＋2MnCl2＋8H2O
对实验现象的“解释或结论”正确的是 ( )
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选项 |
实验现象 |
解释或结论 |
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A |
a处变蓝，b处变红棕色 |
氧化性：Cl2>Br2>I2 |
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B |
c处先变红，后褪色 |
氯气与水生成了酸性物质 |
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C |
d处立即褪色 |
氯气与水生成了漂白性物质 |
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D |
e处变红色 |
还原性：Fe2＋>Cl－ |
答案 D
解析 选项A的实验现象只能说明氧化性：Cl2>Br2和Cl2>I2，不能说明氧化性Br2>I2；选项B的实验现象还可以说明氯气与水生成了漂白性物质；选项C中，氯气与水生成酸性物质也可以出现对应的实验现象；e处变红色是氯气氧化Fe2＋生成Fe3＋的结果，选项D正确。
4．[2012·新课标全国卷，27(1)(3)]光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。
(1)实验室中常用来制备氯气的化学方程式为________________________。
(3)实验室中可用氯仿(CHCl3)与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为___________________________________________________。
答案 (1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
(3)CHCl3＋H2O2===COCl2＋HCl＋H2O
解析：(1)实验室制备Cl2的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
(3)H2O2具有强氧化性，反应过程中被还原为H2O，根据氧化还原反应原理写出反应的化学方程式为CHCl3＋H2O2===COCl2＋H2O＋HCl。
5．[2008·山东理综，30(4)]实验室制备H2和Cl2通常采用下列反应：
Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
据此，从下列所给仪器装置中选择制备并收集H2的装置________(填代号)和制备并收集干燥、纯净Cl2的装置______________(填代号)。
可选用制备气体的装置：
答案 e d
解析：由Zn＋H2SO4==ZnSO4＋H2↑；MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O可见氢气的反应装置应是固体和液体不用加热生成气体，而Cl2是固体和液体加热制取气体，但是Cl2要干燥、纯净，应用饱和食盐水除去Cl2中的HCl，用浓H2SO4除去水蒸气，应选d。
6．(2012·福建理综，25)实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2(发生装置如图所示)。
(1)制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是___(填序号)。
A．往烧瓶中加入MnO2粉末
B．加热
C．往烧瓶中加入浓盐酸
(2)制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出下列实验方案：
甲方案：与足量AgNO3溶液反应，称量生成的AgCl质量。
乙方案：采用酸碱中和滴定法测定。
丙方案：与已知量CaCO3(过量)反应，称量剩余的CaCO3质量。
丁方案：与足量Zn反应，测量生成的H2体积。
继而进行下列判断和实验：
①判定甲方案不可行，理由是________________________________。
②进行乙方案实验：准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样。
a．量取试样20.00 mL，用0.100 0 mol·L－1 NaOH标准溶液滴定，消耗22.00 mL，该次滴定测得试样中盐酸浓度为__________mol·L－1；
b．平行滴定后获得实验结果。
③判断丙方案的实验结果________(填“偏大”、“偏小”或“准确”)。[已知：Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9、Ksp(MnCO3)＝2.3×10－11]
④进行丁方案实验：装置如右图所示(夹持器具已略去)。
(ⅰ) 使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将________ 转移到________中。
(ⅱ)反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积，气体体积逐次减小，直至不变。气体体积逐次减小的原因是_____________(排除仪器和实验操作的影响因素)。
答案 (1)ACB(按序号写出三项)
(2)①残余清液中，n(Cl－)>n(H＋)(或其他合理答案)
②0.110 0
③偏小 ④(ⅰ)Zn粒 残余清液(按序写出两项)
(ⅱ)装置内气体尚未冷却至室温
解析 (1)注意加药品时先加入固体MnO2，再通过分液漏斗加入浓盐酸，最后才能加热。
(2)①根据反应的离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O，可以看出反应残余液中c(Cl－)>c(H＋)，用甲方案测得的是c(Cl－)，而不是c(H＋)。
②根据c(盐酸)×V(盐酸)＝c(氢氧化钠)×V(氢氧化钠)，c(盐酸)＝c(氢氧化钠)×V(氢氧化钠)/V(盐酸)＝22.00 mL×0.1000 mol·L－1/20.00 mL＝0.1100 mol·L－。
③由于Ksp(MnCO3)<Ksp(CaCO3)，过量的CaCO3要转化为一部分MnCO3，由于M(MnCO3)>M(CaCO3)，故最终剩余的固体质量增加，导致测得的c(H＋)偏小。
④Zn与盐酸反应放热，因此，冷却后气体的体积将缩小。
高考考点透析
一、考纲要求
（1）以氯为例，了解卤族元素的物理性质和化学性质。
（2）从原子的核外电子排布，理解卤族元素(单质、化合物)的相似性和递变性。
（3）掌握氯气的化学性质，了解几种重要的含卤素化合物的性质和用途。
二、考点透析
卤族元素是具有代表性的非金属元素，历来是高考的必考内容，尤其是Cl2的化学性质及实验室制法。因此，一定要掌握Cl2的实验室制法，氯及其化合物的性质、卤素的相似性和递变性等。在考查基础知识的同时，高考题也注重了知识的迁移，设置一些新颖的信息题，考查学生的灵活应变的能力，以卤素知识为载体，判断“拟卤素～互卤素”具有或不可能具有的性质；以Cl2的性质及其实验室制取装置为基础，综合考查卤素单质的制备、收集、尾气处理等问题；与其他元素(如：Fe，S，Cu)或者与电解NaCI溶液结合组成框图的物质推断题等。考试热点为：以选择题形式考查卤族元素的性质变化规律及卤素与生活密切相关知识；以Cl2的实验为基础迁移考查卤素单质的制取及性质；综合推断Cl、S、N、Fe、Mg、A1等相互转化。
命题以卤素知识为载体，考查应用基本概念和基本理论的能力，其中以氧化还原反应为重点，信息迁移以及HClO的强氧化性、水解也是命题热点。如(CN)2、IBr等性质与卤素相似与相异之处，HClO与其他离子共存问题，卤素知识应用于工农业生产、科学技术，都是可能涉及的具体内容。
重点题型：选择题、实验题、计算题及综合框图网络推断题(较难)。
〖教后记〗
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