实验十三　主族非金属元素（氯、溴、碘）

【实验目的】

1.掌握卤素单质氧化性和卤化氢还原性递变规律。

2.掌握卤素含氧酸盐的氧化性。

3.学会Cl-、Br-和I-的鉴定方法。

4.学习氯气、次氯酸盐、氯酸盐的制备方法。

【仪器与试剂】

1.仪器　试管、离心试管、淀粉-KI试纸、Pb（Ac）2试纸、pH试纸。

2.试剂　NaCl固体、KBr固体、KI固体、NaCl（0.1mol·L-1）、KBr（0.1mol·L-1）、KI（0.1mol·L-1）、KClO3（饱和溶液）、KIO3（0.1mol·L-1）、MnSO4（0.2mol·L-1）、AgNO3（0.1mol·L-1）、NaHSO3（0.1mol·L-1）、饱和氯水、Br2水、I2水、H2SO4（浓，2mol·L-1）、浓HCl、HNO3（2mol·L-1）、氨水（2mol·L-1）、NaOH（2mol·L-1）、2%淀粉试液、品红溶液、CCl4、次氯酸钠溶液。

【实验步骤】

1.卤化氢的还原性

3支干燥的试管中分别加入米粒大小的NaCl、KBr和KI固体，再分别加入2～3滴浓H2SO4使其反应，观察现象，并分别用湿润的pH试纸、湿润的淀粉-KI试纸和湿润Pb（Ac）2试纸检验逸出的气体（应在通风橱内逐个进行实验，并立即清洗试管）。写出实验现象和反应方程式。

2.卤素含氧酸盐的氧化性

（1）次氯酸钠的氧化性　在4支试管中分别装入1mL次氯酸钠溶液，在第一支试管中加入4～5滴浓盐酸，用湿润的淀粉-KI试纸检验逸出的气体；在第二支试管中滴加0.1mol·L-1KI溶液及1滴淀粉试液；在第三支试管加入4～5滴0.2mol·L-1的MnSO4溶液；在第四支试管加入2滴品红溶液。分别记录实验现象。写出有关的反应方程式。

（2）氯酸钾的氧化性

①往0.5mL饱和KClO3溶液加入几滴浓盐酸，用湿润的淀粉-KI试纸检验逸出的气体。记录实验现象，写出反应方程式。

②取4滴0.1mol·L-1KI溶液，加4滴饱和KClO3溶液，记录现象。再加入几滴2mol·L-1H2SO4溶液酸化，摇荡，观察溶液颜色的变化，继续往该溶液中滴加KClO3溶液，又有何变化，解释实验现象，写出相应的反应方程式。

（3）碘酸钾的氧化性　取几滴0.1mol·L-1KIO3溶液，加1～2滴稀硫酸酸化，再逐滴加0.1mol·L-1NaHSO3溶液，摇荡，加数滴CCl4，再摇荡，记录现象。写出离子反应方程式。

3. Cl-、Br-和I-的鉴定

（1）取2滴0.1mol·L-1NaCl溶液，加入1滴2mol·L-1HNO3溶液和2滴0.1mol·L-1AgNO3溶液，观察现象。在沉淀中加入数滴2mol·L-1氨水溶液，振荡试管使沉淀溶解，再加数滴2mol·L-1HNO3溶液，又有何变化。写出有关的离子反应方程式。

（2）取2滴0.1mol·L-1KBr溶液，加1滴2mol·L-1H2SO4和0.5mL CCl4，再逐滴加入氯水，边加边摇荡，观察CCl4层颜色的变化。写出离子反应方程式，得出结论。

（3）取2滴0.1mol·L-1KI溶液，加1滴2mol·L-1H2SO4和0.5mL CCl4，再逐滴加入氯水，边加边振荡，观察CCl4层颜色的变化。记录现象，写出离子反应方程式，得出结论。

4. Cl2、Br2、I2的氧化性及Cl-、Br-、I-的还原性

自己设计一组实验，验证卤素单质的氧化性顺序和卤离子的还原性强弱。根据实验现象写出反应方程式。

查出有关的标准电极电势，说明卤素单质的氧化性顺序和卤离子的还原性顺序。

【思考题】

1.用NaOH溶液和氯水配制NaClO溶液时，碱性太强会给后面的实验造成什么影响？

2.酸性条件下，KBrO3溶液与KBr溶液会发生什么反应？KBrO3溶液与KI溶液又会发生什么反应？

3.鉴定Cl-时，为什么要先加稀HNO3？而鉴定Br-和I-时为什么先加稀H2SO4而不加稀HNO3？

4.用碘化钾-淀粉试纸检验氯气时，试纸先呈蓝色，当试纸在氯气中放置时间较长时，蓝色褪去。为什么？

【附】

卤素的实验可按下述常量实验或微型实验的步骤进行。

一、Cl2水、NaClO、KClO3的常量实验制备

实验装置见附图1，蒸馏烧瓶中放入8g二氧化锰，分液漏斗中加入15mL浓盐酸；A管中加入10mL 30%的氢氧化钾溶液，A管置于70～80℃的热水浴中；B管中装有10mL 2mol·L-1NaOH溶液，B管置于冰水浴中；C管中装有15mL蒸馏水；锥形瓶D中装有2mol·L-1NaOH溶液以吸收多余的氯气。锥形瓶口覆盖浸过硫代硫酸钠溶液的棉花（起什么作用？）

装置组装完成后，先检查装置的气密性，在确保系统严密后，旋开分液漏斗活塞，点燃酒精灯，让浓盐酸缓慢而均匀地滴入蒸馏烧瓶中，反应生成的氯气均匀地通过A、B、C管。当A管中碱液呈黄色，进而出现大量小气泡，溶液由黄色转变为无色时，停止加热。待反应停止后，向蒸馏烧瓶中注入大量水，然后拆除装置。冷却A管中的溶液，可析出氯酸钾晶体。过滤，用少量冷藏水洗涤晶体一次，用倾析法倾去溶液，将晶体移至表面皿上，用滤纸吸干，得到氯酸钾。B管中的次氯酸钠溶液和C管中的氯水留作实验用。　

二、Cl2水、NaClO、KClO3的微型实验制备

【仪器】

多用滴管（4mL）、微型支管试管（4mL）、微型U形反应管（10mL）、双U形反应管（4mL）。

【实验步骤】

1.氯气、氯酸钾、次氯酸钠的制取及氯气的性质

（1）微型实验装置如附图2所示固定在铁架台上，用乳胶管相连。

（2）检查装置的气密性　用酒精灯微热支管试管2，如装置不漏气，支管试管内的气体受热膨胀，可看到试管3导气管中的液面下降，双U形管6和7的液面波动。

（3）操作

①按照附图2的标示装入试剂，再将仪器连接好。

②按捏多用滴管1，滴加浓盐酸。微热支管试管（若试管2中装有MnO2），控制氯气产生的速度。保持氯气发生器中反应物微沸即可。

（4）注意观察双U形管中溶液的颜色发生了几次变化，说明原因，写出反应方程式。

（5）看到双U形管的最后一个U形管中的溶液变色了，即移去酒精灯，停止反应，用自由夹夹紧气体发生器的乳胶管。将气体发生器移到通风橱中。将装有浓KOH的增容U形反应管放入冷水中。观察析出晶体氯酸钾。

（6）将氯酸钾固体和次氯酸钠溶液转移至小烧杯中，待后续性质实验使用。

2.氯酸钾、次氯酸钠及碘酸钾的氧化性

（1）次氯酸钠的性质　在0.7mL井穴板的4个孔穴内，按附表1要求分别滴加2滴反应物。再用1支多用滴管分别向各穴滴加2滴自制的NaClO溶液。观察现象，写出反应式。

（2）氯酸钾的氧化性　在0.7mL井穴板的3个孔穴内，按附表2要求分别滴加2滴反应物。再用2支多用滴管分别向各穴滴加2滴自制的KClO3溶液。观察现象，写出反应式。

（3）碘酸钾的氧化性　在0.7mL井穴板的2个孔穴内，按附表3要求分别滴加反应物。再用1支多用滴管分别向各穴滴加2滴饱和的KClO3溶液。观察现象，写出反应式。

【思考题】

1.怎样区分氯酸盐和次氯酸盐？

2.在KI溶液中通入氯气，开始观察到碘析出，继续通过量的氯气，为什么单质碘又消失了？

【注意事项】

氯气为剧毒、有刺激性气味的黄绿色气体，少量吸入人体会刺激鼻、喉部，引起咳嗽和喘息，大量吸入甚至会致死亡。

溴蒸气对气管、肺部、眼、鼻、喉都有强烈的刺激作用，凡涉及溴的实验都应在通风橱内进行。不慎吸入溴蒸气时，可吸入少量氨气和新鲜空气解毒。液溴具有强烈的腐蚀性，能灼伤皮肤。移取液溴时，需戴橡皮手套。溴水的腐蚀性较液溴弱，在取用时不允许直接倒而要使用滴管取用。如果不慎把溴水溅在皮肤上，应立即用水冲洗，再用碳酸氢钠溶液或稀硫代硫酸钠溶液冲洗。

氯酸钾是强氧化剂，与可燃物质接触、加热、摩擦或撞击容易引起燃烧和爆炸，因此决不允许将它们混合保存。氯酸钾易分解，不宜用大力研磨、烘干或烤干。实验时，应将撒落的氯酸钾及时清除干净，不要倒入废液缸中。