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氯及其化合物
课程主题:
氯及其化合物
授课时间:
学习目标
氯气的性质;氯水及其性质;次氯酸及盐;氯气的实验室制法;氯离子的检验
教学内容
1.下列有关钠与水反应实验的叙述中,不正确的是()
A.用小刀切割钠块B.钠沉入水中C.钠融化成小球D.发出“嘶嘶”的响声
2.(山东滕州一中2020高一月考)下列关于金属钠的说法不正确的是()
A.金属钠在空气中燃烧,生成淡黄色过氧化钠固体
B.用小刀切下一小块金属钠备用,剩余的金属钠不应放回原试剂瓶中
C.少量的金属钠保存在煤油中,大量的金属钠一般用石蜡油封存
D.钠不能将Fe从FeCl2溶液中置换出来
3.(陕西榆林二中2020高一期中)下列解释实验现象的化学方程式正确的是()
A.切开的金属Na暴露在空气中,光亮的表面逐渐变暗:
2Na+O2==Na2O2
B.金属钠比金属铜活泼,将金属钠放入CuSO4溶液中:
CuSO4+2Na===Cu+Na2SO4
C.Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,变成白色粘稠物:
2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
D.将金属钠放入水中,产生气体:
2Na+2H2O==2NaOH+H2↑
火树银花:
指的是焰火、烟花,烟花中含有不同的金属或金属盐类而能产生不同的焰色,一般情况下,原子核外电子分布在不同能级的轨道上围绕原子核旋转,受到外界能量作用后,电子受到激发,从低能级跃迁到高能级,当被激发的电子从高能级回到低能级时,会以一定波长的形式将能量释放出来,不同金属元素的原子释放出来的光的波长不同,焰色也就不同。
Na+为黄色K+为紫色(透过蓝色钴玻璃)Cu2+为绿色Li+为紫红色Rb+为紫色
Ca2+为砖红色Sr2+为洋红色Ba2黄绿色Co3+为淡蓝色Mg2+为白色Zn2+为蓝绿色
知识点一、氯气的性质
【知识梳理】
①氯气的物理性质
颜色
状态
气味
毒性
密度
溶解性
黄绿色
气体,易液化
有刺激性气味
有毒
比空气大
能溶于水,通常情况下1体积水溶解2体积氯气
②氯气的化学性质
氯气是一种重要的的非金属单质,研究非金属单质的化学性质通常要考虑金属单质、非金属单质、水和碱等的反应。
(1)氯气与金属单质的反应
实验名称
Cl2与Fe反应
Cl2与Cu反应
Cl2与Na反应
实验操作
把一束烧的红热的细铁丝伸入充满Cl2的集气瓶中
把一束烧的红热的细铜丝伸入充满Cl2的集气瓶中
将Na在空气中点燃,快速伸入充满Cl2的集气瓶中
实验现象
①细铁丝在Cl2中燃烧
②集气瓶内充满棕褐色的烟
③加水后集气瓶内形成黄色溶液
①细铜丝在Cl2中燃烧
②集气瓶内充满棕黄色的烟
③加水后集气瓶内形成蓝色溶液
①Na在Cl2中燃烧
②集气瓶内充满白色的烟
③加水后集气瓶内形成无色溶液
实验结论
2Fe+3Cl2
2FeCl3
Cu+Cl2
CuCl2
2Na+Cl2
2NaCl
易错点
1.变价金属与氯气反应时,一般显示最高价;铁与氯气在加热条件下生成氯化铁,而不是氯化亚铁
2.在常温下,干燥的氯气不与铁反应,可用钢瓶存储
(2)氯气与非金属单质的反应
实验名称
H2与Cl2反应
实验操作
在空气中点燃H2,然后把导管缓慢伸入充满氯气的集气瓶中
实验现象
①纯净的H2在Cl2中安静的燃烧
②火焰呈苍白色
③瓶口上方出现大量的白雾
解释
H2+Cl2
2HCl,HCl遇空气中的水蒸气形成盐酸小液滴而呈雾状(注:
HCl在水中的溶解度为1:
500)
注意事项
氢气与氯气的混合气体在点燃或用强光照射时会发生爆炸
应用
此反应用于工业上制盐酸
Cl2可以与其他非金属单质反应:
2P+3Cl2(少量)
2PCl3(液)形成白雾
PCl3+Cl2
PCl5形成白烟或2P+5Cl2(足量)
2PCl5
(3)氯气与水的反应
①氯气的水溶液称为氯水。
在常温下,溶于水的部分氯气与水发生反应:
Cl2+H2O==HCl+HClO。
大部分氯气以Cl2分子形式存在于水溶液中,所以新制氯水呈黄绿色。
新制氯水中含有Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH-(非常少量),氯水具备这几种微粒的性质。
②氯水漂白性实验探究
实验操作
实验现象
实验结论
实验解释
①干燥有色布条不褪色
②湿润有色不跳褪色
①干燥氯气不具备漂白性
②干燥氯气与水反应产物具有漂白性
氯气与水反应生成了HClO,HClO是一种漂白性物质,能漂白有色布条
(4)氯气与碱反应
①Cl2与NaOH溶液反应:
Cl2+2NaOH
NaCl+NaClO+H2O
(该反应为制取84消毒液的原理,也可以用来吸收实验室剩余的尾气Cl2)
②与Ca(OH)2反应:
2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(该反应为制取漂白粉的原理)
易错点:
Cl2与NaOH反应受到温度影响,在低温和常温时,Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O(该反应放热)
加热时,3Cl2+6NaOH△5NaCl+NaClO3+3H2O
【例题精讲】
例1.下列关于氯气的叙述中,正确的是()
A.氯气以液态形式存在时可称为氯水或液氯B.氢气在氯气中燃烧,发出蓝色火焰
C.有氯气参加的化学反应必须在溶液中进行D.钠在氯气中燃烧生成白色固体氯化钠
例2.(浙江衢州2020高一期初考试)下列有关Cl2的说法中,不正确的是()
A.Cl2是一种黄绿色、密度比空气大的有毒气体
B.红热的铁丝在Cl2中剧烈燃烧,产生白色烟雾
C.工业上用Cl2和石灰乳为原料制取漂白粉
D.Cl2能与水反应生成盐酸和次氯酸
【巩固练习】
1.(天津耀华中华2021高一月考)氯化碘ICl的化学性质与Cl2性质相似,推测它与H2O发生反应的产物是()
A.HI和HClOB.HCl和HIOC.HClO3和HIOD.HClO和HIO
2.(湖南三湘名校教育联盟2021高一期中)实验装置如图所示,在a处通入Cl2,当关闭阀门b时,c处湿润的红布条没有明显变化;当打开阀门b时,c处湿润的红布条逐渐褪色,则d瓶的液体是()
A.浓硫酸B.NaOH溶液C.水D.NaCl
知识点二、氯水的成分和性质
【知识梳理】
参与反应的物质
所加试剂
实验现象
化学方程式或解释
HCl
AgNO3溶液
有白色沉淀产生
HCl+AgNO3==AgCl↓+HNO3
Na2CO3固体
有无色无味气体产生
2HCl+Na2CO3==2NaCl+H2O+CO2↑
HClO
有色布条
布条颜色褪去
具有漂白性
光照
氯水中产生气泡
HClO具有不稳定性:
2HClO光照2HCl+O2↑
Cl2
NaOH溶液
溶液的黄绿色褪去
Cl2+2NaOH==NaClO+NaCl+H2O
FeCl2
溶液由黄绿色变为黄色
Cl2具有氧化性:
Cl2+2Fe2+==2Fe3++2Cl-
HClO、HCl
石蕊溶液
先变红后褪色
HClO、HCl具有酸性,HClO具有漂白性
易错点:
不能用pH试纸测氯水的pH
难点:
液氯、新制氯水、久置绿水的比较
物质
液氯
新制氯水
久置氯水
概念
氯气在加压或冷却时变成液态氯
氯气的水溶液,有少部分Cl2与水反应生成HCl、HClO
长时间放置的氯水(变质,几乎变成稀盐酸)
类别
纯净物
混合物
混合物
微粒组成
只有Cl2分子
三分子:
Cl2、H2O、HClO
四离子:
H+、Cl-、ClO-、HClO
H2O、H+、Cl-、OH-
颜色
黄绿色
浅黄绿色
无色
性质
氧化性、无漂白性
酸性、氧化性、漂白性
酸性、无漂白性
保存
低温密封在钢瓶中
避光密封在棕色细口瓶中
细口瓶
存在变化
无
Cl2+H2O==HClO+HCl
2HClO光2HCl+O2↑
【例题精讲】
例1.
(1)关于液氯、氯水、久置氯水的比较,正确的是()
A.液氯、氯水不是一种物质,氯水、久置氯水所含成分相同B.氯水、久置氯水都具有酸性,液氯无酸性
C.三者都具有漂白性D.可以用AgNO3溶液区别三者
(2)常用氯气给自来水消毒,所以自来水中会含有部分Cl2,某学生用自来水配制下列物质的溶液,药品不会产生明显变质的是()
A.氯化铝B.硝酸银C.碳酸钠D.石蕊
例2.(山东新泰一中2020高一月考)关于新制氯水和久置氯水,下列说法不正确的是()
A.新制的氯水呈黄绿色,久置氯水呈无色B.新制的氯水漂白性强,久置氯水漂白性弱或无漂白性
C.新制的氯水中没有氯离子,久置氯水含有氯离子D.新制氯水中氯气较多,久置氯水中氯气较少或没有
【巩固练习】
1.(福建福州八县一中2020高一期中)鉴别氯水和盐酸最合适的是()
A.AgNO3溶液B.淀粉-碘化钾溶液C.Na2CO3溶液D.酚酞溶液
2.(浙江温州新力量联盟2021高一期中)下列物质属于纯净物的是()
A.液氯B.氯水C.盐酸D.84消毒液
3.(北京师范大学附中2021高一期中)在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列根据现象得出的结论不正确的是()
A.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2中含Cl2
B.向氯水中滴加经硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-
C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+
D.向FeCl2中滴加氯水,溶液颜色变成黄色,说明氯水中含有HClO
4.(山东济宁一中2020高一月考)下列关于氯水的叙述中,正确的是()
A.久置氯水能使紫色石蕊溶液先变红,后褪色B.氯水光照时有气泡冒出,该气体一定是氯气
C.液氯中只有氯气,不存在水分子D.氯水放置数天后,酸性减弱,pH减小
知识点三、次氯酸及次氯酸盐
【知识梳理】
①次氯酸
性质
解释
弱酸性
酸性比碳酸弱,具有酸的通性
不稳定性
2HClO光照2HCl+O2↑
漂白性
能破坏物质中的有机色质,使其褪色,能杀菌消毒
②次氯酸盐
(1)漂白粉
①制取:
工业上通常用石灰乳和氯气反应来制备漂白粉。
2Cl2+Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,漂白粉的主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2,有效成分为Ca(ClO)2。
漂白粉与稀盐酸或空气中的二氧化碳、水反应,生成HClO。
Ca(ClO)2+2HCl==CaCl2+2HClOCa(ClO)2+H2O+CO2==CaCO3↓+2HClO
②失效原因:
Ca(ClO)2在空气中与H2O和CO2反应,生成CaCO3和HClO,又由于HClO不稳定,见光易分解为HCl和O2,因此漂白粉放置久了易变质失效,故漂白粉应该密封、避光、干燥保存。
(2)漂白液
84消毒液的有效成分是NaClO,制取方法是Cl2+2NaOH==NaClO+NaCl+H2O(该反应也可以用于氯气的尾气处理)。
易错点:
84消毒液和和洁厕灵(主要成分HCl)不能混用,溶液产生有毒的Cl2:
HCl+HClO==Cl2↑+H2O。
【例题精讲】
例1.根据所学知识,回答下列有关问题:
(1)(双选)下列说法中正确的是()
A.漂白粉在空气中容易失效的原因是Ca(ClO)2不稳定、易分解B.漂白液的有效成分是NaClO
C.Ca(ClO)2中含有氯离子D.漂白粉与84消毒液的消毒原理类似
(2)制取漂白粉的化学方程式是。
将Cl2制成漂白粉的主要目的是。
(3)漂白粉溶于水后,受空气中CO2的影响,产生了具有漂白、杀菌作用的次氯酸,但暴露在空气中容易失效,失效的化学方程式为。
例2.(辽宁辽南协作体2021高一期中)在抗击新冠肺炎疫情中,需要使用大量消毒剂,下列关于含氯消毒液的说法正确的是()
A.为了使消毒效果更好,可以把漂白粉和洁厕灵(盐酸)混合使用
B.漂白粉的有效成分是次氯酸钙和氯化钙
C.工业上将氯气通入澄清石灰水制取漂白粉
D.向暴露在空气中的漂白粉中滴入盐酸可能有二氧化碳气体生成
【巩固练习】
1.(湖北言程中学2021高一月考)为了预防新冠肺炎病毒,可用“84”消毒液对公共场所进行消毒,下列说法中正确的是()
A.NaClO溶液的消毒的原因是NaClO可以杀菌消毒B.Cl2与NaOH的反应中,Cl2只生成一种产物
C.NaClO溶液的漂白原理与活性炭不同D.“84”消毒液与“洁厕灵”混用,消毒效果更好
知识点四、氯气的实验室制法
【知识梳理】
实验装置
反应原理
MnO2+4HCl(浓)△MnCl2+Cl2↑+2H2O
收集方法
向上排空气法
排饱和实验水法
验满方法
①用湿润的淀粉-KI试纸检验:
将一小块湿润的淀粉-KI试纸靠近集气瓶口,若试纸变蓝色,则说明Cl2已经收集满。
②用湿润的蓝色石蕊试纸检验:
将一小块湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶口,若试纸先变红色,后来又变为白色(或红色褪去),则说明Cl2已经收集满。
尾气吸收
多余的氯气不能排放到空气中,以免造成环境污染,需要用强碱溶液吸收,如NaOH溶液
易错点
①MnO2只与浓盐酸反应,不与稀盐酸反应,故只能用浓盐酸参加反应,当浓盐酸变为稀盐酸时反应停止。
②不能用Ca(OH)2溶液吸收氯气,因为氢氧化钙溶液中溶质比较少,吸收效果较差;用NaOH溶液吸收Cl2时,导管要插到NaOH溶液的中下部,以使Cl2被完全吸收。
③制得的氯气实际产量比理论产量低,可能原因:
1.HCl易挥发2.反应中浓盐酸变稀,不能继续反应
④氯气的工业制法:
电解饱和食盐水2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2↑+Cl2↑
【例题精讲】
例1.如图是一套制取并验证氯气的化学性质的实验装置。
(1)装置A中,仪器a的名称叫,该仪器中盛放的试剂为。
(2)装置B的作用是,当氯气通入一段时间后,B中溶液的pH7。
(3)当有少量Cl2通过后,观察到装置C中溶液变成色。
(4)当Cl2持续通过后,观察到D中干燥有色布条能否褪色?
为什么。
(5)若要证明Cl2无漂白性,必须在装置之前加一个装有的洗气瓶。
(6)装置E的作用是,该反应的方程式是。
【巩固练习】
1.某同学用下列装置并检验Cl的性质,下列说法正确的是()
A.图I:
如果MnO2过量,浓盐酸就可以被全部消耗
B.图II:
若气球变瘪,证明Cl2可与NaOH反应
C.图III:
生成蓝色的烟
D.IV:
湿润的有色布条能褪色,将硫酸溶液滴入烧杯中,至溶液显酸性,结果有Cl2生成
知识点四、氯离子的检验
【知识梳理】
利用Ag++Cl-===AgCl↓,可进行氯离子的检验:
取少量待测样品放入试管中,滴加适量的稀硝酸酸化后,加入AgNO3溶液,若生成白色沉淀,则说明溶液中含有Cl-。
易错点:
①加入稀硝酸的目的是排除CO32-的干扰,因为Ag2CO3也是一种沉淀
②不能使用稀盐酸酸化,因为是用盐酸会引入Cl-,干扰结果。
【例题精讲】
例1.(江苏江阴二中、要塞中学等四校2021高一期中)下列检验Cl-的方法正确的是()
A.向某溶液中滴加AgNO3溶液,若产生白色沉淀,说明该溶液中有Cl-
B.向某溶液中先滴加盐酸,再滴加AgNO3溶液,若产生白色沉淀,说明溶液中有Cl-
C.向某溶液中现低价AgNO3溶液,再滴加盐酸,若产生白色沉淀,说明溶液中有Cl-
D.向某溶液中滴加用HNO3酸化的AgNO3溶液,若产生白色沉淀,说明溶液中有Cl-
1.(福建三明一中2020高一月考)某同学用下列装置进行实验,下列说法正确的是()
A.图I:
可用于氯气的收集
B.图II:
除去Cl2中含有的少量HCl
C.图III:
生成红棕色的烟
D.图IV:
稀释浓硫酸
2.下列叙述中能证明次氯酸是一种弱酸的是()
A.次氯酸不稳定,容易分解B.次氯酸钙能与碳酸作用生成碳酸钙和次氯酸
C.次氯酸是一种有毒物质D.次氯酸能使染料和有机色质褪色
3.除去混在碳酸钠粉末中的碳酸氢钠,最合理的方法是()
A.加热B.加入氢氧化钠溶液C.加入盐酸D.加入CaCl2溶液
4.(湖南邵东一中2021高一期中)在一pH试纸上滴几滴新制的氯水,现象如图所示,下列有关说法正确的是()
A.该实验说明Cl2分子具有漂白性
B.该实验说明HClO分子扩散速度比H+快
C.开始时中心区域的HClO浓度比外围大
D.将试验后的pH试纸在酒精灯上微热,试纸恢复颜色
5.氯气是一种重要的化工原料,在生产和生活中应用广泛,已知:
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,所以在实验室可以用高锰酸钾固体和浓盐酸制备氯气,实验装置如下所示。
(1)请为该实验选择合适的发生装置(A或B)。
(2)要得到纯净、干燥的氯气,在发生装置和集气瓶之间还需要放置如图的。
(3)当集气瓶中收集满氯气时,可以观察到气体呈色。
烧杯中所盛液体为,其作用是。
6.Cl2是一种重要的化工原料,氯气及其相关产品在生活中应用广泛,结合氯气的相关知识解决下列问题:
(1)由于氯气不便于储存运输,工业上常将氯气转化为漂白粉,该方程式是,漂白粉的有效成分是,主要成分是。
漂白粉在空气中失效的原理是。
(用化学方程式表示)
(2)实验室可以用二氧化锰和浓盐酸制取氯气,反应的化学方程式是MnO2+4HCl(浓)△MnCl2+Cl2↑+2H2O,由于氯气有毒,实验室常用溶液收集尾气,反应方程式为。
(3)氯水是一种常用的消毒剂,新制氯水中含多种微粒并表现出不同的性质,其中,使氯水呈黄绿色的是,能与AgNO3溶液产生白色沉淀的是;能使紫色石蕊溶液鲜红色的是,能使红纸褪色的是。
7.下列图示与内容不相吻合的是()
A.闻氯气的气味B.用排水法收集氯气C.盛装液氯的容器D.证明氯气可以与NaOH溶液反应
8.下列说法正确的是( )
A.向久置的氯水中滴入紫色石蕊试液,溶液先变红后褪色
B.欲除去Cl2中的少量HCl气体,可将此混合气体通入盛有饱和食盐水的洗气瓶
C.漂白粉的有效成分是CaCl2和Ca(ClO)2,应密封保存
D.实验室用MnO2和稀HCl加热法制取Cl2,若有14.6gHCl参加反应,则可制得7.1gCl2
9.下列说法中,正确的是()
①金属钠能在氯气中燃烧,生成白色烟雾②铜丝在氯气中燃烧,生成蓝绿色的氯化铜③点燃是使氯气跟氢气化合的唯一条件④氯气跟变价金属反应生成高价金属氯化物
A.只有②③B.只有①②C.只有①④D.只有④
10.现有盐酸、氯化钠、氢氧化钠和氯水四种溶液,可用来区别它们的一种试剂是( )
A.AgNO3溶液B.酚酞试液C.紫色石蕊试液D.饱和食盐水
11.下列氯化物中,既能由金属和氯气直接反应制得,又能由金属和盐酸反应制得的是( )
A.CuCl2B.FeCl3C.FeCl2D.AlCl3
12.下列物质的保存方法正确的是( )
①少量金属钠保存在冷水中②浓硝酸盛放在无色试剂瓶中③少量金属钾保存在煤油中④氢氧化钠溶液盛放在带有橡胶塞的试剂瓶中⑤氯水盛放在带有玻璃塞的无色细口瓶中⑥碳酸钠固体保存在带有橡胶塞的细口瓶中。
A.②③④B.③④⑥C.③④D.①③④
13.氯水中含有多种成分,因而具有多种性质,根据新制氯水分别与如图四种物质发生的反应填空(a、b、c、d中重合部分代表物质间反应,且氯水足量)。
(1)能证明氯水具有漂白性的是___________________________________(填“a”、“b”、“c”或“d”)。
(2)c过程中的现象是____________________________,e过程中的现象是________________,
e过程的反应方程式_________________________,b过程中的化学方程式为__________________________。
(3)久置的氯水变为________,用化学反应方程式表示为__________________________。
(4)实验室保存饱和氯水的方法是____________________________________________。
Ⅱ.用滴管将新制的饱和氯水慢慢滴入含酚酞的NaOH稀溶液中。
当滴到最后一滴时红色突然褪色。
试分析退色的原因:
(1)是由于__________________________;
(2)是由于___________________________________。
简述怎样用实验证明红色退去的原因是
(1)还是
(2):
。
14.某化学课外活动小组应用下图所示的方法研究物质的性质,其中气体E的主要成分是氯气,杂质是空气和水蒸气。
回答下列问题:
(1)该项研究(实验)的主要目的是_________________________。
(2)浓H2SO4的作用是_______________________。
(3)从物质性质的方面来看,这样的实验设计存在事故隐患,事故隐患是_________________。
请在图中的D处以图的形式表明消除事故隐患的措施。
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