学年高中化学专题2从海水中获得的化学物质第一单元第2课时氯气的性质学案苏教版必修.docx
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学年高中化学专题2从海水中获得的化学物质第一单元第2课时氯气的性质学案苏教版必修
第2课时 氯气的性质
[核心素养发展目标] 1.从氯的原子结构特点和氯气跟金属、非金属的反应认识氯气是一种化学性质非常活泼的非金属。
2.知道氯气与水反应的产物,熟知氯水的成分和性质。
3.掌握氯气与碱的反应,认识含氯化合物在生产中的应用和对生态环境的影响,促进“社会责任”核心素养的发展。
一、氯气与单质的反应
1.氯的原子结构及存在
2.氯气与金属单质的反应
写出下列反应的化学方程式,并指明主要反应现象:
(1)与钠反应2Na+Cl2
2NaCl,产生大量白烟。
(2)与铁反应2Fe+3Cl2
2FeCl3,产生大量棕褐色烟。
(3)与铜反应Cu+Cl2
CuCl2,产生大量棕黄色烟。
3.氯气与非金属单质氢气的反应:
(1)在空气中点燃氢气,然后把导管伸入盛有氯气的集气瓶中。
①观察到的现象是氢气在氯气中安静地燃烧,发出苍白色火焰。
②燃烧结束后,抽去盖在集气瓶口处的毛玻璃片,观察到的现象是集气瓶口上方出现白雾。
③反应的化学方程式是H2+Cl2
2HCl。
(2)氯气和氢气的混合气体在强光照射时发生爆炸,产生此现象的原因是H2和Cl2混合后光照,反应瞬间完成,放出的热量使气体急剧膨胀而发生爆炸。
氯气与单质的反应
(1)氯气能与除Au、Pt之外的所有金属直接反应,与Fe、Cu等变价金属反应均生成高价金属氯化物。
(2)干燥的氯气在常温下不与铁反应,因此,干燥的氯气可用钢瓶贮存。
(3)氯气还能与磷(P)、硫(S)等非金属单质反应。
(4)燃烧不一定有氧气参加。
任何发热、发光、剧烈的氧化还原反应都叫燃烧。
提醒 烟是指固体小颗粒分散在空气中,雾是指小液滴分散在空气中。
例1
下列化合物中,不能通过两种单质间化合直接制取的是( )
A.FeCl3B.CuCl2C.HClD.FeCl2
答案 D
解析 Cl2与变价金属反应生成高价态的氯化物,所以FeCl2不能由两种单质直接化合制取。
例2
下列现象不属于H2在Cl2中燃烧现象的是( )
A.苍白色火焰B.瓶口有白雾
C.集气瓶内气体颜色变浅D.爆炸
答案 D
解析 H2在Cl2中燃烧,发出苍白色火焰,瓶口因生成的HCl吸收空气中的H2O形成盐酸小液滴而形成白雾,瓶内气体颜色因Cl2的消耗而变浅,但不发生爆炸。
二、氯气与水的反应
1.氯水的性质
(1)氯气能溶于水,其水溶液俗称氯水。
按照表中要求完成氯水的性质实验,将实验现象及有关结论填入表中:
实验操作
实验现象
实验结论
有色布条不褪色
干燥氯气不具有漂白性
有色布条褪色
新制氯水具有漂白性
(2)新制氯水具有漂白性是因为氯气与水反应生成了HClO,反应的化学方程式是Cl2+H2OHCl+HClO。
2.次氯酸(HClO)的性质
(1)次氯酸是易溶于水的弱酸,比碳酸酸性弱。
(2)次氯酸不稳定,见光易分解,反应的方程式:
2HClO
2HCl+O2↑。
(3)次氯酸可用于自来水的杀菌消毒,还可以用作漂白剂。
1光照氯水时,溶液中的次氯酸不断分解生成盐酸和氧气,溶液的浅黄绿色逐渐褪去,pH逐渐减小。
2实验室中氯水需现用现配。
保存氯水时,应避免光照、受热,实验室通常将氯水置于棕色试剂瓶中密封保存。
例3
下列关于氯水的叙述中正确的是( )
A.新制氯水中只含Cl2和H2O分子
B.新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色
C.光照新制氯水有气泡逸出,该气体是Cl2
D.新制氯水在密闭无色玻璃瓶中放置数天后酸性将减弱
答案 B
解析 新制氯水成分的多样性决定了新制氯水性质上的多重性。
新制氯水中主要含有三种分子H2O、Cl2、HClO和四种离子H+、Cl-、ClO-、OH-;新制氯水含有H+和HClO,蓝色石蕊试纸遇H+变红,变红后的试纸被HClO氧化褪色;光照新制氯水,发生反应2HClO
2HCl+O2↑,逸出的是O2而不是Cl2;该反应进行后,弱酸HClO转化为强酸HCl,密封在密闭无色玻璃瓶中不考虑HCl挥发,溶液的酸性增强。
例4
为探究氯水中含有的部分粒子及某些粒子的性质,某化学兴趣小组做了如下实验:
(1)观察氯水颜色,发现氯水呈黄绿色,证明氯水中含有的粒子是________(填化学式,下同)。
(2)向氯水中滴入碳酸钠溶液,有气体生成,说明氯水中含有的粒子是________。
(3)在盛有氯水的试管中的有色布条褪色,说明氯水中含有的粒子是________。
(4)将紫色石蕊溶液滴入新制氯水中,溶液显红色,起作用的微粒是________,过一会儿,溶液的颜色褪去,起作用的微粒是________。
(5)向氯水中滴加硝酸银溶液有白色沉淀生成,证明氯水中含有的粒子是________。
(6)氯水经光照后,颜色逐渐消失,并放出的气体是______,溶液的酸性______(填“增强”“不变”或“减弱”)。
答案
(1)Cl2
(2)H+ (3)HClO (4)H+ HClO (5)Cl- (6)O2 增强
解析
(1)氯水中含有的微粒有Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-和OH-,含有Cl2,使溶液呈现黄绿色。
(2)滴入Na2CO3溶液有气体生成,证明溶液呈酸性,含H+。
(3)氯水能使有色布条褪色,说明具有漂白性,证明氯水中含有HClO。
(4)紫色石蕊溶液滴入新制氯水中,溶液呈红色,说明有H+存在,很快褪色,则是因为HClO起漂白作用。
(5)向氯水中滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成,证明氯水中有Cl-。
(6)HClO不稳定,见光易分解放出O2,并生成盐酸,由于HClO为弱酸,而盐酸是强酸,溶液酸性增强。
特别提示
(1)新制氯水的成分
(2)久置氯水的成分:
H2O、H+、Cl-、OH-
三、氯气与碱的反应
1.与氢氧化钠溶液反应——制取漂白液
(1)制取反应的化学方程式:
Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
(2)漂白液的有效成分是次氯酸钠。
2.与石灰乳反应——制取漂白粉
(1)制取反应的化学方程式:
2Ca(OH)2+2Cl2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
(2)漂白粉的主要成分是CaCl2、Ca(ClO)2,有效成分是Ca(ClO)2;漂粉精的主要成分是Ca(ClO)2。
(3)漂白粉的漂白原理:
利用复分解反应原理,漂白粉中的次氯酸钙与酸(如盐酸或碳酸等)反应生成具有漂白性的次氯酸。
(4)漂白粉长期露置于空气中,最终会生成氯化钙而失效,有关反应的化学方程式:
①Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3+2HClO;
②2HClO光照,2HCl+O2↑;
③CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑。
(1)氯气的溶解度不大,而且生成的次氯酸很不稳定,不便于保存,而次氯酸盐性质稳定,常用氯气与碱反应制取漂白粉。
(2)漂白粉在空气中保存不当会变质。
因此漂白粉和漂粉精的保存方法是密封、避光并置于阴凉干燥处。
例5
在抗震救灾中要用大量漂白粉和漂白液杀菌消毒。
下列说法中正确的是( )
A.漂白粉是纯净物,漂白液是混合物
B.漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2
C.工业上将氯气通入澄清石灰水制取漂白粉
D.漂白液的有效成分是NaCl
答案 B
解析 漂白粉的主要成分是氯化钙和次氯酸钙,有效成分是次氯酸钙,是混合物;漂白液的主要成分是氯化钠和次氯酸钠,有效成分是次氯酸钠,是混合物。
例6
用漂白粉溶液浸泡过的有色布条晾置在空气中一段时间,漂白效果更好,原因是( )
A.漂白粉被氧化了
B.有色布条被空气中的氧气氧化了
C.漂白粉跟空气中的CO2充分反应,生成了较多量的HClO
D.漂白粉溶液蒸发掉部分水,其浓度增大
答案 C
解析 晾置在空气中一段时间漂白效果更好是因为漂白粉跟空气中的CO2充分反应,生成较多量的HClO。
1.下列说法中正确的是( )
A.用鼻子对着盛有氯气的瓶口,就可以嗅到氯气的气味
B.用向下排空气法可以收集到纯净的氯气
C.贮氯罐意外泄漏,应沿逆风方向疏散群众
D.氯气车间液氯泄漏时,应弯腰逃离氯气泄漏区域
答案 C
解析 闻气体的方法是用手轻轻的在瓶口扇动,仅使少量的气体飘入鼻孔,不能直接用鼻子闻,A不正确;氯气密度比空气大,可用向上排空气法收集氯气,B不正确;氯气是一种有毒的气体,氯气会顺着风向扩散,疏散时应该逆着风向转移,C正确;氯气密度比空气大,泄漏时离地面越近氯气浓度越大,应尽量向高处逃生,D不正确。
2.下列关于氯气的叙述中正确的是( )
A.钠在氯气中燃烧产生白烟
B.红热的铜丝在氯气中燃烧生成CuCl
C.纯净的氢气可以在氯气中安静地燃烧,发出黄色火焰
D.氯气的水溶液可以导电,说明氯气是电解质
答案 A
解析 钠在氯气中燃烧,生成NaCl固体小颗粒,形成白烟,A项正确;红热的铜丝在氯气中燃烧生成CuCl2,B项错误;氢气在氯气中燃烧发出苍白色火焰,C项错误;Cl2是单质,既不是电解质,也不是非电解质,D项错误。
3.下列有关次氯酸的叙述不正确的是( )
A.次氯酸不稳定,易分解
B.次氯酸是一种强氧化剂
C.次氯酸是弱酸,但酸性比碳酸强
D.次氯酸能使染料和有机色质褪色
答案 C
解析 HClO是一元弱酸,酸性比碳酸弱。
4.“84消毒液”在日常生活中被广泛使用,该消毒液无色,pH大于7,对某些有色物质有漂白作用。
已知,强碱弱酸形成的盐溶液呈碱性,则你认为“84消毒液”的有效成分是( )
A.氯化氢B.次氯酸钠
C.高锰酸钾D.碳酸钠
答案 B
解析 pH大于7,说明溶液显碱性,氯化氢溶于水显酸性;“消毒液无色”,高锰酸钾溶液显紫红色;碳酸钠溶液虽显碱性,但碳酸钠不能杀菌消毒。
5.下列说法中正确的是( )
A.漂白粉是纯净物
B.次氯酸显酸性,所以有杀菌漂白作用
C.氯水久置后将失去漂白性
D.次氯酸属于酸,使石蕊溶液变红
答案 C
6.在第一次世界大战期间,有一次德军与英、法军在比利时对峙,黎明时,英、法军前线战壕的士兵突然看到一股黄绿色气体逐渐袭来,很快数百名英、法军战士窒息而死。
后来人们在打扫战场时发现跑到山坡上的士兵竟幸免于难。
(1)由上述事例可归纳出氯气的性质有_________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)写出下列反应的化学方程式:
①铁丝在氯气中燃烧:
__________________________________________。
②铁粉溶于盐酸中:
_______________________________________________。
③少量的铁粉溶于氯水中:
_________________________________________________。
(3)将新鲜的花瓣放入干燥的氯气中可观察到的现象是________,原因是________________。
(4)氯水久置或光照条件下均会变成稀盐酸,同时释放出氧气,说明次氯酸________________,反应的化学方程式为_________________________________。
答案
(1)黄绿色气体,有毒,密度比空气大
(2)①2Fe+3Cl2
2FeCl3
②Fe+2HCl===FeCl2+H2↑
③Fe+2HCl===FeCl2+H2↑,
2FeCl2+Cl2===2FeCl3
(3)花瓣褪色 新鲜的花瓣中含有水分,遇Cl2会产生HClO,HClO具有漂白性
(4)不稳定 2HClO
2HCl+O2↑
题组一 氯的结构与单质的物理性质
1.(2018·大连高一月考)生活中难免会遇到一些突发事件,我们要善于利用学过的知识,采取科学、有效的方法保护自己。
如果发生了氯气泄漏,以下自救得当的是( )
A.用湿毛巾或蘸有肥皂水的毛巾捂住口鼻撤退
B.向地势低的地方撤离
C.观察风向,顺风撤离
D.在室内放一盆水
答案 A
解析 因肥皂水显弱碱性,则可以吸收氯气,A正确;氯气的密度大于空气,故应向地势高的地方跑,B错误;逆风跑,才可以脱离氯气的笼罩,C错误;氯气与水反应,其速度慢且反应不充分,D错误。
2.下列有关氯气的叙述中,不正确的是( )
A.氯气是一种黄绿色、有刺激性气味的气体
B.氯气、液氯是同一种物质
C.氯气不能溶于水
D.氯气是一种有毒的气体
答案 C
解析 Cl2能溶于水,1体积水大约能溶解2体积Cl2。
3.氯元素的原子结构示意图为
,下列说法正确的是( )
A.氯原子在化学反应中易失去电子
B.氯原子易得到电子形成稳定的氯离子
C.氯元素的化合价只有-1价
D.氯的原子核外有7个电子
答案 B
解析 氯元素的原子最外层上有7个电子,易得到1个电子形成具有稳定结构的氯离子,B正确。
题组二 氯气与单质的反应
4.(2018·北京四中期末)下列氯化物既能由金属和氯气直接化合制得,又能由金属和盐酸反应制得的是( )
A.CuCl2B.FeCl2
C.NaClD.FeCl3
答案 C
解析 A项,铜与盐酸不反应,错误;B项,铁与氯气反应生成氯化铁,与盐酸反应生成氯化亚铁,错误;C项,钠与氯气或盐酸反应均生成氯化钠,正确,D项,根据B中分析可知D错误。
5.下列物质中,不可能与氯气发生反应的是( )
A.氢气B.单质硅
C.白磷D.空气
答案 D
解析 在一定条件下,氯气能与非金属单质氢气、硅、磷、硫、碳等反应,与空气(或氧气)一般不反应。
6.(2018·宜昌高一期末)下列反应发生时,会产生棕褐色烟的是( )
A.铁在氯气中燃烧B.磷在氧气中燃烧
C.氢气在氯气中燃烧D.钠在氧气中燃烧
答案 A
解析 铁在氯气中燃烧,产生棕褐色烟,A正确;磷在氧气中燃烧冒白烟,B错误;氢气在氯气中燃烧,发出苍白色火焰,瓶口有白雾,C错误;钠在氧气中燃烧,火焰为黄色,D错误。
题组三 氯气与水反应
7.下列物质中,同时含有氯气分子和氯离子的是( )
A.氯水B.液态氯化氢
C.液氯D.氯酸钾溶液
答案 A
解析 氯气能与水反应生成盐酸和次氯酸,氯水中含有氯气分子、次氯酸分子、氢离子、氯离子、次氯酸根离子等微粒;液态氯化氢由氯化氢分子构成,不含氯分子、氯离子;液氯是液态氯分子,不含氯离子;氯酸钾能电离出钾离子和氯酸根离子(ClO
),不存在氯分子、氯离子。
8.新制氯水中存在多种分子和离子,可通过实验的方法加以确定。
下列有关新制氯水中存在的粒子的说法错误的是( )
A.加入含有硫酸氢钠的红色石蕊溶液红色褪去,说明有Cl2存在
B.加入有色布条,有色布条褪色,说明有HClO存在
C.新制氯水呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2存在
D.加入硝酸酸化的硝酸银溶液产生白色沉淀,说明有Cl-存在
答案 A
解析 氯气与水反应生成盐酸(强酸)和次氯酸(弱酸),反应后的溶液中含有氯气分子(新制氯水为浅黄绿色)、次氯酸分子(使石蕊溶液褪色,具有漂白性)、氢离子、氯离子(与硝酸银溶液产生白色沉淀)、次氯酸根离子等粒子。
9.下列关于液氯和氯水的叙述中正确的是( )
A.液氯是纯净物,而氯水是混合物
B.液氯与氯水均有酸性
C.液氯较氯水的漂白作用更强
D.液氯无色,氯水呈黄绿色
答案 A
解析 氯气可液化为液氯,液氯(黄绿色液体)是由氯气分子构成的纯净物,无酸性、无漂白性;氯气溶于水得到氯水(浅黄绿色溶液),新制的氯水是含有Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-粒子的混合物,既有酸性,又有漂白性。
10.用自来水养金鱼时,我们通常先将自来水日晒一段时间后,再注入鱼缸,其目的是( )
A.利用日光中紫外线杀死水中的细菌
B.提高水温,有利于金鱼生长
C.增加水中氧气的含量
D.促使水中的次氯酸分解
答案 D
解析 自来水用氯气消毒时发生反应Cl2+H2OHCl+HClO,次氯酸不利于金鱼生存,日晒可促进水中的次氯酸的分解,有利于金鱼生存。
题组四 氯气与碱的反应及其应用
11.某高速公路一辆载有35吨液氯的槽罐车与一辆货车相撞,导致槽罐车中液氯大面积泄漏,造成多人伤亡。
下列处理方法和过程合理的是( )
A.将人群转移到地势较低的地方,等待营救
B.将槽罐车推入附近的水塘中,撒上石灰
C.用高压水枪向空中喷洒大量酸性溶液
D.被转移人群可戴上用氢氧化钠处理过的口罩
答案 B
解析 氯气的密度比空气大,人群应转移到地势较高处;氯气能与石灰发生反应而与酸不反应;氢氧化钠对皮肤有强烈的腐蚀作用。
12.有关漂白粉的下列说法中,错误的是( )
A.漂白粉是混合物,其有效成分是次氯酸钙
B.为了提高漂白粉的漂白效果,使用时可加少量盐酸
C.漂白粉长期敞口放置在空气中会变质失效
D.漂白粉能与少量二氧化碳、水反应生成碳酸氢钙和次氯酸
答案 D
解析 漂白粉的主要成分是次氯酸钙和氯化钙,有效成分是次氯酸钙,在酸性条件下易生成次氯酸具有漂白作用;漂白粉在空气中敞口存放,会与空气中的二氧化碳、水反应生成次氯酸,次氯酸不稳定易分解,使漂白粉失效。
13.向盛有氯气的三个集气瓶中,分别注入约五分之一的液体并振荡,观察下图所记录的现象,其中判断各瓶所注入的液体正确的是( )
A.①中为硝酸银溶液
B.②中为氢氧化钠溶液
C.③中为蒸馏水
D.③中为澄清石灰水
答案 C
解析 瓶①中氯气完全被吸收,加入的是碱溶液;瓶②中氯气完全被吸收,有白色沉淀生成,加入的可能是硝酸银溶液;瓶③中氯气部分被吸收,得到浅黄绿色氯水溶液,加入的是蒸馏水。
14.氯水中含有多种成分,因而具有多重性质。
根据氯水分别与如图四种物质发生的反应填空(a、b、c、d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__________________________________________。
(3)a过程中的化学方程式:
__________________________________________________;
b过程中的化学方程式:
___________________________________________________。
答案
(1)d
(2)有白色沉淀生成
(3)2FeCl2+Cl2===2FeCl3
Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O
15.某化工厂生产的漂白粉,产品说明书如下:
漂白粉使用说明书
主要成分:
次氯酸钙、氯化钙
用法用量:
每次取漂白粉2g,水1000mL,配成0.2%~0.3%的浊液。
将病人用具浸泡其中5~10分钟,如需要,浓度可提高,时间可延长。
注意事项:
……
回答下列问题:
(1)请你为漂白粉写一份保存、使用的注意事项(不超过35字)__________________。
(2)用化学方程式表示:
①漂白粉的生产原理:
________________________________________________________;
②一般情况下,漂白粉失效的主要原因:
______________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)密封、避光保存在阴凉处,随配随用,勿接触皮肤,不能用以漂洗丝、毛织品等
(2)①2Ca(OH)2+2Cl2===Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
②Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3+2HClO、
2HClO
2HCl+O2↑
16.某化学兴趣小组为了探究HClO的漂白性,设计了如下的实验:
(1)通入Cl2后,从集气瓶A、B的现象可得出的结论是
________________________________________________________________________;
其中发生反应的化学方程式为______________________________________________。
(2)为了确认是HClO使湿润的红色布条褪色,你认为还应增加的实验是________________。
(3)烧杯中NaOH溶液所起的作用是___________________,
烧杯中所发生反应的化学方程式为__________________________________________。
(4)为保证实验安全,氯气以每分钟1.12L(已换算为标准状况下)的流速匀速通入,若实验需耗时4min,小烧杯中盛放2mol·L-1的NaOH溶液的体积至少应为________mL。
答案
(1)干燥的Cl2没有漂白性,氯水有漂白性 Cl2+H2OHCl+HClO
(2)验证盐酸是否有漂白性 (3)吸收多余的Cl2,防止污染空气 Cl2+2NaOH===NaClO+NaCl+H2O (4)200
解析
(2)干燥的红色布条不褪色,说明氯气不具有漂白性;湿润的红色布条褪色,说明氯水具有漂白性。
(2)氯水中的成分除Cl2外,还存在HClO、HCl和H2O,要确认次氯酸具有漂白性,还需确认盐酸不具有漂白性。
(3)烧杯中的NaOH溶液可吸收多余的氯气,以防止污染空气。
(4)4min内共通入Cl24.48L即0.2mol,为保证实验安全,烧杯中的NaOH应至少能全部吸收通入的Cl2,根据Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,NaOH至少需0.4mol,V(NaOH)=
=0.2L=200mL。
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