高中化学必修一鲁科版12 研究物质性质的方法和程序 第2课时.docx
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高中化学必修一鲁科版12研究物质性质的方法和程序第2课时
第2课时 研究物质性质的基本程序
[目标导航] 1.了解研究物质性质的基本程序。
2.了解氯气及其化合物的主要性质及用途,认识其在生产中的应用和对环境的影响。
一、研究物质性质的基本程序
二、氯气的性质
1.物理性质
颜色
气味
密度
水溶性
毒性
氯水颜色
黄绿色
强烈刺
激性气味
比空气大
能溶于水
有毒
浅黄绿色
2.化学性质
3.氯气和氯水的性质实验探究
实验操作
实验现象
实验结论
把一束红热的细铁丝伸入充满Cl2的集气瓶中
剧烈燃烧,充满红棕色烟
Cl2与变价金属反应生成高(填“高”或“低”)价态金属氯化物
把一束红热的细铜丝伸入充满Cl2的集气瓶中
剧烈燃烧,充满棕黄色烟
把点燃的H2导管缓缓伸入盛满Cl2集气瓶中
继续燃烧,火焰呈苍白色,瓶口上方出现白雾
H2在Cl2中燃烧生成HCl
有色布条不退色
干燥的氯气无漂白作用
有色布条退色
氯水有漂白作用,起漂白作用的是HClO
在氯水中加入镁条
镁条表面有气泡放出
氯水中含有酸
氯水中滴加紫色石蕊溶液
溶液先变红色,后退色
氯水中含有盐酸和HClO
将氯水滴加到AgNO3溶液中
产生白色沉淀
氯水中含有Cl-
三、含氯化合物的漂白作用和消毒作用
1.次氯酸的性质
(1)酸性:
属于弱酸,酸性HClO (2)不稳定性: 2HClO 2HCl+O2↑。 (3)具有杀菌、消毒作用和漂白性。 2.漂白粉与84消毒液 (1)漂白粉由Cl2和Ca(OH)2反应制得,其主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2,有效成分为Ca(ClO)2。 (2)84消毒液由Cl2和NaOH溶液反应制得,其主要成分是NaCl和NaClO,有效成分是NaClO。 3.二氧化氯 二氧化氯的漂白能力比氯气强且使用起来更加安全。 议一议 1.如何正确闻气体的气味? 答案 用手轻轻地在瓶口扇动,使极少量的气体飘进鼻孔。 2.在叙述现象时“烟”和“雾”的区别是指什么? 答案 在描述化学现象时,“烟”和“雾”描述的对象不同,“烟”是指固体小颗粒,“雾”是指小液滴。 3.氯水有很好的漂白与消毒效果,为什么还要制成漂白粉? 答案 氯水为液态,不易运输,漂白粉为固态,易运输;氯水含有次氯酸,不稳定易分解失效,不易贮存,漂白粉的有效成分次氯酸钙较稳定,较易保存。 4.漂白粉在空气中的漂白原理是什么? 写出有关反应的化学方程式,并思考如何保存漂白粉? 答案 漂白粉的漂白原理是漂白粉与空气中的H2O和CO2反应生成HClO,反应的化学方程式为Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO,故漂白粉应密封,避光保存。 5.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×” (1)氯气、氯水、液氯是同一种物质,只是状态不同,都属于纯净物( ) (2)氯气和变价金属反应时,生成高价态氯化物( ) (3)燃烧必须有O2参加( ) (4)工业上制盐酸需要的HCl是通过H2和Cl2光照条件下生成的( ) (5)氯气可使湿润的红色布条退色,所以氯气具有漂白性( ) (6)氯气没有漂白性,但能使鲜艳的花朵退色( ) (7)Cl2可用来消灭田鼠是因为Cl2易液化且有毒( ) (8)通常状况下,干燥的氯气能与铁反应( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)×(8)× 一、氯水的成分与性质 1.新制氯水的成分 Cl2溶解于水得到氯水。 溶解于水中的Cl2,一部分以Cl2存在,一部分与水发生反应: Cl2+H2O===HCl+HClO,新制氯水成分表示为 氯水 2.新制氯水的性质 成分 所加试剂 现象 化学方程式或解释 Cl2 新制氯水为浅黄绿色 氯水中含Cl2 H2O CuSO4粉末 白色粉末变蓝 CuSO4+5H2O===CuSO4·5H2O HCl AgNO3 溶液 白色沉淀 HCl+AgNO3===AgCl↓+HNO3 Na2CO3 固体 有无色无 味气体产生 Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑,含H+ HClO 有色布条 布条退色 HClO具有漂白性 加热或光照 产生气泡 HClO不稳定,2HClO 2HCl+O2↑ HCl和 HClO 石蕊溶液 先变红后退色 Cl2+H2O===HCl+HClO 3.液氯、新制氯水和久置氯水的区别 液氯 新制氯水 久置氯水 成分 Cl2 Cl2、H2O、HClO、 H+、Cl-、ClO-、OH- H+、Cl-、 H2O、OH- 类别 纯净物 混合物 混合物 颜色 黄绿色 浅黄绿色 无色 酸性 无 弱 强 漂白性 无 有 无 例1 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________; (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退色,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,溶液的颜色逐渐退去,起作用的微粒是________; (5)向氯水中滴加AgNO3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“减小”)。 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)氯水能使有色布条退色,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,很快退色,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,故溶液酸性增强。 答案 (1)Cl2 (2)H+ (3)HClO (4)H+ HClO (5)Cl- (6)O2 增强 解题反思 (1)光照新制氯水有气泡逸出,该气体是O2,不是Cl2。 (2)由于HClO见光易分解,所以氯水保存在棕色试剂瓶中,并放置在阴凉处。 (3)新制氯水能使蓝色石蕊试纸先变红,后退色。 (4)AgNO3溶液无法鉴别Cl2和HCl两种气体,新制氯水和久置氯水都能使AgNO3溶液中产生白色沉淀。 变式训练1 在氯水中存在多种分子和离子,可通过实验的方法加以确定,下列说法中错误的是( ) A.加入含有NaOH的酚酞溶液,红色退去,说明有H+存在 B.加入有色布条后,有色布条退色,说明有HClO分子存在 C.氯水呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2分子存在 D.加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀,说明有Cl-存在 答案 A 解析 氯气溶于水,且与水发生反应,氯水的成分呈现多样性,加入含有NaOH的酚酞溶液,红色退去,可能是氯水中的H+恰好与OH-中和,也可能是HClO漂白性引起的,A项错误;HClO有漂白性,可使有色布条退色,B项正确;氯水中因含有Cl2分子而呈浅黄绿色,C项正确;氯水中含有Cl-,与硝酸酸化的AgNO3溶液反应产生白色沉淀,D项正确。 二、含氯化合物的漂白作用与消毒作用 1.具有漂白和杀菌作用的含氯化合物有次氯酸、Ca(ClO)2(漂白粉有效成分)、NaClO(“84”消毒液有效成分)、ClO2等。 2.干燥的Cl2无漂白性,湿润的氯气因含有HClO而具有漂白性。 HClO不仅能使有机色质退色,还能杀菌、消毒。 3.氯水和“84”消毒液是液体,不便于贮存和运输,且有效期较短。 4.工业上通常用石灰乳(不用石灰水、也不用纯净的熟石灰或含少量水的熟石灰粉末)和Cl2反应来制备漂白粉: 2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。 5.工业上制取漂白粉的原因是次氯酸盐比次氯酸稳定,便于保存和运输。 6.漂白粉的漂白原理是漂白粉与空气中的H2O和CO2反应生成HClO,反应的化学方程式为Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO。 漂白粉在空气中放置易失效的原因是Ca(ClO)2在空气中与CO2和H2O反应生成HClO和CaCO3,HClO不稳定,见光或受热易分解,即用两个方程式表示为Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3+2HClO,2HClO 2HCl+O2↑。 7.漂白粉因在空气中易变质而失去漂白作用,故漂白粉应密封,避光保存。 例2 下列说法正确的是( ) A.自来水中通入少量Cl2用于杀菌、消毒是利用了Cl2能杀菌、消毒 B.漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2,可用于杀菌、消毒 C.漂白粉是由Cl2和NaOH浓溶液制得 D.漂白粉与空气中的CO2和H2O反应而失效,因此要密封保存在干燥阴凉处 解析 A不正确,HClO能杀菌、消毒,而Cl2不能;B不正确,漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2和CaCl2,有效成分是Ca(ClO)2,具有杀菌、消毒作用;C不正确,漂白粉是由Cl2和石灰乳制得;D正确,漂白粉露置在空气中失效的原因是发生如下两个反应,Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3+2HClO,2HClO 2HCl+O2↑。 答案 D 变式训练2 家庭中使用漂白粉时,为了增强漂白能力,可以加入少量的物质是( ) A.食盐B.食醋 C.烧碱D.纯碱 答案 B 解析 漂白粉有效成分为Ca(ClO)2,食醋中含有醋酸(CH3COOH),CH3COOH的酸性强于HClO,CH3COOH与Ca(ClO)2反应生成HClO,增强漂白能力。 1.下列关于化学学习和研究的说法错误的是( ) A.假说是一种推测性说明,是研究物质性质的一个必要步骤 B.化学家们已能够在微观层面上操纵分子和原子,组装分子材料、器件等 C.运用分类的方法,可根据物质所属的类别预测物质的性质 D.化学模型有助于解释一些化学现象 答案 A 解析 假说是研究物质性质的一个步骤,但不是必要步骤,故A项错误;化学家们已能够操纵分子和原子,组装分子材料、器件等,故B项正确;运用分类的方法可以预测物质的性质,更方便地研究物质的性质,故C项正确;化学模型使化学现象更容易被理解,故D项正确。 2.下列有关氯气的叙述中,不正确的是( ) A.氯气是一种黄绿色的有刺激性气味的气体 B.氯气、液氯和氯水是同一种物质 C.氯气能溶于水 D.氯气是一种有毒的气体 答案 B 3.漂白粉在空气中放置易失效的主要原因是( ) A.Ca(ClO)2不稳定,易分解 B.CaCl2易吸水而潮解 C.Ca(ClO)2跟空气中的水和CO2反应 D.Ca(ClO)2跟空气中的CO2反应 答案 C 解析 漂白粉在空气中发生反应: Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3+2HClO,2HClO 2HCl+O2↑。 4.用排饱和食盐水法收集到一集气瓶Cl2,用该瓶Cl2不能完成的实验是( ) A.探究Cl2是否有漂白性的实验 B.探究Cl2溶解于NaOH的实验 C.探究H2在Cl2中燃烧的实验 D.探究铜丝在Cl2中燃烧的实验 答案 A 解析 探究Cl2是否有漂白性需要用干燥的Cl2,而排饱和食盐水法收集的Cl2中含有水蒸气。 5.下列实验现象,与新制氯水中的某些成分(括号内物质)没有关系的是( ) A.将NaHCO3固体加入新制氯水,有无色气泡(H+) B.使红色布条退色(HCl) C.向FeCl2溶液中滴加氯水,再滴加KSCN溶液,发现溶液呈红色(Cl2) D.滴加AgNO3溶液生成白色沉淀(Cl-) 答案 B 6.在新制氯水中分别进行下列实验,写出相应的现象及原因。 (1)在氯水中加入镁条,现象为______________________________________。 原因是____________________________________________________________。 (2)将氯水滴加到AgNO3溶液中,现象为_______________________________。 原因是__________________________________________________。 (3)将红布条放入氯水中,现象为_________________________________________。 原因是________________________________________________。 (4)氯水中滴加紫色石蕊溶液,现象为__________________________________。 原因是_______________________________________。 答案 (1)有气体产生 Mg+2HCl===MgCl2+H2↑ (2)产生白色沉淀 AgNO3+HCl===AgCl↓+HNO3 (3)布条退色 氯水中的HClO具有漂白性 (4)先变红后退色 氯水中有H+,显酸性,使紫色石蕊溶液变红,HClO具有漂白性,使其退色 解析 Cl2+H2O===HCl+HClO,氯水中存在Cl2、H2O、HClO分子,H+、Cl-等离子,因此与不同物质反应时起作用的成分可能不同。 分层训练 [基础过关] 题组一 研究物质性质的基本程序 1.下列关于研究物质性质的基本程序: ①观察物质的外观性质;②实验并观察现象;③解释现象及得出结论;④预测物质的性质。 排序正确的是( ) A.②①③④B.①②③④ C.①④②③D.④①②③ 答案 C 题组二 氯气的性质 2.为吸收多余的氯气,防止污染环境,下列试剂中最合适的是( ) A.烧碱溶液B.饱和石灰水 C.自来水D.食盐水 答案 A 解析 Ca(OH)2微溶于水,饱和石灰水浓度小,吸收氯气少,不利于氯气的充分吸收。 氯气能溶于水,但溶解度不大,溶于水的氯气只能部分与水反应,不能充分吸收多余的氯气。 烧碱即NaOH在水中的溶解度较大,氯气能充分反应,吸收彻底,故选A。 3.制备氯水时,下列制备方法最合理的是( ) 答案 D 解析 A、B项,氯气会逸散到空气中,污染环境;C项,氯气通过饱和氢氧化钠溶液时因发生反应而被消耗;D项,氯气通入水后,再通过饱和氢氧化钠溶液,可以使多余的氯气被吸收,不会造成大气污染,D项最合理。 4.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,以下自救方法不得当的是( ) A.戴上浸有氢氧化钠溶液的口罩撤离 B.向地势高的地方撤离 C.观察风向,逆风撤离 D.用湿毛巾或蘸有纯碱水的毛巾捂住口鼻撤离 答案 A 解析 NaOH溶液具有强腐蚀性,A项错误;氯气的密度大于空气,故应向地势高的地方撤离,B项正确;纯碱水为Na2CO3溶液,可以吸收氯气,D项正确。 题组三 氯水的成分和性质 5.检验氯化氢气体中是否混有Cl2,可采取的方法是( ) A.用干燥的蓝色石蕊试纸 B.用干燥有色布条 C.将气体通入AgNO3溶液 D.用湿润的红色布条 答案 D 解析 HClO具有漂白性,HCl和Cl2不具有漂白性,干燥环境下,Cl2不能转变为HClO,而无漂白性,所以A和B的颜色不消失,不能检验是否有Cl2。 HCl通入AgNO3溶液中发生反应HCl+AgNO3===AgCl↓+HNO3,Cl2通入AgNO3溶液中发生反应Cl2+H2O===HCl+HClO,HCl+AgNO3===AgCl↓+HNO3,不能检验是否有Cl2。 Cl2能使湿润的红色布条退色,能检验是否有Cl2。 6.有些地方的自来水用氯气消毒。 某学生用这种自来水配制下列物质的溶液,不会产生明显药品变质的是( ) A.NaOHB.AgNO3 C.NaHCO3D.盐酸 答案 D 解析 氯气消毒过的自来水中含有Cl-、H+、Cl2、HClO等微粒,可与NaOH、AgNO3、NaHCO3反应。 题组四 漂白粉的成分和性质 7.将氯气制成漂白粉的主要目的是( ) ①使它转变成易溶于水的物质 ②使它转变成稳定、便于储存的物质 ③提高氯的质量分数 ④提高漂白能力 A.①②④B.③④C.②③D.② 答案 D 8.浓盐酸与次氯酸钙能发生如下反应: Ca(ClO)2+4HCl(浓)===CaCl2+2Cl2↑+2H2O。 用贮存很久的漂白粉与浓盐酸反应制得的氯气中,可能含有的杂质气体是( ) ①CO2 ②HCl ③H2O(g) A.①②③B.②③C.①②D.①③ 答案 A 解析 漂白粉在空气中放置发生反应Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3+2HClO,贮存很久的漂白粉的主要成分为Ca(ClO)2、CaCO3和CaCl2,加入浓盐酸时,Ca(ClO)2+4HCl(浓)===CaCl2+2Cl2↑+2H2O,Ca(ClO)2+2HCl===2HClO+CaCl2,2HClO 2HCl+O2↑。 还可能会发生反应CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O。 因此可能含有的杂质气体有CaCO3与盐酸反应生成的CO2,浓盐酸挥发出的HCl和水蒸气。 9.将紫色石蕊溶液滴入NaOH溶液中,溶液变蓝色,再通入氯气,溶液由蓝色先变成红色,最后颜色慢慢退去,其原因是( ) ①氯气有漂白性 ②氯气与NaOH溶液反应 ③氯气的水溶液呈酸性 ④次氯酸有漂白性 ⑤氯化钠有漂白性 A.①④B.②③④ C.①②③D.④⑤ 答案 B 解析 Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl和NaClO,当Cl2过量时,Cl2与水反应生成HCl和HClO,溶液呈酸性,因此使石蕊溶液变红,而HClO有漂白性,又使溶液退色。 10.下列物质具有漂白性的是( ) A.HClB.Cl2 C.NaClOD.液氯 答案 C 解析 次氯酸及其盐具有漂白性,C项正确;液氯和Cl2均为氯单质,其本身不具有漂白性,只有溶解于水才具有漂白性。 [能力提升] 11.根据所学知识回答下列有关问题。 (1)下列说法正确的是________(填序号)。 A.漂白粉久置在空气中容易失效的原因是Ca(ClO)2不稳定、易分解 B.次氯酸和过氧化钠都有漂白作用,但漂白原理不同 C.Ca(ClO)2中含有氯离子 D.漂白粉与84消毒液的消毒原理相同 (2)工业上将氯气通入石灰乳[主要成分为Ca(OH)2]制取漂白粉,反应的化学方程式为____________________________________________ ____________________________________________________________; 湿润的Cl2也具有漂白性,但人们常将Cl2制成漂白粉使用,其主要目的是____________________________________________________________ _______________________________________________________________。 (3)漂白粉与空气中的CO2和H2O作用,即可产生具有漂白、杀菌作用的次氯酸,反应的化学方程式为_________________________________________________ ____________________________________________________________________。 答案 (1)D (2)2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 使它转化为较稳定的物质,以便于贮存和运输 (3)Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3+2HClO 解析 漂白粉在空气中容易失效的原因是Ca(ClO)2易与空气中的CO2和H2O反应生成次氯酸,次氯酸不稳定,易分解;次氯酸和过氧化钠的漂白作用都是利用其强氧化性,原理相同;次氯酸钙中不含氯离子。 12.如图是一组探究氯气性质的装置。 (1)现关闭活塞K,若有色布条是干燥的,溶液A为浓硫酸,则有色布条________;若溶液A为水,则有色布条________;若溶液A为饱和的NaHCO3溶液,则有色布条________。 (2)现打开K,溶液A为氢氧化钠溶液,通入的氯气是湿润的,布条是干燥的,则有色布条________。 答案 (1)不退色 退色 不退色 (2)退色 解析 (1)关闭K通入Cl2,若A为浓硫酸,则进入(Ⅱ)的是干燥的Cl2,有色布条不退色;若A为水,则进入(Ⅱ)的是湿润的Cl2,有色布条退色;若A是NaHCO3溶液,则Cl2在(Ⅰ)中被消耗,有色布条不退色。 (2)打开K,尽管A是NaOH溶液,湿润的Cl2还是直接进入(Ⅱ),有色布条退色。 13.某学习小组设计以下三个实验探究氯水的组成,请根据下表回答问题。 实验序号 实验方法 实验现象 结论 ① 将氯水滴加到AgNO3溶液中 a: ________ 氯水中含有Cl- ② 将氯水滴加到含酚酞的NaOH溶液中 红色溶液 变为无色 …… ③ 将氯水滴加到Na2CO3溶液中 b: ________ 氯水中含有H+ (1)写出实验①和③的实验现象。 a: ________________,b: ________________。 (2)有同学认为实验③产生的现象是因为氯水中含有次氯酸,你是否同意这个观点? ________(填“同意”或“不同意”),理由是______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (3)在分析实验②中实验现象产生的原因时,同学们的意见出现了分歧。 甲同学认为氯水加到NaOH溶液中发生了中和反应而使溶液退色,乙同学认为氯水中含有的次氯酸具有漂白性而使溶液退色。 请你设计简单的实验证明他们的观点: ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 答案 (1)有白色沉淀生成 有气泡产生 (2)不同意 次氯酸的酸性比碳酸弱,不与Na2CO3反应生成CO2 (3)向反应后的溶液中滴加NaOH溶液至碱性,若红色恢复则表明甲同学的观点正确,反之则乙同学的观点正确 解析 氯气溶于水发生反应: Cl2+H2O===HCl+HClO,故氯水中存在Cl2、HClO、H+、Cl-等粒子。 (1)将氯水滴加到AgNO3溶液中,若有白色沉淀生成,则可说明
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