2021学年第二节 氯及其化合物导学案

2022-2023学年高一化学同步学习高效学与练（自主学案）

第二章  海水中的重要元素——钠和氯

第二节  氯及其化合物

第1课时  氯气的性质

课程学习目标

1．阅读有关“从氯气的发现到被确认为一种新元素”的历史进程，感受化学对人类文明进步的贡献。

2．从氯原子结构角度，结合实验探究认识氯气的强氧化性。

3．认识次氯酸的强氧化性和不稳定性及其在生产、生活中的应用。

学科核心素养

1．通过对“氯气的发现”的学习，培养实验探究和创新意识。

2．通过对“氯气强氧化性”的学习，培养宏观辨识与微观探析能力。

3．通过对“次氯酸性质”的学习，增强社会责任感。

【新知学习】

氯是一种重要的“成盐元素”，在自然界中以   化合   态存在，除了以   NaCl、MgCl2、CaCl2   等形式大量存在与海水中，还存在于陆地的   盐湖和盐矿   中。

氯的单质氯气是一种重要的化工原料，大量用于制造   盐酸、有机溶剂、农药、染料和药品   等。

一．氯的原子结构

从氯的原子结构来看，原子最外电子层上有  7  个电子，在化学反应中很容易  得到  电子以达到

稳定结构。因此氯的化学性质非常活泼，表现出很强的  氧化性  。（结构决定性质）

二．氯气的性质

1.氯气的物理性质

氯气是   黄绿    色有   刺激性    气味的  气  体，密度比空气  大   ，  有  毒，易    液化   ，

 能  溶于水，1体积水可溶解  2   体积氯气。

【思考】实验室中应怎样闻气体？

        用手在瓶口轻轻扇动，使少量气体飘进鼻孔     

2.氯气的化学性质

（1）与金属单质的反应

①与钠的反应：

化学方程式    2Na＋Cl22NaCl          现象是    剧烈燃烧，产生白烟   

②与铁的反应：

化学方程式     2Fe＋3Cl22FeCl3         现象是   剧烈燃烧，棕红色烟  

③与铜的反应：

化学方程式    Cu＋Cl2CuCl2            现象是   剧烈燃烧，棕黄色烟  

【注意】氯气的氧化性很强，与变价金属反应时，通常将其氧化为高价态。

（2）与非金属单质的反应

与氢气反应，实验2-7

氢气在氯气中燃烧的化学方程式：    H2＋Cl22HCl   

反应现象：氢气在氯气中     安静燃烧，苍白色火焰，瓶口有白雾出现     

【注意】H2和Cl2的混合气体光照时会发生爆炸。

       HCl气体溶于水，就成为我们常用的盐酸。

【思考与讨论】

我们以前学习的燃烧，都是物质在氧气中的燃烧，现在通过氢气与氯气的燃烧实验，你有什么新的认识？

        燃烧是发光发热的剧烈的氧化还原反应。不一定有氧气的参与。       

（3）与水的反应

①与水反应的化学方程式：   Cl2＋H2O ⇌ HCl＋HClO  

与水反应的离子方程式：    Cl2＋H2O ⇌ H＋＋Cl－＋HClO  

②次氯酸的性质：

a．一元弱酸（比  碳酸   弱）

b．强氧化性（   杀菌、消毒、漂白    ）

c．不稳定（见光或受热分解）

化学方程式：     2HClO2HCl＋O2↑      

实验2-8把干燥的和湿润的有色布条各一个，分别放入两个盛有干燥氯气的集气瓶中，观察现象。

【注意】氯气用于杀菌、消毒、漂白，就是因为和水反应生成了次氯酸，利用次氯酸的强氧化性。

（4）与碱的反应

①    Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O    （常用于尾气吸收，除去多余氯气）

离子方程式：      Cl2＋2OH－===H2O＋Cl－＋ClO－      

漂白液主要成分是     NaCl、NaClO     ，有效成分是  NaClO  。

②    2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O   

漂白粉其主要成分：        CaCl2、Ca(ClO)2        ，有效成分：    Ca(ClO)2    。

漂粉精的有效成分：      Ca(ClO)2      。

漂白原理：     Ca(ClO)2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO    

③次氯酸盐的强氧化性

a.漂白性：ClO－是一种弱酸的酸根离子。漂白液或漂白粉在潮湿的空气中，会与二氧化碳反应生成HClO，故漂白液、漂白粉具有漂白性。

b.强氧化性：ClO－不论在酸性还是碱性条件下都能跟I－、Fe2＋、S2－、SO等发生氧化还原反应，

即ClO－与I－、Fe2＋、S2－、SO不能大量共存。

（5）与还原性无机化合物反应

①与碘化钾溶液反应：    2I－＋Cl2===I2＋2Cl－   

②与SO2水溶液反应：    Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO   

③与FeCl2溶液反应：    2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－   

【知识进阶】

一．氯水的成分

【问题探究】

1．次氯酸的漂白原理是什么？

次氯酸的漂白作用是由于其具有强氧化性，其漂白原理是氧化有机色素(即有机色质)，发生的是氧化还原反应，不可逆。常见的可漂白的物质有有色纸条、有色布条、酸碱指示剂、有色花瓣、红墨水、品红溶液、蓝色石蕊试纸等。

2．Cl－检验时加HNO3溶液的目的是什么？

排除CO等的干扰。

【知识归纳总结】

1．氯水(新制氯水)中的相关化学反应及物质的电离

Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO

(弱酸，不完全电离)

2HClO2HCl＋O2↑

2．氯水的性质：

a．Cl2：氧化性，能氧化S2－、SO32－、Fe2+、I－、Br－等

b．Cl－：加入硝酸酸化的硝酸银，产生不溶于酸的白色沉淀

c．HClO：不稳定性，光（或加热）有气泡产生

          漂白性，使湿润的有色布条或品红溶液褪色；

d．H+：酸性，加入碳酸盐、活泼金属产生气泡；

【注意】使紫色石蕊溶液先变红后褪色。

氯气用于自来水的杀菌消毒时，氯气可与自来水中的有机物反应，生成有机氯化物可能对人体有害，所以，国家规定了饮用水的余氯含量标准；而且开始采用一些新型自来水消毒剂，如   二氧化氯、臭氧   等。

3．新制氯水、久置氯水、液氯的比较

【典例1】在新制氯水中存在多种分子和离子，下列实验现象和结论一致且正确的是(　 　)

A．新制氯水使红玫瑰变为白玫瑰，说明有Cl2

B．加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀，说明有Cl－

C．将KHCO3固体加入新制的氯水中，有气泡产生，说明有HClO

D．光照新制氯水有气泡逸出，该气体一定是Cl2

【答案】B

【解析】

A项，新制氯水中因含HClO而具有漂白性，Cl2没有漂白性；C项，氯水中的盐酸与KHCO3反应产生CO2；D项，光照下氯水中的HClO发生分解反应产生O2。

〔变式训练1〕在新制氯水含有的各种微粒中：

(1)使氯水呈浅黄绿色的是___(填化学式或离子符号，下同)。

(2)能使AgNO3溶液产生白色沉淀的是____。

(3)能使紫色石蕊溶液显红色的是____。

(4)能使红色石蕊试纸褪色的是____。

(5)能使无水CuSO4变蓝的是____。

(6)能与NaHCO3溶液反应放出气体的是____。

【答案】Cl2  ；Cl－  ；H＋；  HClO；  H2O；  H＋

【解析】

据新制氯水的成分进行分析，其中使红色石蕊试纸褪色的是HClO而非Cl2。

二．次氯酸漂白性

【问题探究】为了探究HClO的漂白性，某同学设计了如下实验。

1．通入Cl2，根据集气瓶A、B中红色花朵的现象，你能得出什么结论？

Cl2不能使烘干的红色花朵褪色，Cl2能使新鲜的红色花朵褪色，因此Cl2不具有漂白作用，但Cl2溶于水后具有漂白作用。

2．为了确认是HClO使新鲜的红色花朵褪色，你认为还需增加的实验是什么？

Cl2溶于水并与H2O发生反应：Cl2＋H2O===HClO＋HCl，因此为了确认是HClO具有漂白性，还应增加一个将HCl通过新鲜的红色花朵的实验装置，以验证盐酸不具有漂白性。

【知识归纳总结】

1．氯水、次氯酸盐溶液的漂白实质是HClO具有强氧化性。

2．次氯酸的漂白性

→

　|

→

　|

→

【典例2】

右图是一组检验氯气性质的装置。

(1)现关闭活塞K，通入氯气，若有色布条是干燥的，溶液B为浓硫酸，则有色布条____；若溶液B为水，则有色布条____；若溶液B为足量饱和的NaHCO3溶液，则有色布条____。

(2)现打开K，溶液B为氢氧化钠溶液，通入的Cl2是湿润的，布条是干燥的，则有色布条____。

【答案】不褪色；  褪色；  不褪色；  褪色

【解析】

(1)关闭K并通入Cl2，若B为浓硫酸，则进入(Ⅱ)的是干燥的Cl2，有色布条不褪色；若B为水，则进入(Ⅱ)的是湿润的Cl2，有色布条褪色；若B是足量NaHCO3溶液，则Cl2在(Ⅰ)中被消耗，有色布条不褪色。

(2)打开K，尽管B是NaOH溶液，但湿润的Cl2能直接进入(Ⅱ)，有色布条褪色。

〔变式训练2〕实验表明：将氯水滴加到一张蓝色石蕊试纸上，试纸上会出现如图所示的半径慢慢扩大的内外两个圆环，且两环颜色不同，下列有关说法中不正确的是(　 　)

A．此实验表明氯水具有酸性、漂白性

B．内环呈白色，外环呈红色或浅红色

C．内、外环颜色的差异表明此变化过程中，中和反应比氧化还原反应快

D．氯水中，形成次氯酸的反应的还原产物是HClO

【答案】D

【解析】

内、外两环颜色不同，说明氯水中两种物质起作用，分别表现出酸性和漂白性，A项正确；HClO表现强氧化性，起漂白作用，使内环呈白色，H＋表现酸性，使外环呈红色或浅红色，B项正确；由现象可知，外环呈红色或浅红色是由于H＋表现酸性的结果，说明中和反应快，内环呈白色是HClO的强氧化性的表现，氧化还原反应慢些，C项正确；由反应Cl2＋H2O===HCl＋HClO可知，HClO是Cl元素化合价升高的产物，为氧化产物，D项错误。

【效果检测】

1．氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质，它具有较强的氧化性。下列叙述中不正确的是(　　)

A．红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧，生成棕黄色的烟

B．通常状况下，干燥的氯气能和Fe反应

C．纯净的H2在Cl2中安静地燃烧，发出苍白色火焰，集气瓶瓶口呈现雾状；光照H2和Cl2的混合气体时，因迅速化合而爆炸

D．氯气能与水反应生成HClO和HCl，久置氯水最终变为稀盐酸

【答案】B

【解析】Cl2与Fe反应需要加热，所以在通常状况下，干燥的Cl2与Fe不反应。

2．（2020·安徽省舒城中学高一月考）下列说法正确的是(　 )

A．向新制备的氯水中加入NaHCO3固体产生气泡，是因为氯水中的HClO分解所致

B．向含I－的无色溶液中滴加少量新制氯水，再滴加淀粉溶液，若溶液变成蓝色，则氧化性：Cl2＞I2

C．为测定新制氯水的pH，用玻璃棒蘸取液体滴在pH试纸上，与标准比色卡对照即可

D．氯气溶于水的离子方程式：Cl2＋H2O=2H＋＋Cl－＋ClO－

【答案】B

【解析】

A．次氯酸不稳定可分解产生盐酸，氯气溶于水，氯气与水反应生成强酸盐酸和弱酸次氯酸，则氯水中加入NaHCO3固体产生气泡，可能是氯水中的盐酸与NaHCO3反应产生，不一定是次氯酸分解所致，故A错误；

B．氯气具有强氧化性，向含I-的无色溶液中滴加少量新制氯水，氯气能将碘离子氧化生成碘单质，碘单质遇淀粉试液变蓝色，反应物的氧化性强于生成物的氧化性，则氧化性的顺序为：Cl2＞I2，故B正确；

C．氯水中含有具有强氧化性的HClO，HClO能使变色的pH试纸漂白褪色，无法测定氯水pH，实验时应选pH计，故C错误；

D．氯气溶于水，氯气与水反应生成强酸盐酸和弱酸次氯酸，反应的离子方程式为Cl2＋H2O=H＋＋Cl－＋HClO，故D错误；

答案选B。

3．（2020·开鲁县第一中学高一期末）地震后，抗震救灾要用大量漂白粉和漂白液杀菌消毒。下列叙述中正确的是(　　)

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中制取漂白粉

D．漂白液的有效成分是Na2O2

【答案】B

【解析】

A、漂白粉的主要成分是氯化钙和次氯酸钙，是混合物；漂白液的主要成分是次氯酸钠溶液，也是混合物，故A错误；

B、漂白粉的主要成分为氯化钙和次氯酸钙，其中有效成分是次氯酸钙，故B正确；

C、因为澄清石灰水中氢氧化钙浓度太低成本较高，工业上通常用石灰乳与氯气反应制取漂白粉，故C错误；

D、漂白液的有效成分是次氯酸钠，故D错误；

答案选B。

4．（2020·阜新市第二高级中学高一期末）下列关于氯元素的单质及其化合物的说法正确的是(    )

A．Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能作氧化剂

B．氢气在氯气中燃烧，瓶口出现白雾

C．新制氯水或液氯都能使干燥的有色布条褪色

D．过量的Fe在Cl2中的燃烧生成FeCl2

【答案】B

【解析】

A．Cl2在化学反应中可以做氧化剂也可作还原剂，如反应Cl2+H2O⇌HCl+HClO中，氯气既做氧化剂又做还原剂，故A错误；

B．氢气在氯气中燃烧，反应产生的HCl遇空气中的水蒸气形成盐酸的小液滴，因此会看到在瓶口出现白雾，故B正确；

C．新制氯水中含有HClO，因而可以使干燥的有色布条褪色，而液氯只含有氯气分子，不能使干燥的有色布条褪色，故C错误；

D．Fe在氯气中燃烧只生成FeCl3，Fe可与氯化铁溶液中的铁离子反应生成氯化亚铁，但铁不能与氯化铁固体反应，反应产物与二者的物质的量的相对多少无关，故D错误；

答案选B。

5．用漂白粉溶液浸泡过的有色布条，如果晾置在空气中，一段时间后，其漂白效果会更好的原因可能是(　　)

A．漂白粉被氧化了

B．漂白粉跟空气中的CO2和水蒸气充分反应，生成了HClO

C．有色布条被空气中的氧气氧化了

D．漂白粉溶液蒸发掉部分水，其浓度增大

【答案】B　

【解析】漂白效果会更好，说明生成了HClO，即漂白粉溶液与空气中的CO2和水蒸气发生了反应：

Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO。

6．（2020·安徽省安庆一中高一月考）饱和氯水久置后，溶液中的各种粒子：

①Cl2　②H2O ③Cl- ④HClO ⑤ H+ 减少的是（   ）

A．①②④    B．①②③    C．①④    D．②④

【答案】A

【解析】

新制的饱和氯水中存在微粒有：H2O、HClO、Cl2、OH-、H+、ClO-、Cl-；饱和氯水久置后，次氯酸见光受热易分解为盐酸和氧气，因此饱和氯水久置后，次氯酸分解了，最后剩余盐酸，溶液中的粒子减少的有Cl2、HClO、H2O三种微粒，答案选A。

7．（2020·山东省高一期中）化学来源于生活，也服务于生活。下列有关生活中的化学知识叙述错误的是

A．氯气与烧碱溶液或石灰乳反应都能得到含氯消毒剂

B．洁厕灵不能与“84”消毒液混用，原因是两种溶液混合会产生有毒的Cl2

C．过氧化钠可以用作呼吸面具的供氧剂，是因其可以和水、二氧化碳反应生成氧气

D．漂白粉在空气中久置变质，是因为其中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3

【答案】D

【解析】

A．氯气和碱反应生成次氯酸盐、氯化物和水，所以氯气与烧碱溶液或石灰乳反应都能得到具有消毒作用的次氯酸盐，故A正确；

B．洁厕灵的主要成分为盐酸，84消毒液主要成分为次氯酸钠，盐酸与次氯酸钠能发生归中反应生成氯气，所以洁厕灵不能与“84”消毒液混用，故B正确；

C．Na2O2与CO2反应生成碳酸钠和氧气，Na2O2与水反应生成氢氧化钠和O2，所以过氧化钠可以用作呼吸面具的供氧剂，故C正确；

D．漂白粉在空气中久置变质，是因为漂白粉中次氯酸钙和空气中的二氧化碳水蒸气发生反应生成碳酸钙和次氯酸，而次氯酸易分解，导致漂白粉变质，故D错误；

综上所述答案为D。

8．（2020·阜新市第二高级中学高一期末）某同学用下列装置进行有关Cl2的实验，下列说法不正确的是（    ）

A．Ⅰ图中：实验现象证明干燥的氯气无漂白作用，潮湿的氯气有漂白作用

B．Ⅱ图中：闻Cl2的气味

C．Ⅲ图中：生成棕黄色的烟

D．Ⅳ图中：若气球干瘪，证明Cl2可与NaOH反应

【答案】D

【解析】

A. 氯气能使湿润的有色布条褪色，而不能使干燥的有色布条褪色，故说明氯气无漂白性，氯水有漂白性，即潮湿的氯气有漂白作用，A正确；

B. 闻有毒气体时，应用手轻轻在瓶口煽动，使少量的氯气飘进鼻孔，不能直接将鼻子趴在瓶口闻，B正确；

C. 铜在氯气中着火燃烧生成氯化铜固体，表现为棕黄色的烟，C正确；

D. 氯气和氢氧化钠溶液反应，使烧瓶内压强降低，空气进入气球，气球会鼓起来。所以若气球鼓起，证明氯气能和氢氧化钠溶液发生反应，D错误；

故合理选项是D。

【点睛】

本题综合考查氯气的性质以及相关实验，侧重考查学生的分析能力和实验能力，注意把握实验基本操作的装置、现象、原理，把握氯气的性质。

9．(1)红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧，集气瓶中充满_____，反应方程式为_____，CuCl2溶于少量水后，溶液呈_____色。

(2)新制的氯水中滴入几滴AgNO3溶液，立即有_____ 生成，反应方程式为_____，蓝色石蕊试纸遇到氯水后，首先变红，但很快又褪色，这是因为_____。

(3)工业上用氯气和石灰乳反应制漂白粉的方程式为_____漂白粉长时期露至在空气中会失效，用化学方程式示其失效的原因：_____；_____。

【答案】棕黄色的烟    Cu+Cl2CuCl2    蓝绿    白色沉淀    HCl+AgNO3＝AgCl↓+HNO3   

酸遇石蕊变红，同时含有HClO具有漂白性使得溶液褪色    2Ca(OH)2+2Cl2＝CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O    Ca(ClO)2+CO2+H2O＝2HClO+CaCO3    2HClO2HCl+O2↑   

【解析】

【分析】

(1)氯气具有强氧化性，可与铜反应生成氯化铜；

(2)新制氯水中存在Cl2+H2O⇌HCl+HClO，所以新制氯水中存在Cl2、HClO、H2O、H+、Cl﹣、ClO﹣、OH﹣，其中HClO具有漂白性和强氧化性，结合对应物质的性质解答该题；

(3)工业上利用消石灰和氯气反应生成氯化钙．次氯酸钙和水的反应制备漂白粉，次氯酸钙能和酸反应生成次氯酸，次氯酸酸性小于碳酸，次氯酸钙和二氧化碳．水反应生成次氯酸，次氯酸不稳定，光照易分解，导致漂白粉失效。

【详解】

(1)红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧，使集气瓶中充满棕黄色的烟，原因是发生Cu+Cl2CuCl2，氯化铜固体颗粒为棕黄色，CuCl2溶于少量水后，溶液呈蓝绿色；

(2)新制氯水中存在Cl2+H2O⇌HCl+HClO，因含有氯气，则溶液呈淡黄绿色，向氯水中滴入几滴AgNO3溶液，发生HCl+AgNO3＝AgCl↓+HNO3，生成白色沉淀，氯水中含有盐酸和次氯酸，酸遇石蕊变红，同时含有HClO具有漂白性使得溶液褪色；

(3)工业上利用消石灰和氯气反应生成氯化钙．次氯酸钙和水的反应制备漂白粉，反应的化学方程式为2Ca(OH)2+2Cl2＝CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O，次氯酸钙能和酸反应生成次氯酸，次氯酸酸性小于碳酸，次氯酸钙和二氧化碳、水反应生成次氯酸，次氯酸不稳定，光照易分解，导致漂白粉失效，反应方程式为Ca(ClO)2+CO2+H2O＝2HClO+CaCO3、2HClO2HCl+O2↑。