高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二章 海水中的重要元素——钠和氯第二节 氯及其化合物第2课时学案设计

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第2课时　氯气与碱的反应　氯离子的检验[核心素养发展目标]　1.熟知氯气与碱的反应，漂白粉的主要成分、漂白原理及保存方法。2.通过对比实验掌握氯离子的检验方法，培养证据推理与科学探究能力。一、氯气与碱的反应1．常温下，Cl2与氢氧化钠溶液反应——制取漂白液(1)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．Cl2与冷的石灰乳反应——制取漂白粉(1)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。化学方程式为Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO(家用漂白消毒)。Ca(ClO)2＋2HCl===CaCl2↓＋2HClO(工业漂白)。(4)漂白粉的保存及应用漂白粉应密封、避光保存，并置于阴凉干燥处。漂白液、漂白粉和漂粉精既可作漂白棉、麻、纸张的漂白剂，又可用作游泳池等场所的消毒剂。(1)漂白粉是纯净物，漂白液是混合物(　　)(2)NaClO溶液比HClO更稳定，可以长期保存(　　)(3)在Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O反应中，Cl2既做氧化剂又做还原剂(　　)(4)家庭中使用漂白粉时，为了增强漂白能力，可以加入少量的食醋(　　)(5)新制氯水的漂白原理与H2O2、Na2O2、Ca(ClO)2相同(　　)答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√1．漂白粉长期露置于空气中，最终会失效，写出所发生反应的化学方程式。提示　Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO,2HClO2HCl＋O2↑。2．用次氯酸盐而不用氯水作漂白剂的优点是什么？工业制取漂白粉时，为什么用石灰乳而不用澄清石灰水？提示　次氯酸盐便于保存且使用时生成的次氯酸浓度比氯水中的大。Ca(OH)2在水中溶解度小，用石灰乳可以更好的(吸收Cl2)制取漂白粉。3．氯气及含氯化合物常被用来杀菌、消毒。(1)我国多数地区的自来水厂使用氯气杀菌、消毒。氯气和水反应生成具有杀菌作用的物质是______。(2)使用氯水消毒不如用消毒液方便，原因是________________________________________________________________________________________________________________________。提示　(1)HClO(或次氯酸)(2)次氯酸不稳定，见光易分解(1)次氯酸盐比次氯酸稳定，不易分解且次氯酸盐固体比氯水(次氯酸)易于贮存和运输，故生产、生活中常用次氯酸盐(如漂白粉)代替次氯酸作漂白剂和消毒剂。(2)漂白液、漂白粉的有效成分分别为NaClO、Ca(ClO)2，其漂白、消毒原理相同，都是在酸性条件下生成具有漂白、消毒作用的次氯酸(HClO)。(3)具有漂白和消毒作用的含氯化合物有次氯酸、次氯酸盐(次氯酸钙、次氯酸钠)、二氧化氯(ClO2)。二氧化氯的漂白和消毒能力比氯气强且使用起来更安全。二、氯离子的检验1．氯离子的检验实验试液2～3 mL实验现象离子方程式滴入几滴硝酸银溶液加入少量稀硝酸①稀盐酸有白色沉淀生成沉淀不溶解Cl－＋Ag＋===AgCl↓②氯化钠溶液有白色沉淀生成沉淀不溶解Cl－＋Ag＋===AgCl↓③碳酸钠溶液有白色沉淀生成沉淀溶解，有气泡产生CO＋2Ag＋===Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋CO2↑＋H2O 2.氯离子检验方法(1)试剂：稀硝酸、AgNO3溶液。(2)方法：先加稀硝酸，再加AgNO3溶液。(3)现象：产生白色沉淀。(4)原理：Ag＋＋Cl－===AgCl↓。氯离子的检验取少量被检测溶液于试管中，滴加适量稀硝酸，然后滴入AgNO3溶液，若产生白色沉淀则被检测溶液中含有Cl－，若不产生白色沉淀则无Cl－。1．检验Cl－时为何要加入稀硝酸酸化？提示　加稀硝酸酸化的目的是排除CO等的干扰，因为Ag2CO3等可溶于稀硝酸，而AgCl不溶。2．有一包白色固体，它可能含有KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种，现进行如下实验：①溶于水，得无色溶液；②向上述溶液中滴加AgNO3溶液，生成白色沉淀；③再滴加稀硝酸，沉淀减少但不完全消失，同时有气泡生成。根据上述现象判断：(1)白色固体一定含有的成分是________，可能含有的成分是________。(2)写出上述实验中有关反应的离子方程式：______________________________________。答案　(1)KCl和K2CO3　KNO3(2)Ag＋＋Cl－===AgCl↓、2Ag＋＋CO===Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑解析　由②产生白色沉淀知，可能含有K2CO3和KCl中的一种或两种；由③沉淀减少且有气泡生成知，一定含有K2CO3；由沉淀不完全消失可知，一定含有KCl。离子检验操作步骤(1)取待测液→加入试剂→现象→结论。(2)为排除杂质离子的干扰，常需要加两种及以上试剂，每加入一次试剂需写出相应的现象，最后再得出结论。1．下列有关漂白粉和漂白液的说法正确的是(　　)①漂白液的有效成分是NaClO，漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2②漂白粉和Fe(OH)3胶体都常用于自来水的处理，二者的作用原理不相同③漂白粉在空气中久置不可能发生氧化还原反应④漂白粉在空气中不稳定，因此可用于漂白纸张A．②④   B．①②C．③④   D．①③答案　B解析　①正确，漂白液的有效成分是NaClO，漂白粉的主要成分是CaCl2、Ca(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2；②正确，漂白粉用于自来水杀菌消毒，Fe(OH)3胶体用于除去水中的悬浮杂质，二者的作用原理不同；③不正确，漂白粉在空气中久置的化学方程式为Ca(ClO)2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO,2HClO2HCl＋O2↑，有氧化还原反应发生；④不正确，漂白粉能用于漂白纸张，与其强氧化性有关，与不稳定性无关。2．下列说法正确的是(　　)A．“84”消毒液是混合物，可以长期保存B．“84”消毒液中含有次氯酸，所以“84”消毒液能使有色布条褪色C．工业上将氯气通入澄清石灰水中制取漂白粉D．漂白粉在空气中容易失效的原因是Ca(ClO)2易与空气中的二氧化碳和水反应答案　D解析　“84”消毒液是混合物，但不能长期保存；“84”消毒液中不含HClO，只有与空气中的CO2和H2O反应后才会产生HClO；工业上制取漂白粉是用Cl2与石灰乳反应；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HClO，HClO不稳定易分解。3．在未知液中加入AgNO3溶液有白色沉淀生成，加入稀硝酸后，沉淀部分溶解，有无色无味的气体生成，将气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，由此判断水溶液中含有(　　)A．Cl－、SO   B．Cl－、NOC．Cl－、CO   D．Cl－、OH－答案　C解析　根据题给现象，生成的白色沉淀部分溶于稀硝酸，且产生使澄清石灰水变浑浊的气体，则原溶液中存在CO和Cl－。4．COVID－19在全球的蔓延，对人类的健康和全球的经济带来了很大的影响，为了控制疫情，全球各个国家地区都进行了大面积的消杀工作，消毒液发挥了重要的作用。请回答下列有关消毒液的问题。(1)生产消毒液是将氯气通入NaOH溶液中，发生反应的化学方程式为___________________。该反应中氧化剂是________，还原剂是________，生成1个NaCl转移____个电子。(2)取少量消毒液向其中滴加AgNO3溶液，现象是出现白色沉淀，说明消毒液中含有________。(3)消毒液稀释后喷洒在空气中，可以生成有漂白性的物质和碳酸氢钠，请写出此过程的化学方程式：________________________________________________________________________；该物质有漂白性是因为它有强氧化性，但是它也很不稳定，请写出它分解的化学方程式：_______________________________________________________________________________。答案　(1)Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O　Cl2　Cl2　1　(2)Cl－　(3)NaClO＋H2O＋CO2===HClO＋NaHCO3　2HClO2HCl＋O2↑题组一　氯气与碱的反应及次氯酸盐的性质1．当不慎有大量氯气扩散到周围空间时，处在该环境中的人可以用浸有一定浓度某物质水溶液的毛巾捂住口鼻，以防中毒，最适合采用的是(　　)A．NaOH   B．NaClC．NaHCO3   D．NH3·H2O答案　C解析　该物质可以吸收氯气，不可能为氯化钠；而氢氧化钠对皮肤有腐蚀性；氨水易挥发，挥发出的氨气有强烈的刺激性气味。2．将Cl2制成漂白粉的最主要目的是：①使它转变成较易溶于水的物质　②转变成较稳定、便于贮存的物质　③提高氯的质量分数　④提高漂白能力(　　)A．①②③  B．②④  C．②③  D．②答案　D解析　将Cl2制成漂白粉的最主要目的是转变成较稳定、便于贮存的物质，选项D正确。3．下列有关氯气的性质或用途的叙述错误的是(　　)A．工业上用氯气与消石灰反应来制漂白粉B．自来水常用氯气来消毒杀菌，其有效成分是HClOC．氯气有毒，制取氯气的尾气要用碱溶液来吸收D．氢气不能在氯气中燃烧答案　D解析　工业上利用反应2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O来制取漂白粉，A正确；用Cl2对自来水消毒时，发生反应：Cl2＋H2O===HCl＋HClO，有效成分为HClO，B正确；Cl2有毒，可用碱溶液吸收Cl2，C正确；H2在Cl2中燃烧生成HCl，D错误。4．下列有关NaClO和NaCl混合溶液的叙述正确的是(　　)A．该溶液中，H＋、NH、Ag＋可以大量共存B．向该溶液中通入CO2，不发生化学反应C．该溶液可作游泳池及环境的消毒剂，有效成分是NaClD．常温下，将氯气通入NaOH溶液中可以得到该溶液答案　D解析　H＋、Cl－、ClO－会发生氧化还原反应，Cl－、Ag＋结合生成沉淀，不能共存，A错误；酸性：H2CO3>HClO，CO2、H2O与NaClO溶液发生强酸制取弱酸的反应生成HClO，B错误；NaClO具有强氧化性，可作游泳池及环境的消毒剂，有效成分是NaClO，C错误。5．下列物质不能使有色布条褪色的是(　　)A．次氯酸钠溶液   B．次氯酸钙溶液C．新制氯水   D．氯化钙溶液答案　D解析　次氯酸钠和次氯酸钙溶液中均含有ClO－，可以使有色布条褪色，A、B项不符合题意；新制氯水中含有HClO，具有漂白性，能使有色布条褪色，C项不符合题意；氯化钙溶液不具有漂白性，不能使有色布条褪色，D项符合题意。6．漂白粉是生产生活中常用的消毒剂。下列有关漂白粉的说法错误的是(　　)①漂白粉是混合物，其有效成分是次氯酸钙②为了提高漂白粉的漂白效果，使用时可加少量盐酸③漂白粉性质稳定，可以敞口存放④漂白粉能与少量CO2、H2O反应生成Ca(HCO3)2和HClOA．①②   B．②③C．③④   D．①④答案　C解析　漂白粉的性质相对于HClO来说比较稳定，但在敞口存放过程中，会发生反应：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO,2HClO2HCl＋O2↑，使漂白粉逐渐失效，故③错误；与少量CO2反应：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，与过量CO2反应时才生成Ca(HCO3)2，故④错误。题组二　氯离子的检验7．检验Cl－时所用试剂HNO3的作用是(　　)A．防止CO的干扰   B．防止Cl－的干扰C．生成Ag2CO3沉淀   D．防止NO的干扰答案　A8．能证明某溶液中含有NaCl的是(　　)A．焰色试验是黄色B．溶液有咸味C．取少量溶液于试管中，滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液，出现白色沉淀D．焰色试验是黄色，同时又能与稀硝酸酸化的硝酸银溶液反应生成白色沉淀答案　D解析　要证明含有Na＋，则焰色试验为黄色；要证明含有Cl－，则加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液后生成白色沉淀。9．自来水厂常用氯气对生活用水进行杀菌消毒。市场上有些不法商贩为牟取暴利，用这样的自来水冒充纯净水(离子的浓度非常低)出售，给人们的生活造成了一定的不良影响。在下列化学试剂中，可以用于鉴别这种自来水和纯净水的是(　　)A．酚酞溶液   B．氯化钡溶液C．氢氧化钠溶液   D．硝酸银溶液答案　D解析　Cl2消毒过的自来水中含有HCl和HClO，用AgNO3溶液即可鉴别，产生白色沉淀的是自来水，不产生沉淀的是纯净水。10．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正确的是(　　)A．氯气和活性炭均可作为漂白剂，若同时使用，漂白效果会明显加强B．氯气与烧碱溶液或石灰乳反应都能得到含氯消毒剂C．测定溶液pH的实验中，用干燥pH试纸测定新制氯水的pH对测定结果无影响D．洁厕灵不能与“84”消毒液混用，原因是两种溶液混合产生的HClO易分解答案　B解析　活性炭具有吸附性，可以吸附氯气，同时使用时漂白效果不会增强，A项错误；氯气与烧碱溶液或石灰乳反应均可生成次氯酸盐，B项正确；氯水中的次氯酸具有漂白性，能漂白pH试纸，C项错误；洁厕灵与“84”消毒液不能混用的原因是消毒液中的NaClO与洁厕灵中的HCl反应生成Cl2，D项错误。11．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HClOD．漂白粉溶液蒸发掉部分水，其浓度增大答案　C12．下列说法错误的是(　　)A．Cl2与碱的反应，属于Cl2自身的氧化还原反应B．利用Cl2与碱的反应，可以消除Cl2污染C．ClO－在酸性条件下与I－、S2－、SO、Fe2＋等不能大量共存D．Cl2与盐的反应不一定都是氧化还原反应答案　D解析　Cl2与盐的反应(如KI、Na2S、FeCl2、FeBr2等)均为氧化还原反应。13．(2022·黑龙江大庆中学高一月考)下列关于氯及其化合物的叙述正确的是(　　)①纯净的氢气在氯气中燃烧发出苍白色的火焰②实验室制氯气时，为了防止环境污染，多余氯气用石灰乳吸收③向久置的氯水中滴入紫色石蕊溶液，溶液将先变红后褪色④检验Cl2中是否混有HCl气体的方法是将气体通入硝酸银溶液⑤除去Cl2中的HCl，可使气体通过饱和碳酸氢钠溶液A．①   B．③④⑤C．②⑤   D．①⑤答案　A解析　①纯净的氢气在氯气中燃烧生成HCl，发出苍白色的火焰，正确；②实验室制氯气时，为了防止环境污染，多余氯气用NaOH溶液吸收，错误；③久置的氯水变成盐酸，则向久置的氯水中滴入紫色石蕊溶液，溶液将变红，错误；④Cl2和HCl的溶液都能与硝酸银反应生成沉淀，则将混合气体通入硝酸银溶液无法检验是否含有HCl，错误；⑤除去Cl2中的HCl，可使气体通过饱和氯化钠溶液，错误。14．下列离子方程式正确的是(　　)A．氯气与水反应：Cl2＋H2O===2H＋＋Cl－＋ClO－B．氯气与澄清石灰水反应：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2OC．氯气与氯化亚铁溶液反应：Cl2＋Fe2＋===2Cl－＋Fe3＋D．金属钠与水反应：Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑答案　B解析　次氯酸为弱酸，在离子方程式中应写化学式，A错误；C和D两项中电荷不守恒，正确的离子方程式分别为Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋、2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。15．已知氯气和NaOH溶液在一定温度下能发生反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O,3Cl2＋6NaOH===5NaCl＋NaClO3＋3H2O。某温度下，将氯气通入NaOH溶液中，反应得到NaCl、NaClO和NaClO3的混合溶液，经测定ClO－与ClO的个数之比为1∶3，则氯气与氢氧化钠反应时，被还原的氯原子和被氧化的氯原子的个数之比为(　　)A．21∶5   B．11∶3C．3∶1   D．4∶1答案　D解析　假设反应后溶液中的ClO－为1个，根据ClO－与ClO的个数之比为1∶3，且由Cl到ClO－失去1个电子，由Cl到ClO失去5个电子可知，一共失去的电子为1＋3×5＝16个；由Cl到Cl－得到1个电子，则16个Cl被还原得到16个电子，所以被还原的氯原子与被氧化的氯原子的个数比为16∶(1＋3)＝4∶1。16．(2021·四川高一检测)2020年新型冠状病毒肺炎疫情期间，“84”消毒液是主要的消毒剂。“84”消毒液的主要成分为NaClO，“洁厕灵”的有效成分为稀盐酸，家庭室内消毒切不可将两者混合使用，因为NaClO＋2HCl===NaCl＋A↑＋H2O(已配平)，某兴趣小组在化学实验室的通风橱内探究上述反应，请回答下列问题：(1)A的名称为________。(2)上述反应中的五种物质，其中属于电解质的有__________________________________________________________________(填化学式)，上述反应中的NaClO属于____________类(填物质类别，下同)，NaCl属于________类。(3)为吸收实验结束后的有毒尾气，可向反应废液中加入______________________(填化学式)。(4)为增强消毒液的消毒效果，可向消毒液中加入适量的稀盐酸，用离子方程式表示其反应原理：___________________________________________________________________________。答案　(1)氯气　(2)NaClO、HCl、NaCl、H2O　盐　盐　(3)NaOH(答案合理即可)　(4)ClO－＋H＋===HClO解析　(1)NaClO＋2HCl===NaCl＋A↑＋H2O(已配平)，根据质量守恒可知A为Cl2，故A的名称为氯气。(2)在NaClO、HCl、NaCl、Cl2、H2O中，Cl2是单质，既不是电解质也不是非电解质，其他的都是电解质；NaClO、NaCl都属于盐类。(3)氯气是有毒气体，加入氢氧化钠进行尾气处理。(4)为增强消毒液的消毒效果，可向消毒液中加入适量的稀盐酸生成次氯酸，离子方程式表示为ClO－＋H＋===HClO。17．用如图所示装置可以完成一系列实验(已知高锰酸钾和浓盐酸在常温下可生成氯气，图中夹持装置已略去)。用装置A由浓硫酸和浓盐酸混合制取HCl气体，装置B中的三处棉花依次做了如下处理：①包有某固体物质，②蘸有KI溶液，③蘸有石蕊溶液。请回答下列问题：(1)仪器P的名称是__________________。(2)①处包有的某固体物质可能是________(填字母)。a．MnO2  b．KMnO4  c．KCl  d．Cu反应开始后，观察到②处有棕黄色物质产生，写出②处发生反应的离子方程式：____________。(3)在实验过程中，在③处能观察到_________________________________________________。(4)甲同学为了验证剩余气体的主要成分，在C中设计了如图装置(加热装置已略去)，D中装有铜丝网，装置E的试管中不加任何试剂，装置F的烧杯中加入适量的AgNO3溶液。①实验过程中，装置D的作用是___________________________________________________；②装置F中的现象是_____________________________________________________________；写出反应的离子方程式：__________________________________________________________。答案　(1)分液漏斗(2)b　Cl2＋2I－===I2＋2Cl－(3)先变红后褪色(4)①验证HCl气体中含有Cl2(或验证HCl气体中含有Cl2并除去HCl气体中的Cl2)②有白色沉淀产生　Ag＋＋Cl－===AgCl↓解析　(2)②处有棕黄色物质产生，说明有单质I2生成，说明HCl经过①处后被氧化生成Cl2，①处包有的固体物质可能是KMnO4。②处反应的离子方程式为Cl2＋2I－===I2＋2Cl－。(3)Cl2通过蘸有石蕊溶液的棉花时，会使石蕊溶液先变红后褪色。