高中化学苏教版 (2019)必修 第一册专题3 从海水中获得的化学物质第一单元 氯气及氯的化合物学案
展开第2课时 氯气的性质及应用
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结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氯及其重要化合物的主要性质,认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。
1.观察氯气相关反应的一些实验现象,能利用化学方程式表征其常见变化。(宏观辨识与微观探析)
2.能根据实验现象归纳氯及其化合物的性质,认识氯及其化合物的性质及转化。(宏观辨识与微观探析)
3.能从本质上认识氯及其化合物的性质,掌握它们之间的转化。(宏观辨识与微观探析)
4.具有较强的问题意识,能提出问题和假设。根据假设提出具体的实验方案,独立完成实验。(科学探究与创新意识)
知识点01 氯的原子结构及物理性质
1.氯的原子结构
原子结构示意图为,氯原子容易______1个电子而形成Cl-。
2.氯气物理性质
氯气是一种______色、密度比空气______、有______气味的______气体。
氯气易______,在加压条件下,氯气转化为______,可储存在______中。
【即学即练1】下列说法正确的是( )
A.Cl-和Cl2的性质相同 B.Cl2有毒, Cl-也有毒
C.Cl原子比Cl-离子活泼 D.Cl2和Cl原子都呈黄绿色
知识点02 氯气的化学性质
氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质,在一定条件下能与多种______和______单质反应,生成______。
1.与金属单质反应
反应现象
化学方程式
Na
剧烈燃烧,______火焰,产生____________
Fe
Fe丝在氯气中燃烧,产生______
Cu
Cu丝在氯气中燃烧,产生____________,溶于水后,溶液呈______
2.与非金属单质反应
氯气与H2反应的方程式为:____________________________________。
反应现象:H2在Cl2中能安静地燃烧,发出苍白色火焰,瓶口有______。
工业上用电解饱和食盐水得到的氯气和氢气制取______。
3.氯气与水的反应
【实验探究1】氯气在水中的溶解实验
(1)实验操作:取一支100 mL的针筒抽取80 mL的氯气和20 mL的水,振荡。
(2)实验现象:活塞______移动,水溶液颜色逐渐变为______色。
(3)实验结论:氯气______于水,常温常压下,1体积的水约能溶解______的氯气,氯水呈______色。
【实验探究2】氯水的成分探究
实验1:将干燥的有色布条和湿润的有色布条分别放入两瓶干燥的氯气中。
实验操作
实验现象
实验结论
实验2:分别用玻璃棒蘸取新制氯水和稀盐酸,滴在pH试纸上。
实验操作
实验现象
实验结论
新制氯水滴在pH试纸上
稀盐酸滴在pH试纸上
实验3:在洁净的试管中加入1mL性质氯水,再向试管中加入几滴硝酸银溶液和稀硝酸。
实验现象:__________________________________________。
实验结论:________________________。
反应方程式为:______________________________。
可逆反应的概念:在____________下,既能向______方向进行,又能向______方向进行的反应。
氯水中含有____________等分子,也含有____________等离子。
【即学即练2】写出下列实验现象,并解释产生现象的原因。
实验操作
现象和解释
将氯水滴加到蓝色石蕊试纸上
将氯水加入Na2CO3溶液中
将氯水加入品红试液中
【即学即练3】下列关于氯气的说法正确的是( )
A.氯气是无色、没有刺激性气味的气体
B.氯气、氯水、液氯的成分相同
C.氯气不能与碱发生反应
D.氯气有毒,但可用于自来水的杀菌消毒
知识点03 次氯酸(HClO)的性质及应用
1.弱酸性
HClO是一种比______还弱的弱酸。
写出下列化学方程式:
HClO与NaOH反应:______________________________。
HClO与Ca(OH)2反应:______________________________。
2.强氧化性
HClO具有强氧化性,其氧化性比Cl2强,能使染料等____________褪色,还能____________。
3.不稳定性
次氯酸不稳定,在______或______条件下易分解放出O2,化学方程式为:
________________________。
久置氯水的成分是______。
【即学即练4】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
知识点04 氯气与碱的反应
1.与氢氧化钠溶液反应——制取漂白剂
(1)反应的化学方程式:____________________________________。
(2)漂白剂的有效成分是__________________。
2.与石灰乳反应——制取漂白粉
(1)反应的化学方程式:________________________________________________。
(2)漂白粉的主要成分是__________________,有效成分是______,漂粉精的主要成分是______。
(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______。
次氯酸钙溶液与二氧化碳反应的方程式为______________________________。
3.含氯消毒剂的合理使用
(1)漂白粉应______、______保存,并置于______干燥处。
(2)含氯漂白剂与洁厕剂(含有______)不能混合使用,因为两者混合会反应生成______。
(3)新型灭菌消毒剂——二氧化氯:杀菌、消毒能力比氯气强。
【即学即练5】有关漂白粉和漂白液的说法正确的是________(填序号)。
①工业上将氯气通入澄清石灰水制取漂白粉。
②漂白液的有效成分是NaClO,漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2。
③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。
④漂白粉在空气中久置不可能发生氧化还原反应。
⑤漂白粉在空气中久置变质,理由是漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3。
⑥漂白粉在空气中不稳定,所以可用于漂白纸张。
能力拓展
考法01 氯气与单质的反应
1.氯气与金属单质反应
氯气与除金、铂以外的绝大多数金属都能反应。变价金属单质与氯气反应,一般生成最高价氯化物,例如过量的铁丝在氯气中燃烧时,生成FeCl3而不生成FeCl2。
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。
2.氯气与非金属单质反应
氯气能与H2、磷等非金属单质反应。
氢气在氯气中安静地燃烧,发出苍白色火焰,集气瓶口上方出现白雾(HCl气体极易溶于水,与中的水蒸气形成盐酸小液滴)。
若将H2与Cl2混合点燃或强光照射会发生爆炸,但在黑暗条件下能共存。
燃烧有时不需要氧气,如2P+3Cl22PCl3等。
3.燃烧反应、“烟”和“雾”的区别
凡是发光、发热的剧烈的化学反应都是燃烧,故不一定有氧气参加;如Fe、Cu、H2与Cl2的反应均是燃烧反应。
“烟”是指固体小颗粒分散到气体中的现象,如Fe、Cu、Na分别与氯气反应生成棕褐色烟、棕黄色烟和白烟。
“雾”是指小液滴分散到气体中的现象,如H2在Cl2中燃烧生成的HCl气体与空气中的水接触形成盐酸酸雾(白雾)。
【典例1】下列关于氯气的说法中正确的是( )
A.铜丝在氯气中燃烧产生棕黄色的烟,产物溶于水后得到棕色的溶液
B.铁与氯气、盐酸反应均生成氯化铁
C.氢气在氯气中燃烧产生苍白色火焰,瓶口有白雾出现
D.钠在氯气中燃烧产生白色火焰,并有白烟生成
考法02 氯气与水的反应
1.氯水的成分探究
(1)观察颜色,氯水为浅黄绿色,证明氯水中还存在Cl2分子。
(2)关于氯水具有漂白性的证据:
①干燥的氯气不能使干燥的有色布条褪色,能使湿润的有色布条褪色。
②氯水能使pH试纸变红(说明氯水呈酸性)后褪色,盐酸使pH试纸变红色。
由此说明氯气与水反应生成了一种具有漂白性的物质。
(3)氯水中含有H+和Cl-的证据:
①氯水能使pH试纸变红,说明氯水中含有H+。
②氯水与硝酸酸化的硝酸银溶液反应生成白色沉淀,说明含有Cl-。
通过实验探究,可知氯水的成分为:
三分子:Cl2、H2O、HClO
四离子:H+、Cl-、ClO-、OH-(极少量)
2.可逆反应的特征
通过氯水成分的探究,也证明了氯气与水的反应为可逆反应,可逆反应有以下特征:
(1)反应物和生成物同时存在与反应体系中。
(2)反应不能完全进行,即反应有一定的限度。
(3)在相同条件下,正反应(从左到右)和逆反应(从右到左)同时进行。
【典例2】下列说法中正确的是( )
A.氯水和液氯成分一样,都是混合物
B.Cl2与H2O反应生成HCl和HClO,故氯水中无Cl2分子
C.湿润的有色布条遇Cl2褪色,说明Cl2具有漂白性
D.Cl2通入到紫色石蕊溶液中的现象是先变红后褪色
考法03 氯水和液氯的区别
液氯
新制氯水
久置氯水
分类
纯净物
混合物
混合物
成分
Cl2
Cl2、H2O、H+、Cl-、HClO、ClO-、OH-(极少量)
稀盐酸
颜色
黄绿色
浅黄绿色
无色
漂白性
无
有
无
酸性
无
有
有
保存
特制钢瓶
棕色瓶盛装,放阴凉处,新制氯水一般现用现配
【典例3】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“减弱”)。
(7)将Cl2通入水中,所得溶液中具有氧化性的含氯微粒是________。
考法04 氯水性质的多重性
新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质,在不同的化学反应中,氯水中参与反应的微粒不同。
【典例4】某同学用如下图所示的装置研究物质的性质,其中气体A的主要成分是氯气,杂质是水蒸气。
完成下列问题:
(1)该项研究(实验)的主要目的是__________________________。
(2)浓硫酸的作用是_______________,与研究目的直接相关的实验现象是___________________。
(3)从物质性质的方面来看,这样的实验设计还存在事故隐患,事故表现是____________________,为了消除事故隐患,图中D处应放置_____________。
考法05 次氯酸的性质
1.次氯酸的三大性质
2.次氯酸的漂白原理、特点及应用范围
(1)原理:将有色有机物质氧化为稳定的无色物质。
(2)特点:被HClO漂白后的物质,久置后不再恢复原色,即HClO的漂白具有不可逆性。
(3)应用范围:几乎所有有色有机物质遇HClO都会褪色。
【典例5】常温下,用滴管将新制的饱和氯水慢慢滴入含酚酞的NaOH稀溶液中,当滴到最后一滴时溶液的红色突然褪去。试回答下列问题:
(1)实验室保存饱和氯水的方法是_____________________________。
(2)产生上述现象的原因可能有两种(用简要的文字说明):
①__________________________________________________________;
②______________________________________________________。
怎样用实验证明溶液红色褪去的原因是①或者②?
____________________________________________________________________________。
分层提分
题组A 基础过关练
1.氯的原子结构示意图是( )
2.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
3.下列实验现象的描述正确的是( )
A.氢气在氯气中燃烧,发出苍白色火焰,瓶口上方形成白色烟雾
B.铁丝在氯气中燃烧,产生棕褐色的烟,产物溶于水,溶液呈浅绿色
C.铜丝在氯气中燃烧,产生棕黄色的烟,产物溶于水,溶液呈蓝绿色
D.钠在空气中燃烧,发出黄色火焰,生成白色固体
4.氯气可以用来消灭田鼠,使用方法是将氯气通过软管灌入田鼠洞中,这是利用了氯气以下性质中的( )
①黄绿色 ②密度比空气大 ③有毒 ④较易液化 ⑤能溶解于水
A.①②③ B.②③ C.③④ D.③④⑤
5.为了防止储存氯气的钢瓶被腐蚀,钢瓶在装入氯气前必须( )
A.在钢瓶中充入稀有气体 B.彻底干燥钢瓶内壁C.用盐酸彻底清洁钢瓶 D.除去钢瓶表层的铁锈
6.当不慎有大量Cl2逸到周围空气里时,可用浸有一定浓度的下列物质溶液的毛巾捂住鼻子,该物质是( )
A.NaOH B.NaCl C.NH3.H2O D.NaHCO3
7.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
8.在探究新制氯水成分及性质的实验中,依据下列方法和现象,不能得出相应结论的是( )
方法
现象
结论
A
观察氯水颜色
氯水呈黄绿色
氯水中含Cl2
B
向饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水
有无色气体产生
氯水中含HClO
C
向红色纸条上滴加氯水
红色纸条褪色
氯水具有漂白性
D
向浅绿色的FeCl2溶液中滴加氯水
溶液变成棕黄色
氯水具有氧化性
9.下列有关物质性质的应用正确的是( )
A.常温下干燥氯气与铁不反应,可以用钢瓶储存氯水
B.次氯酸钠具有强氧化性,可用于配制消毒液
C.“84”消毒液与“洁厕灵”混合使用,去污效果更好
D.液氯有酸性,氯水有漂白性
10.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中,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HClO
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
11.某同学利用如图所示的装置进行有关实验。其中气体A的主要成分是氯气,还含有少量空气和水蒸气。请回答下列问题:
(1)该实验的主要目的是研究干燥的氯气是否具有________作用。
(2)浓硫酸的作用是________。
(3)实验过程中观察到B瓶中干燥的有色布条________(填“褪”或“不褪”)色。
(4)在该实验中,装置存在缺陷,还应加盛有__________的装置。
12.在第一次世界大战期间,有一次德军与英法联军在比利时对峙,黎明时,英法联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__________________________________。
题组B 能力提升练
1.某同学用以下装置制备并检验Cl2的性质。下列说法正确的是( )
A.图Ⅰ:若MnO2过量,则浓盐酸可全部消耗完
B.图Ⅱ:仅证明新制氯水具有酸性
C.图Ⅲ:产生了棕黄色的雾
D.图Ⅳ:湿润的有色布条褪色
2.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
3.将紫色石蕊试液滴入NaOH溶液中,溶液变蓝色,再通入氯气,溶液由蓝色变成红色,最后颜色慢慢褪去,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.①④ B.②③④ C.①②③ D.④⑤
4.A、B、C、D、E五种物质间的转化关系如下:
(1)写出A、E的化学式:A________、E________。
(2)写出下列各步反应的化学方程式:
C→A______________________________________;
C→D______________________________________;
E→A______________________________________;
E→C______________________________________。
5.在学生已经知道氯水的成分后,老师在课堂上演示了一个趣味实验:把一朵带露的红玫瑰放到盛有干燥氯气的集气瓶中。红玫瑰很快变成“白”玫瑰。学生对此进行了猜测。
猜测一:氯气具有漂白性,能使红玫瑰褪色
猜测二:氯气与玫瑰上的水分作用,产生的盐酸使红玫瑰褪色
(1)你认为哪种猜测是正确的?如果你不同意以上两种猜测,请给出你的猜测。
(2)请你设计实验方案,证明你的观点。(提供的实验用品有:带露的玫瑰、风干的玫瑰、盐酸、干燥的氯气、氯水、蒸馏水,实验仪器自选。)
实验方案:___________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________。
题组C 培优拔尖练
1.相同质量的Cl2分别与下列金属反应,参加反应的金属质量最少的是( )
A.Na B.Fe C.Mg D.Al
2.世界卫生组织将ClO2定为A级高效安全灭菌消毒剂,它在食品保鲜、饮用水消毒等方面有广泛应用。消毒效率是用单位质量的消毒剂得电子数来表示的,ClO2作消毒剂时和氯气一样,还原产物均为Cl-。下列关于ClO2的说法正确的是( )
A.ClO2的摩尔质量为67.5
B.从分类上来看,ClO2属于金属氧化物
C.ClO2的消毒效率是氯气的2.63倍
D.ClO2分子中氯元素与氧元素的质量比为1∶2
3.0.9 g某元素的单质与足量氯气反应后,质量增加3.55 g,则这种元素是( )
A.P B.Mg C.Al D.Fe
4.制取氯化铁粉末,已知氯化铁粉末很容易吸水生成结晶化合物FeCl3+6H2O===FeCl3·6H2O。
(1)按照气体流向从左到右顺序连接仪器应是(填仪器接口顺序):①接________,________接________,________接________。
(2)B中反应的化学方程式是____________________________。
(3)容器D的作用是_________________,容器E的作用是_________________。
(4)A、B中的酒精灯应先点燃________处(填“A”或“B”)的酒精灯,理由是
___________________________________________________。
(5)这套实验装置是否完整?________(填“是”或“否”),若不完整,还须补充________________装置(若第一问填“是”,则此问不需要作答)。
5.如图是实验室制备氯气并验证氯气性质的装置(其中夹持装置已省略)。
已知:装置A是氯气的发生装置,反应的化学方程式为Ca(ClO)2+4HCl(浓)===CaCl2+2Cl2↑+2H2O。
据此回答下列问题:
(1)装置B中饱和食盐水的作用是__________________。
(2)装置B也是安全瓶,目的是监测实验进行时装置C中是否发生堵塞,请写出装置C中发生堵塞时装置B中的实验现象:___________________________________________________。
(3)装置C的作用是验证氯气是否具有漂白性,则装置C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处依次应放入的物质是________(填序号)。
序号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
a
干燥的有色布条
碱石灰
湿润的有色布条
b
干燥的有色布条
无水硫酸铜
湿润的有色布条
c
湿润的有色布条
浓硫酸
干燥的有色布条
d
湿润的有色布条
无水氯化钙
干燥的有色布条
(4)装置D的作用是______________________________,则烧杯中的溶液是____________,写出所发生反应的化学方程式:_____________________________________________。
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