化学人教版 (2019)第二节 氯及其化合物第一课时学案及答案

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第一课时 氯气的性质





[明确学习目标] 1.了解氯原子的结构，了解氯元素在自然界的存在形式。2.熟悉氯气的性质，知道氯气是很活泼的非金属单质。3.了解氯水的成分及性质。4.掌握氯气与碱溶液的反应及应用。





学生自主学习


氯气与金属、非金属的反应


1．氯的原子结构和氯元素的存在


(1)原子结构


原子结构示意图为eq \(□,\s\up3(01))，氯原子容易eq \(□,\s\up3(02))得到1个电子而形成Cl－，表现eq \(□,\s\up3(03))氧化性。


(2)氯元素的存在


氯在自然界中以eq \(□,\s\up3(04))化合态存在，除了以eq \(□,\s\up3(05))NaCl、MgCl2、CaCl2的形式存在于海水中，还存在于陆地的盐湖和盐矿中。


2．氯气的物理性质








3．与金属单质的反应


氯气是eq \(□,\s\up3(09))很活泼的非金属单质，具有很强的eq \(□,\s\up3(10))氧化性。氯气能与大多数金属化合，生成eq \(□,\s\up3(11))金属氯化物。





4．与非金属单质的反应








5．氯气的用途


(1)氯气是一种重要的化学工业物质。氯的化合物可作为制取高纯硅、锗(半导体)和金属钛的重要中间物质。


(2)在有机化工中，氯气是合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、染料和药品的重要原料。


氯气与水、碱的反应


1．氯气和水的反应


(1)氯气能溶于水，其水溶液俗称氯水








氯水具有漂白性是因为氯气与水反应生成了具有漂白作用的eq \(□,\s\up3(05))HClO，反应的化学方程式是eq \(□,\s\up3(06))Cl2＋H2O===HCl＋HClO。


(2)次氯酸的性质


①次氯酸是易溶于水的弱酸，比碳酸酸性还弱，写离子方程式时不能拆成离子形式。氯气和水反应的离子方程式为eq \(□,\s\up3(07))Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO。


②不稳定性，见光易分解，放出氧气。化学反应方程式为eq \(□,\s\up3(08))2HClOeq \(=====,\s\up17(光照))2HCl＋O2↑。


③次氯酸具有强氧化性，其氧化性比Cl2强，可用于自来水的eq \(□,\s\up3(09))杀菌消毒，还可以用作eq \(□,\s\up3(10))漂白剂。


2．氯气和碱的反应


(1)根据氯气与水的反应原理，推测氯气与强碱溶液反应的生成物是氯化物、次氯酸盐和水，氯气与NaOH、Ca(OH)2溶液反应的化学方程式为eq \(□,\s\up3(11))Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，eq \(□,\s\up3(12))2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。


(2)漂白液的主要成分是NaCl、NaClO，有效成分是eq \(□,\s\up3(13))NaClO；漂白粉的主要成分是CaCl2、Ca(ClO)2，有效成分是eq \(□,\s\up3(14))Ca(ClO)2。


(3)如果Cl2与Ca(OH)2反应充分，并使eq \(□,\s\up3(15))次氯酸钙成为主要成分，则得到漂粉精。


(4)漂白液、漂白粉和漂粉精既可作漂白棉、麻、纸张的eq \(□,\s\up3(16))漂白剂，又可作游泳池及环境的eq \(□,\s\up3(17))消毒剂。





1．如何闻气体的气味？


提示：用手在瓶口轻轻扇动，让少量气体飘进鼻孔。


2．通过金属、H2在氯气中的燃烧实验，你对燃烧的条件和本质有什么新的认识？


提示：Na、H2在空气中可以燃烧，在Cl2中也可以燃烧。由此可知燃烧不一定有氧气参加，燃烧的本质是氧化还原反应，所有的发光放热的剧烈的氧化还原反应都称为燃烧。


3．有经验的养观赏鱼的人用自来水养鱼时常把用氯气消毒的自来水暴晒几天且养鱼时要放一块大理石，你知道是为什么吗？


提示：暴晒几天是除去自来水中的Cl2，让Cl2与H2O反应生成HCl和HClO，HClO分解生成HCl和O2，最终自来水中的Cl2变为HCl，放一块大理石是除去水中的HCl。


课堂互动探究


知识点一 氯气与金属、非金属的反应





(1)氯气在加热或点燃条件下能与大多数金属反应，且与Fe反应，使Fe显＋3价(不显＋2价)，与Cu反应使Cu显＋2价。


(2)纯净H2在氯气中安静地燃烧，工业上利用该反应制盐酸；Cl2、H2混合后在光照条件下发生爆炸生成HCl。


(3)“烟”与“雾”的区别：“烟”是指固体“小颗粒”，而“雾”是指“小液滴”，H2在Cl2中燃烧时集气瓶口的“白雾”是产物HCl与空气中的H2O(g)结合成的“盐酸小液滴”。


(4)“燃烧”是剧烈的发光发热的化学反应现象，燃烧不一定有O2参与反应，如Cl2也可以作助燃剂。





1 下列金属中，在一定条件下既能跟Cl2反应，又能跟稀盐酸反应，且均生成MCl2型化合物的是( )


A．Al B．Fe C．Cu D．Mg


[批注点拨]





[解析] Al与Cl2、盐酸反应生成AlCl3，Fe与Cl2反应生成FeCl3，Cu不与盐酸反应，Mg与Cl2、盐酸反应均生成MgCl2。


[答案] D


[练1] 将氯气通过软管通入鼠洞中，可以用来消灭田鼠。在此过程中利用了氯气下列性质中的( )


①黄绿色 ②密度比空气大 ③有毒 ④易液化


⑤溶于水


A．①②③ B．②③


C．③④ D．③④⑤


答案 B


解析 氯气密度比空气大，所以易通入鼠洞，其毒性可以杀死田鼠。


[练2] 下列各化合物不能由单质直接化合制取的是( )


A．FeCl3 B．CuCl2 C．AlCl3 D．FeCl2


答案 D


解析 因Cl2化学性质很活泼，与变价金属反应时生成高价态化合物，Fe元素有＋2、＋3价，Cu元素有＋1、＋2价，Al元素只有＋3价。


方法规律 氯气与金属反应时表现出强氧化性，与变价金属(如Fe)反应时得到高价金属氯化物(如FeCl3)；氯气不但能与大多数金属反应，还能与某些非金属单质如H2、P、S等反应。


知识点二 氯气与水、碱的反应








1．氯水的成分和性质


(1)氯水的成分


①氯水中的化学反应及有关电离方程式：


Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO，HClOH＋＋ClO－，2HClOeq \(=====,\s\up17(光照))2HCl＋O2↑。


②氯水的成分——“三分子四离子”：





(2)氯水的性质








2．液氯、新制氯水和久置氯水的比较








3．Cl2可与碱反应


(1)Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，该反应可用于工业制“84”消毒液和实验室吸收尾气中的Cl2。


(2)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O，该反应可用于工业制漂白粉，漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2，有效成分为Ca(ClO)2。





2 在氯水中存在多种分子和离子，它们在不同的反应中表现各自的性质。下列实验现象和结论一致且正确的是( )


A．加入有色布条，一会儿有色布条褪色，说明溶液中有Cl2存在


B．溶液呈黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2分子存在


C．先加入盐酸酸化，再加入AgNO3溶液产生白色沉淀，说明氯水中有Cl－存在


D．加入NaOH溶液，氯水黄绿色消失，说明有HClO分子存在


[批注点拨]





[解析] 次氯酸有强氧化性，能使有色布条褪色，向氯水中加入有色布条，一会儿有色布条褪色，说明溶液中有HClO存在，故A错误；氯气是黄绿色气体，且有刺激性气味，如果氯水呈黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2分子存在，故B正确；盐酸中含有氯离子，向氯水中加入盐酸后再加入硝酸银溶液生成氯化银白色沉淀，不能说明氯水中含有氯离子，故C错误；向氯水中加入氢氧化钠溶液，氯水黄绿色消失，说明氯水中Cl2分子逐渐被反应而消失，不能说明含有次氯酸，故D错误。


[答案] B


[练3] 常用氯气给自来水消毒，某同学用自来水配制下列物质的溶液，会使药品明显变质的是( )


①FeCl3 ②AgNO3 ③NaHCO3 ④MgCl2 ⑤NaOH


A．①②④ B．②③⑤


C．①②④ D．全部


答案 B


解析 氯气溶于水生成盐酸和次氯酸，具有酸性和氧化性，因此与硝酸银、碳酸氢钠和氢氧化钠都能发生化学反应，而与FeCl3和MgCl2不反应，故选B。


[练4] 下列物质具有漂白性的是( )


①湿润的氯气 ②液氯 ③硫酸酸化的漂白粉溶液 ④干燥的漂白粉 ⑤湿润的HCl ⑥硫酸酸化的NaClO溶液


A．①②③④⑤⑥ B．①③⑤⑥


C．①②④⑤ D．①③⑥


答案 D


解析 ①湿润的氯气中含有HClO；②液氯就是液态的干燥氯气，不含HClO；③硫酸酸化的漂白粉溶液中含有HClO；④干燥的漂白粉中不含HClO；⑤湿润的HCl中无HClO；⑥硫酸酸化的NaClO溶液中含有HClO。故选D项。


方法规律 (1)新制氯水(呈淡黄绿色)，属于混合物，若久置，则最终为盐酸(无色)，故久置的氯水颜色褪去(无Cl2)，氧化性减弱(无HClO、Cl2)，酸性增强。


(2)Cl2、NaClO、漂白粉本身并无漂白性，只有在一定条件下生成HClO时，才有漂白性，如干燥的Cl2不能使干燥的有色布条褪色。


(3)漂白液、漂白粉的漂白原理是2NaClO＋CO2＋H2O===Na2CO3＋2HClO、Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO。


(4)漂白粉敞口存放在潮湿的空气中容易失效，其原因是Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO；2HClOeq \(=====,\s\up17(光照))2HCl＋O2↑，所以漂白粉的保存方法是密封保存。


(5)HClO的漂白性是永久的破坏性漂白。











本课归纳总结


1.氯气是一种黄绿色、有毒的气体。


2．氯气与变价金属反应生成高价态的金属氯化物。


3．氯水的成分——“三分子、四离子”


“三分子”为Cl2、H2O、HClO；“四离子”为H＋、Cl－、ClO－、OH－。


4．HClO具有弱酸性、强氧化性、不稳定性和漂白性。


5．工业上用Cl2与NaOH溶液反应制“84”消毒液，实验室用NaOH溶液除去尾气中的Cl2。工业上用石灰乳吸收Cl2制漂白粉以便于Cl2的贮存和运输。





学习效果检测


1．下列关于氯水的叙述中，正确的是( )


A．新制氯水中既有分子，又有离子


B．新制氯水在光照的条件下，可以产生气体，该气体是氯气


C．新制氯水中滴加硝酸银溶液，没有任何现象


D．新制氯水不能使干燥的有色布条褪色


答案 A


解析 新制氯水中次氯酸分子能使干燥的有色布条褪色，在光照条件下：2HClOeq \(=====,\s\up17(光照))2HCl＋O2↑，产生的气体为O2，新制氯水中的Cl－与AgNO3产生白色沉淀AgCl。故只有A正确。


2．下列物质能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色的是( )


①氯气 ②液氯 ③新制氯水 ④氯气的酒精溶液 ⑤盐酸 ⑥盐酸酸化的漂白粉溶液


A．①②③ B．①②③⑥


C．③⑥ D．③④⑥


答案 C


3．将Cl2制成漂白粉的主要目的是( )


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．①② B．②③④ C．②③ D．②


答案 D


解析 将Cl2制成漂白粉的主要目的是转变成较稳定、便于贮存的物质。Ca(ClO)2比HClO稳定，便于贮存、运输。


4．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．加入石蕊试液，试液变红，说明该溶液不含OH－


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O2


答案 D


解析 A项，新制氯水中因含HClO而具有漂白性，Cl2没有漂白性；B项，氯水中含有少量OH－，其来源于H2O的电离；C项，氯水中的H＋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。


5．饱和氯水久置后，溶液中的各种粒子减少的是( )


①Cl2 ②H2O ③Cl－ ④HClO ⑤H＋


A．①②④ B．①②③ C．①④ D．②④


答案 A


解析 饱和氯水久置后会变为稀盐酸，所以Cl2、H2O、HClO均会减少。


6．下列实验过程中，不会产生气体的是( )





答案 C


解析 A项，新制氯水中的HClO见光分解生成氧气；B项，新制氯水中的H＋与发酵粉中的NaHCO3反应生成CO2；C项，新制氯水中的HCl与AgNO3反应生成AgCl沉淀和HNO3，没有气体产生；D项，H2O与Na2O2反应生成O2。


7．某学生应用如下图所示的方法研究物质的性质，其中气体A的主要成分是氯气，杂质是空气和水蒸气。回答下列问题：





(1)该项研究(实验)的主要目的是__________________________________。


(2)浓H2SO4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________________________。请在图中D处以图的形式表明克服事故隐患的措施。


答案 (1)探究Cl2与HClO谁有漂白性


(2)吸收气体A中的水蒸气 B中的布条不褪色，C中的布条褪色 (3)Cl2污染空气 如下图所示





解析 Cl2本身无漂白性，Cl2与H2O反应生成的HClO有漂白性，Cl2有毒，易与NaOH溶液发生反应：Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O。