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1课时导学案及答案
展开第1课时 氯气
目标与素养:1.知道氯的存在形态以及其主要以氯化钠的形式存在于海洋中。(宏观辨识)2.能正确说出氯气的物理性质。(宏观辨识)3.从氯的原子结构特点和氯气跟金属、非金属的反应,认识氯气是一种化学性质非常活泼的非金属单质。(宏观辨识与微观探析)4.知道氯气与水反应的产物,能正确列出氯水(新制氯水和久置氯水)的主要成分。(宏观辨识与微观探析)
一、氯气的物理性质
1.氯的原子结构及存在
2.氯气的物理性质
二、氯气的化学性质
1.氯气与金属单质的反应
写出下列反应的化学方程式,并指明主要反应现象:
(1)与钠反应2Na+Cl2eq \(=====,\s\up14(点燃))2NaCl,产生大量白烟;
(2)与铁反应2Fe+3Cl2eq \(=====,\s\up14(点燃))2FeCl3,产生大量棕黄色烟;
(3)与铜反应Cu+Cl2eq \(=====,\s\up14(点燃))CuCl2,产生大量棕黄色烟。
微点拨:①氯气能与绝大多数金属反应,一般把变价金属(如Fe、Cu)氧化到最高价。②氯气能与许多还原性化合物反应,如FeCl2溶液、KI溶液、SO2水溶液等。
2.氯气与非金属单质氢气的反应
在空气中点燃氢气,然后把导管伸入盛有氯气的集气瓶中。
(1)现象:氢气在氯气中安静地燃烧,发出苍白色火焰,集气瓶口上方呈现雾状。
(2)化学方程式:H2+Cl2eq \(=====,\s\up14(点燃))2HCl。
3.氯气与水的反应
(1)新制氯水能杀菌、消毒,是因为氯气与H2O反应,反应的化学方程式是Cl2+H2O===HCl+HClO,次氯酸具有强氧化性,能杀菌、消毒。
(2)次氯酸
①次氯酸是易溶于水的弱酸,比碳酸酸性弱,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:Cl2+H2O===H++Cl-+HClO。
②次氯酸不稳定,见光易分解,反应的化学方程式:2HClOeq \(=====,\s\up14(光照))2HCl+O2↑。
③次氯酸具有强氧化性,可用于自来水的杀菌消毒,还可以用作漂白剂。
(1)如何设计简单的实验证明次氯酸的酸性弱于碳酸?
提示:向次氯酸钙溶液中通入CO2气体,产生白色沉淀, 发生反应为Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO。
(2)结合次氯酸的性质分析该如何保存氯水?
[提示] 次氯酸不稳定,见光易分解,所以氯水应保存在棕色细口瓶中,密封、避光并置于阴凉处。
4.氯气与碱的反应
(1)与氢氧化钠溶液反应——制取漂白液
①制取反应的化学方程式:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
②离子方程式:Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O。
③漂白液的有效成分是次氯酸钠。
(2)与石灰乳反应——制取漂白粉
①制取反应的化学方程式: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。
(1)某地储存氯气的储罐泄漏,应如何指导附近的居民自救和治理污染?
[提示] ①氯气密度比空气大,应逆风往高处跑。②立即用浸过水或弱碱性溶液的毛巾捂住口鼻。③向空中喷洒NaOH溶液或石灰水。
(2)漂白粉是常用漂白剂。如果储存不当,在空气中久置后,易出现板结现象。
①请根据所学知识预测该结块中所含固体物质可能有哪些?并分析漂白粉失效的原因。
[提示] CaCl2、CaCO3。漂白粉能与空气中的CO2反应:Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO,次氯酸易分解而失效。
②若探究该结块中是否含碳酸钙,请写出你所用的试剂(除水外)。
[提示] 盐酸、澄清石灰水。
(3)怎样保存漂白粉、漂白精?
[提示] 密封、避光并置于阴凉干燥处。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)闻氯气气味时,用手轻轻在集气瓶瓶口煽动,使极少量氯气飘进鼻孔( )
(2)在充满氯气的集气瓶内加水,盖严后振荡,瓶内气体颜色变浅,液体变为黄绿色( )
(3)Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂( )
(4)在NaClO溶液中通入CO2生成HClO,可证明碳酸酸性强于HClO( )
[答案] (1)√ (2)√ (3)× (4)√
2.下列关于氯气的叙述中正确的是( )
A.钠在氯气中燃烧产生白烟
B.氯气可用于漂白,这是因为氯气具有漂白性
C.纯净的氢气可以在氯气中安静地燃烧,发出黄色火焰
D.氯气的水溶液可以导电,说明氯气是电解质
A [钠在氯气中燃烧,生成NaCl固体小颗粒,形成白烟,A项正确;氯气不具有漂白性,氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性,B项错误;氢气在氯气中燃烧发出苍白色火焰,C项错误;Cl2是单质,既不是电解质,也不是非电解质,D项错误。]
3.(1)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_______________________________________
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
(2)氯水久置或光照条件下均会变成稀盐酸,同时释放出氧气,说明次氯酸________,反应的化学方程式为_____________________
_____________________________________________________。
[答案] (1)花瓣褪色 新鲜的花瓣中含有水分,遇Cl2会产生HClO,HClO具有漂白性
(2)不稳定 2HClOeq \(=====,\s\up14(光照))2HCl+O2↑
1.氯水的成分
(1)氯水中的化学反应及物质的电离
Cl2+H2O===H++Cl-+HClO,H2OH++OH-,HClOH++ClO-,2HClOeq \(=====,\s\up14(光照))2HCl+O2↑。
(2)氯水的成分——“三分子、四离子”
2.氯水的性质
在氯水中含有多种微粒,因此在与不同物质发生反应时,表现出不同微粒的性质,现列表如下:
【典例】 氯水中含有多种成分,因而具有多种性质,根据氯水分别与图中四种物质发生的反应填空(a、b、c、d重合部分代表物质间反应,且氯水足量)。
(1)能证明氯水具有漂白性的是________(填“a”“b”“c”或“d”)。
(2)c过程中的现象是___________________________________,
b过程中反应的离子方程式为__________________________。
(3)a过程中反应的化学方程式为________________________。
[解析] a过程:氯水中含有Cl2分子,可将FeCl2氧化:2FeCl2+Cl2===2FeCl3;b过程:氯水中含有H+,可与COeq \\al(2-,3)反应,放出CO2:COeq \\al(2-,3)+2H+===H2O+CO2↑;c过程:氯水中含有Cl-,可与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀:Ag++Cl-===AgCl↓;d过程;氯水中有HClO分子和H+,可使石蕊试液先变红后褪色。
[答案] (1)d (2)溶液中产生白色沉淀 COeq \\al(2-,3)+2H+===H2O+CO2↑ (3)2FeCl2+Cl2===2FeCl3
1.下列关于氯水的叙述中正确的是( )
A.新制氯水中只含有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.光照氯水有气泡逸出,该气体是Cl2
D.氯水放置数天后,酸性减弱
B [新制氯水中有Cl2、HClO、H2O分子,H+、Cl-、ClO-等离子,故A项错误;新制氯水中含有H+和HClO,蓝色石蕊试纸遇H+变红,变红后的试纸被强氧化剂HClO氧化而褪色,B项正确;光照氯水发生反应2HClOeq \(=====,\s\up14(光照))2HCl+O2↑,逸出的气体是O2,不是Cl2,故C项错误;HClO分解后变成HCl,HCl是强酸,溶液的酸性增强,故D项错误。]
2.新制氯水中存在多种分子和离子,可通过实验的方法加以确定。下列有关新制氯水中存在的粒子的说法错误的是( )
A.加入含有硫酸氢钠的红色石蕊溶液红色褪去,说明有Cl2存在
B.加入有色布条,有色布条褪色,说明有HClO存在
C.新制氯水呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2存在
D.加入硝酸酸化的硝酸银溶液产生白色沉淀,说明有Cl-存在
A [氯气与水反应生成盐酸(强酸)和次氯酸(弱酸),反应后的溶液中含有氯气分子(新制氯水为浅黄绿色),次氯酸分子(使石蕊溶液褪色,具有漂白性),氯离子(与硝酸银溶液产生白色沉淀)。]
1.氯元素的原子结构示意图为 ,下列说法正确的是( )
A.氯原子在化学反应中易失去电子
B.氯原子易得到电子形成稳定的氯离子
C.氯元素的化合价只有-1价
D.氯的原子核外有7个电子
B [氯元素的原子最外层上有7个电子,易得到1个电子形成具有稳定结构的氯离子,B正确。]
2.下列关于氯气的叙述正确的是( )
A.钠在氯气中燃烧产生白色烟雾
B.红热的铜丝在氯气中燃烧生成CuCl
C.纯净的氢气可以在氯气中安静地燃烧,发出黄色火焰
D.向田鼠洞里通入氯气杀灭田鼠,利用了氯气有毒和密度较大的性质
D [A中钠在氯气中燃烧,生成NaCl固体小颗粒,形成白烟,没有雾出现(雾为小液滴),A错误;B中红热的铜丝在氯气中燃烧生成CuCl2,B错误;C中氢气在氯气中燃烧发出苍白色火焰,C错误;D中氯气有毒,密度比空气的大,可杀灭田鼠,D正确。]
3.下列氯化物既能由金属和氯气直接化合制得,又能由金属和盐酸反应制得的是( )
A.CuCl2B.FeCl2
C.NaCl D.FeCl3
C [A项,铜与盐酸不反应,错误;B项,铁与氯气反应生成氯化铁,与盐酸反应生成氯化亚铁,错误;C项,钠与氯气或盐酸反应均生成氯化钠,正确;D项,根据B中分析可知D错误。]
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
C [HClO是一元弱酸,酸性比碳酸弱。]
5.某化工厂生产的漂白粉,产品说明书如下:
漂白粉使用说明书
主要成分:次氯酸钙、氯化钙
用法用量:每次取漂白粉2 g,水1 000 mL,配成0.2%~0.3%的浊液。
将病人用具浸泡其中5~10分钟,如需要,浓度可提高,时间可延长。
注意事项:……
回答下列问题:
(1)请你为漂白粉写一份保存、使用的注意事项(不超过35字)_____________________________________________________。
(2)用化学方程式表示:①漂白粉的生产原理:
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
②一般情况下,漂白粉失效的主要原因:
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
[答案] (1)密封、避光保存在阴凉处,随配随用,勿接触皮肤,不能用以漂洗丝、毛织品等
(2)①2Ca(OH)2+2Cl2===Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
②Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO、2HClOeq \(=====,\s\up14(光照))2HCl+O2↑
颜色
状态
气味
毒性
溶解性
黄绿色
气体
刺激性气味
有毒
1体积的水溶解约2体积的氯气
氯水的成分、性质及应用
所加试剂
参与反应的微粒
实验现象
离子方程式或解释
AgNO3溶液
Cl-
白色沉淀
Cl-+Ag+===AgCl↓
Na2CO3固体
H+
有气泡产生
2H++COeq \\al(2-,3)===CO2↑+H2O
有色布条
HClO
布条颜色褪去
漂白性
FeCl2溶液
Cl2
溶液变棕黄色
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
石蕊溶液
HClO、H+
先变红后褪色
酸性和漂白性
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