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课时学案

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第1课时　氯气的性质课程解读 课标要点学科素养氯原子的结构及氯气的物理性质通过氯气泄漏自救方案的设计，培养学生的科学态度与社会责任素养氯气的化学性质学生通过设计验证氯气的性质的实验，培养科学探究与创新意识氯水与次氯酸的性质能根据氯水中的微粒种类和性质，预测氯水的性质，以提高学生的证据推理与模型认知的素养水平   (见学生用书P31)知识点一　氯的原子结构及氯气的物理性质1．氯的原子结构及氯元素的存在(1)氯的原子结构原子结构示意图为____，氯原子容易__得到__1个电子而形成Cl－。(2)氯元素的存在氯在自然界中以__化合__态存在，主要以__NaCl__的形式存在。2．氯气的物理性质 颜色状态气味毒性特性溶解性(25℃时)__黄绿__色气体刺激性__有__毒易液化1体积水溶解约__2__体积氯气【小结】闻气体气味的安全方法(扇闻法)稍打开集气瓶的玻璃片，用手轻轻在瓶口扇动，使极少量的气体飘进鼻孔，这是化学实验中闻气体气味的基本方法。知识点二　氯气的化学性质1．与金属单质的反应(1)与钠反应的化学方程式：__2Na＋Cl22NaCl__。现象：产生__黄__色火焰和__白__色的烟。(2)与铜反应的化学方程式：__Cu＋Cl2CuCl2__。现象：集气瓶里充满棕黄色的烟。(3)与铁反应的化学方程式：__2Fe＋3Cl22FeCl3__。现象：集气瓶里充满棕褐色的烟。2．与非金属单质的反应如与H2反应的化学方程式：__H2＋Cl22HCl__，现象：安静地燃烧，发出__苍白__色的火焰，瓶口产生__白雾__。【提醒】①“烟”是指固体小颗粒分散在空气中，“雾”是指小液滴分散在空气中。②氯气在加热条件下能与大多数金属化合，生成高价金属氯化物。3．与水的反应氯气的水溶液称为__氯水__，在常温下溶于水的部分氯气与水反应生成HCl和HClO，反应的化学方程式为__Cl2＋H2O===HCl＋HClO__。4．与碱的反应(1)与NaOH溶液反应化学方程式为__Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O__，因此实验室常用__NaOH溶液__吸收Cl2尾气，防止污染。(2)与石灰乳[Ca(OH)2]反应化学方程式为__2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O__，此反应用于工业制__漂白粉__。漂白粉的主要成分为__CaCl2和Ca(ClO)2__，有效成分为__Ca(ClO)2__。漂白粉在空气中变质的化学方程式为__Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，2HClO2HCl＋O2↑__，故漂白粉应__密封__保存在阴暗处。【小结】漂白粉中的有效成分Ca(ClO)2其实不具有漂白性，其在用于漂白时要放置一段时间，目的是产生HClO，因为HClO才具有漂白作用，原理是Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO。知识点三　氯水与次氯酸的性质1．新制氯水的成分(1)在氯水中滴入AgNO3溶液，现象为__产生白色沉淀__，说明氯水中存在__Cl－__。(2)将氯水滴到淀粉KI试纸上，现象为__试纸先变蓝后褪色__，说明氯水中存在__Cl2、HClO__。(3)在氯水中加入NaHCO3固体，现象为__产生无色气体__，说明氯水中存在__H＋__。(4)将氯水滴在红布条上，现象为__红布条褪色__，说明氯水中存在__HClO__。2．次氯酸的性质(1)酸性：次氯酸是一种__弱__酸，酸性比碳酸__弱__。(均填“强”或“弱”)(2)不稳定性：次氯酸见光会分解产生HCl和O2，化学方程式为__2HClO2HCl＋O2↑__。(3)强氧化性：自来水常用氯气来消毒(目前已逐步用ClO2代替)，实质就是利用__HClO__杀死水中的病菌，起到消毒作用。(4)漂白性：次氯酸可以使许多有色物质褪色，如湿润的有色布条。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)氯气的水溶液可以导电，说明氯气是电解质。(　×　)(2)新制氯水可以使蓝色石蕊试纸先变红后褪色。(　√　)(3)氯气可以使湿润的有色布条褪色，但是实际起漂白作用的物质是次氯酸而不是氯气。(　√　)(4)光照氯水有气泡逸出，该气体是氯气。(　×　)(5)新制氯水必须用棕色瓶密封保存。(　√　)(6)干燥的Cl2不具有漂白性，湿润的Cl2具有漂白性。(　√　)(7)漂白粉是一种纯净物。(　×　)(8)久置氯水酸性减弱。(　×　)2．下列物质中，含有自由移动的氯离子的是(　D　)①食盐溶液　②氯化氢水溶液　③氯酸钾　④液态氯化氢　⑤新制氯水A．①②③　　　　　B．②③④C．③④⑤D．①②⑤【解析】氯酸钾中含有ClO，没有氯离子，液态氯化氢中是氯化氢分子，不含氯离子。3．下列关于液氯和氯水的叙述中正确的是(　A　)A．液氯是纯净物，氯水是混合物B．液氯和氯水都有酸性C．液氯的漂白作用比氯水更强D．液氯无色，氯水呈黄绿色【解析】液氯指的是液态单质氯，是纯净物，没有酸性，没有漂白性，呈黄绿色；氯水是氯气的水溶液，含有H2O、HClO、Cl2和H＋、Cl－、ClO－、OH－，是混合物，有酸性，有漂白性，呈浅黄绿色。4．(1)氯气为什么不能使干燥的有色布条褪色，而能使湿润的有色布条褪色？(2)结合次氯酸的性质分析如何保存氯水？(3)向含有酚酞的氢氧化钠溶液中滴加氯水，溶液红色褪去，如何验证是什么原因造成的？答：(1)因为真正起漂白作用的是HClO，干燥的氯气中没有次氯酸，不能起漂白作用。(2)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。(3)可能有两种原因：一是氯水中含有具有强氧化性的HClO，它的漂白性使溶液褪色；二是氯水中含有H＋，能中和OH－使溶液褪色。通过向褪色后的溶液中再加入氢氧化钠溶液，看溶液是否重新变为红色来验证褪色的原因。(见学生用书P32)角度1：氯气的物理性质【讨论】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？答：(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)向空中喷洒石灰水。2．你知道通常从哪些方面认识物质的物理性质吗？答：物质的物理性质一般包括色、态、味、密度、硬度、熔点、沸点。所以在观察时要客观、全方位地观察。3．实验室中怎样安全地闻气体气味？答：稍打开集气瓶的玻璃片，用手轻轻在瓶口扇动，仅使极少量的气体飘进鼻孔。4．液氯和氯气是同一种物质吗？答：是。在一定温度和压强下，使氯气液化即得液氯，因此液氯和氯气是同一种物质。当氯气泄漏时，作为消防干警现场的下列处理方法和过程较合理的是(　B　)①及时转移疏散人群，同时向有关部门如实报告事故有关情况　②被转移人群可戴上用小苏打水浸湿的口罩　③用高压水枪向空中喷洒含碱性物质的水溶液④及时清理现场，检查水源和食物等是否被污染　⑤将人群转移到地势较低的地方即可，不必走太远A．②③④⑤　　　　　　B．①②③④C．①②③⑤D．①③④⑤【解析】氯气的密度比空气大，应转移到地势较高处，所以⑤不合理。角度2：氯气的化学性质【讨论】1．根据氯气与金属、非金属的反应事实和现象，分析燃烧是否必须要有氧气参与？通过实验现象，分析“烟”和“雾”有何区别？答：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Cl2在H2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)。2．氯气有毒，为防止环境污染，实验室是选用NaOH溶液还是Ca(OH)2溶液来吸收氯气？为什么？答：选用NaOH溶液，因为Ca(OH)2的溶解度较小，溶液的浓度较小，吸收氯气的能力较弱。3．使用漂白粉时，为什么常加少量盐酸或醋酸？答：Ca(ClO)2与酸反应生成HClO，增强漂白效果。下列有关氯气的叙述中，不正确的是(　C　)A．红热的铜丝在氯气中剧烈燃烧，生成棕黄色烟B．钠在氯气中燃烧，生成白色的烟C．纯净的氢气在氯气中安静地燃烧，在集气瓶口形成白色烟雾D．氯气能与水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸见光易分解【解析】红热的铜丝在Cl2中剧烈燃烧，生成CuCl2，现象是有棕黄色烟生成，A项正确；钠在Cl2中燃烧，生成NaCl，现象为生成白色的烟，B项正确；纯净的氢气在氯气中安静地燃烧，生成HCl，HCl接触到空气中的水蒸气形成白雾，C项错误；氯气能与水反应生成HCl和HClO，HClO见光易分解生成HCl和O2，D项正确。 某化学老师为进行氯气与金属钠反应的实验设计了如图所示装置。将一根玻璃管与氯气发生器相连，玻璃管内放一块黄豆粒大的金属钠(已吸净煤油)，玻璃管尾部塞一团浸有NaOH溶液的棉花。先用酒精灯给钠预热，钠熔成小球时，撤去酒精灯，立即通入氯气，钠着火燃烧，生成大量白烟。以下叙述错误的是(　C　)A．反应生成的大量白烟是氯化钠固体B．玻璃管尾部塞一团浸有NaOH溶液的棉花的目的是吸收过量的氯气，以免其污染空气C．钠着火燃烧产生苍白色火焰D．发生的反应为2Na＋Cl22NaCl【解析】A项，Na和Cl2发生反应生成NaCl固体，对应的现象是发出黄色火焰，有白烟(NaCl)生成；B项，Cl2有毒，为防止空气污染，用NaOH溶液吸收多余的Cl2；C项，钠着火燃烧产生黄色火焰。1．下列说法不正确的是(　B　)A．钠和铁一样，都能在氯气中燃烧生成金属氯化物B．液氯是氯气的水溶液，它能使干燥的有色布条褪色C．氯气跟变价金属反应生成高价金属氯化物D．氯水具有杀菌、漂白作用是因为氯水中含有强氧化性的次氯酸【解析】液氯是液态的Cl2，不能使干燥有色布条褪色，B项错误。2．下列关于氯气的说法中正确的是(　C　)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【解析】铜在氯气中燃烧生成氯化铜，氯化铜溶于水得到蓝色(或蓝绿色)溶液，A项错误；铁与盐酸反应生成氯化亚铁，B项错误；钠在氯气中燃烧产生黄色的火焰，D项错误。3．下列氯化物既能由金属和氯气直接反应制得，又能由金属和盐酸反应制得的是(　D　)A．CuCl2　　　　　　　　B．FeCl2C．FeCl3D．ZnCl2【解析】铜与盐酸不反应，A项错误；Cl2具有强氧化性，能把变价金属氧化至最高价态，故铁与氯气反应生成FeCl3，而盐酸中H＋的氧化能力较弱，只能把铁氧化为＋2价的亚铁离子，生成FeCl2，B、C两项错误。   1．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，氯水中参与反应的粒子不同。2．次氯酸的漂白原理、特点及应用范围3．新制氯水、久置氯水、液氯三者的区别 名称新制氯水(Cl2的水溶液)久置氯水(稀盐酸)液氯(Cl2的液体状态)分类混合物混合物纯净物颜色黄绿色无色黄绿色组成粒子H2O、Cl2、HClO、ClO－、H＋、Cl－、OH－H＋、Cl－、OH－、H2OCl2主要性质黄绿色溶液，能导电，具有酸性、氧化性、漂白性无色溶液，能导电，具有酸性黄绿色液体，不导电，具有氯气的性质在氯水中存在多种分子和离子，可通过实验的方法加以确定，下列说法中可能错误的是(　A　)A．加入含有NaOH的酚酞溶液，红色褪去，说明有H＋存在B．加入有色布条后，有色布条褪色，说明有HClO分子存在C．氯水呈浅黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2分子存在D．加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀，说明有Cl－存在【解析】氯气溶于水，且与水发生反应，氯水的成分呈现多样性，加入含有NaOH的酚酞溶液，红色褪去，可能是氯水中的H＋将OH－中和，也可能是HClO将溶液漂白，A项错误；HClO有强氧化性，可使有色布条褪色，B项正确；氯水中因含有Cl2分子而呈浅黄绿色且有刺激性气味，C项正确；氯水中含有Cl－，与硝酸酸化的AgNO3溶液反应产生白色沉淀，D项正确。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，发现氯水呈浅黄绿色，证明氯水中含有的粒子是__Cl2__(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__H＋__。(3)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__HClO__。(4)将紫色石蕊溶液滴入新制氯水中，溶液显红色，说明氯水中含有的粒子是__H＋__；过一会儿，溶液的颜色褪去，说明氯水中含有的粒子是__HClO__。(5)向氯水中滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成，说明氯水中含有的粒子是__Cl－__。(6)氯水经光照后，颜色逐渐消失，并放出气体，该气体是__O2__，溶液的酸性__增强__(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粒子是__Cl2、ClO－、HClO__。 1．用自来水养金鱼时，通常先将自来水日晒一段时间后，再注入鱼缸，其目的是(　D　)A．利用紫外线杀死水中的细菌B．提高水温，有利于金鱼生长C．增加水中氧气的含量D．促使水中的次氯酸分解【解析】自来水常用Cl2消毒，Cl2溶于水会与水反应生成HClO，HClO是强氧化剂，它的存在对金鱼有害，而HClO见光易分解，则自来水日晒一段时间可除去水中的HClO。2．下列关于氯水的叙述正确的是(　C　)A．新制氯水中只含Cl2和H2O分子B．光照氯水有气泡逸出，该气体是Cl2C．氯水久置后酸性将增强D．液氯较氯水有更强的漂白性【解析】新制氯水中主要含有三种分子H2O、Cl2、HClO和四种离子H＋、Cl－、ClO－、极少量的OH－，A项错误；氯水光照后发生反应：2HClO2HCl＋O2↑，生成强酸盐酸，放出O2，B项错误，C项正确；液氯是液态氯气，不具有漂白性，D项错误。3．将紫色石蕊溶液滴入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(　B　)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．②③④C．①②③　D．④⑤【解析】Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl和NaClO，当Cl2过量时，Cl2与水反应生成HCl和HClO，溶液呈酸性，因此使石蕊溶液变红色，而HClO有漂白性，又使溶液褪色。1．下列描述中正确的是(　C　)A．氢气在氯气中安静地燃烧，发出苍白色火焰，在瓶口有白烟生成B．红热的过量铁丝在氯气中剧烈燃烧，产生大量的红棕色烟雾C．钠在氯气中剧烈燃烧，发出黄色火焰，产生白烟D．氯化铜既可通过铜和氯气化合反应制得，又可通过铜和盐酸反应制得【解析】氢气在氯气中燃烧生成氯化氢气体，发出苍白色火焰，瓶口有白雾生成，故A错误；铁与氯气反应产生棕褐色的烟，产物为FeCl3，故B错误；金属钠在氯气中剧烈燃烧，火焰呈黄色，有白烟生成，白烟中含固体氯化钠，故C正确；铜与盐酸不反应，所以不能由盐酸与铜反应得到氯化铜，故D错误。2．下列关于氯元素的单质及其化合物的说法正确的是(　B　)A．Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能做氧化剂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中燃烧生成FeCl2【解析】Cl2中Cl元素为0价，处于中间价态，在化学反应中可做氧化剂也可做还原剂，如反应Cl2＋H2O===HCl＋HClO中，氯气既做氧化剂又做还原剂，故A错误；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，因此在瓶口出现白雾，故B正确；新制氯水中含有HClO，因而可以使干燥的有色布条褪色，而液氯中只含有氯气分子，不能使干燥的有色布条褪色，故C错误；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，反应产物与二者量的相对多少无关，故D错误。3．下列实验现象的描述错误的是(　A　)A．新制氯水使碘化钾试纸呈蓝色B．向NaHCO3固体中加入新制氯水，有无色气体产生C．向新制氯水中加入锌片，有无色气体产生D．在新制氯水中滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成【解析】新制氯水能与碘化钾反应生成碘单质，但没有淀粉，故试纸不会呈蓝色，A错误；向NaHCO3固体中加入新制氯水，碳酸氢钠与氯水中的盐酸反应生成二氧化碳气体，故有无色气体产生，B正确；向新制氯水中加入锌片，有无色气体产生，该气体为氢气，C正确；新制氯水中含氯离子，故滴加AgNO3溶液有白色沉淀氯化银生成，D正确。4．“84”消毒液(NaClO溶液)可用于消毒，下列说法正确的是(　B　)A．NaClO溶液的消毒原理是生成Cl2B．NaClO暴露在空气中变质形成HClOC．NaClO溶液漂白原理与活性炭相同D．“84”消毒液可与“洁厕灵”(HCl)混合使用【解析】NaClO溶液的消毒原理是由于该物质具有强氧化性，会将细菌、病毒氧化，导致蛋白质发生变性而失去其生理活性，而没有产生Cl2，A错误；NaClO暴露在空气中，会与空气中的CO2、H2O发生反应产生HClO，B正确；NaClO溶液漂白是氧化漂白，而活性炭漂白是物理吸附，因此二者的漂白原理不相同，C错误；“84”消毒液的主要成分是NaClO，“洁厕灵”的主要成分是HCl，若二者混合使用，会发生氧化还原反应产生有毒气体Cl2，因此二者不能混合使用，D错误。5．Ⅰ.NaClO是“84”消毒液的有效成分。请回答下列问题：(1)NaClO中Cl元素的化合价是__＋1__价。(2)浸泡衣物时加入“84”消毒液，在空气中放置一段时间后漂白效果更好，结合离子方程式解释原因：　　 __发生反应：ClO－＋CO2＋H2O===HClO＋HCO，生成HClO漂白效果更好__。(已知酸性：H2CO3>HClO>HCO)(3)若将“84”消毒液与洁厕灵(主要成分是HCl)混合使用，会产生黄绿色的有毒气体，其反应的离子方程式是__Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O__。Ⅱ.Cl2是一种有毒气体，如果泄漏会造成严重的危害。(1)已知3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2，化工厂可用浓氨水来检验Cl2是否泄漏。该反应中被氧化和未被氧化的NH3分子的个数比为__1∶3__。(2)喷洒石灰乳等碱性物质可以减轻少量Cl2泄漏造成的危害。Cl2和石灰乳反应的化学方程式是__2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O__。(3)实验室常用烧碱溶液吸收Cl2。若将Cl2通入热的烧碱溶液中，可以得到NaCl、NaClO和NaClO3的混合液。当混合液中Cl－和ClO的个数比为15∶2时，混合液中ClO－和ClO的个数比为__5∶2__。【解析】Ⅰ.(1)设NaClO中Cl元素的化合价为x，则有＋1＋x＋(－2)＝0，解得x＝＋1。(2)浸泡衣物时加入“84”消毒液，在空气中放置一段时间后漂白效果更好，这是由于空气中含有的CO2气体溶解在水中形成H2CO3，由于酸性：H2CO3>HClO>HCO，所以H2CO3与“84”消毒液中的NaClO反应生成HClO和NaHCO3，HClO具有漂白性，浓度增大，溶液的漂白性增强，反应的离子方程式是ClO－＋CO2＋H2O===HClO＋HCO。 (3)若将“84”消毒液与洁厕灵(主要成分是HCl)混合使用，二者会发生氧化还原反应，产生黄绿色的有毒气体Cl2，其反应的离子方程式是2H＋＋Cl－＋ClO－===Cl2↑＋H2O。Ⅱ.(1)在反应3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2中，N元素的化合价由NH3中的－3价变为N2中的0价，化合价升高，被氧化，参加反应的8个NH3中有2个NH3被氧化，所以该反应中被氧化的NH3和未被氧化的NH3分子的个数比为2∶6＝1∶3。(2)Cl2和石灰乳反应生成CaCl2、Ca(ClO)2和H2O，反应的化学方程式是2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。 (3)若将Cl2通入热的烧碱溶液中，可以得到NaCl、NaClO和NaClO3的混合液。反应过程中Cl2既是氧化剂又是还原剂，当混合液中Cl－和ClO的个数比为15∶2时，设Cl原子得到的电子数是15，则反应生成2个ClO失去的电子数是2×5＝10，根据得失电子守恒知，反应生成ClO－失去的电子数是5，由于反应中每生成1个ClO－失去1个电子，所以反应生成5个ClO－，混合液中ClO－和ClO的个数比为5∶2。