1、第一单元氯、溴、碘及其化合物第1课时氯气的生产原理及其性质目标与素养：1.了解氯气的工业制法，掌握氯气的实验室制法。(科学探究与创新意识)2.了解氯元素的存在、氯气的物理性质，掌握氯气得化学性质。(宏观辨识与微观探析)3.了解氯水的主要性质及应用。(宏观辨识与微观探析)一、氯气的生产原理1海水中的化学物质(1)元素种类：80多种。(2)氯化物：主要为氯化钠，其次为氯化镁、氯化钙、氯化钾等。(3)溴元素：被称为“海洋元素”，原因是地球上99%以上的溴蕴藏在海水中。(4)碘元素：含量丰富，达81010 t。2氯气的工业制法以电解食盐水为基础制取氯气等产品的工业称为氯碱工业。(1)氯气的制备原理：反
2、应的化学方程式为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。(2)实验室电解饱和食盐水实验装置实验操作a接通电源，观察食盐水发生的变化。通电一段时间后，将小试管套在a管上，收集U形管左端产生的气体。2 min后，提起小试管，并迅速用拇指堵住试管口，移近点燃的酒精灯，松开拇指，检验收集到的气体。b取一支小试管，用向上排空气法收集从b管导出的气体，观察收集到的气体的颜色。c关闭电源，打开U形管左端的橡皮塞，向溶液中滴加12滴酚酞溶液，观察溶液的颜色。实验分析实验现象结论a出现爆鸣声a管中气体为氢气b产生黄绿色的气体b管中气体为氯气c铁棒端溶液变红石墨棒端溶液不变色U形管左端溶液显碱性U形管右端溶液不显
3、碱性实验结论根据实验推断电解饱和食盐水的产物是H2、Cl2、NaOH溶液。3氯气的实验室制法(1)反应原理： MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O。(2)实验装置A装置为气体发生装置，作用是制备气体。B装置为收集装置，作用是收集气体。C装置为尾气处理装置，作用是吸收多余Cl2。1含有4 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应，能生成1 mol Cl2吗？提示不能，因为随着反应的进行，盐酸的浓度变小，MnO2与稀盐酸不反应，故生成的Cl2小于1 mol。2实验室制取氯气时，由于反应条件是“浓盐酸”和“加热”，生成的Cl2中含挥发出来的HCl气体和水蒸气，若实验室要制取纯净、干燥的C
4、l2，如何除去Cl2中的杂质并干燥？提示用饱和食盐水除去Cl2中的HCl，并用浓硫酸干燥。二、氯气的性质1氯气的物理性质颜色密度气味毒性状态溶解性特性黄绿色比空气大刺激性气味有毒气体1 体积水约能溶解2 体积氯气易液化2.氯气的化学性质氯元素的原子结构示意图为，由此可知：氯原子在化学反应中容易得到1个电子。氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质，能与多种物质直接发生反应。(1)能与绝大多数金属反应生成盐微点拨Cl2与变价金属反应时生成高价态的金属氯化物，即Cl2与Fe反应，不论Cl2是否过量均生成FeCl3而不是FeCl2。(2)Cl2与非金属单质的反应操作H2在Cl2中燃烧H2和Cl2的混合气
5、体光照现象H2在盛有Cl2的集气瓶中安静地燃烧，发出苍白色火焰，集气瓶口有白雾产生发生爆炸反应原理H2Cl22HCl(3)氯气与水的反应氯气能溶于水，其水溶液俗称氯水。按照表中要求完成氯水的性质实验，将实验现象及有关结论填入表中：实验操作实验现象实验结论有色布条不褪色干燥氯气不具有漂白性有色布条褪色新制氯水具有漂白性新制氯水具有漂白性是因为氯气与H2O反应生成了HClO，反应的化学方程式是Cl2H2OHClHClO，该反应的氧化剂是Cl2，还原剂是Cl2。次氯酸(HClO)的性质a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为Cl2H2OHCl
6、HClO。b次氯酸不稳定，见光易分解，反应的化学方程式为2HClO2HClO2。c次氯酸具有强氧化性，其氧化性比Cl2强，可用于自来水的杀菌消毒，还可用作漂白剂。微点拨干燥的Cl2没有漂白性，但湿润的Cl2由于生成了HClO而具有漂白性。(4)氯气与碱溶液的反应氯气与NaOH反应的化学方程式：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，工业生产和实验室常用氢氧化钠溶液吸收氯气尾气。氯气与Ca(OH)2反应的化学方程式：2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O。漂白粉a漂白粉的成分为CaCl2、Ca(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2。b漂白粉长期露置于空气中，最终会生成
7、CaCl2，其反应原理为Ca(ClO)2H2OCO2=CaCO32HClO、2HClO2HClO2、CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2。漂白液(漂白精)：漂白液的有效成分为次氯酸钠(NaClO)。微点拨工业制备漂白粉时只能用石灰乳而不能用石灰水；漂白粉在空气中变质包括两个反应过程：一是Ca(ClO)2与空气中CO2、H2O反应，二是生成的HClO分解。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)Cl2以液态形式存在时可称作氯水或液氯 ()(2)氢气在氯气中燃烧，生成白色烟雾()(3)有氯气参加的化学反应必须在溶液中进行() (4)钠在氯气中燃烧生成固体NaCl()2(双选)下列说法不
8、正确的是()AH2在Cl2中燃烧会产生淡蓝色火焰B氯水用于漂白是因为HClO的存在C漂白粉是混合物，其有效成分是次氯酸钠D漂白粉放入稀盐酸中可以提高漂白速度ACH2在Cl2中燃烧会产生苍白色火焰，A错误；漂白粉的有效成分为次氯酸钙，C错误；漂白粉放入稀盐酸中会发生反应Ca(ClO)22HCl=CaCl22HClO，从而加快HClO的产生，提高漂白速度。3下列关于氯气制取方法的说法中，不正确的是()A电解饱和食盐水制氯气时，与电源正极相连的石墨棒上方充满黄绿色气体B工业上用电解饱和食盐水的方法制取氯气的同时得到烧碱C实验室制法和电解饱和食盐水制法的化学方程式是不同的D实验室制取氯气时，最好大火加
9、热，使温度迅速升高D电解饱和食盐水制氯气时，Cl在与电源正极相连的石墨棒上转化为Cl2，A正确，B、C正确；浓盐酸具有挥发性，实验室制取氯气时，应缓缓加热以减少浓盐酸的损失，D错误。氯水的成分与性质1.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Cl2Cl2、H2O、HClO、H、Cl、OH、ClOH、Cl、H2O、OH颜色黄绿色黄绿色无色性质氧化性酸性、强氧化性、漂白性酸性2.在不同反应中，氯水起作用的成分不同，现列表如下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ClAg=AgClNa2CO3固体H有气泡产生CO2H=H2OCO2有色布条HCl
10、O布条颜色褪去HClO有漂白性石蕊溶液HClO、H先变红后褪色酸性和漂白性镁粉Cl2、H氯水的颜色褪去并有气泡产生MgCl2MgCl2 Mg2H=Mg2H2特别提醒：氯水中含有Cl2、HClO，当氯水发生氧化还原(如与FeCl2、NaBr、KI等)反应时，只看作Cl2参与反应，如2FeCl2Cl2=2FeCl3；当考虑氯水的漂白性和消毒性时，只看作HClO起作用。下列实验现象，与新制氯水中的某些成分(括号内物质)没有关系的是()A将NaHCO3固体加入新制氯水中，有无色气泡产生(H)B氯水呈浅黄绿色(Cl2)C将AgNO3溶液滴加到新制氯水中，有白色沉淀产生(Cl)D新制氯水使红色布条褪色(H
11、Cl)DA项，由于氯水中存在HCl，则发生反应NaHCO3HCl=NaClH2OCO2，表现出酸性，即H的性质；B项，氯气为黄绿色气体，溶解在水中使其水溶液呈浅黄绿色；C项，能发生反应HClAgNO3=AgClHNO3，表现出Cl的性质；D项，新制氯水使红色布条褪色是次氯酸的漂白作用，错误。1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_；(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，
12、溶液呈红色，起作用的微粒是_，过一会儿，溶液的颜色逐渐褪去，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”)。解析氯水中含有的微粒有Cl2、HClO、H2O、H、Cl、ClO和OH。含有Cl2，使溶液呈现黄绿色；(2)滴入Na2CO3溶液有气体生成，证明溶液呈酸性，含H；(3)氯水能使有色布条褪色，说明具有漂白性，证明氯水中含有HClO；(4)紫色石蕊溶液滴入新制氯水中，溶液呈红色，说明有H存在，一会溶液逐渐褪色，则是因为HClO起漂白作用；(5)向氯水中
13、滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成，证明氯水中有Cl；(6)HClO不稳定，见光易分解放出O2，并生成盐酸，由于HClO为弱酸，而盐酸是强酸，故溶液酸性增强。答案(1)Cl2(2)H(3)HClO(4)HHClO(5)Cl(6)O2增强氯气的实验室制法1试剂的选择通常选用浓盐酸和具有强氧化性的物质(MnO2、KMnO4等)来制取氯气。如MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O2发生装置选取发生装置的依据是制取气体所用试剂的状态和反应条件(加热与否)。以此分析可知，实验室制取氯气是加热固体与液体的混合物，所以应选用固液加热制气
14、发生装置。3收集方法选用收集方法的主要依据是气体的密度和水溶性。因为氯气能溶于水，密度比空气的大，所以收集氯气时，不能用排水法，应该用向上排空气法。Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小，也可用排饱和食盐水法收集Cl2。4干燥剂的选择选择气体干燥剂的主要依据是被干燥气体不能与干燥剂反应。如氯气能与碱反应，所以不能用碱石灰进行干燥，常用浓硫酸、五氧化二磷等进行干燥。5吸收装置氯气有毒，实验室制取氯气时应在密闭系统或通风橱中进行，通常在收集装置的后面连接盛有NaOH溶液的吸收装置。6验满常用湿润的淀粉-碘化钾试纸或湿润的蓝色石蕊试纸检验Cl2。方法是将湿润的淀粉-碘化钾试纸靠近集气瓶瓶口，试纸变蓝，或将
15、湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶瓶口，试纸先变红后褪色，则可证明Cl2已收集满。某学生设计如图实验装置用于制备纯净的Cl2。(1)装置中有五处错误，请指出：_；_；_；_；_。(2)在更正后的装置图中，仪器中的饱和食盐水、浓硫酸、氢氧化钠溶液的作用分别是：饱和食盐水的作用：_；浓硫酸的作用：_；氢氧化钠溶液的作用：_。解析从实验原理上来说，氯气是用浓盐酸与二氧化锰在加热的条件下制取，不能用稀盐酸，因为稀盐酸与二氧化锰不反应；制得的氯气中混有HCl和水蒸气，应依次通过盛有饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶将其除去；因为氯气有毒，应用尾气吸收装置，以避免对环境的污染；因为氯气比空气重，应用向上排空气法收集。答
16、案(1)用长颈漏斗错误，应用分液漏斗不能用稀盐酸，应用浓盐酸没有用酒精灯，应用酒精灯加热盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒，应更换位置盛饱和食盐水的洗气瓶中的进气导管应插入液面，出气导管不应插入液面(2)除去混在氯气中的HCl除去混在氯气中的水蒸气吸收多余的Cl2，防止污染环境2图中为实验室制取氯气及性质验证的装置图：参考装置图回答下列问题：(1)请指出仪器a的名称_，仪器b的名称_，写出装置A中反应的化学方程式_。(2)在装置D中可观察到的现象是_，装置E中可观察到的现象是_，装置F中可观察到的现象是_。(3)写出装置H的化学方程式_。解析(1)由装置图可知，仪器a的名称是分液漏
17、斗，仪器b的名称是圆底烧瓶，装置A中的化学反应方程式为MnO24HCl(浓)Cl2MnCl22H2O。(2)Cl2本身没有漂白作用，它与水反应生成的HClO有漂白作用，因此干燥的有色布条不会褪色，湿润的有色布条会褪色，湿润的淀粉KI试纸变蓝色。(3)装置H中盛放的是NaOH溶液，它的作用是吸收Cl2，防止污染环境，发生反应的化学方程式为Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。答案(1)分液漏斗圆底烧瓶MnO24HCl(浓)Cl2MnCl22H2O(2)干燥的有色布条无变化湿润的有色布条褪色湿润的淀粉KI试纸变蓝(3)Cl22NaOH=NaClNaClOH2O1一家大型化工厂发生爆炸，有大量
18、的Cl2扩散，下列应急措施不正确的是()A向顺风方向的低洼处跑B用浸有纯碱液的毛巾捂住口鼻迅速逃离C向逆风方向的高处跑D来不及逃离的可用浸湿的棉被堵好门窗，并及时请求救援A氯气有毒且密度比空气大，如果发生氯气泄漏，氯气向顺风方向和低洼处扩散较快，应逆风向高处跑，A项错误，C项正确；氯气能和碱反应生成盐，可以用浸有弱碱性溶液的毛巾捂住口鼻来防止氯气中毒，B项正确；氯气能和水反应，来不及逃离的可用浸湿的棉被堵好门窗，并及时请求救援，D项正确。2下列现象不属于H2在Cl2中燃烧现象的是()A苍白色火焰B瓶口有白雾C集气瓶内气体颜色变浅D爆炸DH2在Cl2中燃烧，发出苍白色火焰，瓶口因生成的HCl吸收
19、空气中的H2O生成盐酸小液滴而形成白雾，集气瓶内气体的颜色因Cl2的消耗而变浅，但不发生爆炸。3检验Cl2是否充满集气瓶的正确操作为()A用玻璃棒沾上湿润的淀粉KI试纸伸到集气瓶口附近，观察试纸是否变蓝B将AgNO3溶液滴入集气瓶中，观察有无白色沉淀生成C用玻璃棒蘸取少许NaOH溶液放入集气瓶口附近，看是否反应D用手将湿润的淀粉KI试纸放在集气瓶口上方，观察颜色是否变蓝A可用湿润的淀粉KI试纸检验Cl2，不能用NaOH溶液检验，也不可将AgNO3溶液滴入集气瓶中检验Cl2是否收集满了。在使用试纸时，不能用手直接拿着试纸，故只有A正确。4某化学兴趣小组利用MnO2和浓盐酸及如图装置制备Cl2。下
20、列分析中不正确的是()A中可用分液漏斗代替长颈漏斗B中缺少加热装置C中盛放的NaOH溶液可以净化Cl2D中的导管口若连接倒置漏斗可防止倒吸C本题考查Cl2的制备，旨在考查学生的实验分析与设计能力。氯气中混有氯化氢气体，应该用饱和食盐水除去氯化氢，氯化氢和氯气均能与氢氧化钠溶液反应，故B中不能盛放氢氧化钠溶液。5下图表示在没有通风橱时制取纯净的氯气时设计的装置图，图中A、B是可控制的弹簧铁夹。(1)烧杯中盛放的液体是_，其作用是_，水槽中盛放的液体是_。(2)简述操作过程：(从氯气已经产生开始)在收集氯气之前，应_；当氯气纯度合乎要求时，应_，当氯气收集完毕时，应_。(3)将8.7 g MnO2与含HCl 14.6 g的浓盐酸共热制Cl2，甲同学认为可制得Cl2 7.1 g，乙同学认为制得Cl2的质量小于7.1 g，你认为_(填“甲”或“乙”)同学正确，原因是_。解析用饱和食盐水可洗去Cl2中混有的HCl，又使Cl2损失较少，故可用排饱和食盐水法收集Cl2。处理制Cl2的尾气最好的试剂是强碱溶液。由于浓盐酸会挥发，稀盐酸不能反应，故用浓盐酸制Cl2时，HCl不能完全反应。答案(1)NaOH溶液吸收多余的Cl2饱和食盐水(2)打开B夹，关闭A夹打开A夹，关闭B夹关闭A夹，打开B夹(3)乙浓盐酸易挥发；随着反应进行，浓盐酸浓度会降低，稀盐酸将不再反应
