1、第四章非金属及其化合物第二节 富集在海水中的元素氯1了解氯的结构及存在，掌握Cl2的物理性质。2掌握Cl2的化学性质和Cl的检验方法。(重点)3知道Cl2和HClO的性质，理解漂白粉的制取原理，了解漂白粉的有效成分和主要成分。(难点)4掌握Cl2的实验室制法。(重点)5了解CO23 等对Cl检验的干扰。学习目标课堂互动探究课前自主学习课时作业随堂基础巩固第1课时 氯气课前自主学习01 自主学习打基础一、氯的原子结构及存在1原子结构：氯的原子结构示意图为：_。2存在：氯在自然界中以_的形式存在，主要形式为_。二、发现和确认1774年，瑞典化学家_，通过化学反应：_，发现了氯气。1810年，由英国
2、化学家_确认。三、物理性质1Cl2在通常情况下呈_色，是一种有_气味的_毒气体。25 时，1体积的水可溶解约_体积的氯气。2在实验室中闻气体的方法：_。四、化学性质氯原子很容易_一个电子而形成氯离子，表现为典型的_性。1和金属单质反应2NaCl2=点燃 _ 2Fe3Cl2=点燃 _CuCl2=点燃 _2和非金属单质反应如与H2的反应现象：氢气在氯气中安静地燃烧，发出_色火焰，集气瓶口有_产生。化学方程式：_。3和水反应(1)氯水氯气的水溶液叫做_。溶于水中的Cl2部分与水反应，化学方程式为_。(2)次氯酸弱酸性：比碳酸酸性_；Ca(ClO)2CO2H2O=_不稳定性：只存在于_中，在光照下易分
3、解，化学方程式为_；强氧化性：能杀菌、消毒，具有漂白作用。实验操作实验现象结论有色布条_氯水有_作用有色布条_干燥的氯气_漂白作用4.与碱反应(1)与NaOH的反应化学方程式为_，是漂白液的制取原理，其有效成分为_。(2)与Ca(OH)2的反应化学方程式为_，是漂白粉和漂粉精的制取原理，其有效成分为_。答案一、1.2.化合态 NaCl二、舍勒 4HCl(浓)MnO2=MnCl2Cl22H2O 戴维三、1.黄绿 刺激性 有 22用手轻轻在瓶口扇动，使极少量气体飘进鼻孔四、得 非金属12NaCl 2FeCl3 CuCl22苍白 白雾 H2Cl2=点燃 2HCl3(1)氯水 Cl2H2OHClHCl
4、O(2)弱 CaCO32HClO水溶液 2HClO=光2HClO2褪色 漂白 不褪色 无4(1)2NaOHCl2=NaClNaClOH2O NaClO(2)2Ca(OH)22Cl2=CaCl2Ca(ClO)22H2OCa(ClO)2课堂互动探究02 课堂探究提能力1氯气与金属反应(1)大多数金属都能在一定条件下与氯气化合(Pt、Au除外)。(2)氯气与金属的反应属于氧化还原反应，氯气为氧化剂。氯气的化学性质(3)一定条件下，氯气与常见金属的反应为放热反应，但常温下，液氯与铁不发生化学反应，所以液氯可以贮存在钢瓶中。(4)氯气与变价金属反应时，金属均被氧化成高价态，如：FeFeCl3，CuCuC
5、l2。(5)固体小颗粒分散到空气中，描述为烟，小液滴分散到空气中，描述为雾。2氯气与非金属反应(1)氯气可与大多数的非金属反应。(2)H2与Cl2反应条件不同，现象不同，写方程式时一定要注意条件。如在常温下黑暗处Cl2与H2混合不发生反应，在光照条件下，H2与Cl2混合发生爆炸，纯净的H2点燃时，可以在Cl2中安静燃烧。(3)燃烧不一定有氧气参加，物质并不是只有在氧气中才可以燃烧。燃烧的本质是剧烈的氧化还原反应，所有发光放热的剧烈化学反应都称为燃烧。如Na、Fe、H2等物质均可在Cl2中燃烧。(4)HCl气体具有刺激性气味，极易溶于水。HCl的水溶液称为盐酸。瓶口的白雾就是HCl气体跟空气中的
6、水蒸气结合所形成的盐酸小液滴。(5)为了保证实验安全，氢气在点燃之前必须先检验纯度，只有在纯度符合点燃纯度要求时才能点燃。3氯气与水反应在常温下，溶于水中的部分Cl2与水发生反应，生成盐酸(HCl)和次氯酸(HClO)：Cl2H2OHClHClOCl2与水的反应是氧化还原反应，从氯元素的化合价的变化情况来看，氯元素的化合价既有升高又有降低，Cl2既表现还原性，又表现氧化性。Cl2既是氧化剂又是还原剂。4氯气与碱液的反应Cl22NaOH=NaClNaClOH2O2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O(1)在常温下，Cl2与碱反应的化学方程式的一般模式为：Cl2碱次氯酸盐金属
7、氯化物水但在加热的条件下，Cl2与碱反应的产物有所变化，如：3Cl26KOH=KClO35KCl3H2O(2)Cl2与碱的反应是氧化还原反应，其电子转移和元素化合价的变化情况为：在此反应中，Cl2既得到电子又失去电子，既是氧化剂又是还原剂。(3)在常温下，将Cl2通入NaOH溶液中可以得到以次氯酸钠为有效成分的漂白液；将氯气通入冷的消石灰Ca(OH)2中，可制得以次氯酸钙为有效成分的漂白粉(一般含有效氯约35%)，也可以得到漂粉精(一般含有效氯约70%)。漂白粉、漂粉精均为混合物。(4)实验室常用NaOH溶液除去多余的Cl2，以防止污染环境。(5)由于HClO的酸性比H2CO3的酸性还弱，所以
8、NaClO、Ca(ClO)2等次氯酸盐易跟包括碳酸在内的其他较强酸反应。在潮湿的空气里，次氯酸钙、次氯酸钠可与空气里的二氧化碳和水蒸气反应，生成次氯酸，所以漂白粉、漂粉精和漂白液也具有漂白、消毒作用。Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO2NaClOCO2H2O=Na2CO32HClO由于Ca(ClO)2易与CO2、H2O反应，且HClO不稳定，所以漂粉精、漂白粉要密封包装，避光、隔潮存放。(6)漂白液、漂白粉、漂粉精既可作漂白棉、麻、纸张的漂白剂，又可作游泳池及环境的消毒剂。5Cl2与NaBr、KI溶液反应Cl22NaBr=2NaClBr2Cl22KI=2KClI2将Cl2通入无
9、色NaBr溶液出现棕黄色，Cl2通入KI淀粉溶液，变蓝色，通常用湿润淀粉碘化钾试纸检验Cl2。1如果发生Cl2泄漏事件，我们应如何避免中毒？答：我们应当立即向高处撤离，可用蘸有肥皂水(小苏打水)的湿毛巾捂住口鼻，向逆风地区转移。2“84”消毒液的有效成分是NaClO；NaClO溶液杀菌、消毒漂白的原理是什么？答：在溶液中，2NaClOH2OCO2=Na2CO32HClO；或者加入几滴盐酸可增强其漂白的效果，HClNaClO=NaClHClO。真正起杀菌、消毒、漂白作用的是生成的HClO。3漂白粉在空气中久置会失效，其原因是什么？应如何保存？答：漂白粉在空气中久置会失效的原因是发生以下的反应：C
10、a(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO，2HClO=光照 2HClO2，所以漂白粉应密封保存，避免与空气接触，且放在阴凉处。【例1】某学生应用如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)写出氯气与水反应的离子方程式：_，生成的HClO使有色布条褪色。(4)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：_，请在图中的D处以图的形式表明消除该事故隐患的措施。【思路分析】Cl2无漂白性，Cl2与H2O反应生成的HClO才
11、有漂白性。【解析】浓硫酸将氯气进行干燥，氯气不能使干燥的有色布条褪色，可以使湿润的有色布条褪色，说明氯气跟水反应生成了能使其褪色的次氯酸(HClO)。另外，氯气有毒，应处理尾气，以免造成环境污染。【标准答案】(1)探究氯气是否与水发生反应(2)干燥氯气 B中有色布条不褪色，C中有色布条褪色(3)Cl2H2OHClHClO(4)氯气外逸，污染环境(双选题)下列氯化物中，既能由金属和氯气直接反应制得，又能由盐酸和金属反应制得的是()ACuCl2 BMgCl2CFeCl2DAlCl3解析：氯气的化学性质非常活泼，与变价金属反应时生成高价氯化物，如Cl2与Fe反应只能生成FeCl3，而不生成FeCl2
12、；Mg、Fe、Al都能与盐酸反应生成相应的氯化物：MgCl2、FeCl2、AlCl3，而Cu与盐酸不反应。答案：BD(1)新制氯水中，所含的分子有：Cl2、H2O、HClO；离子有：H、Cl、ClO、OH(少量)。相关反应Cl2H2OHClHClOHClOHClO2HClO=光照 2HClO2氯水的成分及性质的多样性(2)新制氯水与久置氯水的比较。由于HClO不稳定，见光易分解：2HClO=光照 2HClO2，所以氯水久置过程中不断发生该反应，逐渐失效最终变为盐酸。新制氯水与久置氯水的比较见下表：试剂新制氯水久置氯水成分Cl2、HCl、HClO、H2OHCl、H2O颜色浅黄绿色无色性质酸性、漂
13、白性酸性(比新制的氯水强)、无漂白性原因Cl2H2OHClHClO,2HClO=光照或加热2HClO2(3)氯水与液氯的区别如下表所示。试剂氯水液氯含有的微粒H2O、Cl2、HClO、H、Cl、ClO、OHCl2类别混合物纯净物制法把氯气通入水中氯气加压和降温保存棕色瓶、冷暗处用特制耐压钢瓶(4)氯水的性质。氯水是一种常见试剂，它的多种成分决定了它具有多重性质：Cl2的强氧化性；HCl的强酸性；HClO的强氧化性、弱酸性；Cl的性质。在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，主要有如下6种情况：只考虑Cl2参与的反应。新制氯水中存在着大量的Cl2分子，Cl2是新制氯水的主要成分。为了方便，有时实验
14、室中常用氯水代替Cl2。如将新制氯水滴加到淀粉碘化钾溶液中和通入Cl2的效果是一样的，都是Cl2分子将I氧化为I2，使淀粉变蓝，反应的化学方程式为：Cl22KI=2KClI2。凡是能跟Cl2反应的物质，加入氯水后都是与氯水中的氯气发生反应。只考虑H参与的反应。将NaHCO3、CaCO3等物质加入到氯水中，均有气泡产生，就是利用了盐酸的强酸性。即盐酸电离出的H跟NaHCO3、CaCO3等反应产生CO2气体。NaHCO3HCl=NaClCO2H2OCaCO32HCl=CaCl2CO2H2O只考虑Cl参与的反应。向新制氯水中滴加AgNO3溶液，有白色沉淀产生，就是利用了Cl的性质。反应的原理为：Ag
15、NO3HCl=AgClHNO3或AgCl=AgCl。只考虑HClO参与的反应。将氯水滴在红色纸条上，可使红色褪去，便是HClO将有机色素氧化的结果。考虑Cl2和水同时参与的反应。将SO2气体通入氯水中，氯水的浅黄绿色褪去，其反应的化学方程式为：SO22H2OCl2=H2SO42HCl。考虑HCl和HClO同时参与的反应。向新制的氯水中滴加紫色石蕊试液时，溶液先变红，后褪色，便是盐酸的强酸性和HClO的强氧化性的具体体现。1向品红溶液中加入新制氯水，溶液的颜色有何变化？答：新制氯水中含有HClO，具有漂白性，因此品红溶液褪色。1向品红溶液中加入新制氯水，溶液的颜色有何变化？答：新制氯水中含有HC
16、lO，具有漂白性，因此品红溶液褪色。【例2】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(H)B使红色布条褪色(HCl)C向FeCl2溶液中滴加氯水，再滴加KSCN溶液，发现溶液呈红色(Cl2)D滴加AgNO3溶液生成白色沉淀(Cl)【思路分析】(1)氯水中含有Cl2和HClO，二者均具有强氧化性，但Cl2的浓度比HClO大得多。因此当氯水作用于还原性物质时，只考虑Cl2与还原性物质反应，不再考虑HClO与之反应。(2)由于干燥的Cl2无漂白作用，故当氯水作用于有色物质时，只考虑HClO将有色物质氧化为无色物质，显示漂白性质。
17、【标准答案】B A项，氯水中存在H，与NaHCO3反应产生CO2；B项，氯水能使红色布条褪色是因为氯水中存在HClO，具有漂白作用；C项，氯水中存在Cl2，能将Fe2氧化为Fe3，故滴加KSCN溶液，溶液呈红色；D项，氯水中存在Cl，能与AgNO3溶液反应生成白色沉淀。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Cl2B加入石蕊试液，试液变红，说明该溶液一定不含OHC将KHCO3固体加入新制的氯水中，有气泡产生，说明有HClOD光照新制氯水有气泡逸出，该气体一定是O2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
18、项，氯水中含有盐酸，能使石蕊试液变红色；C项，氯水中的盐酸与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。答案：D1反应原理在实验室里可用浓盐酸与MnO2共热反应制取氯气。MnO24HCl(浓)=MnCl2Cl22H2O氯气的实验室制法MnO2是氧化剂，HCl是还原剂。MnO24H2Cl=Mn2Cl22H2O该反应必须用浓盐酸，因为还原剂(盐酸)浓度越大，Cl还原性越强，越易被氧化；随着反应的进行，浓盐酸变为稀盐酸，其Cl不再被MnO2氧化；在反应中，浓盐酸既起还原剂作用，又起酸的作用，其比例为1:1.加热才可发生该反应，常温下，MnO2与浓盐酸几乎不反应。实验室
19、中若没有MnO2，可换其他氧化剂，如KClO3，KMnO4，Ca(ClO)2等。KClO36HCl(浓)=KCl3Cl23H2O，2KMnO416HCl(浓)=2MnCl22KCl5Cl28H2O，Ca(ClO)24HCl(浓)=CaCl22Cl22H2O。工业制氯气的原理：2NaCl2H2O=通电 2NaOHH2Cl22实验装置(1)气体发生装置固液加热制气装置，首先选择反应容器，由于盐酸必须在反应中保证一定的浓度，所以用量较大，因而宜采用容积较大的圆底烧瓶而不宜用大试管；其次，对于添加液体的容器，采用分液漏斗(不用长颈漏斗)能有效地防止HCl逸出，且便于控制盐酸的用量；对于圆底烧瓶，通常用
20、酒精灯加热。而且要放石棉网，以防止圆底烧瓶因受热不均匀而炸裂，圆底烧瓶中液体的盛装量一般以液体占圆底烧瓶球部容积的1412为宜。实验装置如图所示。(2)气体净化装置气体净化装置的设计必须同时考虑主要成分和杂质成分的性质，选择适当的装置除去杂质。用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时，氯气中混有HCl和水蒸气等杂质，除去氯气中的HCl可以用饱和食盐水洗气(如图中所示)；除去氯气中的水蒸气可用浓硫酸洗气(如图中所示)或用干燥的CaCl2(如图中所示)。(3)气体收集装置气体收集装置的设计必须考虑气体和被排对象(如空气、水)的性质和欲收集气体的纯度要求，由于Cl2的密度比空气的密度大且不与空气反应，所以可以用
21、向上排空气法收集(如图中所示)；又因为Cl2难溶于饱和食盐水，所以可用排饱和食盐水法收集(如图所示)，但此法收集的Cl2含有水蒸气；还可将Cl2直接收集在橡皮球囊中。(4)尾气处理装置化学实验中，凡是有毒或易燃的尾气，都要进行适当的尾气处理，使之不会造成环境污染或形成安全隐患，对于Cl2，可以用NaOH溶液吸收而除去(如图所示)。综合以上分析结果，实验室用MnO2和浓盐酸加热制取Cl2，并收集干燥纯净的Cl2，可采用如图所示的装置。3制取步骤(1)组装仪器使之构成成套装置。将单件仪器组装起来的一般顺序是“先下后上、先左后右”。C、D、E三个瓶内部玻璃管的长与短不能颠倒。要按规范的方法连接和安装
22、，以免弄破仪器或伤着自己的手。(2)检查装置的气密性检查装置的气密性一定要在装入药品之前进行。具体方法是：关闭分液漏斗的活塞，向F中加水至浸没玻璃导管，用酒精灯微热圆底烧瓶，若玻璃导管内有气泡冒出，停止加热后，玻璃导管内液体回流形成一段液柱，说明装置的气密性良好。对于气密性不合格的仪器或装置，要查出原因，修复或更换。若橡皮塞不密封，可涂上少量凡士林后重新检查气密性。(3)向有关仪器中加入化学药品，重新连接各仪器。C、D、F中的有关液体，其体积以占容器容积的1223为宜。C与D两个瓶中的试剂不能互换。盛有浓盐酸的分液漏斗要盖上上口塞，以防HCl挥发。但要使塞上的孔(或槽)与口上的孔对齐，使分液漏
23、斗内外气压平衡，确保浓盐酸能顺利流下。各瓶塞要塞紧，防止漏气。(4)通过分液漏斗向烧瓶中加入适量密度为1.19g/cm3的浓盐酸，缓缓加热，使反应平稳进行。浓盐酸不要一次加得太多，要先少加，必要时再加。加热要缓慢进行，以减弱HCl的挥发，提高Cl2的纯度，节约盐酸。要通过观察C瓶或D瓶中气泡产生的快慢判断MnO2与HCl反应的速率，利用酒精灯控制MnO2与HCl反应的快慢，使气流连续、平稳。(5)收集氯气Cl2为黄绿色气体，当E瓶内的气体全部为均匀的黄绿色时，表明Cl2已集满。若需更换集气瓶继续收集Cl2，待用瓶的规格、个数和质量都要与原集气瓶一致，且要预先准备好，换瓶要迅速。收集起来的Cl2
24、要盖严，瓶口朝上放置。(6)停止制气实验完毕后，先熄灭酒精灯，当装置C、D中无气泡冒出时，将装置F中的玻璃导管取出，装置B、C中的氯气可向其中加入少量NaOH溶液除去，装置D中的Cl2可用空气将其“吹”入NaOH溶液中除去。【例3】在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。此实验所用仪器如图所示：(1)连接上述仪器的正确顺序是(填各接口处的字母)：_接_；_接_；_接_；_接_。(2)饱和食盐水的作用是_；NaOH溶液的作用是_。(3)化学实验中常用湿润的淀粉KI试纸检验是否有Cl2产生。如果有Cl2产生，可观察到_，反应的化学方程式为：_。(4)写出下列化学反应的化学方程式：气体发
25、生装置中发生的反应：_；NaOH溶液中发生的反应：_。(5)KMnO4的氧化性比MnO2强得多，实验室也可以用KMnO4固体和浓盐酸反应制取氯气，反应方程式如下：2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O。请用“双线桥”标出电子转移的方向和数目；该反应中被氧化和未被氧化的HCl的物质的量之比是_，如果将20 mL 12 molL1的浓盐酸与足量KMnO4充分反应，实际能收集到的氯气在标准状况下的体积将_。A不小于1.68 L B大于1.68 LC不大于1.68 L D小于1.68 L【思路分析】一套气体综合实验的装置通常设计如下图：由方程式设计实验原理 制备气体 净化
26、干燥 收集气体、产物检验 尾气处理反应装置的选择要依据反应物的状态和反应的条件。收集装置的选择应考虑气体的密度、溶解性及在空气中的稳定性。尾气是否需要处理，主要取决于该气体是否有毒或易燃等。【解析】(1)制备气体时可按“反应装置净化装置收集装置尾气处理装置”的顺序确定仪器连接的顺序。(2)上述装置中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl杂质；浓H2SO4的作用是除去Cl2中的水蒸气；NaOH溶液的作用是吸收过量的Cl2。(3)湿润的淀粉KI试纸遇Cl2时发生反应：Cl22KI=2KClI2，I2遇淀粉变蓝。(5)8H2O，参加反应的16 mol HCl中有10 mol被氧化，故被氧化和未被氧化
27、的HCl的物质的量之比为。假设20 mL 12 molL1的浓盐酸完全反应，生成Cl2的体积为V，则依据化学方程式得：16HCl 5Cl216 mol 522.4 L20103L12 molL1 V解得V1.68 L。由于浓盐酸浓度减小到一定程度后，反应就不能继续发生，故生成气体的体积小于1.68 L。【标准答案】(1)E；C；D；A；B；H；G；F(2)除去氯气中的HCl杂质；吸收过量的氯气(3)试纸变蓝；Cl22KI=2KClI2(4)MnO24HCl(浓)=MnCl2Cl22H2O2NaOHCl2=NaClNaClOH2O(5)8H2O 5:3；D某研究小组制备84消毒液(主要成分NaC
28、lO)设计了如图装置。并查阅到下列资料，“在加热情况下卤素和碱液发生如下反应：3X26OH70 5XXO3 3H2O。回答下列问题：(1)装置中的大试管内发生反应的离子方程式为_。(2)装置中能否省去盛饱和NaCl溶液的洗气瓶？_(填“能”或“不能”，下同)，理由是_。(3)装置中能否省去盛浓硫酸的洗气瓶？_，理由是_。(4)装置中能否省去盛冰水的烧杯？_，理由是_。解析：本题具有较强的综合性，装置产生的Cl2在冰水冷却下和NaOH发生反应制得消毒液。运用该装置必须通过饱和NaCl溶液除去HCl，否则HCl与NaOH反应生成NaCl，降低NaClO的纯度；但干燥装置可以省略，因为少量水蒸气不会影响反应；冷却装置不可省略，因为题给信息：氯气和水的反应是放热反应，温度升高，引起副反应：3Cl26OH=70 5ClClO3 3H2O。答案：(1)Cl22OH=ClClOH2O(2)不能 氯气中混有的HCl气体进入大试管中也会和氢氧化钠溶液反应，降低了NaClO的产量和纯度(3)能 少量水蒸气进入试管中不影响反应(4)不能 氯气和水的反应是放热反应，反应时温度升高，可能引起副反应，生成NaClO3
