1、第二节富集在海水中的元素氯学习目标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CO等对Cl检验的干扰。第1课时氯气一、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：氯在自然界中以化合态的形式存在，主要形式为NaCl。二、发现和确认1774年，瑞典化学家舍勒，通过化学反应：4HCl(浓)MnO2MnCl2Cl22H2O，发现了氯气。1810年，由英国化学家戴维确认。三、物理性质1Cl2在通常情况下呈黄绿
2、色，是一种有刺激性气味的有毒气体。25 时，1体积的水可溶解约2体积的氯气。2在实验室中闻气体的方法：用手轻轻在瓶口扇动，使极少量气体飘进鼻孔。四、化学性质氯原子很容易得一个电子而形成氯离子，表现为典型的非金属性。1和金属单质反应2NaCl22NaCl2Fe3Cl22FeCl3CuCl2CuCl22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，发出苍白色火焰，集气瓶口有白雾产生。化学程式：H2Cl22HCl。3和水反应(1)氯水氯气的水溶液叫做氯水。溶于水中的Cl2部分与水反应，化学方程式为Cl2H2OHClHClO。(2)次氯酸弱酸性：比碳酸酸性弱；Ca(ClO)2CO2H2O
3、=CaCO32HClO不稳定性：只存在于水溶液中，在光照下易分解，化学方程式为2HClO2HClO2；强氧化性：能杀菌、消毒，具有漂白作用。4. 与碱反应(1)与NaOH的反应化学方程式为2NaOHCl2=NaClNaClOH2O，是漂白液的制取原理，其有效成分为NaClO。(2)与Ca(OH)2的反应化学方程式为2Ca(OH)22Cl2=CaCl2Ca(ClO)22H2O，是漂白粉和漂粉精的制取原理，其有效成分为Ca(ClO)2。知识点一 氯气的化学性质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。(3)一
4、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，CuCuCl2。(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
5、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
6、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：3Cl26KOHKClO35KCl3H2O(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
7、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、
8、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？提示：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？提示：在溶液中，2NaClOH2OCO2=Na2CO32HClO；或者加入几滴盐酸可增强其漂白的效果，H
9、ClNaClO=NaClHClO。真正起杀菌、消毒、漂白作用的是生成的HClO。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
10、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。答案(1)探究干燥的Cl2是否有漂白性(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，污染环境如图所示 (双选)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(BD)ACuCl2BMgCl2CFeCl2 DAlCl3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；Mg、Fe、Al都能与盐酸反应生成相应的氯化物：MgCl2
11、、FeCl2、AlCl3，而Cu与盐酸不反应。知识点二氯水的成分及性质的多样性1氯水的成分(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(2)新制氯水与久置氯水的比较。由于HClO不稳定，见光易分解：2HClO2HClO2，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：(3)氯水与液氯的区别如下表所示。2.新制氯水的性质1.向品红溶液中加入新制氯水，溶液的颜色有何变化？提示：新制氯水中含有HClO，具有漂白性，因此品红溶液褪色。2将氯水滴入NaHCO3溶液中，有何现象？试写出有关反应的离子方程
12、式。提示：溶液中产生气泡，因为氯水中的盐酸与NaHCO3发生离子反应HHCO=CO2H2O。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
13、HClO将有色物质氧化为无色物质，显示漂白性质。解析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。答案B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(D)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HClOC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
14、中因含HClO而具有漂白性，Cl2没有漂白性；B项，氯水中含有盐酸，能使石蕊试液变红色，新制氯水中又含HClO具有漂白性，会使红色褪色；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。知识点三氯气的实验室制法1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)MnCl2Cl22H2OMnO2是氧化剂，HCl是还原剂。MnO24H2ClMn2Cl22H2O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，
15、又起酸的作用，其比例为11。加热才可发生该反应，常温下MnO2与浓盐酸几乎不反应。实验室中若没有MnO2，可换其他氧化剂，如KClO3，KMnO4，Ca(ClO)2等。KClO36HCl(浓)= KCl3Cl23H2O2KMnO416HCl(浓)= 2MnCl22KCl5Cl28H2OCa(ClO)24HCl(浓)= CaCl22Cl22H2O工业制氯气的原理：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl22实验装置(1)发生装置：固体液体气体。(2)除杂装置(洗气)：除去Cl2中少量HCl、水蒸气，可先通入饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸除去水蒸气。(3)收集装置：用向上排空气法或排饱和食盐水法验
16、满：a.观察法(黄绿色)：观察到黄绿色充满了集气瓶，即说明氯气已经收集满。b湿润的淀粉KI试纸(或湿润的蓝色石蕊试纸)：将湿润的淀粉KI试纸(或湿润的蓝色石蕊试纸)靠近集气瓶口，若试纸变蓝(或先变红后褪色)，则证明已经收集满。(4)尾气吸收装置：用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收。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
17、式为：_。(4)写出下列化学反应的化学方程式：气体发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 LB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
18、如下图：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。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的HCl的物质的量之比为53。假设2
19、0 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：16HCl5Cl216 mol522.4 L20103L12 molL1V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。答案(1)ECDABHGF(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)53D.实验室常用以下几种方法制取氯气。(1)二氧化锰与浓盐酸反应制氯气的离子方程式：MnO24H2ClMn2Cl22H2O。
20、(2)高锰酸钾与浓盐酸反应制氯气的化学方程式：2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O。(3)氯酸钾与浓盐酸反应制氯气，该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为51。.某研究性学习小组利用下列装置制备漂白粉，并进行漂白粉有效成分的质量分数的测定。(4)装置中的X试剂为NaOH溶液。(5)装置中发生反应的化学方程式为2Ca(OH)22Cl2=CaCl2Ca(ClO)22H2O，该反应是放热反应，反应温度较高时有副反应发生，改进该实验装置以减少副反应发生的方法是将装置放于冷水浴中进行实验。解析：(1)二氧化锰与浓盐酸反应制氯气的离子方程式为MnO24H2ClMn2Cl2
21、2H2O。(2)高锰酸钾与浓盐酸反应制氯气的化学方程式为2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O。(3)氯酸钾与浓盐酸反应制氯气的化学方程式为KClO36HCl(浓)=KCl3Cl23H2O,1 mol氧化剂KClO3与5 mol还原剂HCl反应生成3 mol Cl2，所以该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为51。(4)氯气有毒，所以不能直接排放，X试剂为氢氧化钠溶液。(5)氯气与石灰浆发生反应，化学方程式为2Ca(OH)22Cl2=CaCl2Ca(ClO)22H2O。根据题意知，减少副反应发生的方法是降低温度，可以将装置放于冷水浴中进行实验。1当有大量Cl2逸
22、散到周围空间，你认为以下措施合理的是(B)迅速拨打求救电话；迅速撤离至地势较高处；迅速撤离至下风口；用浸有一定浓度NaOH溶液的口罩或毛巾捂住口鼻；用浸有一定浓度Na2CO3溶液的口罩或毛巾捂住口鼻；尽可能切断泄漏源(如堵住泄漏口，将其浸入碱液池等)。A BC D解析：Cl2是有毒的气体，当发现大量Cl2泄漏时，一定要及时报警，同时尽可能切断泄漏源；Cl2的密度比空气大，容易沉降在地势低凹处，因此人要撤离至高处；Cl2遇水会反应生成酸性物质，因此应该用碱性溶液浸湿毛巾捂住口鼻，但由于NaOH是腐蚀性很强的碱，故不应使用。故正确答案为B。2下列制取Cl2、探究其漂白性、收集并进行尾气处理的原理和
23、装置合理的是(B)解析：MnO2和浓盐酸反应制取氯气需要加热，故A不合理；使用浓硫酸干燥氯气，通过该装置说明干燥的氯气没有漂白性，故B合理；氯气密度大于空气，要用向上排空气法收集氯气，即导管应长进短出，故C不合理；氯气在饱和食盐水中难以溶解，一般用NaOH溶液进行尾气处理，故D不合理。3用氯气消毒的自来水配制下列溶液时，会使配得的溶液变质的是(D)NaOHAgNO3Na2CO3NaBrFeCl2A只有 B只有C只有 D全部解析：氯气消毒的自来水相当于新制氯水，因此配制溶液时，可能会使配得的溶液变质。Cl22NaOH=NaClNaClOH2OClAg=AgClNa2CO32HCl=2NaClH2
24、OCO22NaBrCl2=2NaClBr22FeCl2Cl2=2FeCl34下列物质能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色的是(C)氯气液氯新制的氯水氯气的酒精溶液盐酸盐酸酸化的漂白粉溶液A BC D解析：能使干燥的蓝色石蕊试纸变红说明溶液显酸性，而后褪色，说明溶液中有表现漂白性的物质。Cl2溶于水后得到氯水，既表现酸性又表现漂白性。盐酸酸化的漂白粉溶液既表现酸性又表现漂白性。5下列与Cl2有关的说法正确的是(D)ACl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能作氧化剂B氯气作水的杀菌消毒剂时没有发生化学变化C0.1 mol Cl2与足量NaOH溶液反应，转移0.2 mol电子DCl2能使湿润的淀粉碘化
25、钾试纸变蓝，说明Cl2具有氧化性解析：Cl2与水反应，既是氧化剂又是还原剂，A错误；氯气作水的杀菌消毒剂时，发生化学变化，B错误；0.1 mol Cl2与足量NaOH溶液反应，转移0.1 mol 电子，C错误；Cl2可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，试纸变蓝，说明KI转化为I2，则说明Cl2有强氧化性，D正确。6工业上用Cl2和碱制漂白粉、漂粉精及漂白液。请回答下面的问题：(1)工业上将氯气制成漂粉精的主要目的是漂粉精比HClO(或Cl2)稳定，且便于贮存和运输，制漂粉精的主要反应的化学方程式是2Ca(OH)22Cl2=Ca(ClO)2CaCl22H2O。(2)下列物质露置在空气中会变质，在变化
26、过程中既有非氧化还原反应发生，又有氧化还原反应发生的是B。A生石灰 B漂白粉CNaOH DNa2SO3(3)写出下列两个化学方程式，并注明反应类型。漂白粉稀盐酸：Ca(ClO)22HCl=CaCl22HClO，属复分解反应。漂白粉浓盐酸：Ca(ClO)24HCl(浓)=CaCl22Cl22H2O，属氧化还原反应。(4)用贮存很久的漂白粉与浓盐酸反应制得的氯气中，可能含有的杂质气体是(填序号)。HClO2CO2H2O(g)解析：(1)工业上常利用Cl2和消石灰反应，将氯气制成漂粉精，其主要是因为漂粉精比HClO(或Cl2)稳定，且便于贮存和运输。(2)生石灰Ca(OH)2CaCO3；NaOHNa2CO3，上述过程中只发生了非氧化还原反应；Na2SO3Na2SO4，只发生了氧化还原反应；Ca(ClO)2HClOHClO2，既有非氧化还原反应，也有氧化还原反应。(4)贮存很久的漂白粉会变质生成CaCO3，与浓盐酸反应会生成CO2，同时含有挥发出来的HCl和H2O。