二讲氯及其重要化合物.ppt

第二讲 氯及其重要化合物,1.了解科学探究的基本过程，并运用以实验和推断为基础的 科学探究方法解决有关问题。 2了解氯气及其重要化合物的主要性质及应用。 3掌握氯气的实验室制法。,1氯的单质和化合物的性质和应用。 2与氯的单质和化合物相关联的化工生产流程及综合实 验。,一、研究物质的方法和程序 1基本方法 包括_、_、_、_以及模型和假说等方法。 2基本程序 _物质的外观_物质的性质通过化学_来验证和探究预测的性质 观察实验现象分析、探讨实验现象综合、推论、归纳、概括得出物质的性质结论。,观察,实验,分类,比较,观察,预测,实验,二、氯气的性质 1物理性质,黄绿色,刺激性,2.化学性质(写出反应的化学方程式和部分反应现象，指出在反应中表现氧化性还是还原性),氯水中的平衡体系有哪些？ 提示 氯水中存在三个平衡体系。一是Cl2H2OHClHClO的化学平衡；二是HClOHClO的电离平衡；三是H2OHOH的电离平衡。,三、氯的重要化合物 1次氯酸,HClO,弱酸性,不稳定性,强氧化性,弱,_，氯水要现 用现配，保存在_试剂瓶中,棕色,2漂白粉,漂白粉,成分 制取原理 化学性质 漂白原理 久置失效原理,主要成分_，有效成分_,CaCl2和Ca(ClO)2,Ca(ClO)2,2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O,碱,氧化,Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO, _必须密封保存,Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO,为什么在工业上将氯气制成漂白粉？ 提示 氯气用于杀菌消毒时，起作用的是HClO，而HClO不稳定，难以保存。所以在工业上用Cl2与石灰乳反应制成漂白粉，便于贮存和运输。,四、氯气的制取和氯离子的检验 1氯气的制,(1)工业制法：工业上制Cl2通常是用电解饱和食盐水的方法，化学方程式是 _。 (2)氯气的实验室制法 装置(如图所示),反应原理： _； 收集方法：_。 尾气吸收反应的离子方程式为：_ _。 白色沉淀，含Cl 注意：检验卤素离子时加入稀硝酸是为了防止CO32等离子的干扰。,Cl22OH=ClClO,H2O,2Cl的检验,向上排空气法或排饱和食盐水法,一套完整的制取气体的实验装置包括哪几部分？ 提示 一套完整的制取气体的实验装置包括四个部分：发生装置净化装置收集或性质验证装置尾气处理装置。,写出(1)(2)的反应条件，(3)(4)所加的反应试剂。 提示 (1)加热或光照 (2)点燃 (3)NaOH溶液 (4)铁粉,正确闻气体的气味的方法 取一只盛满气体的集气瓶，稍微打开玻璃片，用手在瓶口轻轻扇动，使极少量的气体飘进鼻孔，闻气体的气味。,一种方法,新制氯水、久置氯水、液氯的比较,三种比较,Cl2H2O HClHClO平衡体系的应用,三种应用,1当加入可溶性氯化物时，c(Cl)增大，平衡左移，因此可用排饱和食盐水法(降低Cl2的溶解度)来收集Cl2，也可用饱和食盐水除去Cl2中的杂质HCl。 2当加浓盐酸时，c(H)和c(Cl)都增大，平衡左移，因此可用次氯酸盐和浓盐酸作用来制取Cl2或测漂白粉中的“有效氯”；当加入CaCO3或Na2CO3时，c(H)减少，平衡右移，可使氯水中c(HClO)增大，增强漂白的作用。 3当加入碱时，c(H)和c(HClO)都减小，平衡右移，实验室经常用浓强碱溶液吸收未反应完的Cl2，工业上利用此原理制漂白粉和漂白液。,1常见有色气体：NO2(红棕色)、Cl2(黄绿色)、F2(淡黄绿色)、溴蒸气(红棕色)； 2常见有毒气体：SO2、H2S、NO、NO2、CO、Cl2等； 3常见易液化气体：Cl2、SO2、NH3等。,我的总结,Cl2与碱、水的歧化反应：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，1 mol Cl2与足量NaOH反应转移电子数为NA；由于Cl2H2OHClHClO，是可逆反应，1 mol Cl2溶于水转移电子数小于NA。ClO类似于NO3，酸性环境氧化性增强，但ClO又不同于NO3，其在任何环境都体现氧化性，如ClO与I、Fe2无论酸性环境还是碱性环境均不能大量共存。,我的警示,如何辨析氯水中Cl2和HClO的氧化性？ 提示 中学化学中，消毒与漂白体现的是HClO的氧化性，其他情况下，当氯水与还原剂作用且无氢气生成时，表现出氧化性的微粒均可认为是Cl2。,问题征解,1氯水的成分 Cl2溶于水：Cl2H2O HClHClO 三种分子：Cl2、H2O、HClO 四种离子：Cl、H、OH、ClO 2氯水的性质 氯水的多种成分决定了氯水的化学性质表现出多样性： (1)Cl2的强氧化性； (2)HCl的强酸性； (3)HClO的强氧化性、弱酸性和不稳定性； (4)Cl的性质。,必考点3 新制氯水的成分及相关性质,在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，现列表如下：,(2013唐山模拟节选)新制氯水中含有多种粒子，某校化学研究性学习小组的同学为探究其性质，做了如下实验，请你帮助完成： (1)HClO不稳定，见光易分解生成HCl和O2。请设计实验证明有O2生成_ _。 (2)氯气能使湿润的红色布条退色。对于使红色布条退色的物质，同学们的看法不一致，认为氯水中存在的几种粒子都有可能。请你设计实验，得出正确结论。,【典例1】,解析 (1)本小题来源于教材“氯水受光照的实验”。要证明O2的生成，应用带火星的木条检验，能使带火星的木条复燃，说明生成了O2。O2的收集，结合教材实验，是用盛满氯水的瓶子倒置在水槽中，光照一段时间后，收集到无色气体来验证。 (2)提出假设是根据收集到的资料结合所学知识进行的。氯气有氧化性，那么假设氯气使红色布条退色，氯气和水生成盐酸和次氯酸，假设盐酸或次氯酸能使红色布条退色，实验把红色布条放到稀盐酸中，红色布条不退色。氯水中的氯气、稀盐酸、水均不能使红色布条退色，说明是HClO使红色布条退色。,答案 (1)将盛满氯水的无色矿泉水瓶倒置在水槽中，光照一段时间后，瓶底有无色气体生成。将瓶子倒转过来，把带火星的木条放在瓶口，若木条复燃，证明HClO分解生成的气体为氧气 (2)提出假设：氯气使红色布条退色 HClO使红色布条退色 盐酸使红色布条退色 验证假设：把红色布条伸入稀盐酸中，红色布条不退色 结论：次氯酸使红色布条退色,明确实验目的根据物质的组成、结构和性质提出假设设计实验、验证假设观察现象、记录数据分析比较现象和数据综合归纳概括总结得出结论。,饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓的HClO溶液的方法之一。某同学运用这一方法，尝试制取HClO溶液并进行了如下定性实验：,【应用1】,在试管中加入过量的块状碳酸钙，再加入约20 mL饱和氯水，充分反应，有少量气泡产生，溶液的黄绿色褪去； 过滤，将滤液滴在有色布条上，发现其漂白性更强； 为了确定反应产物，将滤液分为三份，分别进行以下实验：,第一份与石灰水混合，立即产生大量白色沉淀； 第二份与稀盐酸混合，立刻产生大量气泡； 第三份加热，看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生。 经检测，上述实验中产生的无色气体均为CO2气体。 (1)试解释可以在饱和氯水中加入石灰石制备HClO的原因：_。 (2)写出步骤中第一份及第二份滤液发生反应的离子方程式： 第一份_。 第二份_。 (3)试根据所学知识推测，在的滤液中含有的溶质，除了溶解的极少量氯气外，还含有的其他溶质为(写化学式) _。,解析 饱和氯水中存在：Cl2H2O HClHClO的平衡体系，加入过量CaCO3后，2CaCO32HCl=Ca(HCO3)2CaCl2，CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O，使HCl浓度降低，平衡右移，Cl2浓度降低，溶液黄绿色褪去；HClO浓度增大，溶液漂白性增强。由于滤液中含有HClO、CaCl2、Ca(HCO3)2等成分，Ca(HCO3)2与Ca(OH)2反应生成CaCO3沉淀；与HCl反应产生CO2气体；Ca(HCO3)2受热分解生成CaCO3沉淀和CO2气体。,答案 (1)由于饱和氯水中存在：Cl2H2O HClHClO，加入CaCO3后，2HClCaCO3=CaCl2CO2H2O，使平衡右移，HClO的浓度增大 (2)Ca2HCO3OH=CaCO3H2O HCO3 H=CO2H2O (3)CaCl2、Ca(HCO3)2、HClO,1实验装置,必考点4 氯气的制备及相关实验探究,2制取过程,用强氧化剂(如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、 MnO2等)氧化浓盐酸,(1)必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应 (2)为了减少制得的Cl2中HCl的含量，所以加热温度不宜过高，减少HCl的挥发 (3)实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2，再拆缷装置，避免污染空气 (4)尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为溶液中Ca(OH)2浓度小，吸收不完全,3注意事项,如图是某研究性学习小组设计制取氯气并以氯气为原料进行待定反应的装置,【典例2】,(1)要将C装置接入B和D之间，正确的接法是：a_ _d； (2)实验开始先点燃A处的酒精灯，打开旋塞k，让Cl2充满整个装置，再点燃D处的酒精灯。Cl2通过C装置后进入D，D装置内盛有碳粉，发生氧化还原反应，生成CO2和HCl(g)，发生反应的化学方程式为_ _。 为了使C装置发挥更好的作用，可向烧杯中加入浓硫酸，加入浓硫酸的作用是_。,(3)D处反应完毕后，关闭旋塞k，移去酒精灯，由于余热的作用，A处仍有少量Cl2产生，此时B中的现象是_ _， B的作用是_。 (4)用量筒取20 mLE中溶液，倒入已检查完好的分液漏斗中，然后再注入10 mL CCl4，盖好玻璃塞，振荡，静置于铁架台上(如图)，等分层后取上层液和下层液，呈黄绿色的是_(填“上层液”或“下层液”)，再装入如图所示的烧杯中，能使有色布条退色的是_(填“上层液”或“下层液”),(5)在A、B、C、D、E装置中有一个需要改进，说明需要改进的理由并画出改进后的装置图。,(3)瓶中液面下降，长颈漏斗内液面上升 贮存少量Cl2，避免Cl2对环境的污染 (4)下层液 上层液 (5)D中反应生成HCl极易溶于水，易发生倒吸 装置如图,吸收法：如用NaOH溶液吸收Cl2、SO2、H2S等；燃烧法：如对CO、H2S、H2、烃类等可燃性气体可点燃处理；收集法：如对于一些气体也可先收集后处理。,尾气的处理方法,实验室用MnO2和浓盐酸来制取氯气，主要操作有： 将蒸馏烧瓶固定在铁架台上；把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯确定铁圈的高度，固定好铁圈，放好石棉网；用药匙向蒸馏烧瓶中加入MnO2，再向分液漏斗中加浓盐酸，并将导管放入集气瓶中；检查气密性；在蒸馏烧瓶上装好分液漏斗，连接好导管。 最好的实验操作顺序是 ( )。 A B C D,【应用2】,解析 本题考查了实验室制取Cl2方法。实验装置的安装顺序一般为“自下而上”(即放铁架台放酒精灯根据火焰的大致高度确定铁圈位置)，“从左而右”，且制备气体时，加入药品(先固后液)前应检查装置的气密性，否则就要错选A、B、D。 答案 C,答题要以“得分”为中心，掌握如下答题技巧：简答题分项标序号，层次分明，易采到“得分点”；对于不熟悉的知识适当模糊处理。对于难题，无法准确写出过程和答案，但能知道一些要点，可以将知道的内容写出来(如化学方程式等)，这样能得小分积大分。注意化学语言的规范性，切不可似是而非，如仪器名称不准确、名称和符号不能正确区别、化学方程式书写不全面、语句不通顺等。,(11分)(2012菏泽二模)无水氯化铝为白色粉末，极易吸水，常压下182.7 升华。学生甲拟选用如下图所示仪器、装置(部分仪器连接的橡胶管或橡胶塞省略)和试剂制备无水氯化铝。,试卷采样,样题分析 (1)利用压强差原理检查装置的气密性，例如可以关闭分液漏斗活塞，将烧瓶管口连接导管插入水槽液面以下，用双手或热毛巾捂住烧瓶，导管口有气泡冒出；松开双手，导管中倒吸上一段稳定的水柱。(2)装置A中为Cl2的制备反应。(3)装置连接顺序为：A(氯气的发生)C(氯气的净化)B(氯气的干燥)D(氯化铝的生成)F(氯化铝的收集)G。(4)G的作用是吸收多余氯气，防止空气中水蒸气进入装置F。(5)该方案不合理，将AlCl3溶液加热蒸干、灼烧，最终得到Al2O3。本题难度中等。,当场指导,名师点睛 1.注意检查装置气密性的规范描述。 2除杂试剂选择要合理、尽量排除干扰，减小误差。 3制备物质时要全面考虑物质的性质。,(1)关闭分液漏斗的活塞，将管口接一段带玻璃管的乳胶管并放入水槽的水面下，用双手或热毛巾捂住烧瓶外壁一会儿，若导管口有气泡产生，松开双手后，导管内回升一段稳定的水柱，则证明气密性良好。或用止水夹封闭导管口，打开分液漏斗活塞和上口玻璃塞，从中注水，漏斗下端会形成一段水柱，一段时间后若水柱不下降说明气密性良好(2分，没有形成密封体系或没有现象扣1分),评分细则,(3)C B D F(2分，一处出错不得分) (4)吸收多余的氯气，同时防止空气中水蒸气进入到装置F中使AlCl3水解。(2分答出一方面得1分)。,Hold住考向,名师揭秘,本讲内容与化工生产、日常生活、科学技术等方面有着广泛的联系，如氯碱工业、漂白粉应用、饮用水消毒、环境保护等，是近几年高考命题的热点。预计2014年高考仍会以与氯气及其化合物的知识有关的化工生产、科学技术等方面为载体，结合氧化还原反应、离子反应、化学实验方案设计进行相关考查，复习时注意这方面的知识。,角度1.氯水成分及性质 1判断正误 (1)Cl2、SO2均能使品红溶液退色，说明二者均有氧化性 (2012山东理综，12A) (2)冷的氢氧化钠溶液中通入氯气发生反应：Cl22OH=ClOClH2O (2012大纲全国卷，7C),氯的单质和化合物性质的考查,(),(),(3)氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度 (2010全国理综，8A) (4)将氯气溶于水制备次氯酸：Cl2H2O=2HClClO (2010天津理综，5C),(),(),角度2.氯气的性质 2(2012上海化学，15)下图所示是验证氯气性质的微型实验，a、b、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后，立即用另一培养皿扣在上面。 已知：2KMnO416HCl2KCl5Cl22MnCl28H2O,对实验现象的“解释或结论”正确的是 ( )。,解析 A项，由现象得，氧化性：Cl2Br2、Cl2I2，但无法对比Br2与I2的氧化性强弱；B项，由现象可知在此过程中有酸性物质生成，同时生成了漂白性物质；C项，在此过程中只能判断溶液不再显碱性，无法判断有无漂白性物质生成；D项，此时Fe2被Cl2氧化为Fe3，而Cl2被还原为Cl，还原剂Fe2的还原性强于还原产物Cl。 答案 D,1(2009海南，11)在5 mL 0.05 molL1的某金属氯化物溶液中，滴加0.1 molL1 AgNO3溶液，生成沉淀质量与加入AgNO3溶液体积关系如图所示，则该氯化物中金属元素的化合价为 ( )。,氯及其重要化合物的相关计算,A1 B2 C3 D4,解析 从图中可以看出，AgNO3溶液的体积应在78 mL之间。由于5 mL金属氯化物的溶液中所含Cl的物质的量与Ag的物质的量相等，设金属氯化物的化学式为MClx，粗略计算有：5 mL103 LmL10.05 molL1x7.5 mL103 LmL10.1 molL1，解得x3。所以，该金属元素的化合价为3价。 答案 C,2(2010全国，12)一定条件下磷与干燥氯气反应，若0.25 g磷消耗掉314 mL氯气(标准状况)，则产物中PCl3与PCl5的物质的量之比接近于 ( )。 A31 B53 C23 D12 解析 根据反应的化学方程式：2P3Cl2=2PCl3，2P5Cl2=2PCl5得出生成PCl3时n(P)n(Cl2)11.5，生成PCl5时n(P)n(Cl2)12.5，题目中n(P)n(Cl2)11.75 方法一 “十字交叉法” 则PCl3与PCl5的物质的量之比为31。,PCl3 PCl5,方法二 “三角法”,15x2.5(0.008 molx)n(Cl2)0.014 mol 解得：x0.006 mol 所以，PCl3为0.006 mol，PCl5为0.002 mol，两者的物质的量之比为31。,答案 A,2011全国，29节选(1)请回答下列实验室中制取气体的有关问题。 下图是用KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。,氯气的制备及其性质的相关实验探究,装置B、C、D的作用分别是： B：_； C：_； D：_。 解析 A是制取氯气的装置；B是利用氯气的密度大于空气的密度，用向上排空气法收集氯气的装置；C装置可以防止D中的稀NaOH溶液倒吸进入集气管B中，起安全瓶的作用；氯气有毒，装置D可以吸收尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境。 答案 向上排气收集氯气 安全作用，防止D中的液体倒吸进入集气管B中 吸收尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境,2(201