人教版非金属及其化合物富集在海水中的元素

第二节富集在海水中的元素——氯【学习目标】1.了解氯元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解实验室制取Cl2的原理和实验装置。3.掌握Cl-的检验方法。【新知预习】一、氯气(1)实验室中如何制备Cl2？(2)Cl2有哪些重要的物理性质和化学性质？1.氯的原子结构及存在(1)原子结构。氯的原子结构示意图为___________，氯原子容易得到一个电子而形成Cl-，表现出典型的_______性。(2)存在。氯在自然界中以_____态存在，主要以_____的形式存在。非金属化合NaCl2.氯气的实验室制法在实验室里常用MnO2和浓盐酸共热来制取Cl2，该化学方程式为___________________________________。MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O△====3.氯气的物理性质颜色状态气味毒性溶解性____________________________25℃时，1体积水溶解约2体积氯气黄绿色气体刺激性气味有毒4.氯气的化学性质反应方程式及主要现象(1)_____________________。(2)____________________________________。(3)____________________(产生棕褐色烟)。

_________________(产生棕黄色烟)。(4)_______________(产生_____色火焰)。Cl2与H2的混合气体在点燃或光照时会发生爆炸。Cl2+H2O====HCl+HClO2Cl2+2Ca(OH)2====CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O3Cl2+2Fe2FeCl3点燃====Cl2+CuCuCl2点燃====Cl2+H22HCl点燃====苍白5.氯气的用途(1)氯气是一种重要的化学工业物质。氯的化合物可作为制取高纯硅、锗(半导体)和金属钛的重要中间物质。(2)在有机化工中，氯气是合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、染料和药品的重要原料。二、次氯酸(1)HClO具有酸性，作用于石蕊试液时，试液有怎样的颜色变化？(2)HClO有哪些主要用途？利用了HClO的什么性质？应怎样保存HClO？1.HClO漂白性的实验探究实验操作实验现象结论有色布条_______干燥的Cl2____漂白作用有色布条_____氯水有漂白作用，起漂白作用的是_______不褪色无褪色HClO2.次氯酸的三大性质弱酸性比H2CO3酸性___弱不稳定性见光易分解：__________________2HClO2HCl+O2↑光照====强氧化性有漂白性，有杀菌、消毒作用三、氯离子的检验怎样检验未知溶液中是否存在Cl-？检验Cl-要防止哪些离子的干扰？Cl-+Ag+====AgCl↓先加____________，再加_____________________________________________原理方法现象硝酸银溶液稀硝酸产生白色沉淀，加稀硝酸时，沉淀不溶解【正误立判】1.Cl2与变价金属反应时，生成高价态金属氯化物。()分析：正确。Cl2具有强氧化性，能将变价金属氧化为高价态，如2Fe+3Cl22FeCl3。2.将Cl2通入品红溶液中，品红褪色，说明Cl2具有漂白作用。

()分析：错误。Cl2没有漂白作用，真正起漂白作用的是Cl2与H2O反应生成的HClO。√点燃====×3.Cl2与NaOH溶液反应时，Cl2作氧化剂，NaOH作还原剂。()分析：错误。Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O所以该反应中，Cl2既作氧化剂，又作还原剂，NaOH既不是氧化剂，也不是还原剂。4.含4molHCl的浓盐酸与足量MnO2反应，能产生1molCl2。

()分析：错误。浓盐酸与MnO2反应时，盐酸浓度逐渐降低，变为稀盐酸后不再与MnO2反应，因此产生Cl2的物质的量少于1mol。×得1×e-失1×e-×5.检验Cl-时，要加稀硝酸排除其他离子的干扰。()分析：正确。CO32-、SO42-等离子均与Ag+反应生成白色沉淀，检验Cl-时，加入稀硝酸是为了排除CO32-、SO42-等离子的干扰。√【课堂探究】一、氯水的成分及性质分析1.氯水的成分(1)氯水中的化学反应及物质的电离。Cl2+H2O====H++Cl-+HClOHClOH++ClO-2HClO2HCl+O2↑光照====(2)氯水的成分——“三分子四离子”。氯水三分子四离子Cl2

H2OHClOH+Cl-ClO-OH-2.氯水的性质氯水强氧化性Cl2、HClO的性质强酸性HCl的性质漂白性HClO强氧化性的具体表现生成沉淀的性质Cl-结合Ag+生成AgCl的结果在不同的反应中，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

Na2CO3固体

有色布条

FeCl2溶液

石蕊溶液

Cl-

白色沉淀Cl-+Ag+====AgCl↓H+

有气泡产生2H++CO32-====CO2↑+H2OHClO布条颜色褪去发生氧化还原反应Cl2

溶液变棕黄色2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-HClO、H+先变红后褪色酸性和漂白性【特别提醒】(1)液氯是液态的氯单质，是纯净物，氯水是Cl2的水溶液，是混合物。(2)新制氯水长久放置时，由于HClO的分解，使Cl2继续与H2O反应，导致氯水的颜色变浅，刺激性气味减弱，氧化性和漂白性减弱，而酸性增强。【拓展延伸】次氯酸的漂白原理、特点及应用范围原理→将有色物质氧化为稳定的无色物质特点→应用范围→几乎所有有色物质遇HClO都会褪色被HClO漂白后的物质，久置后不再恢复原色，即HClO的漂白具有不可逆性【典例1】某学习小组设计以下四个实验探究新制氯水的成分，请根据表格回答问题。(已知Cl2+2I-====2Cl-+I2)实验序号实验方法实验现象结论①将氯水滴加到AgNO3溶液中生成白色沉淀②将氯水滴加到含有酚酞的NaOH溶液中实验序号实验方法实验现象结论③淀粉KI试纸变蓝色氯水中含有Cl2④将足量的氯水滴加到Na2CO3溶液中氯水中含有H+(1)实验①得出的结论是_____________________________。(2)指出实验②和实验④中的“实验现象”：②_________________________________________________，④_________________________________________________。(3)实验③中“实验方法”的具体操作过程是_________________________________________________________________。(4)通过实验②的“实验现象”，同学们得出两个不同的结论。这两个结论可能是：a.氯水中含有HClO，其漂白作用能使溶液褪色；b.________________________________________________。请设计简单的实验证明上述a、b结论：__________________。【思路点拨】解答本题要注意以下两点：(1)氯水中含有三种分子、四种离子，与不同试剂反应时起作用的微粒不同；(2)HClO的漂白作用是不可逆的。【解析】(1)与Ag+产生白色沉淀是Cl-的性质；(2)氯水能使含酚酞的NaOH溶液褪色，氯水中的H+与Na2CO3反应放出CO2气体；(3)氯水中的Cl2可将KI中的I-氧化成I2使淀粉变蓝；(4)实验②中的酚酞褪色有两种可能，一是HClO的漂白作用引起的。二是氯水中的H+中和OH-使碱性减弱引起的。若是中和作用引起的，再加入碱，溶液还会变红，若是HClO的漂白作用引起的，再加入碱，溶液不会再变红。答案：(1)氯水中含有Cl-(2)溶液褪色有气泡冒出(3)取一片淀粉KI试纸，置于表面皿或玻璃片上，用洁净的玻璃棒蘸取氯水，滴在试纸上(4)b.氯水中含有H+，中和OH-使溶液褪色向褪色后的溶液中滴加NaOH溶液至溶液显碱性，若溶液不再显红色，证明红色消失是HClO的漂白作用引起的；若溶液显红色，证明是H+的中和作用引起的【方法技巧】氯水强氧化性的应用(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。【变式训练】在氯水中存在多种分子和离子，它们在不同的反应中表现出各自的性质。下列实验现象和结论一定正确的是()A.加入有色布条，一会儿有色布条褪色，说明溶液中有Cl2存在B.溶液呈浅黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2存在C.加入盐酸酸化，再加入硝酸银溶液产生白色沉淀，说明氯水中有Cl-存在D.加入NaOH溶液，氯水黄绿色消失，说明有HClO分子存在【解析】选B。氯水中存在三种分子：Cl2、HClO、H2O，四种离子：Cl-、ClO-、H+、OH-。其中HClO具有漂白性，能使有色布条褪色；氯水中含有氯气分子，溶液呈浅黄绿色；往溶液中加入NaOH溶液，Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO，而使氯水的黄绿色消失，不能证明HClO分子的存在；加入盐酸酸化，就会向溶液中引入Cl-，再加入AgNO3产生白色沉淀，不能说明氯水中有Cl-存在。【变式备选】已知：KClO3+6HCl(浓)====KCl+3Cl2↑+3H2O。如图所示，将少量试剂分别放入培养皿中的相应位置，实验时将浓盐酸滴在KClO3晶体上，并用表面皿盖好。如表中由实验现象得出的结论完全正确的是()选项实验现象结论A滴有KSCN的FeCl2溶液变红色Cl2具有还原性B滴有酚酞的NaOH溶液褪色Cl2具有酸性C石蕊溶液先变红后褪色Cl2具有漂白性D淀粉KI溶液变为蓝色Cl2具有氧化性【解析】选D。A项说明Cl2具有氧化性。B项是Cl2与H2O反应生成了有漂白性的次氯酸。C项是Cl2与H2O反应生成的HCl具有酸性，HClO具有漂白性。D项的反应为Cl2+2KI====2KCl+I2，说明Cl2具有氧化性。二、氯气的实验室制取方法1.一个原理MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O△====【典例2】制取氯化铁粉末，已知氯化铁粉末很容易吸水生成结晶化合物FeCl3+6H2O====FeCl3·6H2O。(1)按照气体流向从左到右顺序连接仪器应是(填仪器接口顺序)：①接______，______接______，______接______。(2)烧瓶A发生的反应中，氧化剂是______(填物质名称)，B中反应的化学方程式是________。(3)容器D的作用是____________________________________，容器E的作用是_______________________________________。(4)A、B中的酒精灯应先点燃_____处(填“A”或“B”)的酒精灯，理由是_________________________________________。(5)这套实验装置是否完整？___(填“是”或“否”)，若不完整，还须补充____装置(若第一问填“是”，则此问不需要作答)。【思路点拨】解答本题的思维流程图可表示如下：特别注意Fe必须与干燥的Cl2反应来制取FeCl3，并进一步防止产物接触空气中的水分，多余Cl2一定要进行尾气处理。制Cl2除Cl2中的HCl干燥Cl2制取FeCl3吸收多余Cl2【解析】按照思维流程图和气体流向，仪器的接口顺序为①→⑦、⑥→④、⑤→②。其中E装置用于除去Cl2中的HCl，D装置用于干燥Cl2；加热时，先点燃A处酒精灯制取Cl2，用Cl2排净装置内空气，防止Fe被空气中O2氧化，最后必须用NaOH溶液吸收多余Cl2。答案：(1)⑦⑥④⑤②(2)二氧化锰3Cl2+2Fe2FeCl3(3)吸收水分吸收氯气中的氯化氢气体(4)A使制取的Cl2排尽装置内的空气，防止铁被空气中的氧气氧化(5)否装有氢氧化钠溶液的烧杯(或尾气吸收)△====【警示钟】(1)除杂试剂的选择。除去Cl2中的HCl时，不能用NaOH溶液，因为Cl2、HCl均与NaOH发生反应；也不能用水，否则由于Cl2溶于水造成Cl2损失过多。(2)尾气吸收试剂的选择。吸收多余Cl2时，不能用澄清石灰水，因为Ca(OH)2属微溶物，澄清石灰水中Ca(OH)2浓度小，吸收Cl2慢且吸收量少。【变式训练】实验室里常用浓盐酸与二氧化锰反应来制取少量的氯气，反应的化学方程式为：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O取一定量的浓盐酸使其与二氧化锰发生反应，产生的氯气在标准状况下的体积为22.4L。请回答下列问题：(1)该反应的离子方程式为__________________________。(2)反应中被氧化的HCl的物质的量为_________________。△====【解析】根据书写离子方程式的要求，可得到该反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Cl2↑+Mn2++2H2O。该反应中每有4mol氯化氢参加反应，只有2mol氯化氢被氧化，同时生成1mol氯气。答案：(1)MnO2+4H++2Cl-Cl2↑+Mn2++2H2O(2)2mol△====△====【牛刀小试】1.2011年3月，日本发生9.0级特大地震，灾后工作中医疗人员在消毒杀菌时，通常要用到一种消毒剂。已知该消毒剂的主要成分经焰色反应，火焰呈黄色，且该物质有强氧化性。依据你所学知识判断该主要成分可能是()A.NaHCO3B.NaClC.Na2CO3D.NaClO【解析】选D。NaHCO3和Na2CO3溶液呈碱性，但没有强氧化性。NaCl溶液呈中性，没有强氧化性。NaClO溶液在一定条件下有强氧化性。2.制备氯化物时，常用两种方法：①用金属与氯气直接化合制得；②用金属与盐酸反应制得。用以上两种方法都可制得的氯化物是()A．AlCl3B．FeCl3C．FeCl2D．CuCl2【解析】选A。铝与氯气或盐酸反应均生成AlCl3，但氯气与变价金属反应时生成高价态的氯化物，如与铁反应生成FeCl3，与铜反应生成CuCl2，但铁与盐酸反应生成FeCl2，铜不与盐酸反应。故选A。3.(2012·大纲版全国卷)能正确表示下列反应的离子方程式的是()A.硫酸铝溶液中加入过量氨水Al3++3OH-====Al(OH)3↓B.碳酸钠溶液中加入澄清石灰水Ca(OH)2+CO32-====CaCO3↓+2OH-C.冷的氢氧化钠溶液中通入氯气Cl2+2OH-====ClO-+Cl-+H2OD.稀硫酸中加入铁粉2Fe+6H+====2Fe3++3H2↑【解析】选C。氨水是弱电解质,应写成化学式，A错误；澄清石灰水作为反应物要写成离子形式，B错误；C项符合事实，正确；D项体现了铁与弱氧化剂反应后氧化产物的价态，应生成亚铁离子，错误。3.有关漂白粉和漂白液的说法正确的是()A.漂白粉是纯净物，漂白液是混合物B.漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2C.工业上将氯气通入澄清石灰水制取漂白粉D.漂白液的有效成分是Na2O2【解析】选B。A项，漂白粉和漂白液均为混合物；B项，漂白粉的有效成分为Ca(ClO)2；C项，工业制漂白粉，是将Cl2与冷的消石灰反应，而不是与澄清石灰水中的Ca(OH)2反应；D项，漂白液的有效成分为NaClO，而不是Na2O2。4．用下列两种方法制取氯气：①用含氯化氢146克的浓盐酸与足量的二氧化锰反应②