第5讲氯及其化合物-2023高一化学讲义（学生版）

第五讲氯及其化合物第五讲氯及其化合物1.能从原子结构的角度认识氯元素是一种很活泼的非金属元素，其单质具有强氧化性。2.通过实验探究氯气的化学性质，掌握氯气与金属单质、非金属单质及水的反应，促进“科学探究”化学核心素养的发展。3.熟知氯气与碱的反应，漂白粉的主要成分、漂白原理及保存方法。4.通过对比实验掌握氯离子的检验方法，培养证据推理与科学探究能力。5.结合实验室制取氯气所用的二氧化锰和浓盐酸的性质，选择合适的实验装置制取氯气，培养科学探究与创新意识，提升实验能力。本节的教学重点是氯气的化学性质。氯是一种比较典型的、重要的非金属元素，通过这一节的学习，不但可以让学生了解典型非金属单质及其化合物的性质，还对学习其他非金属元素及其化合物的性质，形成正确的观点、掌握学习的思路和方法起到引导作用。教学难点是氯气与水反应。属于化学基础知识—元素化合物。这节内容在教材中具有承上启下的地位，上承前面的实验和理论知识，为其补充感性认识的材料；下启化学必修2介绍的物质结构、元素周期律等理论知识，为其打下重要的基础。知识点一：氯气的性质一、氯元素的原子结构、氯气的物理性质1．氯元素的原子结构及存在2．氯气的物理性质颜色状态气味毒性溶解性黄绿色气体刺激性气味有毒1体积的水溶解约2体积的氯气二、氯气的化学性质1、氯气与金属的反应2Fe+3Cl22FeCl3（Fe丝在氯气中燃烧，产生棕黄色烟）Cu+Cl2CuCl2（Cu丝在氯气中燃烧，产生棕色烟，溶于水后，溶液呈蓝绿色）2Na+Cl22NaCl（产生大量白烟）2、氯气与非金属的反应H2+Cl22HCl（H2在Cl2中能安静地燃烧，发出苍白色火焰，瓶口有白雾）（光照可能发生爆炸）2P+3Cl22PCl3（在空气中形成白雾）；2P+5Cl22PCl5（在空气中形成白烟）3、氯气与水的反应Cl2+H2O==HCl+HClO（次氯酸）HClO是弱酸，酸性比碳酸弱，次氯酸不稳定，见光易分解：2HClO2HCl+O2↑液氯氯水分类纯净物混合物新制久置成分只有Cl2分子分子Cl2、HClO、H2O离子H+ClOHClO分子H2O离子H+、Cl性质有氧化性，无酸性和漂白性有酸性，强氧化性，能漂白，消毒，光照时HClO分解只有酸性HClO具有强氧化性（杀菌、消毒）、漂白性（干燥的氯气没有漂白性，潮湿的氯气有漂白性，这是因为Cl2与H2O反应生成的次氯酸（HClO）具有漂白性。）4、氯气与碱的反应工业上制漂粉精：Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O工业上制漂白粉：2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O（漂白粉的主要成分为：CaCl2、Ca(ClO)2，其有效成分为：Ca(ClO)2）次氯酸盐跟稀酸或空气里的二氧化碳和水反应，生成次氯酸，起到漂白和消毒的作用。NaClO+HCl==NaCl+HClO或NaClO+CO2+H2O==NaHCO3+HClOCa(ClO)2+2HCl==CaCl2+2HClO或Ca(ClO)2+CO2+H2O==CaCO3↓+2HClO例1.消灭地鼠的方法很多,其中一种方法是将氯气通入鼠洞中,这是利用了氯气的哪些性质 ()①密度比空气大②易液化③能溶于水④有毒A.①④ B.①② C.③④ D.①③④例2.下列关于液氯和氯水的叙述中正确的是()A.液氯是纯净物,而氯水是混合物B.液氯与氯水均有酸性C.液氯较氯水的漂白作用更强D.液氯无色,氯水呈黄绿色例3.浓盐酸与次氯酸钙能发生如下反应：Ca(ClO)2＋4HCl(浓)=CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O，用贮存很久的漂白粉与浓盐酸反应制得的氯气中，可能含有的杂质是()CO2②HCl③H2O(g)④O2A．①②③B．②③④C．②③D．①④例4.某同学利用如图所示的装置进行有关实验。其中气体A的主要成分是氯气，还含有少量空气和水蒸气。请回答下列问题：(1)该实验的主要目的是研究干燥的氯气是否具有________作用。(2)浓硫酸的作用是________。(3)实验过程中观察到B瓶中干燥的有色布条________(填“褪”或“不褪”)色。(4)在该实验中，装置存在缺陷，还应加盛有__________的装置。例5.消灭地鼠的方法很多,其中一种方法是将氯气通入鼠洞中,这是利用了氯气的哪(新思维·新考向)氯气能使湿润的红色布条褪色。对于使红色布条褪色的物质,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。请设计实验,得出正确结论。 (1)提出问题:氯水中哪种物质能使红色布条褪色?(2)收集资料:①氯气有强氧化性;②氯气与水反应生成稀盐酸和次氯酸;③次氯酸有强氧化性。(3)提出假设:①____________________________________________________;

②____________________________________________________;

③____________________________________________________;

④水使红色布条褪色。(4)验证假设:实验①:把红色布条放入充满氯气的集气瓶中,布条不褪色;实验②:__________________________________________________;

实验③:__________________________________________________;

实验④:把红色布条放在水里,布条不褪色。(5)得出的实验结论是_______________________________________。

练习1.氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质,下列叙述中不正确的是 ()A.红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧,生成棕黄色的烟B.钠在氯气中燃烧,生成白色的烟C.纯净的H2在Cl2中安静地燃烧,发出苍白色火焰,集气瓶口呈现白色烟雾D.氯气能与水反应生成次氯酸和盐酸,久置氯水最终变为稀盐酸练习2.下列有关次氯酸的叙述不正确的是()A.次氯酸不稳定,易分解B.次氯酸是一种强氧化剂C.次氯酸是弱酸,但酸性比碳酸强D.次氯酸能使染料和有机色质褪色练习3．制取漂白液的化学方程式是：Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O，该反应的氧化剂与还原剂之比为（）A．1：1B．1：2C．2：1D．3：2练习4.经氯气消毒的自来水，若用于配制以下溶液：①KOH；②AgNO3；③NaHCO3；④FeCl2；⑤Na2CO3，会使配制的溶液变质的是()A．全部 B．②④⑤C．②⑤ D．④练习5.用如图装置(气密性好)研究Na与Cl2的反应。实验步骤：①将一定量浓盐酸滴在KMnO4粉末上，立即产生黄绿色气体。②待黄绿色气体均匀充满集气瓶时，关闭止水夹。③再向钠粒上滴2滴水，片刻后钠燃烧，产生白烟，白色固体附着在集气瓶内壁上。(1)步骤①，黄绿色气体是Cl2，则KMnO4的作用是________(填“氧化剂”或“还原剂”)。(2)步骤③，引起钠燃烧的原因是___________________________________________________。(3)生成白色固体的化学方程式是__________________________________________________。(4)说明NaOH溶液的作用是______________________________________________________。一、新制氯水的成分与性质(1)新制氯水的成分由于HClO、H2O是弱电解质，存在着微弱的电离。①三分子：Cl2、HClO、H2O；②四离子：H＋、Cl－、ClO－、OH－。(2)新制氯水中各微粒的性质二、氯气的用途是由其性质决定的通过氯气能在一定条件下与大多数金属、非金属反应而制备各种重要的氯化物，如SiCl4、GeCl4、TiCl4等；通过氯气与很多有机物反应制备一些重要的有机产品，如合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、染料和药品等；通过氯气与水反应生成强氧化作用的HClO而用于自来水杀菌、消毒；通过氯气与碱的反应来制备漂粉精和漂白粉等。知识点二：氯气的实验室制法一、氯气的制备1、反应原理(1)化学方程式：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)原理：利用强氧化剂氧化浓盐酸中的Cl－生成Cl2，该反应中MnO2为氧化剂，浓盐酸为还原剂并且该实验还体现了浓盐酸的酸性。【注意】补充原理2KMnO4+16HCl(浓)＝2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑KClO3+6HCl(浓)KCl+3H2O+3Cl2↑2、仪器装置(1)气体发生装置类型：固＋液气(2)发生装置所用仪器：分液漏斗、圆底烧瓶、酒精灯。(3)除杂装置：装置C的作用是除去Cl2中少量的HCl气体。装置D的作用是干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气)。3、收集方法(1)向上排空气法(氯气密度大于空气)。(2)排饱和食盐水法(氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度很小，用此法可除去实验中挥发产生的氯化氢气体)。4、验满方法观察到E中充满黄绿色气体，则证明已集满。5、尾气处理烧杯F中盛放的液体是NaOH溶液。该液体的作用是吸收过量的氯气，防止污染环境。二、实验室制气体的制备思路1、设计气体制备装置的基本思路2、气体制备装置的连接顺序3、各种装置的选择（1）实验室制备气体的发生装置的选择①选择依据反应原理、反应物的状态、反应条件等。②装置的基本类型<1>固体＋固体eq\o(→,\s\up7(△))气体。<2>固体＋液体→气体。<3>固体＋液体eq\o(→,\s\up7(△))气体。（2）实验室制备气体的净化装置的选择①净化原则不减少被净化气体的量；不引入新杂质；操作简便，易于分离。②净化装置装置Ⅰ(洗气瓶)：盛液体除杂试剂，气流方向是长管进，短管出。装置Ⅱ(干燥管)：盛固体除杂试剂，气流方向是粗口进，细口出。（3）实验室制备气体的收集装置的选择①选择依据根据气体的密度、水溶性及是否与水或空气中的O2发生反应来确定气体的收集方法。②方法选择<1>排水法：适用于难溶于水且不与水反应的气体，如O2、H2等。<2>向上排空气法：气体不与空气反应，且密度比空气大，如O2、CO2、Cl2等。<3>向下排空气法：气体不与空气反应，且密度比空气小，如H2等。（4）实验室制备气体的尾气处理装置的选择①选择依据：根据气体的物理性质、化学性质，将气体转化成无毒物质或吸收。②方法选择：①点燃法：如CO、H2、CH4等易燃性气体可用此法，必须先验纯，再点燃。③吸收法：如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用碱液吸收。例1.实验室用浓盐酸和MnO2制Cl2，并以干燥的Cl2为原料进行实验，装置如下图所示。(1)装置B、C中应盛放的试剂名称分别为________、________；从A装置导出的气体若不经过B、C装置而直接进入D管，将对实验产生的不良后果是____________________。(2)实验时，先点燃A处的酒精灯，让Cl2充满装置，再点燃D处酒精灯，写出D中反应的化学方程式：____________________________________________________________________。(3)F装置所起的作用是___________________________________________________________。(4)用石灰乳吸收氯气可制得漂粉精，写出工业制漂粉精反应的化学方程式：_______________________________________________________________________________。例2.实验室用MnO2和浓盐酸制取氯气时，有14.6g氯化氢被氧化，所得Cl2全部用石灰乳吸收，可制得漂白粉的质量是()A．14.3gB．25.4gC．28.6gD．50.8g例3.某同学用如图1所示装置制取氯水并进行相关实验．（1）装置②中反应的化学方程式是；（2）取少量装置①中的溶液滴在蓝色石蕊试纸上，试纸先变红后褪色，说明氯水具有的性质是；（3）①实验室常用NaOH溶液吸收多余的氯气，下列试剂也可用于吸收氯气的是（填字母）；a．NaCl溶液b．FeSO4溶液c．Na2SO3溶液②写出①中你选择的吸收试剂与Cl2反应的离子方程式：；；（4）欲验证Cl2的氧化性强于I2，取少量装置①中的溶液加入盛有（填“KI”或“KIO3”）溶液的试管中，用力振荡后加入少量四氯化碳，振荡、静置，观察到的现象是．（5）家庭中常用消毒液（主要成分NaClO）与洁厕灵（主要成分盐酸）清洁卫生．某品牌消毒液包装上说明如图2．①分析“对金属制品有腐蚀作用”的原因；②需“密闭保存”的原因；③“与洁厕灵同时使用”会产生有毒的氯气，写出反应的离子方程式：．练习1.某化学小组用图示装置制取氯气，下列说法不正确的是()A．该装置图中至少存在两处明显错误B．为了防止氯气污染空气，必须进行尾气处理C．在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉碘化钾试纸，可以证明是否有氯气逸出D．该实验中收集氯气的方法不正确练习2.某化学兴趣小组利用MnO2和浓盐酸及如图装置制备Cl2。下列分析中不正确的是()A．①中可用分液漏斗代替长颈漏斗B．①中缺少加热装置C．②中盛放的NaOH溶液可以净化氯气D．④中盛放的NaOH溶液可以吸收尾气练习3.某校课外小组的学生，利用排饱和食盐水的方法收集了一平底烧瓶的氯气，同时制备了一平底烧瓶的饱和氯水，探究完成以下性质实验。请按要求回答下列问题：图1(1)按图1安装好实验装置，U形管内盛有有色墨水，A、B两端液面相平，平底烧瓶中盛满氯气。通过分液漏斗向圆底烧瓶中滴加少量氢氧化钠溶液，观察到的现象是________________，请简单解释原因：________________。(2)如图2所示，平底烧瓶中盛满饱和氯水，用日光照射，可观察到平底烧瓶内有气图2泡产生，放置一段时间后溶液颜色变浅，产生上述现象的原因是___________________；当氯水中不再产生气泡时，某学生欲检验该反应所产生的气体，该学生可采取的合理操作是_______________________。(1)实验室制取氯气的反应原理是选用氧化剂(如MnO2、KMnO4等)将盐酸中的部分氯离子氧化而得到氯气。(2)制取的氯气有毒，且在加热时容易逸出，所以应选用分液漏斗，而不用长颈漏斗。(3)尾气处理时，不能用澄清石灰水吸收氯气，因为澄清石灰水中Ca(OH)2的含量少，吸收不完全。(4)实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的氯气，再拆卸装置，避免污染空气。知识点三：氯离子的检验一、氯离子的检验实验试液2～3mL实验现象离子方程式滴入几滴硝酸银溶液加入少量稀硝酸①稀盐酸有白色沉淀生成沉淀不溶解Cl－＋Ag＋=AgCl↓②氯化钠溶液有白色沉淀生成沉淀不溶解Cl－＋Ag＋=AgCl↓③碳酸钠溶液有白色沉淀生成沉淀溶解，有气泡产生COeq\o\al(2－,3)＋2Ag＋=Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋=2Ag＋＋CO2↑＋H2O二、氯离子检验方法1、试剂：稀硝酸、AgNO3溶液。2、现象：产生不溶于稀硝酸的白色沉淀。三、常见阴离子的检验方法离子检验试剂主要实验现象离子方程式及说明SO可溶性钡盐溶液，稀盐酸生成不溶于稀HCl的白色沉淀Ba2＋＋SO===BaSO4↓(白色)CO①BaCl2溶液、稀盐酸②盐酸、石灰水①生成的白色沉淀能溶于稀HCl②生成能使石灰水变浑浊的无色气体①Ba2＋＋CO===BaCO3↓(白色)BaCO3＋2H＋===Ba2＋＋CO2↑＋H2O[②CO＋2H＋===CO2↑＋H2OCa(OH)2＋CO2===H2O＋CaCO3↓(白色)四、常见阳离子的检验离子检验试剂主要实验现象离子方程式及说明Ba2＋硫酸或硫酸盐溶液，稀硝酸加SO生成白色沉淀，再加稀HNO3沉淀不溶解Ba2＋＋SO===BaSO4↓(白色)Al3＋NaOH溶液氨水加氨水或适量NaOH溶液，有絮状白色沉淀生成，沉淀能溶于NaOH溶液，不溶于氨水Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(白色)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2OFe3＋(黄色)①NaOH溶液②KSCN溶液①生成红褐色沉淀②溶液呈血红色①Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色)②Fe3＋＋SCN－===〔Fe(SCN)〕2＋(血红色)Fe2＋(淡绿色)①NaOH溶液②KSCN溶液，氯水①生成白色沉淀，在空气中迅速变灰绿色，最后变成红褐色②无明显现象，加氯水呈血红色①Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O==4Fe(OH)3↓(红褐色)②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－Fe3＋＋SCN－===〔Fe(SCN)〕2＋Ag＋①盐酸或氯化物溶液，稀硝酸②NaOH溶液①生成白色沉淀，此沉淀不溶于稀硝酸，溶于氨水②生成白色沉淀，迅速转变成棕色，此沉淀溶于氨水，形成无色溶液①Ag＋＋Cl－===AgCl↓(白色)AgCl＋2NH3·H2O==〔Ag(NH3)2〕＋＋Cl－＋2H2O②Ag＋＋OH－===AgOH↓(白色)2AgOH===H2O＋Ag2O(棕色)AgOH＋2NH3·H2O=〔Ag(NH3)2〕＋＋OH－＋2H2O例1.为了证明氯酸钾晶体中含有氯元素，选用给出的试剂和操作，其操作顺序正确的是()①滴加AgNO3溶液②加水溶解③过滤、取滤液④与二氧化锰混合加热⑤加稀硝酸⑥与浓盐酸反应⑦加NaOH溶液加热⑧用淀粉碘化钾A．④②③①⑤B．⑥⑧C．⑥⑦①⑤ D．②①⑤例2.在未知液中加入AgNO3溶液有白色沉淀生成，加入稀硝酸后，沉淀部分溶解，有无色无味的气体生成，将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，由此判断水溶液中含有()A．Cl－、SOeq\o\al(2－,4) B．Cl－、NOeq\o\al(－,3)C．Cl－、COeq\o\al(2－,3) D．Cl－、OH－例3.COVID－19在全球的蔓延，对人类的健康和全球的经济带来了很大的影响，为了控制疫情，全球进行了大面积的消杀工作，消毒液发挥了重要的作用，请回答下列有关消毒液的问题。(1)生产消毒液是将氯气通入NaOH溶液中，发生反应的化学方程式为___________________________________________________________________________________________________。(2)取少量消毒液滴加AgNO3溶液，现象是出现白色沉淀，说明消毒液中有________(填离子符号)。(3)消毒液稀释后喷洒在空气中，可以生成有漂白性的物质和碳酸氢钠，请写出此过程的化学