01第15讲氯及其化合物【正文】听课手册

第五单元化工生产中的重要非金属元素第15讲氯及其化合物1.了解氯元素的单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及应用。

2.掌握氯气的实验室制法(包括所用的试剂、仪器、反应原理和收集方法等)。

3.认识氯元素的单质及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。考点一氯气重要的含氯化合物1.氯气的物理性质颜色状态气味密度毒性溶解性(25℃)黄绿色气体刺激性比空气大有毒1体积水溶解约2体积Cl2[提醒]实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法:用手在瓶口轻轻扇动,仅使极少量气体飘进鼻孔(如图所示)。2.从原子结构角度认识氯气的化学性质氯元素在元素周期表中处于,氯原子的结构示意图为,最外层有7个电子,在化学反应中很容易1个电子,使最外电子层达到8个电子的稳定结构。

(1)氧化性(2)从化合价的角度认识Cl2发生的“歧化反应”Cl2中氯元素为0价,处于氯元素的中间价态,因此Cl2既具有氧化性又具有还原性。常温下,Cl2与水或碱溶液反应时,Cl2发生“歧化反应”,Cl元素由0价变为+1价和-1价。反应原理与水的反应化学方程式为Cl2+H2OHCl+HClO,离子方程式为

与碱的反应与烧碱反应

(化学方程式)

制漂白粉

(化学方程式)

[提醒]1molCl2与水反应时(可逆反应),转移电子数小于NA,而1molCl2与足量冷的NaOH溶液(或石灰乳)反应时,转移电子数为NA。(设NA为阿伏伽德罗常数的值)3.氯的重要化合物(1)次氯酸[提醒]由于酸性:H2CO3>HClO>HCO3-,向NaClO溶液中通入CO2,无论CO2是否过量,反应均生成HCO3(2)漂白粉—(3)漂白液(84消毒液)(4)新制氯水性质的多重性4.基于“价—类”二维图认识氯及其化合物的性质与转化关系写出相关反应的化学方程式:① ;⑤ ;⑥ ;⑦ ;⑨ 。【对点自测】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)新制氯水在空气中久置,氯水酸性增强,氧化性减弱 ()(2)1molCl2通入足量的水中发生反应,转移1mol电子 ()(3)用pH试纸测定氯水的pH为4 ()(4)氯水具有较强氧化性,可用于漂白纸张、织物等()(5)在加热条件下,过量的铁与氯气反应生成FeCl2 ()(6)用84消毒液(有效成分为NaClO)杀灭细菌利用了NaClO的强氧化性 ()(7)漂白粉和明矾都常用于自来水的处理,二者的作用原理是相同的 ()(8)氯气通入品红溶液中,溶液褪色,起漂白作用的是Cl2与水反应生成的HClO ()题组一氯气的性质及用途1.化学来源于生活,也服务于生活。下列有关生活中的化学知识叙述正确的是 ()A.氯气和活性炭均可作漂白剂,若同时使用,漂白效果会明显加强B.氯气与烧碱溶液或石灰乳反应都能得到含氯消毒剂C.测定溶液pH的实验中,用干燥pH试纸测定新制氯水的pH,测定结果无影响D.常温下氯气能与Fe反应,所以氯气的储存不能用铁制容器2.[2024·江苏扬州调研]如图所示是验证氯气性质的微型实验,a、b、c、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4晶体上滴加一滴浓盐酸后,立即用另一个培养皿扣在上面。已知:2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O。下列对实验现象的“解释或结论”正确的是 ()选项实验现象解释或结论Aa处变蓝,b处变橙红色氧化性:Cl2>Br2>I2Bc处先变红,后褪色氯气与水生成了酸性物质Cd处立即褪色氯气与水生成了漂白性物质De处变红色还原性:Fe2+>Cl-题组二氯水的成分与性质3.[2024·湖南雅礼中学模拟]探究新制氯水成分及性质的实验中,依据下列方法和现象,不能得出相应结论的是 ()选项方法现象结论A观察氯水颜色氯水呈浅黄绿色氯水中含Cl2B向NaHCO3饱和溶液中加入足量氯水有无色气泡产生氯水中含HClOC向红色纸条上滴加氯水红色纸条褪色氯水具有漂白性D向FeCl2溶液中滴加氯水溶液变成棕黄色氯水具有氧化性4.同学们发现久置的氯水会失去漂白性,溶液由浅黄绿色变为无色。为探究氯水失效的原因,进行如下实验:用强光照射盛有氯水的密闭广口瓶,并用传感器测定广口瓶中数据,得到如图所示曲线。解释两图中曲线变化的原因:

。

若在上述整个实验过程中测定溶液的pH,pH的变化是。

归纳总结1.液氯、新制氯水、久置氯水的比较液氯新制氯水久置氯水分类纯净物混合物混合物颜色黄绿色浅黄绿色无色主要性质氧化性酸性、氧化性、漂白性酸性粒子种类Cl2Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH-H2O、H+、Cl-、OH-2.氯水的组成及性质应用中的常见误区(1)氯水中因HClO见光分解,随着HClO的消耗,氯水最后成为盐酸,久置氯水酸性增强,无漂白性,因此,氯水要现用现配。(2)制取氯水的反应为Cl2+H2OHCl+HClO,反应中Cl2既是氧化剂,又是还原剂,且向水中通入1molCl2,转移电子数小于NA(设NA为阿伏伽德罗常数的值)。(3)Cl2尽管有较强的氧化性,但没有漂白性,湿润的Cl2具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了强氧化性的HClO。题组三次氯酸、次氯酸盐的性质5.[2024·山东实验中学模拟]锥形瓶中装有部分变质的漂粉精粉末和红色纸花,向其中注射浓盐酸,观察到纸花褪色,并有黄绿色气体生成,该实验可以得到的结论是 ()A.说明Ca(ClO)2具有漂白性B.实验中发生了氧化还原反应和化合反应C.浓盐酸中HCl被氧化D.反应中生成的气体只有Cl26.某研究小组为了探究NaClO溶液的性质,设计了以下实验,并记录实验现象。实验装置实验序号滴管试剂试管试剂实验现象①0.2mol·L-1NaClO溶液0.2mol·L-1盐酸产生黄绿色气体②0.2mol·L-1KI-淀粉溶液溶液变蓝③0.2mol·L-1FeSO4酸性溶液和KSCN溶液溶液变红④0.2mol·L-1AlCl3溶液产生白色沉淀则以下判断错误的是 ()A.实验①:发生的主要反应为Cl-+ClO-+2H+Cl2↑+H2OB.实验②中发生的主要反应是ClO-+2I-+2H+Cl-+I2+H2OC.实验③:还原性强弱顺序为Fe2+>Cl-D.实验④:ClO-与Al3+的水解相互促进归纳总结HClO及次氯酸盐的强氧化性(1)HClO的强氧化性①漂白性:氯水中的HClO能使紫色石蕊溶液、蓝色石蕊试纸、pH试纸等先变红后褪色。不能用pH试纸测定氯水的pH。②能氧化还原性离子:HClO能氧化I-、S2-、SO32-、(2)次氯酸盐的强氧化性①漂白性:ClO-是一种弱酸的酸根离子,漂白液或漂白粉在潮湿的空气中,会与水和二氧化碳反应生成HClO,故漂白液、漂白粉具有漂白性。②强氧化性:ClO-不论在酸性还是碱性条件下都能跟I-、Fe2+、S2-、SO32-等发生氧化还原反应,即ClO-与I-、Fe2+、S2-、如漂白粉溶液遇到亚硫酸盐:Ca2++ClO-+SO32-CaSO4↓+Cl说明:NO3-不同于ClO-,在酸性条件下NO3-具有强氧化性,与Fe2+、I-、S2-、SO32-不能大量共存,而在碱性条件下,NO3-与题组四氯及其化合物间的转化和应用7.“价—类”二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型,且体现了化学变化之美。如图所示为氯元素的“价—类”二维图。下列说法错误的是 ()A.a的形成过程:H×+·Cl....:B.若e为钠盐,实验室可用e和浓硫酸加热制取少量气态aC.b的水溶液中加入CaCO3,可以提高d的产量D.c是一种广谱型的消毒剂,可取代b成为自来水的消毒剂8.漂白粉和漂粉精是常用的消毒清洁用品,有效成分均为Ca(ClO)2。相应的生产流程如下:下列说法不正确的是 ()A.反应①中阳极的电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑B.反应②的化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2OC.上述过程中涉及氧化还原反应、化合反应、复分解反应D.制备漂粉精过程中,Cl2转化为Ca(ClO)2时,Cl的原子利用率为100%考点二氯气的实验室制法1.氯气的实验室制法(1)实验原理实验室中常利用MnO2固体和浓盐酸加热制取Cl2,化学方程式为。

实验室也可用强氧化剂[如KMnO4、KClO3、K2Cr2O7、Ca(ClO)2等]与浓盐酸在常温下反应制氯气,分别写出KMnO4、KClO3、K2Cr2O7、漂白粉与浓盐酸反应的化学方程式:① ;② ;③ ;④ 。(2)实验装置及分析装置特点固体+液体气体净化方法用饱和食盐水除去HCl气体,再用浓硫酸除去水蒸气收集方法①Cl2的密度比空气大,可用向上排空气法收集;②Cl2能溶于水,但在饱和食盐水中的溶解度较小,可用排饱和食盐水法收集尾气处理多余的Cl2须用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收[注意]部分装置的创新改进①②③图①为KMnO4作氧化剂制Cl2的装置。a.不需要加热。b.橡胶管的作用是使分液漏斗和圆底烧瓶中的气压相等,便于分液漏斗中的液体流下。图②为Cl2中HCl的除杂装置。a.装置中长颈漏斗的作用除检查装置气密性外,还可以检查整套装置是否发生堵塞(若装置某一位置堵塞,则长颈漏斗中的液面会迅速上升)。b.该装置还可以贮存少量Cl2。图③为干燥Cl2的装置。(3)验满方法①将湿润的淀粉-KI试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸立即变,则证明已集满。

②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸,则证明已集满。

2.注意事项(1)选择反应物:必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应。(2)加热温度:采用小火加热,以减少HCl挥发。(3)仪器拆卸:反应结束,排出残留的Cl2后,再拆卸装置,防止产生污染。(4)尾气处理:不能用澄清石灰水吸收Cl2,原因是其浓度较小,不能完全吸收Cl2。【对点自测】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)利用MnO2与浓盐酸制取Cl2的发生装置和MnO2与H2O2溶液制取O2的发生装置相同 ()(2)必须用浓盐酸与MnO2反应制Cl2,因为稀盐酸与MnO2不反应 ()(3)为了减少制得的Cl2中HCl的含量,加热温度不宜过高,以减少HCl的挥发 ()(4)检验氯气可用湿润的淀粉-KI试纸 ()(5)酸性高锰酸钾溶液与浓盐酸常温下即可反应生成氯气,而MnO2和浓盐酸在加热条件下才可反应生成氯气,说明氧化性:KMnO4>MnO2 ()(6)实验中,可用KOH溶液或蒸馏水吸收尾气中的Cl2,防止污染环境 ()题组一氯气的实验室制法1.下列操作能达到实验目的的是 ()A.制取少量氯气B.制取氯气C.干燥氯气D.除去Cl2中的少量HCl2.含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。(1)实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为 。

(2)实验室制取干燥Cl2时,净化与收集Cl2所需装置的接口连接顺序为。

(3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色,可推测氯水中已分解。检验此久置氯水中Cl-存在的操作及现象是

。

题组二氯气制备的应用3.某学习小组利用如图所示装置制备84消毒液。下列说法正确的是 ()A.湿润的蓝色石蕊试纸褪色,说明Cl2有漂白性B.Ⅱ中溶液出现浑浊,说明Cl2降低了NaCl的溶解度C.若无装置Ⅱ,则制取的84消毒液中NaClO的纯度下降D.该装置条件下,若用MnO2代替KMnO4也可制取84消毒液4.某同学利用Cl2氧化K2MnO4(锰酸钾)制备KMnO4的装置如图所示(夹持装置略):已知:锰酸钾在浓强碱溶液中可稳定存在,碱性减弱时易发生反应:3MnO42-+2H2O2MnO4-+MnO2(1)装置A中支管a的作用是;装置C中的试剂为;装置A中制备Cl2的化学方程式为。

(2)上述装置存在一处缺陷,会导致KMnO4产率降低,改进的方法是。

教材模型人教·必修第一册·第二章第二节实验室中制取氯气的装置示意图(1)反应原理:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。(2)制备装置类型:固体+液体气体。(3)混有杂质:HCl、水蒸气。(4)收集气体:向上排空气法或排饱和食盐水法。(5)尾气吸收:用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收。链接高考应用1直接考查氯气的实验室制备原理1.[2024·广东卷]1810年,化学家戴维首次确认“氯气”是一种新元素组成的单质。兴趣小组利用以下装置进行实验。其中,难以达到预期目的的是 ()应用2综合考查氯气制备及性质2.[全国卷Ⅲ]氯可形成多种含氧酸盐,广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用下图装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO,探究其氧化还原性质。回答下列问题:(1)盛放MnO2粉末的仪器名称是,a中的试剂为。

(2)b中采用的加热方式是。c中化学反应的离子方程式是,采用冰水浴冷却的目的是。

(3)d的作用是,可选用试剂(填标号)。

A.Na2S B.NaCl C.Ca(OH)2 D.H2SO4(4)反应结束后,取出b中试管,经冷却结晶,,,干燥,得到KClO3晶体。

(5)取少量KClO3和NaClO溶液分别置于1号和2号试管中,滴加中性KI溶液。1号试管溶液颜色不变,2号试管