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学案(必修1)4-2 氯 2


第四章 非金属及其化合物
第二节 富集在海水中的元素——氯
广东侨中 化学科 周泽培

【学习目标】
1.能描述氯气在通常情况下的物理性质(颜色、状态、气味、 溶解性),知道氯气有毒。 2.认识氯气是一种强氧化性的非金属单质,能举例写出氯气与 非金属单质、金属单质、水、碱和某些盐溶液反应的化学方程式, 并能写出有关的离子方程式。

3.能从氧化还原反应的角度分析氯气发生的化学反应。 4.了解次氯酸的化学性质(弱酸性、强氧化性、漂白性、不稳 定性)。 5.知道漂白粉等漂白剂是混合物,有效成分是次氯酸盐。 6.掌握Cl-的检验方法。

【学前梳理 】

,氯原子很容易 得到 一 个电子而形成 氯离子(Cl-) ,表现为典型的 非金属性 ,在自然 氯原子结构示意图为: 化合 态存在。 决定

Cl

+17

2 8 7

界中以

研究化学的学科方法: 结构 决定 性质 , 性质 用途 。 一、活泼的黄绿色气体——氯气(Cl2)

【科学史话】 关于氯气发现及最后的确定(课本P82) 1774年舍勒 用MnO2与浓盐酸加热,制得了一种有刺激性气 味的黄绿色气体,但他受当时流行的错误学说—燃素说的影响, 未能确认氯气的“庐山真面目”;直到1810年英国化学家戴维以 大量的实验事实为依据确认其为一种新元素,并将这种元素命名 为Chlorine,这个名称来自希腊文,有“绿色”的意思。我国早 年译文将其译成“绿气”,后改为氯气。

思考与交流: 1.你从这一史实中应该得到什么启示? 启示1:科学研究需要有正确的理论作指导,错误的理论只能 浪费时间和精力。 启示2:科学研究需要以大量事实为依据,只有大量事实才能 推翻错误的理论,建立正确的理论或推动科学理论的发展。 启示3:科学研究需要有热爱科学的思想和奉献科学的精神。 2.舍勒发现氯气的方法至今仍是实验室制取氯气的主要方法 之一,请你尝试写出当年舍勒发现氯气的化学反应方程式? (根据氧化还原反应的规律,反应中化合价必有升降。 提示:Mn有+2、+4、+6、+7等常见的化合价。)
失去2×e失去2×e+4+4 -1 -1 +2 +2 0 0

MnO2 2 + 4HCl === MnCl2 + Cl2+ Cl2↑ 2O 2H2O MnO + (2+2) HCl === MnCl2 ↑+ 2H +
得到2e-得到2e

1. 氯气的物理性质: (1)氯气呈 黄绿 色, 有刺激性 气味; 氯气有毒!!! 大 (2)相同条件下,密度比空气 ; (3)低温或加压时易液化,可形成液氯,方便运输; (4)氯气 能 溶于水 (1体积水能溶解 2 体积氯气)。

氯气的水溶液叫:氯水。

2.氯气的化学性质 (1)与金属的反应
反应物 现象 , 。 化学方程式
点燃

反应规律

氯气与 剧烈 燃烧 钠反应 产生 白烟

2Na + Cl2 === 2NaCl
点燃

金属与 非金属 容易发 生反应 生成相 应的盐

氯气与 剧烈 燃烧 , 铁反应 产生 棕色的烟 。

2Fe + 3Cl2 === 2FeCl3
点燃

剧烈 燃烧



氯气与 产生 棕色的烟 。 铜反应 产物溶于水,形 成 蓝 色的溶液。

Cu + Cl2 === CuCl2
金属 + 非金属 盐

(2)与非金属反应 实验4-3(课本P83 ) 现象 H2在Cl2中安静燃烧,产生苍白色 火焰;生成物在空气中会形成白雾。 化学方程式 H2 + Cl2 === 2HCl
点燃

① 纯净的氢气在氯气中 安静燃烧 ,发出 苍白色 火焰,放出 大量的热,瓶口有大量 白雾 产生,反应方程式: 点燃 H2 + Cl2 === 2HCl 。 ②.氢气和氯气的混合气体 光照后 爆炸 光照 反应方程式: H2 + Cl2 === 2HCl 。 ;

H2与Cl2化合的产物HCl气体溶于水,就得到我们常用的盐酸。

思考与交流:通过H2在Cl2中燃烧的实验,你对燃烧的条件及 其本质有什么新的认识? 燃烧不一定要有氧气参加,可燃物并不是只有在氧气中才 ___________________________________________________ 可以燃烧。燃烧的本质是氧化还原反应,所有发光发热的剧烈 ___________________________________________________ 的化学反应都属于燃烧。 ___________________________________________________ (3)探究:氯气能与水进行化学反应吗? ① 初中学过,CO2能溶于水,并能与水反应生成碳酸。氯气 也能溶于水,能否与水反应? [实验] 将一块干燥和另一块湿润的红纸条分别放入两瓶干燥的 氯气中,观察现象。
干燥的 红色纸条 湿润的 红色纸条

氯气本身 不能 使 红色纸条 褪色。

干燥的氯气

氯气 能够 与 水反应,并且 生成了一种具 有 漂白性 的 物质。

阅读课本P84: 常温下,1体积的水能溶解2体积的氯气,氯气的水溶液称为 氯水 ,在常温下,溶于水的部分Cl2与水发生如下的反应: 。 Cl2 + H2O HCl + HClO
② 次氯酸的性质 a.弱酸性,酸比H2CO3 弱 ;(注意,以后我们学习弱酸 时,会经常与碳酸来比较) b.强氧化性,能杀菌消毒,起 漂白 作用; c.不稳定性,光照易 分解 ,化学方程式为: 光照 。 2HClO === 2HCl + O2↑ 生活及实验小知识: 1.夏天打开水龙头的时候,会闻到一股刺鼻的气味,为什么? 自来水厂一般用氯气消毒,自来水就可能发出氯气的刺激性气味。 ___________________________________________________

2.能否用自来水配制硝酸银、NaOH等溶液? Cl2与水反应: Cl2 + H2O HCl + HClO ,所以氯水中 __________________________________________________ 含有下列微粒: H+、Cl- 、 ClO- 等 ,其中硝酸银可与Cl- 反应, __________________________________________________ NaOH可与H+反应。故不宜用自来水配制硝酸银、NaOH溶液。 _________________________________________________ 3.刚买回来的金鱼,不能马上放入家中的自来水中伺养,通 常应将自来水在阳光下晒一段时间,为什么? 因为自来水中含有消毒用的氯气,金鱼可能因此而中毒死 ____________________________________________________ 亡。所以应该把自来水在阳光下晒一段时间,使氯气挥发后再 ____________________________________________________ 用作养金鱼。 ____________________________________________________ 4.新制的氯水成分包括:_________________________ H+、Cl- 、 ClO-、Cl2 、 H2O、 HClO 等 _________________________;
稀盐酸(也可能只剩下水) 久置的氯水变成____________________________。

(4)氯气与碱的反应

分析: Cl2 + H2O === HCl + HClO HCl + NaOH === NaCl + H 2O HClO + NaOH === NaClO + H 2O Cl2 + 2NaOH === NaCl + NaClO + H2O (漂白液) +)________________________________________________ 【思考与交流】 1. 因为Cl2在水中的溶解度 小 ,生成的HClO又 易分解 ,所 以保存和使用很不方便。因此有必要将ClO- 转化成 盐 的溶液, 方便 保存和使用 。 NaCl和NaClO的混合液 2. 漂白液的成分是 ,漂
白液的有效成分是 次氯酸钠(NaClO) ,但真正起漂白作用的

仍是

HClO

。 NaClO + CO2 + H2O === NaHCO3 + HClO

课本P85的原文描述:“NaClO虽然也会分解,但它的水溶液
在常温下存放三年才分解一半左右,比HClO稳定得多”。

3. 工业上制漂白粉的原理,就是将Cl2通入冷的熟石灰中, 便可以得到漂白粉。漂白粉的成分是 CaCl2 + Ca(ClO)2 ,有效成 分是 次氯酸钙[Ca(ClO)2] 。 化学方程式: 2Cl2 + 2Ca(OH)2 == CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O 。

对比: Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O 4. 漂白粉的工作原理: Ca(ClO)2 + CO2 + H2O == CaCO3↓+ 2HClO ;这个反 应,体现 同类物质具有相似性质和强酸制弱酸 的化学原理。 5. 漂白粉或漂白液在保存的时候,应注意: 隔绝空气 。
漂白粉失效的原理:Ca(ClO)2 +CO2+H2O == CaCO3↓+2HClO 。 所以漂白粉在保存的时候,应注意: 隔绝空气和保持干燥 。

(5)氯离子(Cl-)的检验: 先加 AgNO3溶液 ,再加 稀硝酸 ,防止 CO32-等离子 对Cl-离子检验 的干扰,原理为: Ag+ + Cl- == AgCl ↓; 2Ag+ + CO32- == Ag2CO3↓, Ag2CO3 + 2H+ == 2Ag+ + CO2↑+ H2O 。 对比回忆硫酸根离子(SO42-)的检验: 2先加 BaCl2溶液 ,再加 稀盐酸 ,防止 CO3 等离子 的干扰,原理为: 对SO42-离子检验 Ba2+ + SO42- == BaSO4 ↓; Ba2+ + CO32- == BaCO3↓, BaCO3 + 2H+ == Ba2+ + CO2↑+ H2O 。

完成课本P85~86,实验4 - 6,并填表。 在5支试 管中分别 加入 ①稀盐酸 实验现象 加入AgNO3 加入稀 溶液后 硝酸后 生成白色沉淀 白色沉淀不溶

解析或离子方程式
Ag+ + Cl- == AgCl ↓

②氯化钠 生成白色沉淀 溶液

白色沉淀不溶

Ag+ + Cl- == AgCl ↓
2Ag+ + CO32- == Ag2CO3↓ Ag2CO3+ 2H+ == 2Ag+ + CO2↑+ H2O

③碳酸钠 生成白色沉淀 白色沉淀溶解 放出无色气泡 溶液 ④自来水 ⑤蒸馏水

生成少量 白色沉淀
没有生成 白色沉淀

白色沉淀不溶

Ag+ + Cl- == AgCl ↓ 蒸馏水不含Cl-

本节知识总结:(请大家用一幅图将氯及其氯的化合物的知 识总结,可以在百度图片中中输入“思维导图”进行参考)
NaCl
Na Fe Cu

HCl
MnO2 H2

Ca(ClO)2
CO2 + H2O H 2O

FeCl3
Cu

Cl2

HClO



O2

CO2 + H2O

CuCl2

NaClO

作业:①课本p P87~89习题;②《学习与评价》P119~122页

练习:用二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气(其中混有少量氯 化氢和水蒸气)。某学生为了除去杂质,并验证Cl2的性质,设计 了实验装置如图所示,回答下列问题 :

1. 写出二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气的: 化学方程式_________________________________________ MnO2 + 4HCl === MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O MnO2 + 4H+ + 2Cl- === Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O 离子方程式_________________________________________ 2. A的作用是______________;B中的布条颜色 除去HCl气体 除去水蒸气 褪去,证明湿润Cl2具有漂白性 ___________________________;C的作用是_____________; 不变,证明干燥Cl2没有漂白性 D中的布条颜色__________________________;E中反应的化学 Cl2 + 2NaOH === NaCl + NaClO + H2O 方程式是: __________________________________________

拓展:
Cl2、H2O、 HClO、 H+、Cl- 、 ClO- 等 1. 请写出氯水中含有哪些微粒_________________________________。 如何证明这些微粒的存在? 微观 粒子 氯 加入 水 试剂 宏观 现象

H2O
无水 CuSO4 由白 变蓝

Cl2
湿红布 或 淀粉KI试纸 褪色 或

H+

Cl-

HClO

H+、 HClO
石蕊试液 先 变红 后 褪色 , 。

石蕊 AgNO3溶液 有色 花瓣 试液 和稀HNO3 变红 白色沉淀 褪色

变蓝

2. 比较氯气、液氯、新制氯水、久置氯水,完成下表 类别 状态 颜色 纯净物(单质) 气态 黄绿色 纯净物(单质) 液态 黄绿色 粒子 Cl2(分子) 漂白性 没有

氯气

液氯

Cl2(分子)

没有
有 没有

新制氯水 混合物(溶液) 液态 黄绿色 Cl2、H2O、 HClO、 H+、Cl- 、 ClO- -等 H2O、 H+、Cl-等 久置氯水 混合物(溶液) 液态 无色

【例题分析】
例1:下列溶液能使红色花瓣快速褪色的是 A.稀盐酸 答案:B。 例2:(2009-11)下列试剂能够用来鉴别KNO3溶液和KCl溶液的是 A.AgNO3溶液 B.稀盐酸 C.BaCl2溶液 D.NaOH溶液 题析:该题考查实验室鉴别NO3-和Cl-的方法,Ag+能与Cl-反应生成AgCl白色 沉淀,所有的硝酸盐都易溶于水,故Ag+与NO3-不反应。 B.新制氯水 C.氯化钙稀溶液 D.生理盐水 题析:新制氯水含有次氯酸,次氯酸具有漂白作用,能使红色花瓣快速褪色。

答案:A。

一、单项选择题:
1.海水中含量最多的离子是 A.钙离子 A.次氯酸钙 B.氯离子 B.氯化钙 C.钠离子 C.次氯酸 D.镁离子 D.次氯酸钙与氯化钙 2.漂白粉的有效成分是 3.Cl2用来消毒生活用水的原因是 A.Cl2能杀灭细菌

B.Cl2有毒
C.Cl2是氧化性很强的气体 D.与水反应生成HClO有强氧化性,可杀死水中的细菌 4.下列关于氯气的叙述中,正确的是 A.氯气是一种黄绿色、有毒的气体 B.氯气在自然界中既可以以化合态存在,也可以以游离态存在 C.氯气不能溶解于水,所以可用排水法收集

D.氯气、氯水、液氯是同一种物质,只是状态不同,都属于纯净物

5.下列物质中,不能使有色布条褪色的是 A.干燥的Cl2 A.AlO2B.氯水 C. NaClO溶液 C.ClD.SO42D.潮湿的氯气

6.在含有Ba2+离子的酸性溶液中,能够大量存在的离子是
B.CO327.下列关于氯水的叙述中,正确的是

A.新制氯水中既有分子,又有离子
B.新制氯水在光照的条件下,可以产生气体,该气体是氯气 C.新制氯水中滴加硝酸银溶液,没有任何现象 D.久置氯水可以使干燥的有色布条褪色 8.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.1:1 B.1:2 C.2:1 D.3:2

9.将少量氯水加入KI溶液中振荡,再加入CCl4,振荡,静置后观察到的现象是 A.形成均匀的紫红色溶液 C.液体分层,上层呈紫红色 B.有紫色沉淀析出 D.液体分层,下层呈紫红色

10.下列离子方程式中,正确的是 A.向氯化亚铁溶液中通入氯气: Fe2+ + Cl2 == Fe3+ + 2Cl-

B.氯气通入冷的氢氧化钠溶液中: Cl2 + 2OH- == Cl- + ClO- + H2O
C.铝片跟氢氧化钠溶液反应: Al + 2OH- == AlO2- + H2↑ D.金属铝溶于盐酸中: Al + 2H+ == Al3+ + H2↑

二、多项选择题:
11.下列化合物中,可以通过单质之间直接制取的是 A.FeCl3 B.Na2CO3 C.AgNO3 D.NaCl 12.自来水可用Cl2消毒,某学生用这种自来水配制下列物质的溶液,不会 引起明显药品变质的是 A.HCl B.Na2CO3 C.AgNO3 D.NaCl 13.下列关于新制氯水的叙述中,正确的是 A.氯水经光照后有气泡放出,该气体是Cl2 B.氯水可使蓝色石蕊试纸先变红色后褪色 C.氯水中氯元素只有+1、-1两种价态

D.氯水放置数天后pH将变小

14.新制氯水与久置氯水相比较,下列结论不正确的是
A.颜色相同 C.都含有H+ B.都能使有色布条褪色 D.加AgNO3溶液都能生成白色沉淀

15.溴(Br)与氯同属卤族元素,其单质在性质上具有很大的相似性,但Cl2
比Br2的活泼性强,下面是根据氯的性质对溴的性质的预测,其中正确的是 A.溴单质常温下为液态,但极容易挥发为溴蒸气

B.溴单质只具有氧化性
C.溴原子外层有7个电子,在化学反应中容易得1个电子,表现氧化性 D.溴离子可以用硝酸酸化的AgNO3溶液来检验

三、非选择题
刺激性 16.实验室新制备的氯水具有__________气味,呈浅黄绿色,说明氯 Cl2 水中含有 ______分子。把少量碳酸钠投入氯水中能观察到有气泡产生,其 氯水中含有H+,碳酸钠能与其发生反应: 2H++CO32-=H2O+CO2↑ 原因是______________________________________________________。 氯水光照后,黄绿色逐渐消失,并放出无色气体,此反应的化学方程式为: 2HClO === 2HCl + O2↑ _____________________________。因此实验室的氯水要现配现用,若短 放在阴凉、避光(阴暗)的地方 期保存也要注意____________________________________。 Cl2 Ca(OH)2 17.工业上使用______和__________反应制取漂白粉,其化学方程式为: Cl2 2Cl2 + 2Ca(OH)2 === CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O。 __________________________________________,反应的氧化剂是_____。 自来水常用氯水来消毒,棉花和纸张常用漂白粉来漂白,其本质是__________ 与HClO
光照

(指出一种物质)发生作用。用化学方程式表示漂白粉在空气和水蒸气存在下变质
Ca(ClO)2 + CO2 + H2O === CaCO3 + 2HClO 的原因_________________________________________________________ 2HClO === 2HCl + O2↑ _________________________________________________________。
光照

18.现有X、Y、Z三种元素,已知: ①X、Y、Z的单质在常温下均为气体; ②X的单质在Z的单质中燃烧,生成XZ,燃烧时火焰为苍白色 ③XZ的水溶液可使紫色石蕊溶液变红 ④2molX的单质与1molY的单质化合,生成2molX2Y,X2Y常温下为液体 ⑤Z的单质溶于X2Y中,所得溶液具有漂白性

Cl H O 据此推断:X_________Y_________Z_________
写出Z的单质与Ca(OH)2溶液反应的化学方程式: 2Cl2 + 2Ca(OH)2 === CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O _______________________________________________________。

19.(选做题)用滴管将新制的饱和氯水慢慢滴入到含有酚酞的NaOH稀溶 液中,当滴加最后一滴时,红色突然褪去。经理论分析产生上述现象的原因可 能有两种:一是由于氯水中的HClO把酚酞氧化而褪色(HClO起漂白作用);二 氯水中的盐酸把NaOH中和了 是由于________________________________。 请设计一个较简单实验验证以上两种分析:

可在已经褪色的氯水中滴入NaOH溶液;若溶液重新出现红色,就是 _____________________________________________________________
原因二;若溶液没有重新出现红色,那就是原因一了。 ____________________________________________________________。

20.(选做题)取50.0mLNa2CO3和Na2SO4混合溶液,加入过量的BaCl2溶 液后,得到14.51g白色沉淀。用过量硝酸处理后沉淀减少到4.66g,并有气体放 出,试计算: (1)原混合溶液中Na2CO3和Na2SO4的物质的量浓度 (2)产生气体在标准状况下的体积 解: (1) 依题意有:

Na2SO4 + BaCl2 === 2NaCl + BaSO4↓ 1mol 233g 4.66g c(Na2SO4)×0.05L
c(Na2SO4) = 4.66g×1moL 233g×0.05L = 0.4mol/L

Na2CO3 + BaCl2 === 2NaCl + BaCO3↓ 1mol 197g c(Na2CO3)×0.05L 14.51g-4.66g (14.51g-4.66g)×1moL c(Na2CO3) = = 1.0mol/L 197g×0.05L

(2) 依题意有:

BaCO3 + 2HNO3 === Ba(NO3)2 + H2O + CO2↑ 197g 22.4L V(CO2) 14.51g-4.66g
V(CO2) = (14.51g-4.66g)×22.4L 197g = 1.12L

答: (1)原混合溶液中Na2CO3和Na2SO4的物质的量浓度分别是: c(Na2CO3) = 0.4mol/L; c(Na2SO4) = 1.0mol/L。 (2)产生气体在标准状况下的体积是: 1.12L。


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