第5講氯及其化合物-2023高一化學(xué)講義（學(xué)生版）

第五講氯及其化合物第五講氯及其化合物1.能從原子結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識氯元素是一種很活潑的非金屬元素，其單質(zhì)具有強氧化性。2.通過實驗探究氯氣的化學(xué)性質(zhì)，掌握氯氣與金屬單質(zhì)、非金屬單質(zhì)及水的反應(yīng)，促進“科學(xué)探究”化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。3.熟知氯氣與堿的反應(yīng)，漂白粉的主要成分、漂白原理及保存方法。4.通過對比實驗掌握氯離子的檢驗方法，培養(yǎng)證據(jù)推理與科學(xué)探究能力。5.結(jié)合實驗室制取氯氣所用的二氧化錳和濃鹽酸的性質(zhì)，選擇合適的實驗裝置制取氯氣，培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識，提升實驗?zāi)芰Α１竟?jié)的教學(xué)重點是氯氣的化學(xué)性質(zhì)。氯是一種比較典型的、重要的非金屬元素，通過這一節(jié)的學(xué)習(xí)，不但可以讓學(xué)生了解典型非金屬單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)，還對學(xué)習(xí)其他非金屬元素及其化合物的性質(zhì)，形成正確的觀點、掌握學(xué)習(xí)的思路和方法起到引導(dǎo)作用。教學(xué)難點是氯氣與水反應(yīng)。屬于化學(xué)基礎(chǔ)知識—元素化合物。這節(jié)內(nèi)容在教材中具有承上啟下的地位，上承前面的實驗和理論知識，為其補充感性認(rèn)識的材料；下啟化學(xué)必修2介紹的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律等理論知識，為其打下重要的基礎(chǔ)。知識點一：氯氣的性質(zhì)一、氯元素的原子結(jié)構(gòu)、氯氣的物理性質(zhì)1．氯元素的原子結(jié)構(gòu)及存在2．氯氣的物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味毒性溶解性黃綠色氣體刺激性氣味有毒1體積的水溶解約2體積的氯氣二、氯氣的化學(xué)性質(zhì)1、氯氣與金屬的反應(yīng)2Fe+3Cl22FeCl3（Fe絲在氯氣中燃燒，產(chǎn)生棕黃色煙）Cu+Cl2CuCl2（Cu絲在氯氣中燃燒，產(chǎn)生棕色煙，溶于水后，溶液呈藍綠色）2Na+Cl22NaCl（產(chǎn)生大量白煙）2、氯氣與非金屬的反應(yīng)H2+Cl22HCl（H2在Cl2中能安靜地燃燒，發(fā)出蒼白色火焰，瓶口有白霧）（光照可能發(fā)生爆炸）2P+3Cl22PCl3（在空氣中形成白霧）；2P+5Cl22PCl5（在空氣中形成白煙）3、氯氣與水的反應(yīng)Cl2+H2O==HCl+HClO（次氯酸）HClO是弱酸，酸性比碳酸弱，次氯酸不穩(wěn)定，見光易分解：2HClO2HCl+O2↑液氯氯水分類純凈物混合物新制久置成分只有Cl2分子分子Cl2、HClO、H2O離子H+ClOHClO分子H2O離子H+、Cl性質(zhì)有氧化性，無酸性和漂白性有酸性，強氧化性，能漂白，消毒，光照時HClO分解只有酸性HClO具有強氧化性（殺菌、消毒）、漂白性（干燥的氯氣沒有漂白性，潮濕的氯氣有漂白性，這是因為Cl2與H2O反應(yīng)生成的次氯酸（HClO）具有漂白性。）4、氯氣與堿的反應(yīng)工業(yè)上制漂粉精：Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O工業(yè)上制漂白粉：2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O（漂白粉的主要成分為：CaCl2、Ca(ClO)2，其有效成分為：Ca(ClO)2）次氯酸鹽跟稀酸或空氣里的二氧化碳和水反應(yīng)，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.消滅地鼠的方法很多,其中一種方法是將氯氣通入鼠洞中,這是利用了氯氣的哪些性質(zhì) ()①密度比空氣大②易液化③能溶于水④有毒A.①④ B.①② C.③④ D.①③④例2.下列關(guān)于液氯和氯水的敘述中正確的是()A.液氯是純凈物,而氯水是混合物B.液氯與氯水均有酸性C.液氯較氯水的漂白作用更強D.液氯無色,氯水呈黃綠色例3.濃鹽酸與次氯酸鈣能發(fā)生如下反應(yīng)：Ca(ClO)2＋4HCl(濃)=CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O，用貯存很久的漂白粉與濃鹽酸反應(yīng)制得的氯氣中，可能含有的雜質(zhì)是()CO2②HCl③H2O(g)④O2A．①②③B．②③④C．②③D．①④例4.某同學(xué)利用如圖所示的裝置進行有關(guān)實驗。其中氣體A的主要成分是氯氣，還含有少量空氣和水蒸氣。請回答下列問題：(1)該實驗的主要目的是研究干燥的氯氣是否具有________作用。(2)濃硫酸的作用是________。(3)實驗過程中觀察到B瓶中干燥的有色布條________(填“褪”或“不褪”)色。(4)在該實驗中，裝置存在缺陷，還應(yīng)加盛有__________的裝置。例5.消滅地鼠的方法很多,其中一種方法是將氯氣通入鼠洞中,這是利用了氯氣的哪(新思維·新考向)氯氣能使?jié)駶櫟募t色布條褪色。對于使紅色布條褪色的物質(zhì),同學(xué)們的看法不一致,認(rèn)為氯水中存在的幾種粒子都有可能。請設(shè)計實驗,得出正確結(jié)論。 (1)提出問題:氯水中哪種物質(zhì)能使紅色布條褪色?(2)收集資料:①氯氣有強氧化性;②氯氣與水反應(yīng)生成稀鹽酸和次氯酸;③次氯酸有強氧化性。(3)提出假設(shè):①____________________________________________________;

②____________________________________________________;

③____________________________________________________;

④水使紅色布條褪色。(4)驗證假設(shè):實驗①:把紅色布條放入充滿氯氣的集氣瓶中,布條不褪色;實驗②:__________________________________________________;

實驗③:__________________________________________________;

實驗④:把紅色布條放在水里,布條不褪色。(5)得出的實驗結(jié)論是_______________________________________。

練習(xí)1.氯氣是一種化學(xué)性質(zhì)很活潑的非金屬單質(zhì),下列敘述中不正確的是 ()A.紅熱的銅絲在氯氣里劇烈燃燒,生成棕黃色的煙B.鈉在氯氣中燃燒,生成白色的煙C.純凈的H2在Cl2中安靜地燃燒,發(fā)出蒼白色火焰,集氣瓶口呈現(xiàn)白色煙霧D.氯氣能與水反應(yīng)生成次氯酸和鹽酸,久置氯水最終變?yōu)橄←}酸練習(xí)2.下列有關(guān)次氯酸的敘述不正確的是()A.次氯酸不穩(wěn)定,易分解B.次氯酸是一種強氧化劑C.次氯酸是弱酸,但酸性比碳酸強D.次氯酸能使染料和有機色質(zhì)褪色練習(xí)3．制取漂白液的化學(xué)方程式是：Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O，該反應(yīng)的氧化劑與還原劑之比為（）A．1：1B．1：2C．2：1D．3：2練習(xí)4.經(jīng)氯氣消毒的自來水，若用于配制以下溶液：①KOH；②AgNO3；③NaHCO3；④FeCl2；⑤Na2CO3，會使配制的溶液變質(zhì)的是()A．全部 B．②④⑤C．②⑤ D．④練習(xí)5.用如圖裝置(氣密性好)研究Na與Cl2的反應(yīng)。實驗步驟：①將一定量濃鹽酸滴在KMnO4粉末上，立即產(chǎn)生黃綠色氣體。②待黃綠色氣體均勻充滿集氣瓶時，關(guān)閉止水夾。③再向鈉粒上滴2滴水，片刻后鈉燃燒，產(chǎn)生白煙，白色固體附著在集氣瓶內(nèi)壁上。(1)步驟①，黃綠色氣體是Cl2，則KMnO4的作用是________(填“氧化劑”或“還原劑”)。(2)步驟③，引起鈉燃燒的原因是___________________________________________________。(3)生成白色固體的化學(xué)方程式是__________________________________________________。(4)說明NaOH溶液的作用是______________________________________________________。一、新制氯水的成分與性質(zhì)(1)新制氯水的成分由于HClO、H2O是弱電解質(zhì)，存在著微弱的電離。①三分子：Cl2、HClO、H2O；②四離子：H＋、Cl－、ClO－、OH－。(2)新制氯水中各微粒的性質(zhì)二、氯氣的用途是由其性質(zhì)決定的通過氯氣能在一定條件下與大多數(shù)金屬、非金屬反應(yīng)而制備各種重要的氯化物，如SiCl4、GeCl4、TiCl4等；通過氯氣與很多有機物反應(yīng)制備一些重要的有機產(chǎn)品，如合成塑料、橡膠、人造纖維、農(nóng)藥、染料和藥品等；通過氯氣與水反應(yīng)生成強氧化作用的HClO而用于自來水殺菌、消毒；通過氯氣與堿的反應(yīng)來制備漂粉精和漂白粉等。知識點二：氯氣的實驗室制法一、氯氣的制備1、反應(yīng)原理(1)化學(xué)方程式：MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)原理：利用強氧化劑氧化濃鹽酸中的Cl－生成Cl2，該反應(yīng)中MnO2為氧化劑，濃鹽酸為還原劑并且該實驗還體現(xiàn)了濃鹽酸的酸性?！咀⒁狻垦a充原理2KMnO4+16HCl(濃)＝2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑KClO3+6HCl(濃)KCl+3H2O+3Cl2↑2、儀器裝置(1)氣體發(fā)生裝置類型：固＋液氣(2)發(fā)生裝置所用儀器：分液漏斗、圓底燒瓶、酒精燈。(3)除雜裝置：裝置C的作用是除去Cl2中少量的HCl氣體。裝置D的作用是干燥氯氣(或除去氯氣中的水蒸氣)。3、收集方法(1)向上排空氣法(氯氣密度大于空氣)。(2)排飽和食鹽水法(氯氣在飽和氯化鈉溶液中的溶解度很小，用此法可除去實驗中揮發(fā)產(chǎn)生的氯化氫氣體)。4、驗滿方法觀察到E中充滿黃綠色氣體，則證明已集滿。5、尾氣處理燒杯F中盛放的液體是NaOH溶液。該液體的作用是吸收過量的氯氣，防止污染環(huán)境。二、實驗室制氣體的制備思路1、設(shè)計氣體制備裝置的基本思路2、氣體制備裝置的連接順序3、各種裝置的選擇（1）實驗室制備氣體的發(fā)生裝置的選擇①選擇依據(jù)反應(yīng)原理、反應(yīng)物的狀態(tài)、反應(yīng)條件等。②裝置的基本類型<1>固體＋固體eq\o(→,\s\up7(△))氣體。<2>固體＋液體→氣體。<3>固體＋液體eq\o(→,\s\up7(△))氣體。（2）實驗室制備氣體的凈化裝置的選擇①凈化原則不減少被凈化氣體的量；不引入新雜質(zhì)；操作簡便，易于分離。②凈化裝置裝置Ⅰ(洗氣瓶)：盛液體除雜試劑，氣流方向是長管進，短管出。裝置Ⅱ(干燥管)：盛固體除雜試劑，氣流方向是粗口進，細(xì)口出。（3）實驗室制備氣體的收集裝置的選擇①選擇依據(jù)根據(jù)氣體的密度、水溶性及是否與水或空氣中的O2發(fā)生反應(yīng)來確定氣體的收集方法。②方法選擇<1>排水法：適用于難溶于水且不與水反應(yīng)的氣體，如O2、H2等。<2>向上排空氣法：氣體不與空氣反應(yīng)，且密度比空氣大，如O2、CO2、Cl2等。<3>向下排空氣法：氣體不與空氣反應(yīng)，且密度比空氣小，如H2等。（4）實驗室制備氣體的尾氣處理裝置的選擇①選擇依據(jù)：根據(jù)氣體的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)，將氣體轉(zhuǎn)化成無毒物質(zhì)或吸收。②方法選擇：①點燃法：如CO、H2、CH4等易燃性氣體可用此法，必須先驗純，再點燃。③吸收法：如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用堿液吸收。例1.實驗室用濃鹽酸和MnO2制Cl2，并以干燥的Cl2為原料進行實驗，裝置如下圖所示。(1)裝置B、C中應(yīng)盛放的試劑名稱分別為________、________；從A裝置導(dǎo)出的氣體若不經(jīng)過B、C裝置而直接進入D管，將對實驗產(chǎn)生的不良后果是____________________。(2)實驗時，先點燃A處的酒精燈，讓Cl2充滿裝置，再點燃D處酒精燈，寫出D中反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________________________________________________。(3)F裝置所起的作用是___________________________________________________________。(4)用石灰乳吸收氯氣可制得漂粉精，寫出工業(yè)制漂粉精反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________________________________________________。例2.實驗室用MnO2和濃鹽酸制取氯氣時，有14.6g氯化氫被氧化，所得Cl2全部用石灰乳吸收，可制得漂白粉的質(zhì)量是()A．14.3gB．25.4gC．28.6gD．50.8g例3.某同學(xué)用如圖1所示裝置制取氯水并進行相關(guān)實驗．（1）裝置②中反應(yīng)的化學(xué)方程式是；（2）取少量裝置①中的溶液滴在藍色石蕊試紙上，試紙先變紅后褪色，說明氯水具有的性質(zhì)是；（3）①實驗室常用NaOH溶液吸收多余的氯氣，下列試劑也可用于吸收氯氣的是（填字母）；a．NaCl溶液b．FeSO4溶液c．Na2SO3溶液②寫出①中你選擇的吸收試劑與Cl2反應(yīng)的離子方程式：；；（4）欲驗證Cl2的氧化性強于I2，取少量裝置①中的溶液加入盛有（填“KI”或“KIO3”）溶液的試管中，用力振蕩后加入少量四氯化碳，振蕩、靜置，觀察到的現(xiàn)象是．（5）家庭中常用消毒液（主要成分NaClO）與潔廁靈（主要成分鹽酸）清潔衛(wèi)生．某品牌消毒液包裝上說明如圖2．①分析“對金屬制品有腐蝕作用”的原因；②需“密閉保存”的原因；③“與潔廁靈同時使用”會產(chǎn)生有毒的氯氣，寫出反應(yīng)的離子方程式：．練習(xí)1.某化學(xué)小組用圖示裝置制取氯氣，下列說法不正確的是()A．該裝置圖中至少存在兩處明顯錯誤B．為了防止氯氣污染空氣，必須進行尾氣處理C．在集氣瓶的導(dǎo)管口處放一片濕潤的淀粉碘化鉀試紙，可以證明是否有氯氣逸出D．該實驗中收集氯氣的方法不正確練習(xí)2.某化學(xué)興趣小組利用MnO2和濃鹽酸及如圖裝置制備Cl2。下列分析中不正確的是()A．①中可用分液漏斗代替長頸漏斗B．①中缺少加熱裝置C．②中盛放的NaOH溶液可以凈化氯氣D．④中盛放的NaOH溶液可以吸收尾氣練習(xí)3.某校課外小組的學(xué)生，利用排飽和食鹽水的方法收集了一平底燒瓶的氯氣，同時制備了一平底燒瓶的飽和氯水，探究完成以下性質(zhì)實驗。請按要求回答下列問題：圖1(1)按圖1安裝好實驗裝置，U形管內(nèi)盛有有色墨水，A、B兩端液面相平，平底燒瓶中盛滿氯氣。通過分液漏斗向圓底燒瓶中滴加少量氫氧化鈉溶液，觀察到的現(xiàn)象是________________，請簡單解釋原因：________________。(2)如圖2所示，平底燒瓶中盛滿飽和氯水，用日光照射，可觀察到平底燒瓶內(nèi)有氣圖2泡產(chǎn)生，放置一段時間后溶液顏色變淺，產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是___________________；當(dāng)氯水中不再產(chǎn)生氣泡時，某學(xué)生欲檢驗該反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體，該學(xué)生可采取的合理操作是_______________________。(1)實驗室制取氯氣的反應(yīng)原理是選用氧化劑(如MnO2、KMnO4等)將鹽酸中的部分氯離子氧化而得到氯氣。(2)制取的氯氣有毒，且在加熱時容易逸出，所以應(yīng)選用分液漏斗，而不用長頸漏斗。(3)尾氣處理時，不能用澄清石灰水吸收氯氣，因為澄清石灰水中Ca(OH)2的含量少，吸收不完全。(4)實驗結(jié)束后，先使反應(yīng)停止并排出裝置中殘留的氯氣，再拆卸裝置，避免污染空氣。知識點三：氯離子的檢驗一、氯離子的檢驗實驗試液2～3mL實驗現(xiàn)象離子方程式滴入幾滴硝酸銀溶液加入少量稀硝酸①稀鹽酸有白色沉淀生成沉淀不溶解Cl－＋Ag＋=AgCl↓②氯化鈉溶液有白色沉淀生成沉淀不溶解Cl－＋Ag＋=AgCl↓③碳酸鈉溶液有白色沉淀生成沉淀溶解，有氣泡產(chǎn)生COeq\o\al(2－,3)＋2Ag＋=Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋=2Ag＋＋CO2↑＋H2O二、氯離子檢驗方法1、試劑：稀硝酸、AgNO3溶液。2、現(xiàn)象：產(chǎn)生不溶于稀硝酸的白色沉淀。三、常見陰離子的檢驗方法離子檢驗試劑主要實驗現(xiàn)象離子方程式及說明SO可溶性鋇鹽溶液，稀鹽酸生成不溶于稀HCl的白色沉淀Ba2＋＋SO===BaSO4↓(白色)CO①BaCl2溶液、稀鹽酸②鹽酸、石灰水①生成的白色沉淀能溶于稀HCl②生成能使石灰水變渾濁的無色氣體①Ba2＋＋CO===BaCO3↓(白色)BaCO3＋2H＋===Ba2＋＋CO2↑＋H2O[②CO＋2H＋===CO2↑＋H2OCa(OH)2＋CO2===H2O＋CaCO3↓(白色)四、常見陽離子的檢驗離子檢驗試劑主要實驗現(xiàn)象離子方程式及說明Ba2＋硫酸或硫酸鹽溶液，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溶液氨水加氨水或適量NaOH溶液，有絮狀白色沉淀生成，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＋(黃色)①NaOH溶液②KSCN溶液①生成紅褐色沉淀②溶液呈血紅色①Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(紅褐色)②Fe3＋＋SCN－===〔Fe(SCN)〕2＋(血紅色)Fe2＋(淡綠色)①NaOH溶液②KSCN溶液，氯水①生成白色沉淀，在空氣中迅速變灰綠色，最后變成紅褐色②無明顯現(xiàn)象，加氯水呈血紅色①Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O==4Fe(OH)3↓(紅褐色)②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－Fe3＋＋SCN－===〔Fe(SCN)〕2＋Ag＋①鹽酸或氯化物溶液，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，迅速轉(zhuǎn)變成棕色，此沉淀溶于氨水，形成無色溶液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.為了證明氯酸鉀晶體中含有氯元素，選用給出的試劑和操作，其操作順序正確的是()①滴加AgNO3溶液②加水溶解③過濾、取濾液④與二氧化錳混合加熱⑤加稀硝酸⑥與濃鹽酸反應(yīng)⑦加NaOH溶液加熱⑧用淀粉碘化鉀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，有無色無味的氣體生成，將氣體通入澄清石灰水，石灰水變渾濁，由此判斷水溶液中含有()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，對人類的健康和全球的經(jīng)濟帶來了很大的影響，為了控制疫情，全球進行了大面積的消殺工作，消毒液發(fā)揮了重要的作用，請回答下列有關(guān)消毒液的問題。(1)生產(chǎn)消毒液是將氯氣通入NaOH溶液中，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________________________________________________________________________。(2)取少量消毒液滴加AgNO3溶液，現(xiàn)象是出現(xiàn)白色沉淀，說明消毒液中有________(填離子符號)。(3)消毒液稀釋后噴灑在空氣中，可以生成有漂白性的物質(zhì)和碳酸氫鈉，請寫出此過程的化學(xué)