2023學(xué)年新教材高中化學(xué)海水中的重要元素鈉和氯氯氣的性質(zhì)新人教版必修

第1課時氯氣的性質(zhì)目標(biāo)素養(yǎng)1.能通過實(shí)驗(yàn)探究氯氣的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì),體會實(shí)驗(yàn)對認(rèn)識和研究物質(zhì)性質(zhì)的重要作用,培養(yǎng)證據(jù)推理意識。2.能用氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)的觀點(diǎn)預(yù)測并解釋氯氣的化學(xué)性質(zhì),并能用化學(xué)方程式正確表達(dá)。3.以氯及其化合物知識的學(xué)習(xí)為線索,建立含氯元素的物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系,進(jìn)一步了解研究物質(zhì)的思路和方法。4.通過含氯物質(zhì)性質(zhì)和用途的學(xué)習(xí),感受物質(zhì)性質(zhì)和用途的關(guān)系,體會化學(xué)對生活、環(huán)境保護(hù)的重要意義,增強(qiáng)社會責(zé)任感。5.了解氯氣的發(fā)現(xiàn)史,學(xué)習(xí)科學(xué)家的研究精神及勤于鉆研、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。初步學(xué)會氯氣的實(shí)驗(yàn)室制備方法,并能根據(jù)反應(yīng)原理選取合適的實(shí)驗(yàn)裝置,樹立安全意識和環(huán)保意識。6.了解氯離子的檢驗(yàn)方法,能夠排除雜質(zhì)離子的干擾,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神。知識概覽一、氯的原子結(jié)構(gòu)及氯元素的存在1.氯的原子結(jié)構(gòu)。氯的原子結(jié)構(gòu)示意圖為

,最外層有

7

個電子,在化學(xué)反應(yīng)中容易

得到

1個電子使最外層達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),表現(xiàn)出

強(qiáng)氧化

性。

2.氯元素的存在形態(tài)。氯是一種重要的“

成鹽

元素”,在自然界中主要以

NaCl

、MgCl2、CaCl2等化合態(tài)形式存在于海水中和陸地的鹽湖、鹽礦中。

二、氯氣的發(fā)現(xiàn)和常見性質(zhì)1.氯氣的發(fā)現(xiàn)。氯氣是在18世紀(jì)70年代,瑞典化學(xué)家

舍勒

在研究軟錳礦時發(fā)現(xiàn)的,但受當(dāng)時流行學(xué)說的影響,他未能確認(rèn)。直到1810年,英國化學(xué)家戴維才確認(rèn)這種氣體是氯氣。

2.氯氣的常見性質(zhì)。氯氣是一種

黃綠

色、

有刺激性

氣味的有毒氣體,密度比空氣的

大

,能溶于水。

如何聞氯氣的氣味?根據(jù)氯氣的物理性質(zhì),你能推測在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)該怎樣收集氯氣嗎?提示:聞氣體氣味的方法:用手在盛有氣體的瓶口上方向鼻孔輕輕扇動,使極少量氣體飄進(jìn)鼻孔。收集氯氣的方法:可采用向上排空氣法收集,不能采用排水法,但可以用排飽和食鹽水法收集。三、氯氣的化學(xué)性質(zhì)1.與金屬單質(zhì)的反應(yīng)。2.與非金屬單質(zhì)的反應(yīng)。

我們以前學(xué)過的燃燒反應(yīng),都是物質(zhì)在氧氣中的燃燒。通過觀察氫氣在氯氣中燃燒,你對燃燒的條件及其本質(zhì)有什么新的認(rèn)識?提示:燃燒并不一定需要有氧氣參與。燃燒是指發(fā)光發(fā)熱的劇烈氧化反應(yīng)。3.與水的反應(yīng)。(1)25℃時,1體積水可溶解約

2

體積氯氣,氯氣的水溶液稱為氯水,氯水呈淺黃綠色。

(2)溶于水的氯氣部分與水發(fā)生反應(yīng),化學(xué)方程式為Cl2+H2O═HCl+HClO,該反應(yīng)的氧化劑是

Cl2

,還原劑是

Cl2

。

(3)次氯酸具有

強(qiáng)氧化

性,能殺死水中的病菌,起到消毒的作用。

(4)驗(yàn)證次氯酸的漂白性。

褪色原因分析:使有色物質(zhì)褪色的物質(zhì)

不是氯氣本身,而是氯氣與水反應(yīng)生成的次氯酸

。

(5)次氯酸是很弱的酸,只存在于水溶液中。次氯酸不穩(wěn)定,在光照條件下容易發(fā)生分解反應(yīng),化學(xué)方程式為

2HClO2HCl+O2↑

。

4.與堿的反應(yīng)。(1)自來水常用氯氣來殺菌、消毒,但因氯氣的溶解度不大,而且生成的HClO很不穩(wěn)定,不便于

保存

。因此常用氯氣與堿反應(yīng)制取次氯酸鈉、次氯酸鈣等具有

漂白

作用的物質(zhì)。

(2)Cl2與NaOH溶液反應(yīng)可以得到以

NaClO

為有效成分的漂白液,化學(xué)方程式為2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O。(3)將Cl2通入冷的石灰乳中,可以得到以

Ca(ClO)2

為有效成分的漂白粉。反應(yīng)的化學(xué)方程式為

2Ca(OH)2+2Cl2═CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O

。如果Cl2與Ca(OH)2反應(yīng)充分,并使次氯酸鈣成為主要成分,則得到漂粉精。

(4)漂白液、漂白粉、漂粉精可用作漂白棉、麻、紙張等的

漂白

劑,也可用作游泳池等場所的

消毒

劑。

漂白粉、漂白液的使用都比較方便,但如果保存不善,它們也容易變質(zhì),想一想它們變質(zhì)后會生成什么物質(zhì)?應(yīng)該怎樣保存呢?提示:漂白液中的NaClO在空氣中會與空氣中的CO2作用生成HClO。HClO見光易分解為HCl和O2,因此漂白液最終會變成含有NaCl、HCl的溶液。漂白粉則會變成含有CaCl2和CaCO3的混合物。保存時應(yīng)注意密封、避光。一

氯氣的性質(zhì)規(guī)律重難歸納1.氯氣與金屬的反應(yīng)規(guī)律。(1)大多數(shù)金屬在一定條件下都能跟氯氣發(fā)生化合反應(yīng)(Pt、Au等除外)。(2)氯氣與金屬的反應(yīng)均屬于氧化還原反應(yīng),氯氣為氧化劑。(3)氯氣與變價金屬發(fā)生反應(yīng)時,金屬均能被氧化為高價態(tài)。如Fe→FeCl3、Cu→CuCl2等。(4)常溫下,干燥的氯氣或液氯都不與鐵發(fā)生反應(yīng),所以干燥的氯氣和液氯可以貯存在鋼瓶中。2.氯氣的氧化性。(1)氯氣具有強(qiáng)氧化性,不但表現(xiàn)在與金屬的反應(yīng)中,也可表現(xiàn)在其他一些反應(yīng)中,如氯氣遇到一些還原性物質(zhì)如Fe2+、SO2等的時候,也可把它們氧化為高價態(tài)的化合物。(2)氯氣與水或堿的反應(yīng)中,氯氣既做氧化劑又做還原劑。在描述氯氣與金屬反應(yīng)的現(xiàn)象時,多為生成“煙”,而在描述氯氣與氫氣反應(yīng)現(xiàn)象時,則說生成“白霧”,“煙”與“霧”有何區(qū)別?提示:“煙”是指固體“小顆?！?而“霧”是指“小液滴”,H2在Cl2中燃燒時集氣瓶口的“白霧”是產(chǎn)物HCl與空氣中的H2O(g)結(jié)合成的“鹽酸小液滴”。典例剖析下圖所示是驗(yàn)證氯氣性質(zhì)的微型實(shí)驗(yàn),a、b、c、d、e是浸有相關(guān)溶液的濾紙。向KMnO4固體滴加一滴濃鹽酸后,立即用另一培養(yǎng)皿扣在上面。已知:2KMnO4+16HCl═2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O,Cl2+2NaBr═2NaCl+Br2,Cl2+2KI═2KCl+I2,Fe3+遇KSCN變紅色。對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的“解釋或結(jié)論”正確的是(

)。

選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋或結(jié)論Aa處變藍(lán),b處變紅棕色氧化性:Cl2>Br2>I2Bc處先變紅,后褪色氯氣與水生成了酸性物質(zhì)Cd處立即褪色氯氣與水生成了漂白性物質(zhì)De處變紅色還原性:Fe2+>Cl-答案:D解析:向KMnO4固體滴加一滴濃鹽酸后,產(chǎn)生的氯氣會與a~e處的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。a處發(fā)生反應(yīng)Cl2+2KI═2KCl+I2,可知氧化性

Cl2>I2,b處發(fā)生反應(yīng)Cl2+2NaBr═2NaCl+Br2,可知氧化性Cl2>Br2,但無法比較Br2與I2的氧化性強(qiáng)弱,A錯誤;c處藍(lán)色石蕊試紙先變紅后褪色,可知在此過程中有酸性物質(zhì)生成,同時生成了漂白性物質(zhì),B錯誤;d處立即褪色,在此過程中只能判斷溶液不再顯堿性,無法判斷有無漂白性物質(zhì)生成,C錯誤;e處變紅,說明Fe2+被Cl2氧化為Fe3+,而Cl2被還原為Cl-,還原劑Fe2+的還原性強(qiáng)于還原產(chǎn)物Cl-的還原性,D正確。學(xué)以致用1.下列各化合物不能由單質(zhì)直接化合制取的是(

)。A.FeCl3 B.CuCl2C.AlCl3 D.FeCl2答案:D解析:因Cl2化學(xué)性質(zhì)很活潑,與變價金屬反應(yīng)時生成高價態(tài)金屬氯化物,Fe元素有+2價、+3價,Cu元素有+1價、+2價,Al元素只有+3價,所以選D。2.(雙選)下列說法不正確的是(

)。A.鈉在氯氣中燃燒產(chǎn)生白霧B.液氯是氯氣的水溶液,它能使干燥的有色布條褪色C.氯氣與變價金屬反應(yīng)生成高價金屬氯化物D.氯水具有殺菌、漂白作用是因?yàn)槁人泻袕?qiáng)氧化性的次氯酸答案:AB解析:鈉在氯氣中燃燒,產(chǎn)生白煙,A項(xiàng)錯誤;液氯是液態(tài)的Cl2,不能使干燥有色布條褪色,B項(xiàng)錯誤。二

氯水的成分與性質(zhì)重難歸納1.氯水成分分析。氯水中氯氣與水發(fā)生反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸,且新制氯水顯淺黃綠色,說明一定存在沒反應(yīng)的Cl2分子,由此可知,新制氯水中含有三種分子——H2O、HClO、Cl2,還含有四種離子——H+、Cl-、ClO-、OH-。而長期放置的氯水,由于HClO分解,Cl2全部反應(yīng),氯水最終會變?yōu)橄←}酸。2.新制氯水的性質(zhì)。氯水中存在多種粒子,決定了它具有多重性質(zhì)。(1)新制氯水、久置氯水、液氯有何區(qū)別?填寫下表:(2)次氯酸的性質(zhì)有哪些?舉例說明。提示:①次氯酸是易溶于水的弱酸,比碳酸酸性還弱,寫離子方程式時不能拆成離子形式。氯氣與水反應(yīng)的離子方程式為Cl2+H2O═H++Cl-+HClO。②次氯酸不穩(wěn)定,見光易分解,放出氧氣:2HClO2HCl+O2↑。③次氯酸具有強(qiáng)氧化性,其氧化性比Cl2強(qiáng),可用于自來水的殺菌消毒,還可以用作漂白劑。典例剖析在探究新制飽和氯水成分的實(shí)驗(yàn)中,下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及得出的結(jié)論不正確的是(

)。A.氯水的顏色呈淺黃綠色,說明氯水中含有Cl2B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,產(chǎn)生白色沉淀,說明氯水中含有Cl-C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有氣泡產(chǎn)生,說明氯水中含有H+D.藍(lán)色石蕊試紙滴加氯水只是變紅,說明氯水中含有H+答案:D解析:A項(xiàng),氯水因含氯分子而呈淺黃綠色,正確;B項(xiàng),Ag+與Cl-生成AgCl白色沉淀,正確;C項(xiàng),碳酸氫鈉與酸發(fā)生反應(yīng):H++

═H2O+CO2↑,正確;D項(xiàng),藍(lán)色石蕊試紙滴加氯水后變紅說明氯水中含有H+,但氯水中還含有HClO,會使變紅的試紙再褪色,錯誤。學(xué)以致用1.下列有關(guān)氯及其化合物的說法不正確的是(

)。A.工業(yè)上以氯氣和澄清石灰水為原料制造漂白粉B.氫氣在氯氣中燃燒,火焰呈蒼白色C.光照新制氯水有氣體逸出,該氣體是氧氣D.次氯酸能使染料等有機(jī)色素褪色,有漂白性,還能殺死水中的細(xì)菌,起消毒作用答案:A解析:A項(xiàng),Ca(OH)2在水中的溶解度較小,工業(yè)上常以氯氣和石灰乳為原料制造漂白粉,故A錯誤;B項(xiàng),純凈的氫氣在氯氣中安靜地燃燒,火焰呈蒼白色,B正確;C項(xiàng),新制氯水中的HClO見光分解產(chǎn)生氧氣,故C正確;D項(xiàng),次氯酸具有強(qiáng)氧化性,能使染料等有機(jī)色素褪色,有漂白性,還能殺死水中的細(xì)菌,起消毒作用,D正確。2.新制氯水成分復(fù)雜,可發(fā)生多種不同的反應(yīng):(1)向新制氯水中加入金屬M(fèi)g,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

(2)向新制氯水中加入Na2CO3溶液,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

。

(3)向新制氯水中加入AgNO3溶液,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

。

1.下列性質(zhì)不屬于Cl2的物理性質(zhì)的是(

)。A.易轉(zhuǎn)化為液氯 B.易得電子C.黃綠色 D.強(qiáng)烈的刺激性氣味答案:B解析:顏色、氣味均屬物理性質(zhì);易轉(zhuǎn)化為液氯,說明Cl2沸點(diǎn)低,屬于物理性質(zhì);Cl2得電子生成Cl-,有新物質(zhì)生成,屬于化學(xué)性質(zhì)。2.下列氣體中,既有顏色又有毒性的是(

)。A.N2 B.COC.Cl2 D.CO2答案:C解析:N2、CO2是無色、無毒氣體;CO有毒但無色;Cl2是黃綠色且有毒的氣體。3.下列說法中正確的是(

)。A.用鼻子對著盛有氯氣的瓶口,就可以嗅到氯氣的氣味B.用排水集氣法便可以收集到純凈的氯氣C.氯氣有漂白性D.自來水常用氯氣來殺菌、消毒答案:D解析:氯氣是有毒氣體,聞氯氣氣味的時候,應(yīng)該用手輕輕地在瓶口扇動,使極少量的氯氣飄進(jìn)鼻孔。用排水法收集氯氣會帶有水蒸氣且氯氣能與水反應(yīng)。氯氣本身沒有漂白性。4.實(shí)驗(yàn)室為了使用方便,通常將氯氣溶解于水中形成氯水或?qū)⑵浣禍丶訅盒纬梢郝葋硎褂?。下列有關(guān)這兩種液體的實(shí)驗(yàn)描述都正確的是(

)。A.兩種液體都可以使干燥的布條褪色B.兩種液體都可以使干燥的藍(lán)色石蕊試紙變紅C.這兩種液體都可用于消毒D.分別向這兩種液體中投入幾顆金屬鋅粒均有氣泡產(chǎn)生答案:C解析:液氯成分為Cl2,氯水(新制)成分為Cl2、HCl、HClO、H2O,液氯無漂白性、無酸性,氯水(新制)有漂白性和酸性,液氯溶于水得氯水,故選C。5.用自來水養(yǎng)金魚時,通常先將自來水在太陽下曬一段時間后,再注入魚缸,其目的是(

)。A.利用紫外線殺死水中的細(xì)菌 B.提高水溫,有利于金魚生長C