高中化学PEP教材教学-14第十四讲富集在海水中的元素——氯.pdf

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1、第十四讲富集在海水中的元素氯 【教学目标】 1了解氯气的物理性质。 2认识氯气的氧化性，并从氯的原子结构特点和氯气跟金属、非金属、水、碱的反应， 了解氯气是一种化学性质非常活泼的非金属。 3掌握氯离子的检验方法。 4了解氯气置换溴离子、碘离子的反应。 5了解漂白粉的生产原理和漂白原理。 【知识梳理】 知识点一、氯气的性质及制备 1原子结构 氯元素位于元素周期表中第三周期第 A 族，氯原子最外电子层上有7 个电 子在化学反应中很容易得到1 个电子形成Cl ，化学性质活泼，在自然界 没有游离态的氯，氯只以化合态存在（主要以氯化物和氯酸盐）。 2物理性质 氯气是 黄绿色 气体，有刺激性气味，有毒，密

2、度比空气大，易液化成液氯， 能溶于水（体积比1:2） 。常见的易液化的气体还有NH3、SO2。 3化学性质 氯气化学性质非常活泼，很容易得到电子，是强氧化剂 ，能与金属、非金属、 水以及碱反应。 （1）与金属反应（Na、 Al、Fe、Cu 等） 2Na + Cl2 点燃 2NaCl （现象：产生白烟） Cu + Cl2 点燃 CuCl2（现象：产生棕黄色的烟，溶于水呈蓝绿色） 2Fe +3Cl2 点燃 2FeCl3（现象：产生棕褐色的烟，溶于水呈黄色） 注： Cl2的氧化性较强，与变价金属反应时，一般生成高价态的金属氯化 物。如氯气与金属铁反应只生成FeCl3，而不生成FeCl2。干燥的Cl2

3、在常温下不与 铁发生反应，因此可以用钢瓶储存干燥的氯气。 （2）与非金属反应 H2 + Cl2 点燃或光照 2HCl （氢气在氯气中燃烧现象：安静地燃烧，发出苍白 火焰，瓶口有白雾。混合光照：发生爆炸） 2P + 3Cl2 点燃 2PCl3（PCl3液态，白雾，Cl2不足） 2P + 5Cl2 点燃 2PCl5（PCl5固态，白烟，Cl2充足） 注： P 与 Cl2实际反应时，两个反应均发生，产生白色烟雾。 （3）与水的反应 Cl2 + H2O HCl + HClO 离子方程式： Cl2+ H2O H + Cl + HClO Cl2既是氧化剂，又是还原剂。 （4）与碱的反应 与 NaOH 反应

4、： Cl22NaOHNaClNaClO H2O 与 Ca(OH)2溶液反应： 2Cl22Ca(OH）2Ca(ClO)2CaCl22H2O 此反应用来制漂白粉，漂白粉的主要成分为Ca(ClO)2 和 CaCl2，有效成份 为 Ca(ClO)2。 漂白粉之所以具有漂白性，原因是：Ca(ClO)2CO2H2OCaCO3+2HClO生成的 HClO 具有漂白性；同样，氯水也具有漂白性，因为氯水含HClO ；NaClO 同样具有 漂白性，发生反应 NaClO CO2H2ONaHCO3+HClO ； 干燥的氯气不能使红纸褪色， 因为不能生成HClO， 湿的氯气能使红纸褪色，因为氯气发生下列反应Cl2H2O

5、HCl HClO 漂白粉久置空气会失效（涉及两个反应）：Ca(ClO)2CO2H2OCaCO3 2HClO， ，漂白粉变质会有CaCO3存在，外观上会结块，久置空气中 的漂白粉加入浓盐酸会有CO2气体生成，含HCl 杂质气体。 （5）与还原性的物质反应（Br -、I-、SO 2、Fe 2+、SO 3 2-等） Cl2 +2KI = 2KCl +I2（用湿润的淀粉KI 试纸检验Cl2） 2FeCl2 +Cl2 = 2FeCl3（溶液由浅绿色变为黄色） Cl2 +Na2SO3+H2O = Na2SO4+2HCl （除废水中的氯） 4用途 制漂白粉、自来水杀菌消毒、农药和某些有机物的原料等。 1实验

6、室制法 （1）原理 用 MnO2和浓盐酸加热反应。 MnO2 +4HCl( 浓) 加热 MnCl2 + 2H2O +Cl2 注意： a.MnO2与稀盐酸不反应（过量的MnO2 与含 4mol HCl 的浓盐酸反应最终 得到的氯气不到1mol） 。 b.反应要慢慢加热，以防HCl 大量挥发。 c.反应中若4mol HCl 参加反应，只有2mol 被氧化。 d.可用 KMnO4、KClO3代替 MnO2作氧化剂 2KMnO4+16HCl( 浓） = 2MnCl2 +2KCl +5Cl2 +8H2O e.可用浓 H2SO4和 NaCl 晶体代替浓盐酸与MnO2共热制 Cl2 2NaCl +3H2SO

7、4( 浓)+ MnO2 加热MnSO4 + 2NaHSO4+ Cl2 + 2H2O （2）装置 根据反应原理，按气体发生、净化、收集、尾气处理等过程，可用下图中装置制备干 燥、纯净的Cl2。 2工业制法 （1）电解饱和食盐水（氯碱工业） 2NaCl + 2H2O 电解2NaOH+H2 +Cl2 （2）电解熔融的氯化钠 2NaCl （熔融）电解2Na + Cl2 典型例题 1 （ 2015 北师大附月考10）下列物质中，不能使干燥、有色布条褪色的是（） ACl2B氯水 CNaClO 溶液D Na2O2与水反应后的溶液 答案： A 2(2015 朝阳期末10) 检验氯化氢气体中是否混有氯气，不可

8、用的方法是 A用湿润的有色布条 B用湿润的蓝色石蕊试纸 C将气体通入硝酸银溶液 D用湿润的淀粉碘化钾试纸 答案： C 知识点二、卤素的性质 卤素包括：氟（F） 、氯（ Cl） 、溴（ Br） 、碘（ I） 、砹（ At） 1卤素的相似性 （1）卤族元素在周期表中处于第A 族； （2）最外层电子数均为7，是典型的 非金属 元素； （3）单质均为 双原子 分子； （4）主要化合价为-1 价，最高正价为+7 价（ F 除外） ； （5）均能形成气态氢化物； 2卤素性质的递变性 （1）单质的物理性质 单质颜色变深，熔沸点升高。 （2）非金属性和单质氧化性逐渐减弱。 F2Cl2Br2I2 常温下状态气态

9、气态液态固态 颜色淡黄绿色黄绿色深棕红色紫黑色 水中溶解度反应溶解溶解微溶 有机溶剂中的 颜色 黄色橙红色紫红色 熔沸点低高 （3）与 H2化合或与水反应由易到难。 （4）氢化物稳定性逐渐减弱。 （5）最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱。 （6）卤离子还原性逐渐增强。 （7）前面元素的单质能把后面元素单质置换出来。 （8）氢化物水溶液酸性依次增强。 3卤素的特性 （1）氟 a无正价和含氧酸。 bF2不能把氯、溴、碘从相应卤化物的水溶液中置换出来，F2与 H2O 剧 烈反应生成HF 和 O2：2F2+2H2O=4HF +O2 。 cF2可与某些稀有气体反应。 dHF、F2均能腐蚀玻璃。 e在 H

10、X 中唯有 HF 是弱酸。 f在 AgX 中唯有 AgF 易溶于水。 gF2在黑暗处就可以与H2爆炸化合； F只显负价，无含氧酸。 （2）溴 aBr2是 深红棕色液体 ，有挥发性。 bBr2易溶于有机溶剂。 c贮存少量的溴用水液封，瓶塞不能用橡皮塞。 dAgBr 用于照相底片和变色玻璃等。 （3）碘 aI2易升华可利用该性质来分离提纯碘。 bI2遇淀粉显蓝色：可利用该特性来检验I2的存在或间接检验其它物质。 cI2与 Fe 反应时，只生成FeI2而不生成FeI3。其他卤素单质与Fe 反应时 均得到 Fe 3+。 d碘盐（成分为KIO3）可防治甲状腺肿大；AgI 用于人工降雨。 1卤离子的检验

11、AgCl 、 AgBr 、AgI 都不溶于酸，且颜色逐渐加深，分别为白色 、浅黄色 、黄 色，可用硝酸酸化的AgNO3溶液，检验Cl 、Br、 I的存在。 2卤化银的稳定性 卤化银见光易分解（AgF 除外） ，如 AgBr 分解用于照相底片，AgI 分解用于 人工降雨。 典型例题 1.（2015 北师大附月考12）在给定温度和压强下影响气体所占体积大小的主要因素 A. 分子直径的大小B. 分子间距离的大小 C. 分子间引力的大小D. 分子数目的多少 答案： D 2.（2015 中关村中学月考13）由阿伏加德罗常数和一个水分子的质量一个水分 子的体积（ V水） ，不能确定的物理量有（） A.1

12、摩尔水的质量B. 1 摩尔水蒸汽的质量 C.1 摩尔水的体积D. 1 摩尔水蒸汽的体积 答案： D 3.（2015 二中期末4）同温同压下，含有相同分子数的下列气体的质量最大的是 A. O2 B. CH4 C. CO2 D. SO2 答案： D 4.（2015 北师大附月考24）质量都为4.2 g 的 A 气体和 B 气体，在标准状况下 的体积分别为3.36 L 和 2.94 L，则这两种气体的摩尔质量之比为 A. 1 : 1 B. 15 : 13 C. 7 : 8 D. 8 : 7 答案： C 9 / 15 【巩固练习】 一、选择题 (每小题只有1 个选项符合题意) 1下列气体中，既有颜色又

13、有毒性的是( ) AN2BCO CCl2D CO2 答案 C 2下列化合物不能通过单质直接化合而制得的是( ) ACuCl2BFeCl2CHCl D Na2O2 答案 B 3下列有关氢气与氯气反应的叙述中，不正确的是( ) A纯净的氢气在氯气里安静地燃烧，发出苍白色火焰 B氢气与氯气反应生成的氯化氢气体与空气里的水蒸气结合，呈白雾状 C氢气与氯气混合后，光照会发生爆炸 D 氢气与氯气的反应是化合反应，不是氧化还原反应 答案 D 4下列有关氯气的叙述中，正确的是( ) A氯气可使湿的红布褪色，所以氯气具有漂白性 B氯气是一种有毒气体，被列为“毒气”之列 C在通常情况下，氯气可以和任何金属直接化合

14、 D 闻其气味时要小心地将集气瓶放在鼻孔下直接闻 答案 B 5下列说法中，不正确的是( ) 钠、氢气都能在氯气中燃烧且都生成白色烟雾铜丝在氯气中燃烧，生成蓝绿色的氯 化铜液氯就是氯气的水溶液，它能使干燥的有色布条褪色久置的氯水，因氯气几乎 完全挥发掉，剩下的就是水 A只有B和C和D 答案 D 6下列说法不正确的是( ) A钠、铁和铜一样都能在氯气中燃烧生成金属氯化物 B液氯是氯气的水溶液，它能使干燥的有色布条褪色 C氯气跟变价金属反应生成高价金属氯化物 D 氯水具有杀菌、漂白作用是因氯水中含有强氧化性的次氯酸 答案 B 10 / 15 7湿润的蓝色石蕊试纸接触氯气后，其颜色变化为( ) A变B

15、变白C先变红再变白D 不变色 答案 C 8下列氯化物中，既能由金属和氯气直接参与化合制得，又能由金属和盐酸反应制得的是 ( ) ACuCl 2 BFeCl 2 CMgCl 2 D FeCl 3 答案 C 9除去 Cl2中少量的HCl 气体，最好选用的试剂是( ) A蒸馏水B二氧化锰C饱和食盐水D 氢氧化钠溶液 答案 C 10 现有盐酸、氯化钠、氢氧化钠和氯水四种溶液，可用来区别它们的一种试剂是( ) A AgNO3B酚酞试液C紫色石蕊试液D 饱和食盐水 答案 C 11 下列物质中同时含有氯分子(Cl2)和氯离子 (Cl )的是( ) A液氯B新制氯水CCaCl2溶液D 次氯酸 答案 B 12

16、下列各组离子在溶液中能大量共存的是( ) A Ba 2 、Cu 2 、 3 NO、 2 4 SO B 2 3 CO、H 、Na 、 K CK 、Na 、 2 4SO、Cl D H 、Cl 、 3 NO、Ag 答案 C 13 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( ) 滴加AgNO3溶液加水溶解过滤、取滤液与二氧化锰混合加热加稀HNO3 与浓盐酸反应加NaOH 溶液加热用淀粉碘化钾 ABCD 答案 A 14 下列物质中不含有氯离子的是( ) A氯水B漂白粉 C液氯D 盐酸 答案 C 15 某未知液中加入AgNO 3溶液有白色沉淀生成，加入稀硝酸，沉淀部分溶解，

17、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( ) 11 / 15 ACl 2 4 SOBCl 3 NO CCl 2 3 COD Cl OH 答案 C 16 可以证明次氯酸是弱酸的事实是( ) A可与碱反应B有漂白性 C见光能分解D 次氯酸钙溶液可与碳酸反应生成次氯酸 答案 D 17 检验 Cl 时，所用试剂稀 HNO3的作用是( ) A防止 2 3 CO的干扰B防止 Cl 的干扰 C生成 Ag2CO3沉淀D 防止 3 NO 的干扰 答案 A 18 为了防止吸入氯气中毒，可以用浸有某种物质水溶液的毛巾捂住鼻子，这种物质可以 是( ) ANaOH BNa2CO

18、3 CNH3 D NaCl 答案 B 二、填空题 1新制备的氯水呈黄绿 色，说明氯水中有Cl2分子存在。向氯水中滴入几滴AgNO3溶液， 立即有 白色沉淀 生成，说明氯水中有Cl 存在。紫色石蕊试液遇到氯水后，首先变红， 但很快又褪色，这是因为氯水呈酸性，所以先变红，但是氯水中的HClO有漂白性 (强 氧化性 )，所以褪色 。 2漂白液的有效成分是NaClO ，工业上用Cl2和 NaOH反应制取漂白液，其反应方程式 为 Cl22NaOH NaCl NaClO H2O。工业上之所以把氯气加工成漂白液再用于漂 白，是因为 HClO不稳定 ；次氯酸盐比较稳定、易于运输和保存。漂白液久置在空 气中容易

19、变质，用有关的反应方程式表示其原因： (1)2NaClO CO2H2ONa2CO3 2HClO ； (2) 2HClO2HCl O2。 3向盛有氯气的三个集气瓶中，分别注入约五分之一的下列液体并振荡，观察下图所记录 的现象，判断各瓶注入的液体是什么，将注入液体的编码填入图下方相应的括号中。 AAgNO3溶液BNaOH溶液C水 12 / 15 ( B) ( A) ( C ) 4甲、乙、丙、丁分别是盐酸、碳酸钠、氯化钙、硝酸银4 种溶液中的一种。将它们两两混合后，观察到的现象如右 表所示，其中丁与乙混合产生的是无色气体。请回答下面 的问题： (1)写出丁与乙反应的离子方程式： 2H 2 3 COH

20、2OCO2 (2)这 4 种溶液分别是 (用化学式表示其溶质)： 甲 CaCl2；乙 Na2CO3；丙 AgNO3；丁 HCl 。 5对宇航员从天外某星球外层空间取回的气体样品进行如下实验： 将气体样品溶于水，发现其主要成分气体A 易溶于水； 将 A 的浓溶液与MnO 2共热生成一种黄绿色气体单质B， B 通入 NaOH溶液中生成 两种钠盐； A的稀溶液与锌粒反应生成气体C，C 与 B 组成的混合气体经光照发生爆炸，生成气 体 A，实验测得反应前后气体体积不变。 据此回答下列问题： (1)写出 A、B、C 的化学式： A HCl ；B Cl2；C H2。 (2)写出 A 的浓溶液与MnO2共热

21、的化学方程式MnO24HCl( 浓 )加热 MnCl2 Cl2 2H2O。 (3)写出 B 通入 NaOH 溶液的离子方程式Cl2 2OH Cl ClO H2O。 【拓展提升】 一、选择题 (每小题只有1 个选项符合题意) 1实验室制取氧气的试管壁上沾附有MnO 2，除去沾附的 MnO 2可用的试剂是 ( ) A蒸馏水B氢氧化钾溶液C稀盐酸D 热的浓盐酸 答案 D 2浓盐酸和Ca(ClO) 2能发生如下反应：Ca(ClO)24HCl( 浓)CaCl22Cl2 2H2O， 用贮存很久的漂白粉与浓盐酸反应制得的氯气中，可能含有的杂质气体是( ) 田乙丙丁 田 乙 丙 丁 13 / 15 CO2 H

22、ClH2O O2 ABCD 答案 A 3实验室制备氯气，尾气用NaOH溶液吸收而不用澄清石灰水吸收的理由是( ) A氯气不与石灰水反应 B氢氧化钙微溶于水，所以澄清石灰水中氢氧化钙的含量少，吸收的氯气少 C氯气与氢氧化钙反应生成氯化钙难溶于水 D 澄清石灰水能吸收空气中的二氧化碳而变浑浊 答案 B 4饮用水的消毒剂有多种，其中杀菌消毒能力强且不会影响水质的理想消毒剂是( ) A液氯B漂白粉 C臭氧D 明矾 答案 C 5自来水可以用氯气消毒，某学生用这种自来水去配制下列物质的溶液，不会产生明显的 药品变质问题的是( ) AAgNO3BFeCl2 CNa2S D AlCl3 答案 D 6曾用做麻醉

23、剂的氯仿(CHCl 3)，常因保存不慎而被空气氧化，产生有毒的光气(COCl2)， 反应为2CHCl3O22HCl 2COCl2(氯仿和光气均难溶于水)。为防止事故，使用前 可用于检验氯仿是否变质的试剂是( ) ANaOH溶液 B酚酞溶液 C干燥的蓝色石蕊试纸 D 硝酸酸化的AgNO 3溶液 答案 D 7溴化碘 (IBr) 的化学性质跟卤素单质相似，它跟水反应的化学方程式为：IBr H2OHBr HIO 。下列有关的叙述中，不正确的是( ) AIBr 是双原子分子 B在很多反应中，IBr 是氧化剂 C和 NaOH反应能生成NaBr D 和 H2O 反应时， IBr 既是氧化剂又是还原剂 答案

24、D 14 / 15 8将下列物质分别滴加到干燥的有色布条上，不能使其褪色的是( ) A新制的氯水 B液氯 C次氯酸钙溶液 D 盐酸和次氯酸钠的混合溶液 答案 B 9下列反应不属于氧化还原反应的是( ) A2F22H2O4HF O2 BCl2H2OHCl HClO CBrCl H2OHCl HBrO D 2Cl22Ca(OH)2CaCl2Ca(ClO)22H2O 答案 C 10 1820年德贝莱纳用MnO2催化 KClO3分解制氧，发现制得氧气有异常的气味，使该 气体通过KI 淀粉溶液，溶液变蓝。则该氧气中可能混有( ) ACl2BBr2CHCl D CO2 答案 A 二、填空题 1在某 NaO

25、H 溶液里加入几滴酚酞试液，溶液显红色， 向其中逐滴加入新制的饱和氯水， 当滴到最后一滴时，红色突然褪去。回答下列问题。 (1)产生该现象的原因可能有： 氯水中的H 与 OH 反应 。 氯水中 HClO使红色褪去 。 (2)简述怎样用实验证明红色褪去的原因是或者是。 向褪色后的溶液中再滴加NaOH溶液，若红色再现，则是的原因造成的；若红色不 再出现，则是的原因造成的。 2室温下，三种中学化学常见的单质A、B、C 分别为固体、黄绿色气体和无色气体，在 一定条件下它们的反应如下： 请回答 (1)C 的化学式为H2。 15 / 15 (2)写出反应的化学方程式2Fe 3Cl2点燃 2FeCl3。 (3)写出反应的离子方程式Fe2H Fe 2 H2。 (4)D 、E、F 三种物质的水溶液中均含有一种相同的主要阴离子是Cl ，检验该阴离子 所用的试剂 硝酸银溶液和稀硝酸。