2023学年新教材高中化学海水中的重要元素钠和氯氯气的性质新人教版必修

第1课时氯气的性质目标素养1.能通过实验探究氯气的物理性质、化学性质,体会实验对认识和研究物质性质的重要作用,培养证据推理意识。2.能用氧化还原反应、离子反应的观点预测并解释氯气的化学性质,并能用化学方程式正确表达。3.以氯及其化合物知识的学习为线索,建立含氯元素的物质间的转化关系,进一步了解研究物质的思路和方法。4.通过含氯物质性质和用途的学习,感受物质性质和用途的关系,体会化学对生活、环境保护的重要意义,增强社会责任感。5.了解氯气的发现史,学习科学家的研究精神及勤于钻研、严谨求实的科学态度。初步学会氯气的实验室制备方法,并能根据反应原理选取合适的实验装置,树立安全意识和环保意识。6.了解氯离子的检验方法,能够排除杂质离子的干扰,培养严谨求实的科学精神。知识概览一、氯的原子结构及氯元素的存在1.氯的原子结构。氯的原子结构示意图为

,最外层有

7

个电子,在化学反应中容易

得到

1个电子使最外层达到8电子稳定结构,表现出

强氧化

性。

2.氯元素的存在形态。氯是一种重要的“

成盐

元素”,在自然界中主要以

NaCl

、MgCl2、CaCl2等化合态形式存在于海水中和陆地的盐湖、盐矿中。

二、氯气的发现和常见性质1.氯气的发现。氯气是在18世纪70年代,瑞典化学家

舍勒

在研究软锰矿时发现的,但受当时流行学说的影响,他未能确认。直到1810年,英国化学家戴维才确认这种气体是氯气。

2.氯气的常见性质。氯气是一种

黄绿

色、

有刺激性

气味的有毒气体,密度比空气的

大

,能溶于水。

如何闻氯气的气味?根据氯气的物理性质,你能推测在实验室中应该怎样收集氯气吗?提示:闻气体气味的方法:用手在盛有气体的瓶口上方向鼻孔轻轻扇动,使极少量气体飘进鼻孔。收集氯气的方法:可采用向上排空气法收集,不能采用排水法,但可以用排饱和食盐水法收集。三、氯气的化学性质1.与金属单质的反应。2.与非金属单质的反应。

我们以前学过的燃烧反应,都是物质在氧气中的燃烧。通过观察氢气在氯气中燃烧,你对燃烧的条件及其本质有什么新的认识?提示:燃烧并不一定需要有氧气参与。燃烧是指发光发热的剧烈氧化反应。3.与水的反应。(1)25℃时,1体积水可溶解约

2

体积氯气,氯气的水溶液称为氯水,氯水呈浅黄绿色。

(2)溶于水的氯气部分与水发生反应,化学方程式为Cl2+H2O═HCl+HClO,该反应的氧化剂是

Cl2

,还原剂是

Cl2

。

(3)次氯酸具有

强氧化

性,能杀死水中的病菌,起到消毒的作用。

(4)验证次氯酸的漂白性。

褪色原因分析:使有色物质褪色的物质

不是氯气本身,而是氯气与水反应生成的次氯酸

。

(5)次氯酸是很弱的酸,只存在于水溶液中。次氯酸不稳定,在光照条件下容易发生分解反应,化学方程式为

2HClO2HCl+O2↑

。

4.与碱的反应。(1)自来水常用氯气来杀菌、消毒,但因氯气的溶解度不大,而且生成的HClO很不稳定,不便于

保存

。因此常用氯气与碱反应制取次氯酸钠、次氯酸钙等具有

漂白

作用的物质。

(2)Cl2与NaOH溶液反应可以得到以

NaClO

为有效成分的漂白液,化学方程式为2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O。(3)将Cl2通入冷的石灰乳中,可以得到以

Ca(ClO)2

为有效成分的漂白粉。反应的化学方程式为

2Ca(OH)2+2Cl2═CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O

。如果Cl2与Ca(OH)2反应充分,并使次氯酸钙成为主要成分,则得到漂粉精。

(4)漂白液、漂白粉、漂粉精可用作漂白棉、麻、纸张等的

漂白

剂,也可用作游泳池等场所的

消毒

剂。

漂白粉、漂白液的使用都比较方便,但如果保存不善,它们也容易变质,想一想它们变质后会生成什么物质?应该怎样保存呢?提示:漂白液中的NaClO在空气中会与空气中的CO2作用生成HClO。HClO见光易分解为HCl和O2,因此漂白液最终会变成含有NaCl、HCl的溶液。漂白粉则会变成含有CaCl2和CaCO3的混合物。保存时应注意密封、避光。一

氯气的性质规律重难归纳1.氯气与金属的反应规律。(1)大多数金属在一定条件下都能跟氯气发生化合反应(Pt、Au等除外)。(2)氯气与金属的反应均属于氧化还原反应,氯气为氧化剂。(3)氯气与变价金属发生反应时,金属均能被氧化为高价态。如Fe→FeCl3、Cu→CuCl2等。(4)常温下,干燥的氯气或液氯都不与铁发生反应,所以干燥的氯气和液氯可以贮存在钢瓶中。2.氯气的氧化性。(1)氯气具有强氧化性,不但表现在与金属的反应中,也可表现在其他一些反应中,如氯气遇到一些还原性物质如Fe2+、SO2等的时候,也可把它们氧化为高价态的化合物。(2)氯气与水或碱的反应中,氯气既做氧化剂又做还原剂。在描述氯气与金属反应的现象时,多为生成“烟”,而在描述氯气与氢气反应现象时,则说生成“白雾”,“烟”与“雾”有何区别?提示:“烟”是指固体“小颗粒”,而“雾”是指“小液滴”,H2在Cl2中燃烧时集气瓶口的“白雾”是产物HCl与空气中的H2O(g)结合成的“盐酸小液滴”。典例剖析下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固体滴加一滴浓盐酸后,立即用另一培养皿扣在上面。已知:2KMnO4+16HCl═2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O,Cl2+2NaBr═2NaCl+Br2,Cl2+2KI═2KCl+I2,Fe3+遇KSCN变红色。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处变红棕色氧化性: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-答案:D解析:向KMnO4固体滴加一滴浓盐酸后,产生的氯气会与a~e处的物质发生反应。a处发生反应Cl2+2KI═2KCl+I2,可知氧化性

Cl2>I2,b处发生反应Cl2+2NaBr═2NaCl+Br2,可知氧化性Cl2>Br2,但无法比较Br2与I2的氧化性强弱,A错误;c处蓝色石蕊试纸先变红后褪色,可知在此过程中有酸性物质生成,同时生成了漂白性物质,B错误;d处立即褪色,在此过程中只能判断溶液不再显碱性,无法判断有无漂白性物质生成,C错误;e处变红,说明Fe2+被Cl2氧化为Fe3+,而Cl2被还原为Cl-,还原剂Fe2+的还原性强于还原产物Cl-的还原性,D正确。学以致用1.下列各化合物不能由单质直接化合制取的是(

)。A.FeCl3 B.CuCl2C.AlCl3 D.FeCl2答案:D解析:因Cl2化学性质很活泼,与变价金属反应时生成高价态金属氯化物,Fe元素有+2价、+3价,Cu元素有+1价、+2价,Al元素只有+3价,所以选D。2.(双选)下列说法不正确的是(

)。A.钠在氯气中燃烧产生白雾B.液氯是氯气的水溶液,它能使干燥的有色布条褪色C.氯气与变价金属反应生成高价金属氯化物D.氯水具有杀菌、漂白作用是因为氯水中含有强氧化性的次氯酸答案:AB解析:钠在氯气中燃烧,产生白烟,A项错误;液氯是液态的Cl2,不能使干燥有色布条褪色,B项错误。二

氯水的成分与性质重难归纳1.氯水成分分析。氯水中氯气与水发生反应生成盐酸和次氯酸,且新制氯水显浅黄绿色,说明一定存在没反应的Cl2分子,由此可知,新制氯水中含有三种分子——H2O、HClO、Cl2,还含有四种离子——H+、Cl-、ClO-、OH-。而长期放置的氯水,由于HClO分解,Cl2全部反应,氯水最终会变为稀盐酸。2.新制氯水的性质。氯水中存在多种粒子,决定了它具有多重性质。(1)新制氯水、久置氯水、液氯有何区别?填写下表:(2)次氯酸的性质有哪些?举例说明。提示:①次氯酸是易溶于水的弱酸,比碳酸酸性还弱,写离子方程式时不能拆成离子形式。氯气与水反应的离子方程式为Cl2+H2O═H++Cl-+HClO。②次氯酸不稳定,见光易分解,放出氧气:2HClO2HCl+O2↑。③次氯酸具有强氧化性,其氧化性比Cl2强,可用于自来水的杀菌消毒,还可以用作漂白剂。典例剖析在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列实验现象及得出的结论不正确的是(

)。A.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+D.蓝色石蕊试纸滴加氯水只是变红,说明氯水中含有H+答案:D解析:A项,氯水因含氯分子而呈浅黄绿色,正确;B项,Ag+与Cl-生成AgCl白色沉淀,正确;C项,碳酸氢钠与酸发生反应:H++

═H2O+CO2↑,正确;D项,蓝色石蕊试纸滴加氯水后变红说明氯水中含有H+,但氯水中还含有HClO,会使变红的试纸再褪色,错误。学以致用1.下列有关氯及其化合物的说法不正确的是(

)。A.工业上以氯气和澄清石灰水为原料制造漂白粉B.氢气在氯气中燃烧,火焰呈苍白色C.光照新制氯水有气体逸出,该气体是氧气D.次氯酸能使染料等有机色素褪色,有漂白性,还能杀死水中的细菌,起消毒作用答案:A解析:A项,Ca(OH)2在水中的溶解度较小,工业上常以氯气和石灰乳为原料制造漂白粉,故A错误;B项,纯净的氢气在氯气中安静地燃烧,火焰呈苍白色,B正确;C项,新制氯水中的HClO见光分解产生氧气,故C正确;D项,次氯酸具有强氧化性,能使染料等有机色素褪色,有漂白性,还能杀死水中的细菌,起消毒作用,D正确。2.新制氯水成分复杂,可发生多种不同的反应:(1)向新制氯水中加入金属Mg,发生反应的化学方程式为

。

(2)向新制氯水中加入Na2CO3溶液,发生反应的离子方程式为

。

(3)向新制氯水中加入AgNO3溶液,发生反应的离子方程式为

。

1.下列性质不属于Cl2的物理性质的是(

)。A.易转化为液氯 B.易得电子C.黄绿色 D.强烈的刺激性气味答案:B解析:颜色、气味均属物理性质;易转化为液氯,说明Cl2沸点低,属于物理性质;Cl2得电子生成Cl-,有新物质生成,属于化学性质。2.下列气体中,既有颜色又有毒性的是(

)。A.N2 B.COC.Cl2 D.CO2答案:C解析:N2、CO2是无色、无毒气体;CO有毒但无色;Cl2是黄绿色且有毒的气体。3.下列说法中正确的是(

)。A.用鼻子对着盛有氯气的瓶口,就可以嗅到氯气的气味B.用排水集气法便可以收集到纯净的氯气C.氯气有漂白性D.自来水常用氯气来杀菌、消毒答案:D解析:氯气是有毒气体,闻氯气气味的时候,应该用手轻轻地在瓶口扇动,使极少量的氯气飘进鼻孔。用排水法收集氯气会带有水蒸气且氯气能与水反应。氯气本身没有漂白性。4.实验室为了使用方便,通常将氯气溶解于水中形成氯水或将其降温加压形成液氯来使用。下列有关这两种液体的实验描述都正确的是(

)。A.两种液体都可以使干燥的布条褪色B.两种液体都可以使干燥的蓝色石蕊试纸变红C.这两种液体都可用于消毒D.分别向这两种液体中投入几颗金属锌粒均有气泡产生答案:C解析:液氯成分为Cl2,氯水(新制)成分为Cl2、HCl、HClO、H2O,液氯无漂白性、无酸性,氯水(新制)有漂白性和酸性,液氯溶于水得氯水,故选C。5.用自来水养金鱼时,通常先将自来水在太阳下晒一段时间后,再注入鱼缸,其目的是(

)。A.利用紫外线杀死水中的细菌 B.提高水温,有利于金鱼生长C