2024年高中化学新教材同步 必修第一册 第2章　第2节　第1课时　氯气的性质

第二节氯及其化合物第1课时氯气的性质[核心素养发展目标]1.从氯原子结构，特别是最外层电子角度，结合实验探究，认识氯气的强氧化性，培养宏观辨识与微观探析相结合探究物质性质的能力。2.初步了解次氯酸的弱酸性、强氧化性和不稳定性，结合其漂白性，认识氯气、次氯酸在生产、生活中的应用，增强环保意识，强化社会责任感。一、氯气与单质的反应1．认识氯气(1)氯是一种重要的“成盐元素”，在自然界中除了以NaCl、MgCl2、CaCl2等形式大量存在于海水中，还存在于陆地的盐湖和盐矿中，即以化合态存在。(2)氯气的物理性质颜色状态气味毒性溶解性密度黄绿色气体有刺激性气味有毒25℃时，1体积的水可溶解约2体积的氯气比空气大思考1将氯气用软管通入到田鼠洞中可用于消灭田鼠，这是利用了氯气哪些性质？这启示我们在遇到氯气泄漏时应该怎样做？提示将氯气通入到田鼠洞中起灭鼠作用，一方面是利用其密度比空气大，可沉于洞底，另一方面是氯气有毒。遇到氯气泄漏，要去上风向的高处躲避。2．氯气与单质的反应(1)原子结构：氯的原子结构示意图为，在化学反应中很容易得到1个电子，因此，氯气的化学性质非常活泼，表现出强氧化性。(2)与金属单质的反应化学方程式反应现象与钠反应2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2NaCl产生大量白色烟与铁反应2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2FeCl3产生大量棕褐色烟与铜反应Cu＋Cl2eq\o(=,\s\up7(△))CuCl2产生大量棕黄色烟特别提醒氯气在加热条件下能与大多数金属化合，生成高价金属氯化物，体现了氯气较强的氧化性。(3)与非金属单质H2的反应①实验现象：纯净的氢气在氯气中安静地燃烧，发出苍白色火焰，集气瓶口上方出现白雾。②化学方程式：H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2HCl。思考2Cu、Fe、H2在Cl2中燃烧，体现了Cl2的什么性质？你对燃烧的本质有什么新的认识。提示体现了Cl2的氧化性。燃烧是发光发热的剧烈的氧化还原反应，不一定要有氧气参与。如H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2HCl等。1．判断正误(1)铁丝在少量的Cl2中燃烧可生成FeCl2()(2)H2与Cl2混合气体点燃会安静地燃烧，发出苍白色火焰()(3)Cu在Cl2中燃烧产生棕黄色的烟，若反应后，向集气瓶中加少量水振荡，可得到棕黄色溶液()答案(1)×(2)×(3)×2．下列化合物中，不能通过两种单质间化合直接制取的是()A．FeCl3B．CuCl2C．HClD．FeCl2答案D解析Cl2与金属反应生成高价态的金属氯化物，所以FeCl2不能由两种单质直接化合制取。(1)氯气是很活泼的非金属单质，具有很强的氧化性。①氯气能与绝大多数金属反应，一般把变价金属(如Fe、Cu)氧化到高价态。②氯气能与许多还原性化合物反应，如FeCl2溶液、KI溶液、SO2水溶液等。(2)燃烧是指发光发热的剧烈的化学反应。它强调的是①发光，发热；②反应剧烈；③实质是剧烈的氧化还原反应；④不一定要有氧的参加。二、氯气与水、碱的反应1．氯气与水的反应(1)新制的氯水能杀菌、消毒和漂白，是因为溶于水的部分氯气与水发生反应，生成了具有强氧化性的次氯酸，化学方程式为Cl2＋H2OHCl＋HClO。新型自来水消毒剂：二氧化氯(ClO2)、臭氧等。(2)实验探究氯水的漂白性实验操作实验现象解释有色布条不褪色干燥Cl2无漂白性有色布条褪色湿润的氯气具有漂白性有色鲜花褪色湿润的氯气具有漂白性结论氯气不具有漂白性，氯气和水反应生成的次氯酸具有漂白性(3)实验探究氯水的成分下面是某化学课外活动小组探究氯水成分及性质的活动记录：[观察]氯气的颜色：黄绿色；氯水的颜色：浅黄绿色。[预测]氯水中含有氯气分子。[实验操作1]用两根玻璃棒分别蘸取盐酸和氯水，各滴在一片pH试纸上。[实验现象]滴有盐酸的试纸变红，滴有氯水的试纸中间变为白色，外圈变红。[分析与结论]滴有氯水的pH试纸外圈变红，说明氯水中有能使试纸变红的酸，中间变为白色，说明氯水中有能够使有色物质褪色的物质。[实验操作2]向2mL新制氯水中滴加AgNO3溶液反应。[实验现象]产生白色沉淀。[分析与结论]新制氯水中含有Cl－。离子方程式：Ag＋＋Cl－=AgCl↓。[综合分析得结论]a．氯水中所含的分子有Cl2、H2O、HClO。b．氯水中所含的离子有Cl－、H＋、ClO－、OH－(极少量)，使pH试纸变红的离子为H＋。(4)次氯酸的性质次氯酸是易溶于水的弱酸，比碳酸酸性弱，次氯酸不稳定，见光易分解，反应的化学方程式：2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑。思考1新制氯水和久置氯水的成分有什么不同？提示新制氯水呈浅黄绿色，溶于水中的部分氯气与水发生反应：Cl2＋H2OHCl＋HClO，次氯酸是弱酸，所以新制氯水中含有三种分子：Cl2、H2O、HClO，四种离子：H＋、Cl－、ClO－及少量OH－；久置后次氯酸分解放出O2，最后变成了HCl溶液。新制氯水的成分与性质(1)新制氯水的成分①三分子：Cl2、HClO、H2O；②四离子：H＋、Cl－、ClO－、OH－。(2)新制氯水中各微粒的性质2．氯气与碱的反应(1)制取漂白液化学方程式：Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O。离子方程式：Cl2＋2OH－=ClO－＋Cl－＋H2O。(2)制取漂白粉化学方程式：2Ca(OH)2＋2Cl2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。漂白粉的主要成分是CaCl2、Ca(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2，漂粉精的主要成分是Ca(ClO)2。思考2漂白粉和漂白液使用后均需避光密封保存，长期暴露在空气中会失效。请用化学方程式解释漂白粉露置空气中失效的原因。提示①Ca(ClO)2＋CO2＋H2O=CaCO3＋2HClO；②2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑。1．判断正误(1)氯气、氯水、液氯是同一种物质，只是状态不同，都属于纯净物()(2)湿润的有色布条遇Cl2褪色，说明Cl2具有漂白性()(3)可用pH试纸测定氯水的pH()(4)Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能作氧化剂()(5)充满氯气的塑料矿泉水瓶中加入20mL水，盖好瓶盖，用力振荡，矿泉水瓶会变瘪()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√2．下列有关漂白粉和漂白液的说法正确的是()A．工业上将氯气通入澄清石灰水制取漂白粉B．漂白液的有效成分是NaClO，漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2C．漂白粉和Fe(OH)3胶体都常用于自来水的处理，二者的作用原理相同D．漂白粉在空气中久置不可能发生氧化还原反应答案B解析A不正确，漂白粉是将Cl2通入石灰乳中制得的混合物，反应的化学方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O；B正确，漂白液的有效成分是NaClO，漂白粉的主要成分是CaCl2、Ca(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2；C不正确，漂白粉用于自来水杀菌消毒，Fe(OH)3胶体用于除去水中的悬浮杂质，二者的作用原理不同；D不正确，漂白粉在空气中久置的化学方程式为Ca(ClO)2＋H2O＋CO2=CaCO3＋2HClO,2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑，有氧化还原反应发生。1．下列物质中既含有氯离子又含有氯气分子的是()A．液氯 B．氯水C．次氯酸 D．氯化钠答案B解析液氯中只含有氯气分子，为纯净物，故A错误；氯水中部分氯气与水发生反应：Cl2＋H2OHCl＋HClO，HCl电离出氯离子，溶液中既含有氯气分子，又含有氯离子，故B正确；次氯酸为纯净物，不含氯气分子和氯离子，故C错误；氯化钠含有钠离子和氯离子，无氯气分子，故D错误。2．(2022·上海浦东新区校级期末)氯气是一种很活泼的非金属单质，它具有较强的氧化性，下列叙述不正确的是()A．红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧，生成棕黄色的烟B．氯气能与水反应生成HClO和HCl，久置氯水最终变为稀盐酸C．纯净的H2在Cl2中安静地燃烧，发出苍白色火焰，集气瓶口呈现雾状；光照H2和Cl2的混合气体时，因迅速化合而爆炸D．通常状况下氯气能和Fe反应，氯气的储存不能用铁制容器答案D解析A项，红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧生成氯化铜，生成棕黄色的烟，正确；B项，氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸不稳定，受热分解生成氧气和氯化氢，所以久置氯水最终变为稀盐酸，正确；C项，纯净的H2在Cl2中安静地燃烧生成氯化氢，发出苍白色火焰，氯化氢结合水蒸气产生盐酸小液滴，所以集气瓶口呈现雾状，光照H2和Cl2的混合气体时，因迅速化合而爆炸，正确；D项，通常状况下氯气和Fe不反应，氯气的储存能用铁制容器，错误。3．(2023·大理高一检测)向氯水中加入下列物质，表中现象及解释均正确的是()选项加入物质现象解释AAgNO3溶液有白色沉淀生成氯水中含有Cl－B石蕊溶液显红色氯水中有盐酸CCaCO3有气体放出盐酸、次氯酸酸性比碳酸强D有色布条有色布条褪色Cl2有漂白性答案AB解析氯水中存在Cl－，和Ag＋结合生成白色沉淀，离子反应为Cl－＋Ag＋=AgCl↓，故A正确；氯水中有盐酸，故存在H＋，能使石蕊显红色，故B正确；氯水中有盐酸，故存在H＋，能与CaCO3反应生成氯化钙、水和二氧化碳，但次氯酸不和CaCO3反应，故C错误；氯水中存在HClO，具有漂白性，能够使有色布条褪色，而Cl2不具有漂白性，故D错误。4．氯气及含氯化合物常被用来杀菌、消毒。(1)我国多数地区的自来水厂使用氯气杀菌、消毒。氯气和水反应生成具有杀菌作用的物质是________________________________________________________________________。(2)工业上将氯气通入氢氧化钠溶液中制取消毒液，反应的化学方程式是_____________，其中氧化剂是______________(填名称，下同)；消毒液中的有效成分是______。(3)使用氯水消毒不如用消毒液方便，原因是__________________________。答案(1)HClO(或次氯酸)(2)Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O氯气次氯酸钠(3)氯水中次氯酸含量低且次氯酸不稳定，见光易分解题组一氯气与单质的反应1．下列关于氯气的化学性质或实验现象的描述不正确的是()A．在常温下，氯气与金属铁、铜等不反应B．Fe可在Cl2中燃烧，生成棕褐色的烟是FeCl2C．H2在Cl2中燃烧，火焰呈苍白色，并在集气瓶口有白雾出现D．在做H2与Cl2的光照爆炸实验时，所用的光应当为直射的强光答案B解析氯气与铁、铜反应需要加热，在常温下不反应，故A正确；铁与氯气反应得到高价态的氯化铁，故B错误；H2在Cl2中燃烧，火焰呈苍白色，生成的氯化氢极易溶于水，与空气中水蒸气结合形成盐酸小液滴，所以会产生白雾，故C正确；氢气与氯气在光照条件下发生爆炸，在做H2与Cl2的光照爆炸实验时，所用的光应当为直射的强光，故D正确。2．(2022·广东梅州高一期中)下列氯化物可以由氯气与金属反应制得，又可以由金属与盐酸反应制得的是()A．FeCl2 B．AlCl3C．FeCl3 D．CuCl2答案B解析Fe和Cl2反应生成FeCl3，故A不选；Al和Cl2反应生成AlCl3，Al和盐酸反应生成AlCl3和H2，故B选；Fe和盐酸生成FeCl2和H2，故C不选；Cu和盐酸不反应，故D不选。3．(2022·青岛第一中学高一期中)某化学教师为“氯气与金属钠反应”设计了如图装置的实验。实验操作：先给钠预热，等钠熔成小球时，撤火，通入氯气，即可见钠着火燃烧，生成大量白烟。以下叙述错误的是()A．钠在氯气中燃烧产生耀眼的白光B．玻璃管尾部塞一团浸有碱液的棉花球是用于吸收过量的氯气C．反应生成的大量白烟是氯化钠晶体D．若在棉花球外沿滴一滴紫色石蕊溶液，可根据其颜色变化判断氯气是否被碱液完全吸收答案A解析钠在氯气中燃烧生成氯化钠时，产生黄色火焰，不会产生耀眼的白光，故A错误；氯气能和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，则用浸有碱液的棉花球能吸收过量的有毒的氯气，防止污染空气，故B正确；钠在氯气中燃烧能生成氯化钠固体小颗粒，所以能看到大量白烟，故C正确；如果碱液不能完全吸收掉氯气，过量的氯气溶于水形成的氯水会使石蕊溶液先变红后褪色，若吸收完全，石蕊溶液不变色，故D正确。题组二氯气和水反应及氯水性质的多重性4．(2022·北京高一质检)如图所示，从A处通入新制备的Cl2，关闭B时，C处的干燥红色布条看不到明显现象，当打开B后，C处红色布条逐渐褪色，D瓶中装的溶液不可能是()A．浓硫酸 B．NaOH溶液C．KI溶液 D．饱和NaCl溶液答案D解析浓硫酸具有吸水性，氯气通过浓硫酸得到干燥的氯气，故A与题意不符；氯气通过NaOH溶液，与氢氧化钠反应，关闭B时，C处的红色布条看不到明显现象，故B与题意不符；氯气通过KI溶液，与KI溶液反应，关闭B时，C处的红色布条看不到明显现象，故C与题意不符；氯气与饱和食盐水不反应，进入C的为潮湿的氯气，关闭B时，C处红色布条逐渐褪色，故D符合题意。5．(2023·西安检测)在探究新制饱和氯水成分的实验中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是()A．氯水的性质不稳定，保存在棕色试剂瓶中B．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Na2CO3粉末，有气泡产生，说明氯水中含有HClOD．氯水的颜色呈浅黄绿色，说明氯水中含有Cl2答案C解析氯水中含有HClO，次氯酸不稳定，所以保存在棕色试剂瓶中，故A正确；氯水与硝酸银反应产生白色沉淀，只能是氯离子与银离子反应得到AgCl白色沉淀，说明氯水中含有Cl－，故B正确；溶液呈酸性，HCl能与碳酸钠反应生成二氧化碳，HClO酸性弱于碳酸，和碳酸钠不能生成二氧化碳，故C错误；只有氯气有颜色，为黄绿色，氯水呈浅黄绿色是由于含有氯气，故D正确。6.实验表明：将氯水滴加到蓝色石蕊试纸上，试纸上会出现如图所示的半径慢慢扩大的内外两个圆环，且两环颜色不同，下列有关说法不正确的是()A．此实验表明氯水具有酸性、漂白性B．内环呈白色外环呈红色或浅红色C．氯水中形成次氯酸的反应中还原产物是HClOD．内外环上颜色的差异表明此变化过程中，盐酸与指示剂的反应比氧化还原反应快答案C解析由氯水的成分和实验现象可知，该实验能表明氯水具有酸性、漂白性，A正确；内环呈白色外环呈红色或浅红色，内环是HClO起作用，外环是H＋起作用，B正确；Cl2＋H2OHCl＋HClO，还原产物是HCl，HClO是氧化产物，C错误。题组三氯气和碱反应及次氯酸盐的性质7．(2022·海南嘉积中学高一期末)“84”消毒液在日常生活中被广泛使用，该消毒液无色，溶液呈碱性，有漂白作用。它的有效成分是下列物质中的一种，这种物质是()A．NaOH B．NaClOC．H2O2 D．Na2O2答案B解析“84”消毒液是用氢氧化钠与氯气反应制备的：2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O，有效成分是NaClO，故选B。8．下列说法正确的是()A．用氯气制漂白粉的主要目的是使其转变为较稳定、便于贮存的Ca(ClO)2B．工业上漂白粉是由氯气通入石灰水中制得的C．“84”消毒液与洁厕灵(主要成分为盐酸)可以混用进行杀菌消毒D．漂白粉中的Ca(ClO)2和CaCl2都具有漂白性答案A解析氯气是气体，不便于保存和运输，将气体转化为较稳定的固体物质便于保存和运输，所以工业上将氯气制成漂白粉，A正确；工业上用氯气与石灰乳反应生成氯化钙、次氯酸钙和水，石灰水中氢氧化钙浓度太低，生产的漂白粉太少，不经济，B错误；“84”消毒液的有效成分是NaClO，NaClO与洁厕灵所含成分盐酸反应可生成氯气，因此“84”消毒液与洁厕灵不能混用，C错误；Ca(ClO)2可生成具有漂白性的次氯酸，氯化钙不具有漂白性，D错误。9．(2022·上海敬业中学高一期末)氯化碘(ICl)的化学性质跟氯气相似，预计它跟水反应的最初生成物是()A．HI和HCl B．HCl和HIOC．HClO3和HIO D．HClO和HIO答案B解析氯气和水反应生成HCl和HClO，氯化碘(ICl)中I元素化合价为＋1、Cl元素化合价为－1，氯化碘(ICl)的化学性质跟氯气相似，所以ICl跟水反应的最初生成物是HCl和HIO，故选B。10．在淀粉碘化钾溶液中加入少量次氯酸钠溶液，振荡，溶液变蓝。在上述溶液中加入足量的亚硫酸钠溶液，蓝色逐渐消失。下列判断错误的是()A．漂白粉溶液可使淀粉碘化钾试纸变蓝B．氧化性：ClO－>SOeq\o\al(2－,4)>I2C．向新制氯水中加入足量亚硫酸钠溶液，氯水褪色D．ClO－与I－在一定条件可以发生氧化还原反应答案B解析次氯酸钠将碘化钾氧化为单质碘，所以漂白粉溶液(成分中含有次氯酸钙)也能将碘化钾氧化为单质碘，而使淀粉碘化钾试纸变蓝，故A正确；根据题意可知次氯酸钠将碘化钾氧化为单质碘，所以氧化性：ClO－>I2，碘单质将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，所以氧化性：I2>SOeq\o\al(2－,4)，因此氧化性顺序为ClO－>I2>SOeq\o\al(2－,4)，故B错误；新制的氯水中主要是氯气，因此新制的氯水是黄绿色，Cl2氧化性大于I2，由氧化性：I2>SOeq\o\al(2－,4)可知，向新制氯水中加入足量亚硫酸钠溶液，氯气将亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子，自身被还原为氯离子，氯水褪色，故C正确；在淀粉碘化钾溶液中加入少量次氯酸钠溶液，振荡，溶液变蓝，说明生成了单质碘，次氯酸钠溶液显碱性，说明ClO－与I－在碱性条件下可以发生氧化还原反应，故D正确。11．(2022·上海高一期末)下列关于氯气和新制氯水的说法正确的是()A．足量铁丝在Cl2中燃烧生成FeCl2B．向加有淀粉的KI溶液中通入少量Cl2后溶液变蓝，说明Cl2的氧化性强于I2C．FeCl2溶液中滴加新制氯水，溶液变成棕黄色，说明新制氯水中含有HClOD．用强光照射新制氯水一段时间后，溶液pH升高答案B解析足量铁丝在Cl2中燃烧生成FeCl3，故A错误；氧化剂的氧化性强于氧化产物，向加有淀粉的KI溶液中通入少量Cl2后溶液变蓝，说明Cl2的氧化性强于I2，故B正确；FeCl2溶液中滴加新制氯水，溶液变成棕黄色，氧化FeCl2的主要是Cl2，不能说明含有HClO，故C错误；用强光照射新制氯水一段时间后，氯水最终生成盐酸，pH降低，故D错误。12．(2022·吉林高一月考)利用传感器和信息处理终端对氯水的光照实验进行数据采集与分析得到以下图像，相关说法不正确的是()A．图一可为光照过程中氯水的pH值变化情况B．图二可为光照过程氯水中氯离子数目的变化情况C．图三可为光照过程中氯气在瓶中的体积分数D．氯水应保存在配有玻璃塞的棕色细口瓶中答案C解析光照会有更多的HCl生成，HCl为强酸，则溶液的pH下降，A选项正确；光照过程中，HClO分解生成HCl，Cl－数目应增多，B选项正确；光照会消耗更多的Cl2，Cl2的数目减少，C选项错误；光照能够使氯水中的HClO分解，因此氯水应保存在配有玻璃塞的棕色瓶中，避免阳光直射，D选项正确。13．(2022·天津高一期末)已知：KClO3＋6HCl(浓)=KCl＋3Cl2↑＋3H2O，如图所示，将少量试剂分别放入培养皿中的相应位置，实验时将浓盐酸滴在KClO3晶体上，并用表面皿盖好。已知KSCN遇Fe3＋会生成红色的物质。(1)在KClO3＋6HCl(浓)=KCl＋3Cl2↑＋3H2O反应中____________(填化学式)是氧化剂，氧化剂与还原剂个数之比为____________。(2)滴有KSCN的FeCl2溶液变为____________色。(3)滴有酚酞的NaOH溶液颜色变化为____________。(4)紫色石蕊溶液颜色变化为先变红后褪色，褪色是因为____________有漂白性。(5)淀粉-KI溶液变为蓝色，用离子方程式表示反应原理：________________________。答案(1)KClO31∶5(2)红(3)溶液红色褪去(4)HClO(或次氯酸)(5)Cl2＋2I－=I2＋2Cl－解析(1)在KClO3＋6HCl(浓)=KCl＋3Cl2↑＋3H2O反应中，KClO3中Cl元素的化合价由＋5价→0，被还原，为氧化剂，HCl中Cl元素的化合价由－1→0，被氧化，为还原剂，其中6个HCl生成1个KCl，被氧化的HCl为5个，则氧化剂与还原剂个数之比为1∶5。(2)生成的氯气遇到滴有KSCN的FeCl2溶液，氯气能将亚铁离子氧化为铁离子，KSCN溶液遇铁离子变红。(4)氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，酸使石蕊变红，次氯酸使其褪色，则溶液先变红后褪色，能说明次氯酸具有漂白性。(5)生成的氯气遇到淀粉-KI溶液，氯气能将碘离子氧化为碘单质，淀粉溶液遇碘单质变蓝，反应的离子方程式为Cl2＋2I－=I2＋2Cl－。14．(2022·苏州高一期末)口罩作为基础防疫物资，可以有效防止飞沫的传播。除了佩戴口罩，还需要加强对隔离场所的消毒。常用的消毒剂有双氧水、医用酒精以及含氯消毒剂。其中含氯消毒剂的家族最庞大、应用最广泛。(1)“84”消毒液是一种常用消毒剂，写出工业上用氯气制备“84”消毒液的化学方程式：__________________________________________________________________________________________________