高中化学必修1：1.2.3 研究物质性质的基本程序

高中化学必修课程PAGEPAGE1第3课时研究物质性质的基本程序[核心素养发展目标]1.以研究氯气的性质为例，熟知研究物质性质的基本程序，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。2.通过实验探究氯气的化学性质，掌握氯气与金属单质、非金属单质、水及碱溶液的反应，促进“科学探究”化学核心素养的发展。一、研究物质性质的基本程序二、研究氯气的性质1.观察法研究氯气的物理性质(1)观察内容(2)观察记录颜色气味密度水溶性毒性氯水颜色黄绿色强烈刺激性气味比空气大能溶于水有毒浅黄绿色(1)氯气能溶于水，不能用排水法收集氯气，常用排饱和食盐水法或向上排空气法收集氯气。(2)氯气有毒，实验室制取氯气时要进行尾气处理。2.实验法探究氯气与金属和非金属单质的反应(1)运用分类法预测氯气的化学性质氯气与氧气都是活泼的非金属单质，它们的化学性质相似，在一定条件下都能与金属单质(如钠、铁、铜等)、非金属单质(如氢气、硫、磷等)反应。(2)实验探究氯气与金属和非金属的反应实验操作实验现象①将盛有氯气的集气瓶迅速倒扣在受热熔化的钠球上方熔化的钠球在氯气中剧烈燃烧，产生白色的烟②用坩埚钳夹住烧得红热的细铁丝伸入充满氯气的集气瓶中(瓶内保留少量食盐水)铁丝在氯气中剧烈燃烧，产生棕红色的烟，溶于水，溶液呈黄色③用坩埚钳夹住烧得红热的细铜丝伸入充满氯气的集气瓶中(瓶内保留少量食盐水)铜丝在氯气中剧烈燃烧，产生棕黄色烟，溶于水，溶液呈蓝绿色④在空气中点燃(验纯后)氢气，然后把通氢气的导管伸入盛有氯气的集气瓶中纯净的氢气在氯气中安静燃烧，产生苍白色火焰。集气瓶瓶口上方产生白雾(3)写出上述反应的化学方程式：①2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2NaCl。②2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2FeCl3。③Cu＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))CuCl2。④H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2HCl。(1)金属在氯气中燃烧的实验中，常在集气瓶中加入少量饱和食盐水，为什么？提示防止灼热物质使集气瓶炸裂，便于反应后观察溶液的颜色。(2)铁单质与氯气发生化合反应能否生成氯化亚铁？提示氯气与变价金属单质(如铁、铜等)反应时生成其高价金属氯化物。(3)工业上能否用光照氢气与氯气的混合气体的方法制取氯化氢，再将氯化氢溶于水得到盐酸？提示不能，因为氢气和氯气的混合气体在强光照射下会发生爆炸，故工业上利用氢气在氯气中燃烧的方法制取HCl，将HCl溶于水制取盐酸。(4)工业上常用钢瓶盛放液氯，为什么？提示因为在常温下钢瓶与液氯不反应。相关链接燃烧是一切发光发热的剧烈反应，燃烧过程中不一定需要氧气参加。烟：大量细小固体颗粒分散在气体中的现象。例如Cu在Cl2中燃烧生成棕黄色的烟(CuCl2)。雾：大量细小液滴分散在气体中的现象。例如HCl气体在空气中遇水蒸气生成的雾(盐酸小液滴)。气：是指气态物质。若气体无色，则肉眼看不到，气体有色才能观察到。3.实验法探究氯气与水的反应(1)探究氯气能与水反应①实验现象：A中干燥的红纸条不褪色，B中湿润的红纸条褪色。②实验结论：干燥的氯气没有漂白作用，氯气与水反应生成具有漂白性的物质。(2)探究氯气与水反应的产物①将光亮的镁条放入试管中，再向试管中滴加氯水，可观察到镁条表面有气泡产生，说明氯水中含有H＋。②向盛有氯水的试管中滴加AgNO3溶液，可观察到溶液中生成白色沉淀，说明氯水中含有Cl－。③向盛有氯水的试管中滴加紫色石蕊溶液，可观察到溶液先变红，后褪色，说明氯水中含有酸性物质及具有漂白作用的物质。(3)氯气溶于水后，与水发生反应生成盐酸和漂白性物质，反应方程式为Cl2＋H2O=HCl＋HClO。(4)次氯酸的性质①弱酸性：比碳酸酸性弱。②不稳定性：2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑，新制的氯水常保存在棕色试剂瓶中。③漂白性和杀菌作用：能使有色布条、品红等有色物质褪色。(1)新制的氯水呈黄绿色，你认为新制的氯水中的含氯物质可能有哪些？提示氯气、盐酸、次氯酸。(2)新制的氯水久置后会变为什么溶液，写出反应的化学方程式。提示变为稀盐酸，2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑。4.氯气与碱的反应(1)与氢氧化钠溶液反应——制取“84”消毒液①反应方程式：Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O。②“84”消毒液的有效成分是：次氯酸钠(NaClO)。(2)与石灰乳反应——制取漂白粉①反应方程式：2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。②漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2和CaCl2，有效成分是Ca(ClO)2。③漂白粉的漂白原理：利用复分解反应原理，漂白粉中的Ca(ClO)2与空气中的水和二氧化碳反应生成具有漂白性的HClO。④漂白粉长期露置于空气中，最终生成CaCl2而失效，有关反应方程式为Ca(ClO)2＋H2O＋CO2=CaCO3↓＋2HClO、2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑、CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑。⑤漂白粉应密封、避光保存，并置于阴凉干燥处。(1)次氯酸盐比次氯酸稳定，不易分解且次氯酸盐固体比氯水(次氯酸)易于贮存和运输，故生产、生活中常用次氯酸盐(如漂白粉)代替次氯酸做漂白剂和消毒剂。(2)具有漂白和消毒作用的含氯化合物有次氯酸、次氯酸盐(次氯酸钙、次氯酸钠)、二氧化氯(ClO2)。二氧化氯的漂白和消毒能力比氯气强且使用起来更安全。(3)漂白粉与“84”消毒液的漂白原理相同，均为次氯酸盐与空气中的水和二氧化碳反应生成具有漂白作用的次氯酸。1.(2019·日照高一期中)下列关于氯气的叙述中正确的是()A.若氯气发生泄漏，应立即向下风地区转移B.用管子把氯气通入老鼠洞中可以灭鼠C.氯气不能溶于水，所以可用排水法收集D.氯气、氯水和液氯是同一种物质，都属于纯净物[答案]B[解析]氯气有毒且密度比空气的大，若发生泄漏，应立即向上风地区转移，并用湿毛巾捂住口鼻，A项错误；氯气有毒，所以可以灭鼠，B项正确；氯气能溶于水，1体积水可溶解约2体积氯气，故不能用排水法收集，可以用排饱和食盐水法收集，C项错误；氯气与液氯是同一种物质，属于纯净物，但氯水属于混合物，D项错误。2.下列实验现象的描述正确的是()A.氢气在氯气中燃烧，发出苍白色火焰，瓶口上方形成白色烟雾B.铁丝在氯气中燃烧，产生棕红色的烟，产物溶于水，溶液呈浅绿色C.铜丝在氯气中燃烧，产生棕黄色的烟，产物溶于水，溶液呈蓝绿色D.钠在空气中燃烧，发出黄色火焰，生成白色固体[答案]C[解析]氢气在氯气中燃烧，发出苍白色火焰，瓶口形成白雾，没有烟，A项错误；铁与氯气反应生成FeCl3，FeCl3溶液呈黄色，B项错误；钠与空气中的氧气反应，生成的过氧化钠为淡黄色固体，D项错误。3.(2019·天津高一检测)下列氯化物中，既能由金属和氯气直接化合制得，又能由金属和盐酸反应制得的是()A.CuCl2 B.MgCl2C.FeCl2 D.FeCl3[答案]B[解析]CuCl2可以由Cu与Cl2化合制得，不能由Cu和盐酸反应制得，A项不符合题意；MgCl2可以由Mg与Cl2化合制得，也可以由Mg和盐酸反应制得，B项符合题意；Fe和Cl2化合生成FeCl3，Fe和盐酸反应生成FeCl2，C、D项均不符合题意。4.常用氯气给自来水消毒，某学生用自来水配制下列物质的溶液，不会产生明显药品变质的是()A.氯化铝 B.硝酸银C.碳酸钠 D.石蕊[答案]A[解析]用自来水配制AgNO3溶液时有AgCl沉淀产生；配制Na2CO3溶液时混入NaCl；配制石蕊溶液会与HClO反应而使其变质。5.(2018·绍兴高一检测)下列关于氯水中的叙述正确的是()A.新制氯水中只含有Cl2和H2OB.新制氯水可以使紫色石蕊溶液先变红后褪色C.光照氯水有气泡冒出，该气体是氯气D.氯水放置数天后，溶液的酸性减弱[答案]B[解析]氯水会呈现酸性，所以会使石蕊溶液变红，由于氯水中含有次氯酸，所以会使溶液最终变为无色，B正确；光照氯水时次氯酸分解会产生氧气，所以冒出气泡的主要成分是氧气，C不正确；氯水放置数天后由于次氯酸分解会产生盐酸，导致溶液的酸性增强而不是减弱，D不正确。6.检验氯化氢气体中是否混有氯气，可采用的方法是()A.用干燥的蓝色石蕊试纸B.用湿润的有色布条C.将气体通入硝酸银溶液中D.用滴有酚酞的NaOH溶液[答案]B[解析]A项，干燥的蓝色石蕊试纸遇HCl不变红色，遇Cl2不变红也不褪色，不能检验；B项，HCl不能使湿润的有色布条褪色，Cl2能使湿润的有色布条褪色，能检验是否有Cl2；C项，HCl气体通入AgNO3溶液中发生反应HCl＋AgNO3=AgCl↓＋HNO3，Cl2通入AgNO3溶液中发生反应Cl2＋H2O=HCl＋HClO、HCl＋AgNO3=AgCl↓＋HNO3，不能检验；D项，HCl和Cl2都能使滴有酚酞的NaOH溶液褪色，不能检验。规律总结Cl2和HCl都能与AgNO3溶液反应产生白色沉淀，不能用AgNO3溶液鉴别Cl2和HCl两种气体，也不能用AgNO3溶液检验Cl2中混有的HCl气体。7.如图所示，A处通入Cl2，当打开B阀关闭E阀时，C处干燥的红色布条没有明显变化，当关闭B阀打开E阀时，C处干燥的红色布条褪色。则D瓶中装的物质可能是()A.浓硫酸 B.浓NaOH溶液C.水 D.足量石灰水[答案]C[解析]当打开B阀关闭E阀时，C处红色布条没有明显变化，说明通入的是干燥的氯气。关闭B阀打开E阀时，Cl2进入D中，C处红色布条褪色，说明Cl2通过D时吸收了水分，变成了潮湿的氯气。A项中浓硫酸能干燥氯气；氯气和碱能够发生反应，因此Cl2能被B项或D项中的碱液吸收。8.(2019·菏泽高一检测)某同学应用如图所示的方法研究物质的性质，其中气体a的主要成分是氯气，杂质是空气和水蒸气。回答下列问题：(1)该项研究(实验)的主要目的是________________________________________________________________________________________________________________________。(2)浓硫酸的作用是_______________________________________________________________________________________________________________________________________，与研究目的直接相关的实验现象是______________________________________________________________________________________________________________________。(3)从物质性质的方面来看，这样的实验设计存在事故隐患，事故隐患是_____