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学案19 富集在海水中的元素(一)——氯及其化合物
[考纲要求] 1.了解氯元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解氯元素单质及其化合物对环境质量的影响。
知识点一 氯元素的存在和原子结构
1．氯元素在自然界中以__________存在，其中主要以__________形式存在于海水中，是最重要的成盐元素。
2．氯元素位于元素周期表中第____周期第____族，原子结构示意图为__________，最外层有 ____ 个电子，容易得到 ____ 个电子形成 ____ 个电子的稳定结构。是活泼的非金属元素。
知识点二 氯气
1．物理性质
通常情况下，氯气是________色__________气味的____体。密度比空气____，有____，易________，能溶于水，通常1体积水约溶解 ____ 体积氯气，其水溶液称为氯水。
实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是：_______________________________
________________________________________________________________________。
2．化学性质
(1)与金属反应
铜、铁在氯气中燃烧的化学方程式为：
__________________________________________________________(________色烟)；
__________________________________________________________(________色烟)
(2)与非金属反应
氢气在氯气中燃烧的化学方程式为：
________________________________________________________(________色火焰)。
(3)与水反应
氯气与水反应的化学方程式：______________________________________________。
(4)与碱反应(完成下列化学方程式)
①与烧碱反应：__________________________________________________________，
②制取漂白粉：___________________________________________________________。
漂白粉的主要成分是____________，有效成分是__________。
(5)跟还原性物质反应(完成下列化学方程式)
①氯气与KI溶液：_______________________________________________________。
②氯气与FeCl2溶液：_______________________________________________________。
③向氯水中通入SO2：_____________________________________________________。
问题思考
1．思考并回答下列问题：
(1)Cl2为什么易液化？常见的易液化的气体还有哪几种？
(2)用什么现象说明Cl2溶于水时只有少量Cl2与水发生了反应？
(3)将Cl2通入石蕊试液中的现象是什么？能用pH试纸测定氯水的pH值吗？
(4)常见的有特殊颜色的气体有哪些？各显什么颜色？
知识点三 含氯化合物
1．次氯酸(HClO)
(1)不稳定性：化学方程式为______________________________________________。
(2)弱酸性：比碳酸酸性____，电离方程式为_________________________________
________________________________________________________________________。
(3)强氧化性：具有________性。
2．Ca(ClO)2的主要化学性质
(1)稳定性比HClO____。
(2)水解显____性，其水解离子方程式：_____________________________________
________________________________________________________________________。
(3)与酸反应生成______，作为漂白或消毒剂的原理可用化学方程式表示为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
问题思考
2．漂白粉为何要密封保存？
一、氯水的成分和性质
1．氯水的成分
氯气溶于水，发生反应的离子方程式是Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，其中含有的分子有Cl2、H2O、HClO，共3种；含有的离子有Cl－、H＋、OH－、ClO－，共4种。
2．液氯、新制氯水、久置氯水的比较
液氯 新制氯水 久置氯水
分类 纯净物 混合物 混合物
颜色 黄绿色 浅黄绿色 无色
性质 氧化性 酸性、氧化性、漂白性 酸性
粒子
种类 Cl2 Cl2、HClO、H2O、H＋、Cl－、ClO－、OH－ H2O、H＋、Cl－、OH－
3.氯水的性质
(1)完成下列表格中的内容填空
在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，现列表如下：
参与反应
的微粒 所加试剂 实验现象 离子方程式或解释
Cl－ AgNO3溶液 白色沉淀 Cl－＋Ag＋===AgCl↓
H＋ Na2CO3固体 有气泡产生 2H＋＋CO=== CO2↑＋H2O
HClO 有色布条 布条颜色褪去 发生氧化还原反应
Cl2 FeCl2溶液 溶液变棕黄色 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
Cl2、H2O SO2 黄绿色褪去 SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO
HClO、H＋ 石蕊试液 先变红后褪色 酸性和漂白性
Cl2、H＋ 镁粉 氯水的颜色褪去并有气泡产生 Mg＋Cl2=== Mg2＋＋2Cl－
Mg＋2H＋===
Mg2＋＋H2↑
(2)氯水的多种成分决定了氯水的化学性质表现出多样性，根据上述表格归纳总结氯水的主要化学性质。
4．Cl2＋H2OHCl＋HClO平衡移动的应用
(1)完成下列表格
向氯水中加
入的物质 浓度变化 平衡移动的
方向 应用
可溶性氯化物 c(Cl－)____
(1)用饱和食盐水除Cl2中的HCl(2)用排饱和食盐水收集Cl2
盐酸 c(H＋)和c(Cl－)____
次氯酸盐与浓盐酸反应制Cl2
NaOH c(H＋)____
用NaOH溶液吸收多余Cl2
Ca(OH)2 c(H＋)____
制漂白粉
CaCO3 c(H＋)____
制高浓度的HClO溶液
光照 c(HClO)____
氯水避光保存或现用现配
(2)平衡移动原理的应用
①用排饱和食盐水的方法收集Cl2的原理是什么？除去Cl2的混有的HCl气体时，所选最佳试剂是什么？
②如何制备较高浓度的HClO?
③如何保存氯水？
典例导悟1 (2011·山东威海联考)某学习小组设计以下四个实验探究氯水的成分，请根据下表回答问题。
实验
序号 实验方法 实验现象 结论
① 将氯水滴加到AgNO3溶液中 生成白色沉淀
② 将氯水滴加到含有酚酞的NaOH溶液中
③淀粉KI试纸变蓝色 氯水中含有Cl2
④ 将足量的氯水滴加到Na2CO3溶液中
氯水中含有H＋
(1)实验①得出的结论______________________________________________________。
(2)指出实验②和实验④中的“实验现象”：②________________
④________________________。
(3)实验③中“实验方法”的具体操作过程是：________________________________
________________________________________________________________________。
(4)通过实验②的“实验现象”，同学们得出两个不同的结论。这两个结论可能是a.________________________________________________________________________，
b．________________________________________________________________________。
请设计简单的实验证明哪一个是正确的______________________________________
________________________________________________________________________。
二、氯气的实验室制法
典例导悟2 某校化学实验兴趣小组为了探究在实验室制备Cl2的过程中有水蒸气和HCl挥发出来，同时证明氯气的某些性质，甲同学设计了如下图所示的实验装置(支撑用的铁架台省略)，按要求回答问题。
(1)下列方法中，可制得氯气的正确组合是________。
①MnO2和浓盐酸混合共热 ②KMnO4和浓盐酸混合
③次氯酸钠和浓盐酸混合 ④K2Cr2O7和浓盐酸混合
⑤KClO3和浓盐酸混合
A．①②⑤B．②④⑤C．①②④D．全部可以
(2)若用含有0.2 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应制取Cl2，制得的Cl2体积(标准状况下)总是小于1.12 L的原因是________________________________________________________________________。
(3)①装置B的作用是__________，现象是___________________________________。
②装置D和E出现的不同现象说明的问题是________________________________。
③装置F的作用是______________________________________________________。
④写出装置G中发生反应的离子方程式：____________________________________
________________________________________________________________________。
(4)乙同学认为甲同学的实验有缺陷，不能确保最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种。为了确保实验结论的可靠性，证明最终通入AgNO3溶液的气体只有一种，乙同学提出在某两个装置之间再加一个装置。你认为装置应加在________与________之间(填装置字母序号)，装置中应放____________________试剂。
1．判断正误
(1)将氯气溶于水制备次氯酸：Cl2＋H2O===2H＋＋Cl－＋ClO－()
(2010·天津理综－5C)
(2)氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度()
(2010·全国理综Ⅱ－8A)
2．(2009·山东理综，10)下列关于氯的说法正确的是()
A．Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能作氧化剂
B.Cl、Cl为不同的核素，有不同的化学性质
C．实验室制备Cl2，可用排饱和食盐水集气法收集
D．1.12 L Cl2含有1.7NA个质子(NA 表示阿伏加德罗常数)
3．(2010·上海，18)图是模
拟氯碱工业生产中检查氯气是否泄漏的装置，下列有关说法错误的是()
A．烧瓶中立即出现白烟
B．烧瓶中立即出现红棕色
C．烧瓶中发生的反应表明常温下氨气有还原性
D．烧杯中的溶液是为了吸收有害气体
4．(2009·上海理综，14)生活中难免会遇到一些突发事件，我们要善于利用学过的知识，采取科学、有效的方法保护自己。如果发生了氯气泄漏，以下自救方法得当的是()
A．只要在室内放一盆水
B．向地势低的地方撤离
C．观察风向，顺风撤离
D．用湿毛巾或蘸有石碱水的毛巾捂住口鼻撤离
题组一 氯气的性质
1．(2010·贵州安顺期末)氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质，它具有较强的氧化性，下列叙述中不正确的是()
A．红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧，生成棕黄色的烟
B．通常状况下，干燥的氯气能和Fe反应
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．氯气能与水反应生成HClO和HCl，久置氯水最终变为稀盐酸
2．检验氯化氢气体中是否混有Cl2，可采用的方法是()
A．用干燥的蓝色石蕊试纸
B．用干燥的有色布条
C．将气体通入硝酸银溶液
D．用湿润的淀粉碘化钾试纸
3．自来水常用氯气进行消毒。如果在实验室用自来水配制下列物质的溶液，不会产生明显药品变质问题的是()A．FeCl2
B．Na2SO3
C．NaOH
D．AlCl3
4．今有甲、乙、丙三瓶等体积的新制氯水，浓度均为0.1 mol·L－1。如果在甲瓶中加入少量的NaHCO3晶体(n mol)，在乙瓶中加入少量的NaHSO3晶体(n mol)，丙瓶不变。片刻后，甲、乙、丙三瓶溶液中HClO的物质的量浓度的大小关系是(溶液体积变化忽略不计)()
A．甲＝乙>丙
B．甲>丙>乙
C．丙>甲＝乙
D．乙>丙>甲
题组二 含氯化合物
5．下列现象或事实可用同一原理解释的是()
A．浓硫酸和浓盐酸长期暴露在空气中浓度降低
B．氯水和活性炭使红墨水褪色
C．漂白粉和钠长期暴露在空气中变质
D．氯水和过氧化钠使品红褪色
6．下图所涉及的物质均为中学化学中的常见的物质，其中C、D、E为单质，其余为化合物。它们存在如下转化关系，反应中生成的水及次要产物已略去。
(1)写出B的名称________，F的化学式________。
(2)指出MnO2在相关反应中的作用：反应①中是______剂；反应②中是________剂。
(3)若反应①是加热条件下进行，A是________；若反应①是在常温条件下进行，A是________。若在上述两种条件下得到等量的C单质，反应中转移的电子数之比为________。
题组三 氯气的制取
7．(2011·福建泉州统考)实验室用下列两种方法制氯气：①用含HCl 146 g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87 g MnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气()
A．①比②多
B．②比①多
C．一样多
D．无法比较
8．将0.2 mol MnO2和50 mL 12 mol·L－1盐酸混合后缓缓加热，反应完全后向留下的溶液中加入足量AgNO3溶液，生成AgCl沉淀物质的量为(不考虑盐酸的挥发)()
A．等于0.3 mol
B．小于0.3 mol
C．大于0.3 mol
D．以上结论都不正确
9.下图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是常见的气体发生装置；Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ是气体收集装置，根据要求回答下列问题：
(1)若用MnO2与浓盐酸反应制取氯气，应选用发生装置____________，用方程式表示制取氯气的反应原理是_________________________________________________________。
(2)若用KMnO4与浓盐酸反应制取氯气，应选用发生装置__________，试完成并配平下列离子方程式：
MnO＋____Cl－＋____H＋===____Mn2＋＋____Cl2↑＋____。
(3)若选用Ⅳ为氯气的收集装置，应该在试管口放置一团棉花，该棉花团应用________溶液浸湿，其作用是___________________________________________________________。
(4)若选用Ⅴ为氯气收集装置，则氯气应从__________口通入。用化学方法检验氯气收集满了的方法是_____________________________________________________________。
题组四 实验探究
