2020版高中化学 第四章 非金属及其化合物 第2节 富集在海水中的元素——氯学案 新人教版必修1 8页

第二节　富集在海水中的元素——氯 ‎1．了解氯元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。(重点)‎ ‎2．了解实验室制取Cl2的原理和实验装置。(重难点)‎ ‎3．掌握Cl－的检验方法。(重点)‎ ‎ 氯气的制法和氯气及其化合物的性质 ‎[基础·初探]‎ ‎1．氯气 ‎(1)氯的原子结构及存在 ‎(2)氯气的实验室制法 在实验室里常用MnO2和浓盐酸共热来制取Cl2，该化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。‎ ‎(3)氯气的物理性质 颜色 状态 气味 毒性 溶解性 黄绿色 气体 刺激性气味 有毒 ‎25℃‎时，1体积水溶解约2体积氯气 ‎(4)氯气的化学性质 ‎①与金属的反应：‎ ‎②与非金属的反应：‎ 与H2反应：H2＋Cl22HCl。‎ 现象：火焰为苍白色，瓶口出现白雾。‎ ‎③与水反应：‎ 氯气与水反应的化学方程式为Cl2＋H2O===HCl＋HClO。‎ ‎④与碱的反应：‎ 8‎ a．与NaOH反应——制漂白液 化学方程式：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。‎ 漂白液的有效成分为NaClO。‎ b．与Ca(OH)2反应——制漂白粉 化学方程式：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。‎ 漂白粉的成分是CaCl2和Ca(ClO)2。‎ ‎(5)氯气的用途 ‎①Cl2是一种重要的化学工业物质。氯的化合物可作为制取高纯硅、锗(半导体)和金属钛的重要中间物质。‎ ‎②在有机化工中，氯气是合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、染料和药品的重要原料。‎ ‎2．次氯酸 ‎(1)物理性质 常温下仅存在于水溶液中，有刺激性气味。‎ ‎(2)化学性质 ‎①弱酸性(酸性小于碳酸)：‎ NaClO＋CO2＋H2O===NaHCO3＋HClO。‎ ‎②不稳定性：2HClO2HCl＋O2↑。‎ ‎③强氧化性：能氧化还原性物质(如Na2SO3、FeCl2、KI等)，使有色布条、品红褪色：‎ Na2SO3＋HClO===Na2SO4＋HCl。‎ ‎【特别提醒】　液氯、新制氯水、久置氯水的区别 液氯 新制氯水 久置氯水 成分 Cl2‎ Cl2、HClO、H2O、H＋、Cl－、ClO－、OH－‎ H＋、Cl－、H2O、OH－‎ 分类 纯净物 混合物 混合物 ‎[探究·升华]‎ ‎[思考探究]‎ 探究1　氯水的多重性 ‎(1)向氯水中加入紫色石蕊试液，有什么现象？体现什么性质？‎ ‎【提示】　先变红后褪色，酸性和漂白性。‎ ‎(2)对氯水微热有什么现象？‎ ‎【提示】　有气泡产生，氯水颜色变浅。‎ ‎(3)将氯水滴入NaHCO3溶液中，有何现象？为什么？‎ ‎【提示】　溶液中产生气泡，因为氯水中的盐酸与NaHCO3发生反应：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑。‎ 8‎ ‎(4)氯水中加入AgNO3溶液，有什么现象？‎ ‎【提示】　白色沉淀生成。‎ ‎(5)向FeCl2溶液中加KSCN溶液，然后加入少量氯水，有什么现象？‎ ‎【提示】　加KSCN溶液无现象，加氯水后溶液变红。‎ 探究2　次氯酸漂白性的实验探究 为了探究HClO的漂白性，某同学设计了如下的实验。‎ 问题思考：‎ ‎(1)通入Cl2，根据集气瓶A、B中红色布条的现象，你能得出什么结论？‎ ‎【提示】　Cl2不能使干燥的红色布条褪色，Cl2能使湿润的红色布条褪色，因此Cl2不具有漂白作用，但Cl2溶于水后具有漂白作用。‎ ‎(2)为了确认是HClO使湿润的红色布条褪色，你认为还需增加的实验是什么？‎ ‎【提示】　Cl2溶于水并与H2O发生反应Cl2＋H2O===HClO＋HCl，因此为了确认是HClO具有漂白性，还应增加一个将HCl通过湿润红色布条的实验装置，以验证盐酸不具有漂白性。‎ ‎(3)烧杯中NaOH溶液的作用是什么？反应的离子方程式是怎样的？‎ ‎【提示】　NaOH溶液用于吸收Cl2，反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。‎ ‎[认知升华]‎ 升华1　氯水性质的多重性 所加试剂 参与反 应的微粒 实验现象 离子方程式或解释 AgNO3溶液 Cl－‎ 白色沉淀 Cl－＋Ag＋===AgCl↓‎ Na2CO3固体 H＋‎ 有气泡产生 ‎2H＋＋CO===CO2↑＋H2O 有色布条 HClO 布条颜色褪去 漂白性 FeCl2溶液 Cl2‎ 溶液变棕黄色 ‎2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－‎ 石蕊溶液 HClO、H＋‎ 先变红后褪去 酸性和漂白性 升华2　次氯酸的漂白性 注意：干燥的Cl2无漂白性，氯水漂白性的实质是HClO的漂白性。‎ 8‎ ‎[题组·冲关]‎ 题组1　Cl2及氯水的性质与应用 ‎1．下面对氯的叙述，正确的是(　　)‎ A．液氯可使湿的红布条褪色，所以液氯具有漂白性 B．氯气没有漂白性，但通入品红溶液中，品红的红色褪去 C．在通常情况下，氯气可以和任何金属直接化合 D．氯气有毒，可以用澄清的石灰水吸收尾气；久置的氯水最终变为稀盐酸 ‎【解析】　次氯酸具有漂白性，液氯没有漂白性，A项错误；氯气没有漂白性，但通入品红溶液中，氯气和水反应生成的次氯酸使品红褪色，B项正确；在点燃或加热的情况下，氯气可以和大多数金属直接化合，C项错误；氯气有毒，可以用氢氧化钠溶液吸收尾气，而澄清石灰水浓度太小，吸收效果不好，D项错误。‎ ‎【答案】　B ‎2．在氯水中存在多种分子和离子，可通过实验的方法加以确定，下列说法中可能错误的是(　　)‎ A．加入含有NaOH的酚酞试液，红色褪去，说明有H＋存在 B．加入有色布条后，有色布条褪色，说明有HClO分子存在 C．氯水呈浅黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2分子存在 D．加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀，说明有Cl－存在 ‎【解析】　氯气溶于水，且与水发生反应，氯水的成分呈现多样性，加入含有NaOH的酚酞试液，红色褪去，可能是氯水中的H＋恰好与OH－中和，也可能是HClO漂白，A项错误；HClO有强氧化性，可使有色布条褪色，B项正确；氯水中因含有Cl2分子而呈浅黄绿色，C项正确；氯水中含有Cl－，与硝酸酸化的AgNO3溶液反应产生白色沉淀，D项正确。‎ ‎【答案】　A ‎3．新制氯水与久置的氯水相比较，下列结论不正确的是(　　) ‎ A．都呈酸性 B．前者能使有色布条褪色 C．光照新制氯水有气泡逸出，该气体是Cl2‎ D．加AgNO3溶液都能生成白色沉淀 ‎【解析】　新制氯水中含有分子Cl2、HClO、H2O，离子H＋、Cl－、ClO－、OH－，光照时发生反应2HClO2HCl＋O2↑，所以久置的氯水实际上已经是盐酸，故A、B、D正确，C错误。‎ ‎【答案】　C ‎4．如图是一组检验氯气性质的装置。‎ 8‎ ‎(1)现关闭活塞K，若有色布条是干燥的，溶液B为浓硫酸，则有色布条________；若溶液B为水，则有色布条________；若溶液B为饱和的NaHCO3溶液，则有色布条________。‎ ‎(2)现打开K，溶液B为氢氧化钠溶液，通入的Cl2是湿润的，布条是干燥的，则有色布条________。‎ ‎【解析】　(1)关闭K通入Cl2，若B为浓硫酸，则进入(Ⅱ)的是干燥的Cl2，有色布条不褪色；若B为水，则进入(Ⅱ)的是湿润的Cl2，有色布条褪色；若B是NaHCO3溶液，则Cl2在(Ⅰ)中被消耗，有色布条不褪色。(2)打开K，尽管B是NaOH溶液，湿润的Cl2还是直接进入(Ⅱ)，有色布条褪色。‎ ‎【答案】　(1)不褪色　褪色　不褪色　(2)褪色 题组2　Cl2的实验室制法 ‎5．某校化学兴趣小组拟用浓盐酸与二氧化锰加热反应，制取并收集2瓶干燥、纯净的氯气。为防止换集气瓶时生成的氯气污染空气，设计了如下装置：‎ ‎(1)写出装置 Ⅰ 烧瓶中发生反应的离子方程式：_____________________‎ ‎___________________________________________________________。‎ ‎(2)装置Ⅱ中盛放的药品是饱和氯化钠溶液，其作用是__________________‎ ‎_____________________________________________________________；‎ 装置Ⅲ的作用是干燥氯气，应盛放____________。‎ ‎(3)实验开始后，先________a________b(填“关闭”或“打开”，下同)；当集满一瓶氯气时，为减少换集气瓶时氯气的外溢，再________a________b，换好集气瓶后，继续收集氯气。‎ ‎(4)兴趣小组的某些同学准备在烧杯中加入下列溶液中的一种来吸收残余氯气，你认为其中不恰当的是________(填字母)。‎ A．氢氧化钠溶液 B．浓硫酸 C．水 8‎ ‎【解析】　(1)装置 Ⅰ 是制取氯气的发生装置，反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。‎ ‎(2)Ⅱ、Ⅲ部分属于净化装置，饱和氯化钠溶液是除去氯气中的HCl气体；装置Ⅲ应盛放浓硫酸，用来干燥氯气。‎ ‎(3)首先明确装置Ⅳ的作用——用来临时储存氯气，防止换集气瓶时生成的氯气排出；故实验开始时，关闭a，打开b，换瓶时关闭b，打开a。‎ ‎(4)要吸收多余的氯气一般用碱液，氯气在水中和在浓硫酸中溶解度都非常小。‎ ‎【答案】　(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O ‎(2)除去Cl2中混有的HCl　浓硫酸 ‎(3)关闭　打开　打开　关闭 ‎(4)BC ‎【题后归纳】　Cl2的实验室制法 ‎(1)仪器装置：固＋液气 主要仪器：铁架台、酒精灯、圆底烧瓶、分液漏斗、集气瓶、烧杯等。Cl2的制备、净化装置如图所示：‎ 说明：C装置的作用是除去Cl2中的HCl，D装置的作用是干燥Cl2，F装置的作用是吸收多余的Cl2。‎ ‎(2)收集方法 ‎①向上排空气法(Cl2密度大于空气)。‎ ‎②排饱和食盐水法(Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去实验过程中挥发产生的HCl气体)。‎ ‎(3)尾气处理 Cl2有毒，易污染空气，需用NaOH溶液吸收，不能用澄清石灰水。‎ ‎ 氯离子(Cl－)的检验 ‎[探究·升华]‎ ‎[思考探究]‎ 8‎ 氯离子的检验实验探究 ‎(1)实验探究过程 ‎2～3 mL 试样 现象 解释或离子 方程式 AgNO3‎ 溶液 稀硝酸 稀盐酸 白色沉淀 不溶解 Cl－＋Ag＋===AgCl↓‎ NaCl溶液 白色沉淀 不溶解 Cl－＋Ag＋===AgCl↓‎ Na2CO3‎ 溶液 白色沉淀 溶解并产生气泡 ‎2Ag＋＋CO===Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋CO2↑＋H2O 自来水 浑浊 浑浊 自来水中含有少量Cl－，‎ Ag＋＋Cl－===AgCl↓‎ ‎①若在某无色溶液中加入AgNO3溶液，产生白色沉淀，则溶液中一定含有Cl－吗？‎ ‎【提示】　不一定。因为Ag＋也可与CO等反应生成白色的Ag2CO3沉淀。‎ ‎②检验Cl－时为何要加入稀硝酸酸化？‎ ‎【提示】　加稀硝酸酸化目的是排除CO等的干扰，因为Ag2CO3可溶于稀硝酸，而AgCl不溶。‎ ‎(2)Cl－的一般检验方法 ‎ ‎ ‎[认知升华]‎ 溶液中Cl－的检验注意的问题 ‎(1)要排除CO、PO等离子的干扰，它们的银盐沉淀溶于稀硝酸。一般先在被测液中加入稀硝酸酸化，以排除干扰离子(CO、PO)。‎ ‎(2)若被检液中有SO存在，由于SO可以与Ag＋生成白色微溶物Ag2SO4且不溶于稀硝酸，则在检验Cl－之前，需先用Ba(NO3)2溶液除去SO，再加入硝酸酸化的AgNO3溶液检验Cl－的存在。‎ ‎[题组·冲关]‎ ‎1．检验Cl－所用的试剂为AgNO3溶液和稀硝酸，稀硝酸的作用是(　　) ‎ A．防止CO等离子的干扰 8‎ B．防止Cl－的干扰 C．生成AgNO3沉淀 D．防止NO的干扰 ‎【答案】　A ‎2．检验某未知溶液中是否含有氯离子(Cl－)，正确的操作是(　　)‎ A．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生 B．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生，加入盐酸，沉淀不消失 C．向未知溶液中加入稀硝酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生 D．向未知溶液中加入稀盐酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生 ‎【解析】　A操作不正确，它不能排除CO等的干扰；B操作不正确，因为Ag2CO3跟HCl反应时，生成的AgCl仍是白色沉淀；D操作不正确，用盐酸酸化，加入了Cl－。‎ ‎【答案】　C 8‎