第四章第二节第1课时.docx
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第四章第二节第1课时
第二节 富集在海水中的元素——氯
第1课时 氯 气
[学习目标定位] 1.知道氯的存在形态以及其主要以氯化钠的形式存在于海洋中。
2.能正确说出氯气的物理性质。
3.从氯的原子结构特点和氯气跟金属、非金属的反应,认识氯气是一种化学性质非常活泼的非金属单质。
4.知道氯气与水反应的产物,能正确列出氯水(新制氯水和久置氯水)的主要成分。
一、氯气的物理性质
1.氯的原子结构及存在
2.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
1体积的水溶解约2体积的氯气
例1
已知实验室制取氯气的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O。
结合氯气的物理性质,判断下列叙述是否正确?
(1)加热盛有二氧化锰、浓盐酸的烧瓶,瓶内充满黄绿色气体( )
(2)氯气的密度比空气大,常用向上排空气法收集氯气( )
(3)闻氯气气味时,用手轻轻在集气瓶瓶口扇动,使极少量氯气飘进鼻孔( )
(4)在充满氯气的集气瓶内加水,盖严后振荡,瓶内气体颜色变浅,液体变为黄绿色( )
(5)氯气易液化,在低温和加压的条件下可以转变为液态(液氯)和固态( )
答案
(1)√
(2)√ (3)√ (4)√ (5)√
解析 氯气是黄绿色有强烈刺激性气味的有毒气体;氯气不仅可溶于水,而且还能与水反应,不能用排水法收集,常用向上排空气法收集。
例2
氯气可用于消灭田鼠,为此,可将氯气用软管通入到田鼠洞中,这是利用了氯气下列性质______(填序号)。
①黄绿色 ②密度比空气大 ③有毒 ④易液化 ⑤可溶于水
答案 ②③
解析 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得多,可沉在洞底,另一方面是氯气有毒。
二、氯气与金属、非金属的反应
1.氯气与金属单质的反应
写出下列反应的化学方程式,并指明主要反应现象:
(1)与钠反应2Na+Cl2
2NaCl,产生大量白烟;
(2)与铁反应2Fe+3Cl2
2FeCl3,产生大量棕褐色烟;
(3)与铜反应Cu+Cl2
CuCl2,产生大量棕黄色烟。
2.氯气与非金属单质氢气的反应:
(1)在空气中点燃氢气,然后把导管伸入盛有氯气的集气瓶中。
①观察到的现象是氢气在氯气中安静地燃烧,发出苍白色火焰。
②燃烧结束后,抽去盖在集气瓶口处的毛玻璃片,观察到的现象是集气瓶口上方出现白雾。
③反应的化学方程式是H2+Cl2
2HCl。
(2)氯气和氢气的混合气体在强光照射时爆炸,产生此现象的原因是H2和Cl2混合后光照,反应瞬间完成,放出的热量使气体急剧膨胀而发生爆炸。
(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,把变价金属(如Fe、Cu)一般氧化到最高价。
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)燃烧是指发热发光的剧烈的化学反应。
它强调的是①发光时也要发热;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。
例3
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氯化物,所以FeCl2不能由两种单质直接化合制取。
例4
下列现象不属于H2在Cl2中燃烧现象的是( )
A.苍白色火焰B.瓶口有白雾
C.集气瓶内气体颜色变浅D.爆炸
答案 D
解析 H2在Cl2中燃烧,发出苍白色火焰,瓶口因生成的HCl吸收空气中的H2O形成盐酸小液滴而形成白雾,瓶内气体颜色因Cl2的消耗而变浅,但不发生爆炸。
三、氯气与水的反应
1.氯水的性质
(1)氯气能溶于水,其水溶液俗称氯水。
按照表中要求完成氯水的性质实验,将实验现象及有关结论填入表中:
实验操作
实验现象
实验结论
有色布条不褪色
干燥氯气不具有漂白性
有色布条褪色
新制氯水具有漂白性
(2)新制氯水具有漂白性是因为氯气与H2O反应生成了HClO,反应的化学方程式是Cl2+H2O===HCl+HClO,该反应的氧化剂是Cl2,还原剂是Cl2。
2.次氯酸(HClO)的性质
(1)次氯酸是易溶于水的弱酸,比碳酸酸性弱,写离子方程式时不能拆成离子形式。
氯气和水反应的离子方程式:
Cl2+H2O===H++Cl-+HClO。
(2)次氯酸不稳定,见光易分解,反应的方程式:
2HClO
2HCl+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。
(1)光照氯水时,溶液中的次氯酸不断分解生成盐酸和氧气,溶液的浅黄绿色逐渐褪去,pH逐渐减小。
(2)实验室中氯水需现用现配。
保存氯水时,应避免光照、受热,实验室通常将氯水置于棕色试剂瓶中密封保存。
例5
下列关于氯水的叙述中正确的是( )
A.新制氯水中只含Cl2和H2O分子
B.新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色
C.光照新制氯水有气泡逸出,该气体是Cl2
D.新制氯水在密闭无色玻璃瓶中放置数天后酸性将减弱
答案 B
解析 新制氯水成分的多样性决定了新制氯水性质上的多重性。
新制氯水中主要含有三种分子H2O、Cl2、HClO和四种离子H+、Cl-、ClO-、OH-;新制氯水含有H+和HClO,蓝色石蕊试纸遇H+变红,变红后的试纸被HClO氧化褪色;光照新制氯水,发生反应2HClO
2HCl+O2↑,逸出的是O2而不是Cl2;该反应进行后,弱酸HClO转化为强酸HCl,密封在密闭无色玻璃瓶中不考虑HCl挥发,溶液的酸性增强。
例6
在新制氯水参加的反应中,有如下几种情况:
(1)向氯化亚铁溶液中加入氯水,氯水中起作用的主要微粒是________,反应的离子方程式为______________。
(2)向硝酸银溶液中加入氯水,氯水中起作用的主要微粒是________,反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(3)向氯水中滴加石蕊溶液,溶液变红,氯水中起作用的微粒是________,然后又褪色,起作用的微粒是______。
答案
(1)Cl2 Cl2+2Fe2+===2Fe3++2Cl-
(2)Cl- Ag++Cl-===AgCl↓ (3)H+ HClO
解析 考查新制氯水成分的多样性,要从新制氯水所含的微粒种类(Cl2、HClO、H+、Cl-等)来考虑。
特别提示——新制氯水的成分
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)氯元素在自然界中既可以以化合态存在,也可以以游离态存在( )
(2)氯气、氯水、液氯是同一种物质,只是状态不同,都属于纯净物( )
(3)氯气有毒,氯的化合物也都具有一定的毒性( )
(4)氯气可以使湿润的有色布条褪色( )
(5)氯气可以贮存在钢瓶中,说明Cl2与Fe不反应( )
(6)Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂( )
(7)在NaClO溶液中通入CO2生成HClO,可证明碳酸酸性强于HClO( )
(8)工业上制盐酸需要的HCl是通过H2和Cl2光照条件下生成的( )
(9)任何物质的燃烧都必须有O2参与( )
(10)物质有发热发光的变化一定是燃烧( )
答案
(1)×
(2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)√ (8)× (9)× (10)×
2.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.用向下排空气法可以收集到纯净的氯气
C.贮氯罐意外泄漏,应沿逆风方向疏散群众
D.氯气车间液氯泄漏时,应弯腰逃离氯气泄漏区域
答案 C
解析 闻气体的方法是用手轻轻的在瓶口扇动,仅使少量的气体飘入鼻孔,不能直接用鼻子闻,A不正确;氯气密度比空气大,可用向上排空气法收集氯气,B不正确;氯气是一种有毒的气体,氯气会顺着风向扩散,疏散时应该逆着风向转移,C正确;氯气密度比空气大,泄漏时离地面越近氯气浓度越大,应尽量向高处逃生,D不正确。
3.下列关于氯气的叙述中正确的是( )
A.钠在氯气中燃烧产生白烟
B.红热的铜丝在氯气中燃烧生成CuCl
C.纯净的氢气可以在氯气中安静地燃烧,发出黄色火焰
D.氯气的水溶液可以导电,说明氯气是电解质
答案 A
解析 钠在氯气中燃烧,生成NaCl固体小颗粒,形成白烟,A项正确;红热的铜丝在氯气中燃烧生成CuCl2,B项错误;氢气在氯气中燃烧发出苍白色火焰,C项错误;Cl2是单质,既不是电解质,也不是非电解质,D项错误。
4.下列有关次氯酸的叙述不正确的是( )
A.次氯酸不稳定,易分解
B.次氯酸是一种强氧化剂
C.次氯酸是弱酸,但酸性比碳酸强
D.次氯酸能使染料和有机色质褪色
答案 C
解析 HClO是一元弱酸,酸性比碳酸弱。
5.(2019·西安83中期末)下列实验现象,与新制氯水中的某些成分(括号内物质)没有关系的是( )
A.使红色布条褪色(HCl)
B.将NaHCO3固体加入新制氯水,有无色气泡(H+)
C.向FeCl2溶液中滴加氯水,再滴加KSCN溶液,发现呈红色(Cl2)
D.滴加AgNO3溶液生成白色沉淀(Cl-)
答案 A
解析 A项,次氯酸具有强氧化性,能氧化有色布条而使其褪色,与氯化氢无关,错误;B项,氯水显酸性,能与碳酸氢钠反应生成CO2气体,正确;C项,氯气氧化了亚铁离子生成三价铁离子,再滴加KSCN溶液,发现呈红色,正确;D项,氯离子和硝酸银反应生成氯化银白色沉淀,正确。
6.在第一次世界大战期间,有一次德军与英、法军在比利时对峙,黎明时,英、法军前线战壕的士兵突然看到一股黄绿色气体逐渐袭来,很快数百名英、法军战士窒息而死。
后来人们在打扫战场时发现跑到山坡上的士兵竟幸免于难。
(1)由上述事例可归纳出氯气的性质有_______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)写出下列反应的化学方程式:
①铁丝在氯气中燃烧:
_________________________________________________。
②铁粉溶于盐酸中:
___________________________________________________。
③少量的铁粉溶于氯水中:
________________________________________________。
(3)将新鲜的花瓣放入干燥的氯气中可观察到的现象是______,原因是____________。
(4)氯水久置或光照条件下均会变成稀盐酸,同时释放出氧气,说明次氯酸____________,反应的化学方程式为___________________________________。
答案
(1)黄绿色气体,有毒,密度比空气大
(2)①2Fe+3Cl2
2FeCl3
②Fe+2HCl===FeCl2+H2↑
③Fe+2HCl===FeCl2+H2↑,
2FeCl2+Cl2===2FeCl3
(3)花瓣褪色 新鲜的花瓣中含有水分,遇Cl2会产生HClO,HClO具有漂白性
(4)不稳定 2HClO
2HCl+O2↑
[对点训练]
题组一 氯的结构与单质的物理性质
1.(2019·大连高一月考)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,以下自救得当的是( )
A.用湿毛巾或蘸有肥皂水的毛巾捂住口鼻撤退
B.向地势低的地方撤离
C.观察风向,顺风撤离
D.在室内放一盆水
答案 A
解析 因肥皂水显弱碱性,则可以吸收氯气,A正确;氯气的密度大于空气,故应向地势高的地方跑,B错误;逆风跑,才可以脱离氯气的笼罩,C错误;氯气与水反应,其速度慢且反应不充分,D错误。
2.下列有关氯气的叙述中,不正确的是( )
A.氯气是一种黄绿色、有刺激性气味的气体
B.氯气、液氯是同一种物质
C.氯气不能溶于水
D.氯气是一种有毒的气体
答案 C
解析 Cl2能溶于水,1体积水大约能溶解2体积Cl2。
3.氯元素的原子结构示意图为
,下列说法正确的是( )
A.氯原子在化学反应中易失去电子
B.氯原子易得到电子形成稳定的氯离子
C.氯元素的化合价只有-1价
D.氯的原子核外有7个电子
答案 B
解析 氯元素的原子最外层上有7个电子,易得到1个电子形成具有稳定结构的氯离子,B正确。
题组二 氯气与单质的反应
4.(2019·北京四中期末)下列氯化物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.CuCl2B.FeCl2 C.NaClD.FeCl3
答案 C
解析 A项,铜与盐酸不反应,错误;B项,铁与氯气反应生成氯化铁,与盐酸反应生成氯化亚铁,错误;C项,钠与氯气或盐酸反应均生成氯化钠,正确,D项,根据B中分析可知D错误。
5.下列物质中,不可能与氯气发生反应的是( )
A.氢气B.单质硅C.白磷D.空气
答案 D
解析 在一定条件下,氯气能与非金属单质氢气、硅、磷、硫、碳等反应,与空气(或氧气)一般不反应。
6.(2019·宜昌高一期末)下列反应发生时,会产生棕褐色烟的是( )
A.铁在氯气中燃烧B.磷在氧气中燃烧
C.氢气在氯气中燃烧D.钠在氧气中燃烧
答案 A
解析 铁在氯气中燃烧,产生棕褐色烟,A正确;磷在氧气中燃烧冒白烟,B错误;氢气在氯气中燃烧,发出苍白色火焰,瓶口有白雾,C错误;钠在氧气中燃烧,火焰为黄色,D错误。
题组三 氯气与水反应
7.在Cl2+H2O===HCl+HClO中,氯气是( )
A.只作氧化剂B.只作还原剂
C.既作氧化剂又作还原剂D.既不是氧化剂又不是还原剂
答案 C
解析 氯气既是氧化剂又是还原剂。
8.下列物质中,同时含有氯气分子和氯离子的是( )
A.氯水B.液态氯化氢
C.液氯D.氯酸钾溶液
答案 A
解析 氯气能与水反应生成盐酸和次氯酸,氯水中含有氯气分子、次氯酸分子、氢离子、氯离子、次氯酸根离子等微粒;液态氯化氢由氯化氢分子构成,不含氯分子、氯离子;液氯是液态氯分子,不含氯离子;氯酸钾能电离出钾离子和氯酸根离子(ClO
),不存在氯分子、氯离子。
9.新制氯水中存在多种分子和离子,可通过实验的方法加以确定。
下列有关新制氯水中存在的粒子的说法错误的是( )
A.加入含有硫酸氢钠的红色石蕊溶液红色褪去,说明有Cl2存在
B.加入有色布条,有色布条褪色,说明有HClO存在
C.新制氯水呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2存在
D.加入硝酸酸化的硝酸银溶液产生白色沉淀,说明有Cl-存在
答案 A
解析 氯气与水反应生成盐酸(强酸)和次氯酸(弱酸),反应后的溶液中含有氯气分子(新制氯水为浅黄绿色)、次氯酸分子(使石蕊溶液褪色,具有漂白性)、氢离子、氯离子(与硝酸银溶液产生白色沉淀)、次氯酸根离子等粒子。
10.下列关于液氯和氯水的叙述中正确的是( )
A.液氯是纯净物,而氯水是混合物
B.液氯与氯水均有酸性
C.液氯较氯水的漂白作用更强
D.液氯无色,氯水呈黄绿色
答案 A
解析 氯气可液化为液氯,液氯(黄绿色液体)是由氯气分子构成的纯净物,无酸性、无漂白性;氯气溶于水得到氯水(浅黄绿色溶液),新制的氯水是含有Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-等粒子的混合物,既有酸性,又有漂白性。
11.用自来水养金鱼时,我们通常先将自来水日晒一段时间后,再注入鱼缸,其目的是( )
A.利用日光中紫外线杀死水中的细菌
B.提高水温,有利于金鱼生长
C.增加水中氧气的含量
D.促使水中的次氯酸分解
答案 D
解析 自来水用氯气消毒时发生反应Cl2+H2O===HCl+HClO,强氧化性的次氯酸不利于金鱼生存,日晒可促进水中的次氯酸的分解,有利于金鱼生存。
12.下列实验过程中,不会产生气体的是( )
答案 C
解析 A项,新制氯水中的HClO见光分解生成氧气,不符合题意;B项,新制氯水中的H+与发酵粉中的NaHCO3反应生成CO2,不符合题意;C项,新制氯水中的Cl2与NaBr反应生成Br2和NaCl,没有气体产生,符合题意;D项,H2O与Na2O2反应生成O2,不符合题意。
[综合强化]
13.氯水中含有多种成分,因而具有多重性质。
根据氯水分别与如图四种物质发生的反应填空(a、b、c、d重合部分代表物质间反应,且氯水足量)。
(1)能证明氯水具有漂白性的是________(填“a”“b”“c”或“d”)。
(2)c过程中的现象是__________________________________________________。
(3)a过程中的化学方程式为______________________________________________________;b过程中的离子方程式为__________________________________________________。
答案
(1)d
(2)有白色沉淀生成
(3)2FeCl2+Cl2===2FeCl3
CO
+2H+===CO2↑+H2O
解析
(1)氯水中的HClO有强氧化性,可将有色物质氧化成无色物质,氯水能使石蕊溶液先变红后褪色。
(2)氯水中含有Cl-,加入AgNO3溶液生成AgCl白色沉淀。
(3)Cl2是新制氯水的主要成分,具有强氧化性,可与FeCl2发生氧化还原反应,反应的化学方程式为2FeCl2+Cl2===2FeCl3;氯水中含有H+,具有酸性,H+与CO
反应生成CO2气体,反应的离子方程式为CO
+2H+===CO2↑+H2O。
14.氯气能使湿润的红色布条褪色。
对于使红色布条褪色的物质,同学们的看法不一致,认为氯水中存在的几种粒子都有可能。
请设计实验,得出正确结论。
(1)提出问题:
氯水中何种物质能使湿润的红色布条褪色?
(2)收集资料:
①氯气有强氧化性;
②氯气与水反应生成盐酸和次氯酸;
③次氯酸有强氧化性。
(3)提出假设:
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________;
④水使红色布条褪色。
(4)验证假设:
实验①:
把红色布条放入充满氯气的集气瓶中,布条不褪色;
实验②:
__________________________________________________________________;
实验③:
__________________________________________________________________;
实验④:
把红色布条放在水里,布条不褪色。
(5)得出的实验结论是________________________________________________________。
答案 (3)①氯气使红色布条褪色 ②次氯酸使红色布条褪色 ③盐酸使红色布条褪色
(4)②把红色布条伸入次氯酸溶液中,红色布条褪色
③把红色布条伸入稀盐酸中,红色布条不褪色
(5)次氯酸使红色布条褪色
解析 提出假设是根据收集到的资料结合所学知识进行的。
氯气有氧化性,那么假设氯气使红色布条褪色,氯气和水生成盐酸和次氯酸,假设盐酸或次氯酸能使红色布条褪色,实验③把红色布条放到稀盐酸中,红色布条不褪色。
氯水中的氯气、稀盐酸、水均不能使红色布条褪色,说明是次氯酸使红色布条褪色。
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