學案19 富集在海水中的元素(一)——氯及其化合物

　　[考綱要求]　1.了解氯元素單質及其重要化合物的主要性質及應用。2.了解氯元素單質及其化合物對環境質量的影響。

　　知識點一　氯元素的存在和原子結構

　　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，是最重要的成鹽元素。

　　2．氯元素位于元素周期表中第____周期第____族，原子結構示意圖為__________，最外層有 ____ 個電子，容易得到 ____ 個電子形成 ____ 個電子的穩定結構。是活潑的非金屬元素。

　　知識點二　氯氣

　　1．物理性質

　　通常情況下，氯氣是________色__________氣味的____體。密度比空氣____，有____，易________，能溶于水，通常1體積水約溶解 ____ 體積氯氣，其水溶液稱為氯水。

　　實驗室里聞有毒氣體及未知氣體氣味的方法是：_______________________________

　　________________________________________________________________________。

　　2．化學性質

　　(1)與金屬反應

　　銅、鐵在氯氣中燃燒的化學方程式為：

　　__________________________________________________________(________色煙)；

　　__________________________________________________________(________色煙)

　　(2)與非金屬反應

　　氫氣在氯氣中燃燒的化學方程式為：

　　________________________________________________________(________色火焰)。

　　(3)與水反應

　　氯氣與水反應的化學方程式：______________________________________________。

　　(4)與堿反應(完成下列化學方程式)

　　①與燒堿反應：__________________________________________________________，

　　②制取漂白粉：___________________________________________________________。

　　漂白粉的主要成分是____________，有效成分是__________。

　　(5)跟還原性物質反應(完成下列化學方程式)

　　①氯氣與KI溶液：_______________________________________________________。

　　②氯氣與FeCl2溶液：_______________________________________________________。

　　③向氯水中通入SO2：_____________________________________________________。

　　問題思考

　　1．思考并回答下列問題：

　　(1)Cl2為什么易液化？常見的易液化的氣體還有哪幾種？

　　(2)用什么現象說明Cl2溶于水時只有少量Cl2與水發生了反應？

　　(3)將Cl2通入石蕊試液中的現象是什么？能用pH試紙測定氯水的pH值嗎？

　　(4)常見的有特殊顏色的氣體有哪些？各顯什么顏色？

　　　知識點三　含氯化合物

　　1．次氯酸(HClO)

　　(1)不穩定性：化學方程式為______________________________________________。

　　(2)弱酸性：比碳酸酸性____，電離方程式為_________________________________

　　________________________________________________________________________。

　　(3)強氧化性：具有________性。

　　2．Ca(ClO)2的主要化學性質

　　(1)穩定性比HClO____。

　　(2)水解顯____性，其水解離子方程式：_____________________________________

　　________________________________________________________________________。

　　(3)與酸反應生成______，作為漂白或消毒劑的原理可用化學方程式表示為________________________________________________________________________

　　________________________________________________________________________。

　　問題思考

　　2．漂白粉為何要密封保存？

　　一、氯水的成分和性質

　　1．氯水的成分

　　氯氣溶于水，發生反應的離子方程式是Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，其中含有的分子有Cl2、H2O、HClO，共3種；含有的離子有Cl－、H＋、OH－、ClO－，共4種。

　　2．液氯、新制氯水、久置氯水的比較

　　液氯 新制氯水 久置氯水

　　分類 純凈物 混合物 混合物

　　顏色 黃綠色 淺黃綠色 無色

　　性質 氧化性 酸性、氧化性、漂白性 酸性

　　粒子

　　種類 Cl2 Cl2、HClO、H2O、H＋、Cl－、ClO－、OH－ H2O、H＋、Cl－、OH－

　　3.氯水的性質

　　(1)完成下列表格中的內容填空

　　在不同的反應中，氯水起作用的成分不同，現列表如下：

　　參與反應

　　的微粒 所加試劑 實驗現象 離子方程式或解釋

　　Cl－ AgNO3溶液 白色沉淀 Cl－＋Ag＋===AgCl↓

　　H＋ Na2CO3固體 有氣泡產生 2H＋＋CO=== CO2↑＋H2O

　　HClO 有色布條 布條顏色褪去 發生氧化還原反應

　　Cl2 FeCl2溶液 溶液變棕黃色 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

　　Cl2、H2O SO2 黃綠色褪去 SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO

　　HClO、H＋ 石蕊試液 先變紅后褪色 酸性和漂白性

　　Cl2、H＋ 鎂粉 氯水的顏色褪去并有氣泡產生 Mg＋Cl2=== Mg2＋＋2Cl－

　　Mg＋2H＋===

　　Mg2＋＋H2↑

　　(2)氯水的多種成分決定了氯水的化學性質表現出多樣性，根據上述表格歸納總結氯水的主要化學性質。

　　4．Cl2＋H2OHCl＋HClO平衡移動的應用

　　(1)完成下列表格

　　向氯水中加

　　入的物質 濃度變化 平衡移動的

　　方向 應用

　　可溶性氯化物 c(Cl－)____

　　(1)用飽和食鹽水除Cl2中的HCl(2)用排飽和食鹽水收集Cl2

　　鹽酸 c(H＋)和c(Cl－)____

　　次氯酸鹽與濃鹽酸反應制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＋)____

　　制高濃度的HClO溶液

　　光照 c(HClO)____

　　氯水避光保存或現用現配

　　(2)平衡移動原理的應用

　　①用排飽和食鹽水的方法收集Cl2的原理是什么？除去Cl2的混有的HCl氣體時，所選最佳試劑是什么？

　　②如何制備較高濃度的HClO?

　　③如何保存氯水？

　　　典例導悟1　(2011·山東威海聯考)某學習小組設計以下四個實驗探究氯水的成分，請根據下表回答問題。

　　實驗

　　序號 實驗方法 實驗現象 結論

　　① 將氯水滴加到AgNO3溶液中 生成白色沉淀

　　② 將氯水滴加到含有酚酞的NaOH溶液中

　　③淀粉-KI試紙變藍色 氯水中含有Cl2

　　④ 將足量的氯水滴加到Na2CO3溶液中

　　氯水中含有H＋

　　(1)實驗①得出的結論______________________________________________________。

　　(2)指出實驗②和實驗④中的“實驗現象”：②________________

　　④________________________。

　　(3)實驗③中“實驗方法”的具體操作過程是：________________________________

　　________________________________________________________________________。

　　(4)通過實驗②的“實驗現象”，同學們得出兩個不同的結論。這兩個結論可能是a.________________________________________________________________________，

　　b．________________________________________________________________________。

　　請設計簡單的實驗證明哪一個是正確的______________________________________

　　________________________________________________________________________。

　　二、氯氣的實驗室制法

　　典例導悟2　某校化學實驗興趣小組為了探究在實驗室制備Cl2的過程中有水蒸氣和HCl揮發出來，同時證明氯氣的某些性質，甲同學設計了如下圖所示的實驗裝置(支撐用的鐵架臺省略)，按要求回答問題。

　　(1)下列方法中，可制得氯氣的正確組合是________。

　　①MnO2和濃鹽酸混合共熱　②KMnO4和濃鹽酸混合

　　③次氯酸鈉和濃鹽酸混合　④K2Cr2O7和濃鹽酸混合

　　⑤KClO3和濃鹽酸混合

　　A．①②⑤B．②④⑤C．①②④D．全部可以

　　(2)若用含有0.2 mol HCl的濃鹽酸與足量的MnO2反應制取Cl2，制得的Cl2體積(標準狀況下)總是小于1.12 L的原因是________________________________________________________________________。

　　(3)①裝置B的作用是__________，現象是___________________________________。

　　②裝置D和E出現的不同現象說明的問題是________________________________。

　　③裝置F的作用是______________________________________________________。

　　④寫出裝置G中發生反應的離子方程式：____________________________________

　　________________________________________________________________________。

　　(4)乙同學認為甲同學的實驗有缺陷，不能確保最終通入AgNO3溶液中的氣體只有一種。為了確保實驗結論的可靠性，證明最終通入AgNO3溶液的氣體只有一種，乙同學提出在某兩個裝置之間再加一個裝置。你認為裝置應加在________與________之間(填裝置字母序號)，裝置中應放____________________試劑。

　　1．判斷正誤

　　(1)將氯氣溶于水制備次氯酸：Cl2＋H2O===2H＋＋Cl－＋ClO－()

　　(2010·天津理綜－5C)

　　(2)氯氣在飽和食鹽水中的溶解度小于在純水中的溶解度()

　　(2010·全國理綜Ⅱ－8A)

　　2．(2009·山東理綜，10)下列關于氯的說法正確的是()

　　A．Cl2具有很強的氧化性，在化學反應中只能作氧化劑

　　B.Cl、Cl為不同的核素，有不同的化學性質

　　C．實驗室制備Cl2，可用排飽和食鹽水集氣法收集

　　D．1.12 L Cl2含有1.7NA個質子(NA 表示阿伏加德羅常數)

　　3．(2010·上海，18)圖是模

　　擬氯堿工業生產中檢查氯氣是否泄漏的裝置，下列有關說法錯誤的是()

　　A．燒瓶中立即出現白煙

　　B．燒瓶中立即出現紅棕色

　　C．燒瓶中發生的反應表明常溫下氨氣有還原性

　　D．燒杯中的溶液是為了吸收有害氣體

　　4．(2009·上海理綜，14)生活中難免會遇到一些突發事件，我們要善于利用學過的知識，采取科學、有效的方法保護自己。如果發生了氯氣泄漏，以下自救方法得當的是()

　　A．只要在室內放一盆水

　　B．向地勢低的地方撤離

　　C．觀察風向，順風撤離

　　D．用濕毛巾或蘸有石堿水的毛巾捂住口鼻撤離

　　題組一　氯氣的性質

　　1．(2010·貴州安順期末)氯氣是一種化學性質很活潑的非金屬單質，它具有較強的氧化性，下列敘述中不正確的是()

　　A．紅熱的銅絲在氯氣里劇烈燃燒，生成棕黃色的煙

　　B．通常狀況下，干燥的氯氣能和Fe反應

　　C．純凈的H2在Cl2中安靜地燃燒，發出蒼白色火焰，集氣瓶口呈現霧狀；光照H2和Cl2的混合氣體時，因迅速化合而爆炸

　　D．氯氣能與水反應生成HClO和HCl，久置氯水最終變為稀鹽酸

　　2．檢驗氯化氫氣體中是否混有Cl2，可采用的方法是()

　　A．用干燥的藍色石蕊試紙

　　B．用干燥的有色布條

　　C．將氣體通入硝酸銀溶液

　　D．用濕潤的淀粉-碘化鉀試紙

　　3．自來水常用氯氣進行消毒。如果在實驗室用自來水配制下列物質的溶液，不會產生明顯藥品變質問題的是()A．FeCl2

　　B．Na2SO3

　　C．NaOH

　　D．AlCl3

　　4．今有甲、乙、丙三瓶等體積的新制氯水，濃度均為0.1 mol·L－1。如果在甲瓶中加入少量的NaHCO3晶體(n mol)，在乙瓶中加入少量的NaHSO3晶體(n mol)，丙瓶不變。片刻后，甲、乙、丙三瓶溶液中HClO的物質的量濃度的大小關系是(溶液體積變化忽略不計)()

　　A．甲＝乙>丙

　　B．甲>丙>乙

　　C．丙>甲＝乙

　　D．乙>丙>甲

　　題組二　含氯化合物

　　5．下列現象或事實可用同一原理解釋的是()

　　A．濃硫酸和濃鹽酸長期暴露在空氣中濃度降低

　　B．氯水和活性炭使紅墨水褪色

　　C．漂白粉和鈉長期暴露在空氣中變質

　　D．氯水和過氧化鈉使品紅褪色

　　6．下圖所涉及的物質均為中學化學中的常見的物質，其中C、D、E為單質，其余為化合物。它們存在如下轉化關系，反應中生成的水及次要產物已略去。

　　(1)寫出B的名稱________，F的化學式________。

　　(2)指出MnO2在相關反應中的作用：反應①中是______劑；反應②中是________劑。

　　(3)若反應①是加熱條件下進行，A是________；若反應①是在常溫條件下進行，A是________。若在上述兩種條件下得到等量的C單質，反應中轉移的電子數之比為________。

　　題組三　氯氣的制取

　　7．(2011·福建泉州統考)實驗室用下列兩種方法制氯氣：①用含HCl 146 g的濃鹽酸與足量的MnO2反應；②用87 g MnO2與足量濃鹽酸反應。所得的氯氣()

　　A．①比②多

　　B．②比①多

　　C．一樣多

　　D．無法比較

　　8．將0.2 mol MnO2和50 mL 12 mol·L－1鹽酸混合后緩緩加熱，反應完全后向留下的溶液中加入足量AgNO3溶液，生成AgCl沉淀物質的量為(不考慮鹽酸的揮發)()

　　A．等于0.3 mol

　　B．小于0.3 mol

　　C．大于0.3 mol

　　D．以上結論都不正確

　　9.下圖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是常見的氣體發生裝置；Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ是氣體收集裝置，根據要求回答下列問題：

　　(1)若用MnO2與濃鹽酸反應制取氯氣，應選用發生裝置____________，用方程式表示制取氯氣的反應原理是_________________________________________________________。

　　(2)若用KMnO4與濃鹽酸反應制取氯氣，應選用發生裝置__________，試完成并配平下列離子方程式：

　　MnO＋____Cl－＋____H＋===____Mn2＋＋____Cl2↑＋____。

　　(3)若選用Ⅳ為氯氣的收集裝置，應該在試管口放置一團棉花，該棉花團應用________溶液浸濕，其作用是___________________________________________________________。

　　(4)若選用Ⅴ為氯氣收集裝置，則氯氣應從__________口通入。用化學方法檢驗氯氣收集滿了的方法是_____________________________________________________________。

　　題組四　實驗探究