2.2氯及其化合物2024-2025学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

氯及其化合物 第一课时 氯气的性质 早年新闻 新华网报道：2005年3月29日，京沪高速公路淮安段一辆满载液氯的液罐车和对面来车相撞 ,大量液氯外泄。据目击者描述 : ”一股黄绿色的气体就 像探照灯光一样，‘唰’地射向高空，足有5米高,并有刺鼻的味道，眼睛也熏得有些睁不开 。” 事发后消防队员不断地用水枪喷射，但时值西南风，氯气迅速向西南方扩散 ，造成350 人中毒进医院救治, 另有28人中毒死亡的特大事故，附近居民采取应急措施,疏散到一高坡上。 颜色 气味 溶解性 毒性 密度 氯气的物理性质 颜色 状态 气味 毒性 密度 溶解性 色 _____ _________ _____ 体积的水溶解约 体积的氯气 黄绿 气体 刺激性气味 有毒 2 熔点：-101℃ 沸点：-34.6℃ 密度：3.214g/L (0℃) 数据 1 氯气 液氯 -34.6℃ 易液化——加压液化，贮存在钢瓶中 ρCl2>ρ空气 氯气的化学性质 易得到e- Cl 原子结构 自然界中没有游离态的Cl2, 自然界中氯只以化合态的形式存在 存在 Cl2是一种化学性质很活泼的非金属单质，表现出很强的氧化性 氯气与金属反应 现象 原理 与钠反应 与铁反应 与铜反应 剧烈燃烧，产生大量白烟 产生大量棕褐色的烟，溶于水后，溶液呈黄色 产生大量棕黄色的烟，溶于水后，溶液呈蓝绿色 氯气能与绝大多数金属反应，把变价金属氧化到成高价态 氯气与非金属反应 【实验2-7】在空气中点燃氢气，然后把导管缓慢伸入盛满氯气的集气瓶中，观察现象。 实验内容 现象 方程式 用途 ——— 安静的燃烧发出苍白色火焰，集气瓶口有白雾 剧烈反应，发生爆炸，瓶口产生白雾 工业上制 盐酸 氢气在氯气中点燃 氢气与氯气的混合气体光照 H2 + Cl2 2HCl 点燃 H2 + Cl2 2HCl 光照 △ 氯气与非金属反应 2P +5Cl2(大量) 2PCl5 点燃 Si +2Cl2 SiCl4 点燃 C+2Cl2 CCl4 2P +3Cl2(少量) 2PCl3 点燃 白雾 白烟 燃烧不一定要有氧气的参加，其本质是氧化还原反应 所有发光放热的剧烈化学反应都称为燃烧 燃烧三要素：可燃物、着火点、氧气 请同学们回顾初中所学知识，燃烧需要哪些条件？ 氯气和水反应 Cl2 + H2O HCl+ HClO （2）由于HClO、H2O是弱电解质，存在着微弱的电离。 ①三分子：Cl2、HClO、H2O； ②四离子：H＋、Cl－、ClO－、OH－ 为什么氯气溶于水能 杀菌、消毒呢？ 新制氯水中存在： （1）氯水呈浅黄绿色 极少量 实验2-8 氯水性质的探究 (1)取干燥的和湿润的有色纸条各一条，分别放入两个盛有干燥氯气的集气瓶中，盖上玻璃片，观察现象。 (2)将有色鲜花放入盛有干燥氯气的集气瓶中，盖上玻璃片，观察现象 现象 结论 湿润氯气 干燥氯气 干燥氯气 有色纸条褪色 有色纸条不褪色 有色鲜花褪色 ①干燥氯气无漂白性； ②氯气与水反应生成HClO，有漂白性 次氯酸的性质 HClO 弱酸性 2HClO 2HCl + O2↑ 光照 不稳定性 漂白、杀菌、消毒 强氧化性 酸性：H2CO3 > HClO 实验室中使用的氯水只能现配现用，并盛放在棕色试剂瓶中，置于冷暗处 Cl2 + H2O HCl+ HClO 新制氯水与久置氯水 新制氯水： Cl2 ＋ H2O HCl ＋ HClO 三分子： Cl2 、 H2O、HClO 四离子： H+ 、Cl-、 ClO-、OH- 久置氯水： Cl2 ＋ H2O HCl ＋ HClO 一分子： H2O 三离子： H+ 、 Cl-、OH- H2O H++OH- 久置氯水遇光分解成HCl和O2，无漂白性，酸性增强。 光照 2HClO 2HCl + O2↑ 新制氯水的性质 注意： (1)氯水与还原性离子反应时，一般是Cl2表现氧化性，不考虑HClO。 (2)氯水用于漂白和消毒时，主要考虑HCIO的强氧化性。 (3)氯水在光照条件下分解生成的气体是O2，不是Cl2。 (4)不能用pH试纸测定新制氯水的pH，应用pH计测定；紫色石蕊溶液或蓝色石蕊试纸遇新制氯水时，先变红后褪色。 液氯、新制氯水、久置氯水的比较 液氯 新制氯水 久制氯水 成分 Cl2 Cl2 、 H2O、HClO H+ 、Cl-、 ClO-、OH- H2O、H+ 、Cl-、OH- 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、强氧化性(包括漂白性） 酸性 保存 特质钢瓶 棕色瓶盛装，放阴凉处 —— 拓展延伸 新的自来水消毒剂 使用氯气对自来水消毒时，氯气会与水中的有机物发生反应，生成的有机氯化物可能对人体有害。所以，国家规定了饮用水中余氯含量的标准，而且已经开始使用新的自来水消毒剂，如二氧化氯、臭氧等。 氯气和碱溶液反应 Cl2+ 2NaOH = NaCl + NaClO +H2O 次氯酸钠 （1）与NaOH溶液反应 次氯酸钠是漂白剂（如84消毒液）的有效成分 工业上常用氯气和石灰乳制成漂白粉 2Ca(OH)2 + 2Cl2 ═ Ca(ClO)2 + CaCl2+ 2H2O 漂白粉主要成分 有效成分：Ca(ClO)2 （2）与Ca(OH)2反应 “84”消毒液的消毒原理： NaClO+CO2+H2O=NaHCO3+ HClO 知识拓展 漂白粉 制备原理 成分 化学性质 漂白原理 久置 失效原因 2Cl2＋2Ca(OH)2 ═ CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O 主要成分为Ca(ClO)2 和CaCl2，有效成分为Ca(ClO)2 ClO- 具有强氧化性 HClO或ClO- 将有色物质氧化为无色物质 Ca(ClO)2＋CO2 + H2O ═ CaCO3 ↓ + 2HClO 2HClO 2HCl+O2↑ 光照 Ca(ClO)2＋CO2 + H2O ═ CaCO3 ↓ + 2HClO 漂白液、漂白粉等的用途 用途:既可做漂白棉、麻、纸张的漂白剂，又可做游泳池及环境的消毒剂 课堂小结 氯气的性质 物理性质：黄绿色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，能溶 于水，易液化（液氯） 与非金属单质反应 化学性质 与水的反应 与碱反应 与金属单质反应 2Na + Cl2 2NaCl 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 Cu + Cl2 CuCl2 H2 + Cl2 == 2HCl 点燃 Cl2 + H2O ═ HCl + HClO（次氯酸） 2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O 2Ca(OH)2 + 2Cl2 == Ca(ClO)2 + CaCl2 + 2H2O 氯及其化合物 第二课时 氯气的实验室制法 氯离子的检验 氯气的发现及命名 18世纪70年代，瑞典化学家舍勒将软锰矿与浓盐酸混合加热，产生了一种黄绿色、有刺激性气味的气体。受当时流行学说的影响，舍勒未能确认这种气体。 舍勒发现氯气的方法至今还是实验室中制取氯气的主要方法之一 瑞典化学家舍勒 氯气的实验室制法 1.反应原理 MnO2 + 4HCl(浓) == Δ MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O 思考1：浓盐酸能否改用稀盐酸代替？ 氧化性 还原性、酸性 答：不可以，因为稀盐酸的还原性比浓盐酸弱，稀盐酸不能被MnO2氧化得到Cl2 思考2：浓盐酸能够全部被消耗吗？为什么？ 答：不能，随着反应的进行，盐酸浓度逐渐降低，变为稀盐酸后反应停止 氯气的实验室制法 思考3：实验中需缓慢加热且加热温度不宜过高，为什么？ 答：浓盐酸易挥发，故必须缓慢加热且控制温度，避免Cl2中混有大量的HCl杂质，同时以免降低了HCl的利用率。 思考4：可以用其他氧化剂来代替MnO2吗？ 答：KMnO4、KClO3 、Ca(ClO) 2 等均能代替MnO2与HCl反应制备氯气。 1.反应原理 MnO2 + 4HCl(浓) == Δ MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O 氧化性 还原性、酸性 氯气的实验室制法 常见的氧化剂有：KMnO4、KClO3、NaClO、Ca(ClO)2等。 2KMnO4＋16HCl(浓)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O KClO3+6HCl（浓）=KCl+3Cl2↑+3H2O NaClO＋2HCl（浓）= NaCl＋H2O＋ Cl2↑ 氯气的实验室制法 发生装置 收集装置 尾气处理装置 吸收多余的氯气防止污染环境 Cl2＋2NaOH = NaCl＋NaClO＋H2O 2.反应装置 向上排空气法收集氯气 反应装置-发生装置 实验室制取气体的发生装置，应该根据反应物的状态和反应条件来决定 气体 制取原理（方程式） 反应物状态 反应条件 发生装置图 CO2 H2 CaCO3+2HCl =CaCl2+CO2↑+H2O 固体(s)+液体(l) → 气体(g) Zn+2HCl =ZnCl2+H2↑ 固体(s)+液体(l) → 气体(g) 不加热 不加热 反应装置-发生装置 实验室制取气体的发生装置，应该根据反应物的状态和反应条件来决定 气体 制取原理（方程式） 反应物状态 反应条件 发生装置图 O2 Cl2 2KMnO4 == K2MnO4+ MnO2+O2↑ Δ 固体(s)+固体(s) → 气体(g) 固体(s)+液体(l) → 气体(g) 加热 加热 MnO2+4HCl(浓) == MnCl2+Cl2↑+2H2O Δ 反应装置-收集装置 1.Cl2 有毒，且密度比空气大 2.Cl2能溶于水，难溶于饱和食盐水 ①排液体（饱和食盐水）法 ②向上排空气法 ③向下排空气法 √ 　　 实验室制取气体的收集装置，应该根据气体的性质来决定 反应装置-收集装置 （1）集气瓶中充满黄绿色气体。 （2）将湿润的淀粉-KI试纸靠近瓶口，观察到试纸立即变蓝 （3）湿润的蓝色石蕊试纸放在瓶口，观察到试纸先变红后褪色 思考5：用向上排空气法收集的Cl2如何验满？ Cl2的强氧化性 氯水的酸性和HClO的强氧化性 反应装置-尾气处理装置 实验室要根据制取气体的性质来决定是否要进行尾气处理 1.Cl2有毒，需要进行尾气处理 3.Cl2能与NaOH溶液反应，生成能溶于水的物质 2.Cl2不能燃烧 √ 　　 可防止液体倒吸！ 反应装置-除杂装置 思考6：用该装置制备的氯气是否纯净、干燥？ 答：否，该装置制备的Cl2中还含有HCl、H2O(g) 思考7：如何制备出纯净、干燥的氯气？ 答：需要在发生装置和收集装置间，增加除杂（净化）装置。 反应装置-除杂装置 实验室要根据制取气体与杂质气体的性质，选择合适的除杂装置和除杂试剂。 装置Ⅰ(洗气瓶)：盛液体除杂试剂，气流方向是长管进，短管出。 装置Ⅱ(球形干燥管)：盛固体除杂试剂，气流方向是粗口进，细口出。 装置Ⅲ(U形干燥管)：盛固体除杂试剂。 反应装置-除杂装置 实验室要根据制取气体与杂质气体的性质，选择合适的除杂装置和除杂试剂。 1.Cl2能溶于水，难溶于饱和食盐水 2.HCl易溶于饱和食盐水 Cl2 (HCl、H2O) 饱和 食盐水 干燥剂 常见干燥剂：浓硫酸、碱石灰（含NaOH、CaO）、生石灰、NaOH固体、P2O5、无水CaCl2、硅胶等。 √ 　　 √ 　　 √ 　　 浓硫酸(液体)：不可干燥 NH3、HI、HBr、H2S 可干燥 CO2、SO2、H2、O2、CO、N2 P2O5(酸性氧化物，P2O5+H2O=2HPO3)：不可干燥NH3 ， 不可作食品干燥剂 酸性 碱性 碱石灰 (主要成分 CaO、NaOH) 不可干燥 CO2、SO2 、HI、HBr 等酸性气体 可干燥 NH3 、H2、O2、CO、N2 生石灰[CaO+H2O=Ca(OH)2]、硅胶 中性 无水CaCl2: 可干燥 CO2、SO2、H2、O2、CO、N2 不可干燥NH3（生成络合物） 常见食品干燥剂： 无水CuSO4：多用于检验水的存在，生成蓝色的CuSO4·5H2O， 一般不做干燥剂 → → 反应装置-除杂装置 思考8：HCl和H2O除去的先后顺序是怎样的？ 答：先除HCl气体，再干燥Cl2。 Cl2 (HCl、H2O) 饱和 食盐水 干燥剂 反应装置改进 注意导气管的进出气方式(长进短出） 尾气处理装置采用防倒吸的装置 实验室制气体 实验室中制取气体装置的设计思路 除杂装置 收集装置 尾气处理装置 发生装置 根据反应物状态和条件选择 根据气体密度，溶解度选择 分析混有杂质气体，先除杂再干燥 有毒有害气体要进行处理 氯气的工业制法 氯碱工业 2NaCl + 2H2O === 2NaOH + H2↑ + Cl2↑ 电解 电解饱和食盐水 氯离子的检验 【实验2-9】在三支试管中分别加入2~3 mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液，然后各滴入几滴AgNO3溶液，观察现象。再分别加入少量稀硝酸，观察现象。 氯离子的检验 实验试剂 实验现象 实验原理 稀盐酸 NaCl溶液 Na2CO3溶液 产生白色沉淀，加入稀硝酸沉淀不溶解 产生白色沉淀，加入稀硝酸后沉淀溶解，产生气泡 Ag＋＋Cl－==AgCl↓ Ag＋＋Cl－==AgCl↓ 2Ag＋＋CO32－==Ag2CO3↓ Ag2CO3＋2H+==CO2↑＋H2O 产生白色沉淀，加入稀硝酸沉淀不溶解 实验结论：CO32-的存在会对Cl-的检验造成干扰，因此在检验Cl-时，一般先加入适量稀硝酸，然后再滴加AgNO3溶液。 物质检验的一般步骤 取样 加试剂 观察现象 得出结论 取少量待测液于试管中 滴入适量稀硝酸酸化，再滴入AgNO3溶液 若产生白色沉淀 则证明待测液中含有Cl- 思考：酸化的试剂能不能选用稀盐酸或者稀硫酸？ 答：不能。稀盐酸酸化，引入Cl-，也会产生白色沉淀，对实验造成干扰。 稀硫酸酸化，引入SO42-，会产生白色的硫酸银沉淀，对实验造成干扰。 离子检验 1.SO42-的检验取少许待测液于试管中，加入稀盐酸(为了排除CO32-、SO32-、Ag+的干扰)无明显现象，然后加入几滴BaCl2溶液，有白色沉淀生成，证明有SO42-，离子反应为Ba2++SO42=BaSO4↓。2.CO32-的检验取少许待测液于试管中，先加入CaCl2溶液，产生白色沉淀，过滤，向所得的沉淀中滴加稀盐酸，沉淀溶解并产生无色无味气体，将产生的气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊。离子反应为Ca2++CO32- == CaCO3↓，CaCO3+2H+ == Ca2++CO2↑+H2O，Ca2++2OH-+CO2 == CaCO3↓+H2O。 3.NH4+ 的检验 取少量待测溶液放在试管中与强碱液混合加热，若有能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体产生，证明该试样中含有NH4+。 A.Ⅰ图中：如果MnO2过量，盐酸就可全部消耗 B.Ⅱ图中：如果倒置的量筒充满了氯气，水槽内装满水，经足够长的时间光 照，量筒内最后剩余气体为HCl和氧气 C.Ⅲ图中：生成蓝色的烟 D.Ⅳ图中：b能褪色，反应后将硫酸溶液滴入烧杯中至溶液呈酸性，结果有Cl2生成 1.某同学用下列装置制备并检验Cl2的性质。下列说法正确的是( ) D 2.某学生设计如下实验装置用于制备纯净的氯气。 装置中有六处错误，请指出。 ①烧瓶下面缺石棉网 ②铁圈下面缺酒精灯 ③原料使用了稀盐酸 ④不应使用长颈漏斗 ⑤盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒了 ⑥洗气瓶D的气体入口导管应深插在液面下，而出口导管应靠近瓶塞 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.72 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.72 2Fe＋3Cl2eq \o(=====,\s\up17(△))2FeCl3 Cu＋Cl2eq \o(=====,\s\up17(△))CuCl2 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.72 2Na＋Cl2eq \o(=====,\s\up17(△))2NaCl Lavf57.83.100 EVCapture4.1.8软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf58.76.100 Lavf58.46.101 $$