氯气 课件 2024-2025学年高一化学人教版（2019）必修第一册

单位： 执教人： 第二章海水中的重要元素 第二节 氯及其化合物 氯气的性质 板书：氯气的性质。上课，同学们好！在学习新课之前，先和我一起来参观自来水氯消毒工艺车间。 情境导入 科学态度与社会责任 欢迎大家前来参观我们自来水厂氯消毒工艺车间。我们厂采用的是氯气作为自来水的消毒剂，这是盛装液氯的钢瓶，注意要用干燥的钢瓶储存液氯，否则钢罐会被腐蚀，造成氯气泄露中毒。液氯经专用投加设备通入到自来水中，实现自来水出厂的最后一道工艺——消毒工艺，消毒后的自来水经检测合格后送入千家万户。我们偶尔闻到自来水散发的刺激性气味就是余氯的气味，注意入户的自来水大家不能直接饮用，养金鱼也需要太阳下晒两天。 问题1.氯气有刺激性气味，其物理性质还有哪些？ 问题2.为什么用钢瓶储存液氯，氯气能 否与金属铁反应？ 问题3.使用未干燥的钢瓶储存液氯，钢瓶为什么会被腐蚀？ 问题4.氯气为什么可用于自来水的消毒， 其原理是什么？ 问题5.为什么用自来水养金鱼需要在太阳 下晒两天？ 参观完氯消毒工艺车间，你有什么疑问？或者有什么想了解的问题？同学们主要提出以下问题： 问题1.氯气有刺激性气味，其物理性质还有哪些？ 问题2.为什么用钢瓶储存液氯，它能否与金属铁反应？ 问题3.使用未干燥的钢瓶储存液氯，钢瓶为什么会被腐蚀？ 问题4.氯气为什么可用于自来水的消毒，其原理是什么？ 问题5.为什么用自来水养金鱼需要在太阳下晒两天？ 带着这些问题，让我们一起进入氯气性质的学习，揭开自来水氯消毒的神秘面纱。 颜色 气味 密度 黄绿色 有刺激性气味 密度大于空气 状态 气体 溶解性 活动一：观察瓶中氯气，归纳氯气(Cl2)的物理性质。 【问题情境一】氯气有刺激性气味，其物理性质还有哪些？ 氯气的物理性质 观察法 实验法 氯水 一、氯气的物理性质 水注射到盛有氯气的瓶中发现溶液呈 ，说明 。 浅黄绿色 Cl2能溶于水 首先让我们一起认识氯气的物理性质，展示一瓶氯气，注意闻气味的方法 ， 将水注射到盛有氯气的集气瓶中，注意观察溶液颜色。 请你来归纳氯气的物理性质。 物理性质（板书） 氯气溶于水的溶液称为氯水。 易得1e _ 物质类别 原子结构 元素化合价 0 -1 非金属单质 与金属单质反应 与非金属单质反应 氯气具有 强氧化性 类比O2 活动一：从物质类别、原子结构和元素化合价预测氯气(Cl2)的化学性质。 【问题情境二】为什么用钢瓶储存液氯，氯气能否与金属铁反应？ 预测化学性质 Cl Cl 那氯气化学性质呢？首先请大家从以下几个角度来预测氯气的化学性质。 （板书：化学性质） 请你来 氯原子最外层七个电子，容易得电子，因此氯气具有强氧化性，通常情况下0价的氯元素化合降低为-1价。 根据预测氯气应该能与金属铁反应，为什么用钢瓶储存液氯。请大家先观看实验从中寻找答案。 与铜反应 实验现象： 与钠反应 产生棕褐色烟， 水倒吸后得棕黄色溶液。 Cu + Cl2 CuCl2 2Na +Cl2 2NaCl 2Fe+3Cl2 2FeCl3 小结：氯气能与大多数金属（除Au、Pt）化合，生成高价金属氯化物 化学性质——与金属反应 【演示实验】氯气与铁反应 活动二：通过氯气与金属的反应，认识氯气的氧化性 【问题情境二】为什么用钢瓶储存液氯，氯气能否与金属铁反应？ 科学探究与创新意识 证据推理与模型认知 实验装置图 Cl2 铁丝 H2O 将打磨过的细铁丝加热至红色后迅速放入盛有氯气的集气瓶中。 ，请你来描述一下实验现象。生成的氯化铁还是氯化亚铁呢？ 嗯，氯化铁。氯气除了能与铁反应，还能与铜，与钠反应，请写出化学方程式。 （板书：与金属反应） 通过以上反应可知氯气能够与大多数的金属发生化合反应，生成高价金属氯化物 现在有哪位同学能为大家解释：为什么用钢瓶储存液氯，氯气能否与金属铁反应？ 常温下不反应，加热才反应， 化学反应往往是有条件的。 安静地燃烧，苍白色火焰，水倒吸时出现白雾 反应原理: H2 + Cl2 2HCl 点燃 化学性质——与非金属反应 HCl与空气中水蒸气结合形成的盐酸小液滴 工业制盐酸 实验装置图 活动三：观察氯气与氢气的反应,认识燃烧的条件和本质 【演示实验】氯气与氢气反应 实验现象： 其实氯气除了能与大多数金属化合，也能与氢气等非金属单质化合。（板书：与非金属反应）注射器装入的是已经验纯的氢气，点燃后伸入盛满氯气的集气瓶中。可以观察到： 我们曾经在哪里见到过白雾， 形成原因是什么？ 今天看到的白雾也是因为反应生成了氯化氢。 白雾就是也是盐酸小液滴。 这也是工业制盐酸的原理。 思考与交流：通过观察H2在Cl2中燃烧的实验，对燃烧的条件及本质有什么新的认识吗？ 燃烧并不需要氧气参与， 燃烧的本质是氧化还原反应， 所有发光发热的剧烈的化学反应都称为燃烧。 化学性质——与非金属反应 活动三：观察氯气与氢气的反应,认识燃烧的本质 优点 1.安全性高 2.氯气泄露少，环保 3.耗时短 观察仔细的同学会发现老师将实验装置进行了改进，改进前是当场制备氢气，验纯点燃后通入氯气中。相对而言改进后的装置有什么优点？ 这也提醒我们在设计实验时，除了考虑实验可行性，还要考虑安全性、环境等问题。 通过观察H2在Cl2中燃烧的实验，你对燃烧的条件及本质有什么新的认识吗？ 不需要氧气参与，本质是氧化还原反应。 其实所有发光发热的剧烈的化学反应都称为燃烧。 氯气溶于水过程中，氯气与水反应生成什么产物腐蚀钢瓶？ 提出问题 思考：根据氯气的强氧化性，从元素组成和氧化还原角度预测Cl2与H2O反应的产物 科学探究一 作出猜想 设计实验 H2O + Cl2 小组讨论：设计实验方案验证H+和Cl-是否存在？ HCl 活动一：通过氯气与水的反应，预测产物并设计实验验证 【问题情境三】使用未干燥的钢瓶储存液氯，钢瓶为什么会被腐蚀？ 氯气与金属与氢气反应均体现出强氧化性，证实了我们前面预测。那氯气与水呢？为什么使用未干燥的钢瓶储存液氯，钢瓶会被腐蚀, 氯气溶于水时，生成什么产物会腐蚀钢瓶。首先请大家根据氯气的强氧化性作出合理的猜想 。 他说氯气具有强氧化性，发生化学反应时氯元素化合价降低为-1.猜测生成盐酸， 根据猜想，溶液中应该有H+和Cl- 。接下来如何验证我们猜想是否正确呢？ 对，设计实验方案，通过实验验证。接下来请小组设计实验方案验证H+和Cl-是否存在？ 设计实验操作 预期实验现象 对应的结论 有白色沉淀产生 有Cl- 向盛有氯水的试管中滴入硝酸酸化AgNO3溶液 设计实验方案检验Cl- 设计实验方案检验H+ Ag++ Cl- = AgCl↓白色沉淀 设计实验操作 预期实验现象 对应的结论 紫色石蕊变红 有H+ 向盛有氯水的试管中滴入紫色石蕊溶液 将镁条伸入盛有氯水的试管中 有气泡产生 有H+ 向盛有NaHCO3或Na2CO3的试管中滴入氯水 有H+ 有气泡产生 红色褪去 向滴有酚酞的NaOH溶液中滴入氯水 有H+ 科学探究一 用pH试纸或pH计测量氯水的pH 有H+ pH<7 请第一组分享设计方案， 你这样设计依据是：银离子与氯离子反应生成氯化银白色沉淀。 如何检验氯水中是否存在H+？ 你这样设计依据是：从酸的通性入手设计检验方案，能使指示剂变色，能与金属、金属氧化物、碳酸盐和碱反应，还可用pH试纸或pH计测量。 设计完实验方案，接下来：做实验验证。 1.取2-3mL新制氯水于试管中，滴入1-2滴硝酸酸化的AgNO3溶液，观察现象 2.将打磨后的镁条放入盛有氯水的试管中，观察现象 【小组实验】 检验氯水中是否含有Cl-和H+ 提出问题 作出猜想 设计实验 实验探究 科学探究一 请大家动手完成以下两个实验来检验氯水中是否还有Cl-和H+。 提出问题 作出猜想 设计实验 科学探究一 实验探究 得出结论 目的 实验内容 实验现象 结论 检验 有Cl- 有白色沉淀产生 存在Cl- 向盛有氯水的试管中滴入硝酸酸化的AgNO3溶液 结论：氯气溶于水过程中，部分氯气与水发生化学反应生成了HCl 产生气泡 存在H+ 将镁条放入盛有氯水的试管中 检验 有H+ 【小组实验】 检验氯水中是否含有Cl-和H+ 【问题情境三】使用未干燥的钢瓶储存液氯，钢瓶为什么会被腐蚀？ 氯气溶于水过程中，氯气与水反应生成什么产物腐蚀钢管？ 第三组：他说向盛有氯水的试管中滴入硝酸酸化的AgNO3溶液 ，有白色沉淀产生，存在Cl-。将镁条放入盛有氯水的试管中，产生气泡，存在H+ 你们观察到也是这样的现象吗？为此我们可以得出结论：氯气溶于水过程中，部分氯气与水发生化学反应生成了HCl。还有部分呢？溶解在水中 通过刚才的学习，请你为大家解答：使用未干燥的钢瓶储存液氯，钢瓶为什么会被腐蚀？——盐酸 （板书：氯气与水——盐酸） 氯水中具有漂白性的物质可能是什么呢？ 【小组实验2】取2-3mL氯水于试管中，滴入1-2滴紫色石蕊溶液，观察现象 实验现象： 溶液先变红后褪色 盐酸 氯气 其它产物 × 活动二：通过氯气与水的反应，探究具有漂白性的产物 提出问题 作出猜想 科学探究二 发现新现象 既然生成了盐酸，若向新制的氯水中滴加紫色石蕊会有什么现象呢？ 请大家先动手完成实验验证。 观察到的实验现象： 变红是因为： 褪色呢？ 说明氯水中含有具有漂白性的物质， 那这种具有漂白性物质是什么呢？请根据氯水的成分提出你的猜想 这位同学说 可能是溶解的氯气、可能是生成的盐酸或者别的产物。 这位同学提出了反对，他说往盐酸中滴加紫色石蕊只变红不褪色，说明具有漂白性的物质不是盐酸。那是不是氯气呢？接下来观看实验验证猜想。 氯水中具有漂白性的物质是什么？ 科学探究二 实验内容 实验现象 实验结论 用装有干燥的红色纸条的 注射器吸入干燥氯气 用装有湿润的红色纸条的 注射器吸入干燥氯气 鲜花褪色 用装有鲜花的 注射器吸入干燥氯气 红色纸条褪色 结论：具有漂白性的物质不是Cl2，而是Cl2与H2O反应的其它产物 红色纸条不褪色 干燥的氯气 不具有漂白性 湿润的氯气 具有漂白性 【演示实验3】 发现问题 作出猜想 设计实验 实验探究 得出结论 将分别装有干燥的红色纸条、湿润的红色纸条和鲜花的注射器吸入干燥的氯气。 请你来汇报实验成果，他说干燥的红色纸条不褪色，说明干燥的氯气不具有漂白性。湿润的红色纸条和鲜花褪色，说明湿润的氯气具有漂白性。看来具有漂白性的不是氯气本身，而是Cl2与H2O反应的其它产物。 H2O + Cl2 = HCl + HClO Cl2既是氧化剂又是还原剂 思考：1.试从氧化还原反应角度分析另一具有漂白性的产物是什么？ 化学性质——与水反应 2.写出该反应的化学方程式和离子方程式，指出氧化剂和还原剂。 H2O + Cl2 HCl + HClO 0 -1 O2 √ × HClO（次氯酸）：①强氧化性 ②弱酸性 酸性比碳酸还弱 【问题情境四】氯气为什么作为自来水的消毒剂，其原理是什么？ H2O + Cl2 = H++ Cl- + HClO 活动一：通过氯气与水的反应，认识次氯酸性质 这种具有漂白性的产物是什么，我们再从理论猜测一下？ 她说氯的化合价降低，可能是氧化合价升高，生成氧气。喔，马上又否定了，氧气没有漂白性。那这种具有漂白性物质到底是什么呢？请阅读教材P46。 这种具有漂白性物质是？ （板书） 次氯酸具有强氧化性，能使一些染料和有机色素褪色，常作棉麻纸张的漂白剂。请大家写出氯气与水反应的化学方程式和离子方程式，并指出氧化剂和还原剂. 请你上来写。请你来评价 氯元素的化合价一部分由0降至-1，体现强氧化性。一部分由0价升至+1价，作还原剂。 离子方程式是错的，原因 ：次氯酸是弱酸，酸性比碳酸还弱，书写离子方程式时不可拆开。 （板书正确的） 现在谁能为大家解释氯气为什么作为自来水的消毒剂，其原理是什么？ 次氯酸具有强氧化性，能杀死水中的病毒，起到消毒的作用。 使用氯气对自来水消毒时，氯气会与水中的有机物反应，生成可能对人体有害的有机氯化物。所以，一方面国家严格控制了饮用水中余氯的含量。另一方面一些自来水厂已经开始使用新的消毒剂，如二氧化氯、臭氧等。 次氯酸除了具有强氧化性和弱酸性，还有其他的性质？请同学阅读教材P48 光照过程中氯水的pH、氯水中氯离子的浓度、广口瓶中氧气的体积分数的变化 c(H+)↑ c(Cl-)↑ 有O2生成 ③ 不稳定性 2HClO 2HCl + O2 光照 【问题情境五】家中自来水养金鱼为什么要先在太阳下晒两天 活动一：通过光照过程中氯水中产物变化，认识次氯酸的性质 次氯酸还具有？见光分解其实就是不稳定性。那你能否根据次氯酸见光分解产物数字化示意图写出次氯酸见光分解的化学方程式，还要说明理由喔。次氯酸光照分解生成盐酸和氧气，原因是： 那你能否为大家解答：家中自来水养金鱼为什么要先在太阳下晒两天——除次氯酸 请同学们再想一想，新制的氯水在光照条件先长久放置其成分会是什么——盐酸溶液 思考与交流：新制氯水和久置氯水的区别？ 新制氯水 久置氯水 成分 　 　 性质 分子： 离子： Cl2 ，HClO，H2O H+，Cl-，ClO- ，OH-（少量） 有酸性，强氧化性，能漂白，消毒。 H2O + Cl2 = H++ Cl- + HClO 有酸性 无漂白性 2HClO 2HCl + O2 光照 分子： 离子： H2O H+，Cl-，OH-（少量） 活动二：归纳总结新制氯水和久置氯水的区别 最后请同学们归纳总结液氯、新制氯水和久置氯水的区别 次氯酸是弱酸，微弱的电离出次氯酸根离子，水也能电离出少量的氢氧根离子。 新制氯水成分概括为：三分子四离子。 Cl2 物理性质 化学性质 用途 非金属单质 比较法 实验法 观察法 代表物 研究内容 研究物质性质的一般思路 物质类别 研究视角 原子结构 物质分类 元素化合价 FeCl3 CuCl2 NaCl 盐 HCl 氢化物 HClO 酸 课堂小结 通过这节课的学习，谈谈这节课你的收获。 不仅我们解答了参观氯消毒工艺车间过程中遇到的疑惑，也收获了关于氯气的性质的知识。 我们通过什么样的方式去解决疑问，获得知识呢？ 利用观察法实验法认识了氯气的物理性质。又从物质分类、元素化合价和原子结构预测氯气的化学性质，最后通过实验和科学探究法获得氯气的化学性质。 这就是研究物质性质的一般思路。 拓展提升 甲、乙两个研究性学习小组探究氯水的性质，甲组同学在一次实验中发现：把新制氯水逐滴加到含有酚酞的氢氧化钠溶液中，当加到最后一滴时溶液的红色突然消失。(1)将氯气通入水中发生反应的化学方程式为： 。(2)探究“溶液的红色突然消失”的原因：①猜想a：是氯水中的HCl和次氯酸中和了NaOH，使溶液由红色变成无色：猜想b：是 。②设计实验：往已褪色的溶液中继续滴加NaOH溶液至过量，若现象为 ，则证明“猜想a”正确；若现象为 ，则证明“猜想b”正确。 H2O + Cl2 = HCl + HClO 氯水中的次氯酸有漂白性，使溶液有红色变为无色 溶液变红色 溶液仍然呈无色 最后先通过一道题来检验我们的学习成果 学以致用2 乙组同学设计了三组实验进行探究： 实验① 实验② 实验③ 实验操作(试管中溶液均为1mL，均滴入5滴氯水) 实验现象 石蕊试液先变红，后褪色 产生白色沉淀 产生大量无色气泡 (3) 证明氯水中含有Cl-的是实验 (填序号)。(4)实验①中溶液变红是由于溶液中含有 (填微粒符号，下同)。(5)同学们根据“H2O2在催化剂作用下可发生分解”的性质，认为实验③中现象不能说明Cl2将H2O2氧化，为证实Cl2将H2O2氧化，可继续补充实验： (填操作、现象)。 ② H+ 谢谢各位老师的倾听！ $$