内容正文:
第二节 氯及其化合物
第1课时 氯气的性质
课程标准
核心素养目标
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氯及其化合物的主要性质。
2.了解氯及其化合物在生产、生活中的应用。
1.科学探究与创新意识:通过实验探究氯气的物理性质、化学性质,体会实验对认识和研究物质性质的重要作用。
2.科学态度与社会责任:了解氯气的主要性质及在生产中的应用和对生态环境的影响。
[对应学生用书P52]
一、氯元素的存在及氯气的发现
1.氯元素的存在
2.氯气的发现
二、氯气的性质
1.物理性质
颜色
状态
气味
溶解性(常温下)
密度
黄绿色
气态
有刺激性
1体积水溶解约2体积的氯气
大于空气
2.化学性质
(1)与金属单质的反应
氯气能与大多数金属化合,生成金属氯化物。例如,钠、铁、铜等都能与氯气在加热条件下发生反应:
金属
实验现象
化学方程式
Na
产生大量白烟
2Na+Cl22NaCl
Fe
产生棕黄色的烟
2Fe+3Cl22FeCl3
Cu
产生棕黄色的烟
Cu+Cl2CuCl2
(2)与非金属单质的反应
氯气能与大多数非金属单质发生化合反应。例如,H2在Cl2中燃烧生成HCl:
实验操作
实验现象
化学方程式
纯净的H2在Cl2中安静地燃烧,发出苍白色火焰,生成的气体是HCl,在空气中与水蒸气结合,呈现雾状
H2+Cl22HCl
[微点归纳] H2和Cl2的混合气体,在强光照射下会发生爆炸,化合生成HCl。
(3)与水的反应
①氯水的形式
氯气的水溶液称为氯水。在常温下,溶于水的部分氯气与水反应生成了HCl和HClO,化学方程式为Cl2+H2OHCl+HClO。
②探究干燥的氯气是否具有漂白性
实验操作
实验现象
实验结论
有色布条不褪色
干燥的Cl2无 漂白作用
有色布条褪色
氯水有漂白作用,起漂白作用的是HClO
③次氯酸的性质及用途
(4)与碱的反应
用途
制取方法
化学方程式
有效成分
制漂
白液
常温下,将Cl2通入NaOH溶液中
Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
NaClO
制漂
白粉
将Cl2通入冷的石灰乳中
2Cl2+2Ca(OH)2===Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
Ca(ClO)2
制漂
粉精
Cl2与Ca(OH)2充分反应,使Ca(ClO)2成为主要成分,则得到漂粉精
[微点归纳] 漂白液、漂白粉和漂粉精既可作漂白棉、麻、纸张的漂白剂,又可作游泳池等场所的消毒剂。
◆拓展延伸
闻气体的操作方法
打开瓶塞,用手在瓶口轻轻扇动,使极少量的气体飘进鼻孔。
◆名师点拨
从氯原子结构角度认识氯气的化学性质
氯原子的最外电子层上有7个电子,在化学反应中很容易得到1个电子,使最外层达到8个电子的稳定结构,故氯气是很活泼的非金属单质,具有强氧化性。
◆易错警示
氯气与金属的反应
(1)氯气与金属反应的规律:
Cl2+金属―→高价态金属氯化物。
(2)常温下,干燥的Cl2与Fe不反应,故工业上常用钢瓶储运液氯。
◆名师点拨
关于燃烧的理解
(1)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。
(2)燃烧不一定要有氧气参加,物质并不是只有在氧气中才能燃烧。
◆拓展延伸
实现现象中的“烟”“雾”
“烟”是指固体小颗粒分散在空气中;“雾”是指小液滴分散在空气中。
◆深度剖析
次氯酸的漂白性
(1)次氯酸具有漂白性,能使某些染料和有机色素褪色,只针对有机物而言,使无机物褪色不是漂白性。
(2)次氯酸的漂白性是利用了其强氧化性,具有永久性、不可逆性。
(3)类似于次氯酸,具有强氧化性的Na2O2、H2O2、O3等物质都具有漂白性。
◆易错警示
氯水、次氯酸盐溶液都具有强氧化性,可使pH试纸褪色,故不能用pH试纸测定氯水、次氯酸盐溶液的pH。
◆拓展延伸
漂白粉的保存及失效
(1)漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,易吸收空气中H2O(g)、CO2,故应密封保存。
(2)漂白粉放置在空气中失效的原理是:Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3+2HClO,2HClO2HCl+O2↑。
◆微辨析(对的画“√”,错的画“×”)
(1)过量的铁在氯气中燃烧可生成氯化亚铁 ( × )
(2)氯气的漂白性能使鲜花褪色 ( × )
(3)光照氯水有气泡逸出,该气体是氯气 ( × )
(4)漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2和CaCl2 ( × )
备课札记
[对应学生用书P54]
探究一__氯气与水的反应
某水务有限公司进行液氯气瓶更换作业时,发生氯气泄漏事故,造成两名作业人员中毒。该水务公司在水处理过程中,采用液氯作为消毒剂,为市民提供生活饮用水。
[问题设计]
(1)生活饮用水利用Cl2消毒的原理是什么?写出反应的化学方程式。
提示:Cl2通入水中发生反应,生成具有强氧化性的HClO能够杀菌、消毒;Cl2+H2OHClO+HCl。
(2)利用自来水养金鱼,为什么要先放在光照下晒几天再使用呢?
提示:HClO具有强氧化性,HClO见光分解:2HClO2HCl+O2↑。
(3)将盛有氯水的烧瓶置于阳光下照射,有气泡产生,此气泡的成分是氯气吗?烧瓶内溶液的酸碱性有何变化?
提示:不是;酸性增强;因反应2HClO2HCl+O2↑放出O2,有HCl生成,酸性增强。
1.氯水的成分
氯水中存在如下可逆反应,HClO和H2O电离的可逆过程:Cl2+H2O⥫⥬H++Cl-+HClO、HClO⥫⥬H++ClO-、H2O⥫⥬H++OH-。故氯水中存在的粒子有“三分子、四离子”。
2.氯水的性质
3.新制氯水与久置氯水的比较
类别
新制氯水
久置氯水
颜色
浅黄绿色
无色
主要粒子
Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-
H+、Cl-、H2O
性质
酸性、氧化性、漂白性
酸性
[例1] (2025·广东深圳联盟校期中)下列对新制氯水成分的探究实验中,实验操作、现象和结论均正确的是 ( )
实验操作
现象
结论
A
观察溶液颜色
溶液呈黄绿色
新制氯水中含有Cl2
B
往新制氯水中滴加紫色石蕊溶液
石蕊溶液变蓝
新制氯水中含有H+
C
往新制氯水中放入有色布条
布条褪色
Cl2具有漂白性
D
往新制氯水中滴加NaHCO3溶液
有气泡产生
酸性:HClO>H2CO3
A 解析:氯气为黄绿色气体,新制氯水呈黄绿色,说明氯水中含有Cl2,A正确;氯水中含有盐酸,会使紫色石蕊溶液变红,B错误;Cl2不具有漂白性,具有漂白性的为氯水中的HClO,C错误;氯水中含有盐酸,有气泡产生,盐酸的酸性大于碳酸,D错误。
[深度思考] 已知酸性:HCl>H2CO3>HClO。将少量Na2CO3粉末投入氯水中,观察到什么现象?试写出反应的离子方程式。
提示:产生大量气泡,氯水颜色变浅;CO+2H+===CO2↑+H2O。
1.(2024·浙江温岭中学学科素养测试)下列关于氯水的叙述正确的是 ( )
A.新制氯水中只含Cl2和H2O分子
B.光照氯水,有气体逸出,该气体为Cl2
C.新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色
D.氯水密封放置数天后pH将变大
C 解析:新制氯水中除了Cl2和H2O分子,还有HClO分子,A错误;光照氯水,次氯酸分解出O2,B错误;新制氯水有酸性和漂白性,可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色,C正确;氯水密封放置数天后,次氯酸分解生成盐酸,pH会变小,D错误。
探究二__氯气与碱的反应
“84”消毒液是日常生活中广泛使用的消毒剂,其有效成分是NaClO。“84”消毒液可有效杀灭病毒,特别是各种物体表面以及环境,都可以用“84”消毒液进行消毒。
[问题设计]
(1)将Cl2通入NaOH溶液中可制得“84”消毒液,写出反应的化学方程式,并从氧化还原反应角度描述Cl2的作用。
提示:Cl2+2NaOH===NaClO+NaCl+H2O;Cl2既是氧化剂又是还原剂。
(2)已知酸性:H2CO3>HClO,请结合化学方程式说明“84”消毒液在空气中敞口放置失效的原因。
提示:“84”消毒液的有效成分为NaClO,由于酸性H2CO3>HClO,在空气中敞口放置易吸收CO2,发生反应2NaClO+CO2+H2O===Na2CO3+2HClO,HClO不稳定,易发生分解反应而失效2HClO2HCl+O2↑。
(3)“洁厕灵”的有效成分是稀盐酸,室内扫除时,“84”消毒液不能与“洁厕灵”混合使用。请结合化学方程式分析其中原因。
提示:若混合使用,发生反应:NaClO+2HCl===NaCl+Cl2↑+H2O,产生有毒的Cl2,若室内通风不畅,易造成中毒。
1.氯气与碱的反应规律
[注意] 温度对Cl2与NaOH溶液的反应产生影响,温度不同,产物可能不同。例如,加热时,Cl2与NaOH溶液发生反应:3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O。
2.次氯酸盐的漂白原理
次氯酸盐[如NaClO、Ca(ClO)2等]起漂白作用的实际上是HClO,次氯酸盐吸收空气中的CO2(或与某些酸反应),生成具有强氧化性的HClO,使有机色质(如紫色石蕊等)褪色。
[例2] 漂白粉是生产生活中常用的消毒剂。下列有关漂白粉的说法错误的是 ( )
①漂白粉是混合物,其有效成分是氯化钙和次氯酸钙 ②为了提高漂白粉的漂白效果,使用时可加少量盐酸 ③漂白粉性质稳定,可以敞口存放 ④工业上利用氯气与石灰乳的反应制备漂白粉,要适当控制反应温度
A.①② B.②③ C.①③ D.①④
C 解析:漂白粉是混合物,其成分是氯化钙和次氯酸钙,其有效成分是次氯酸钙,①错误;使用漂白粉时可加少量盐酸增加次氯酸浓度,可以提高漂白粉的漂白效果,②正确;漂白粉中的次氯酸钙会与空气中二氧化碳和水反应,故漂白粉需要密封保存,③错误;工业上利用氯气与石灰乳的反应制备漂白粉,要适当控制反应温度,避免生成氯酸钙,④正确。
2.漂白粉和“84”消毒液是生产生活中常用的消毒剂。下列说法错误的是 ( )
A.漂白粉是混合物,其有效成分是次氯酸钙
B.为了提高漂白粉的漂白效果,使用时可加少量盐酸
C.“84”消毒液和漂白粉的有效成分相同
D.漂白粉和“84”消毒液应置于阴凉处密封保存
C 解析:漂白粉主要成分为氯化钙和次氯酸钙,属于混合物,其有效成分是Ca(ClO)2,A正确;次氯酸的浓度越大,漂白效果越好,次氯酸是弱酸,加入少量盐酸能反应生成次氯酸,漂白效果增强,B正确;“84”消毒液有效成分为NaClO,漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,不相同,C错误;次氯酸具有不稳定性,见光易分解,所以漂白粉和“84”消毒液应置于阴凉处密封保存,D正确。
[对应学生用书P56]
1.(2022·福建学业水平合格考)下列气体呈黄绿色的是 ( )
A.H2 B.Cl2 C.NH3 D.CH4
B 解析:Cl2是黄绿色气体,H2、NH3和CH4都是无色气体。
2.下列物质能使潮湿的有色布条褪色的是 ( )
A.氯化钙 B.氯化氢
C.氯气 D.氯化钠
C 解析:氯气能使潮湿的有色布条褪色,其原因是Cl2与H2O反应生成HClO和HCl,HClO具有强氧化性,使有色布条褪色。CaCl2、HCl和NaCl都不具有强氧化性,都不能使有色布条褪色。
3.下列物质,不能由两种单质直接化合生成的是 ( )
A.CuCl2 B.HCl
C.FeCl2 D.Na2O
C 解析:可由氯气和铜直接化合生成,A不符合题意;可由氯气和氢气燃烧制得,B不符合题意;不能由氯气和铁反应获得,氯气和铁反应生成氯化铁,C符合题意;可由金属钠和氧气常温反应生成,D不符合题意。
4.(2024·浙江台州八校联盟期中)下列关于氯及其化合物的说法正确的是 ( )
A.氯气与其他物质反应时,只表现出强氧化性
B.新制氯水放置几天后酸性变强
C.漂白粉的有效成分是CaCl2和Ca(ClO)2
D.干燥的氯气不能使有色鲜花褪色
B 解析:氯气能与水反应生成次氯酸和盐酸,氯气表现出氧化性和还原性,A错误;新制氯水放置几天后,次氯酸分解为氧气和强酸盐酸,酸性变强,B正确;漂白粉的主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2,有效成分为Ca(ClO)2,C错误;氯气能与水反应生成次氯酸和盐酸,次氯酸具有漂白性,鲜花中含有水,因此干燥的氯气能使鲜花褪色,D错误。
5.某研究性学习小组欲探究氯气的化学性质,设计如图所示的实验装置。
已知:该装置气密性良好;铜粉放在耐高温托盘内(防止硬质玻璃管炸裂)。请回答下列问题:
(1)为防止铜与空气中的氧气反应,在加热之前应该进行的操作为___________________。
(2)当观察到AgNO3溶液中出现白色沉淀时,点燃酒精灯加热,写出生成白色沉淀反应的离子方程式:
________________________________________________________________________。
(3)硬质玻璃管中的反应现象为________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)实验进行一段时间后,盛有水的试管中溶液呈浅黄绿色,说明该溶液中含有的一种物质是____________(填化学式),写出试管中反应的化学方程式________________________________________________________________________。
(5)实验中,观察到紫色石蕊溶液颜色的变化为____________________,说明氯水具有的性质是________、________。
(6)烧杯中氢氧化钠溶液中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
答案:(1)通入氯气排尽装置中的空气
(2)Cl-+Ag+===AgCl↓
(3)产生棕黄色烟
(4) Cl2 Cl2+H2O⥫⥬HCl+HClO
(5)溶液先变红后褪色 酸性 漂白性
(6)Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
学科网(北京)股份有限公司
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