内容正文:
第二章 海水中的重要元素——钠和氯
第2节 氯及其化合物
第2课时 氯气与碱反应及实验室制法
第二章 海水中的重要元素——钠和氯
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目录
contents
Part 01 梳理基础 突破重点
Part 02 随堂演练 知识落实
Part 03 课时作业
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梳理基础 突破重点
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Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
次氯酸钠
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2Ca(OH)2+2Cl2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
CaCl2、Ca(ClO)2
Ca(ClO)2
Ca(ClO)2
次氯酸钙
次氯酸
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①③④
因二者发生反应NaClO+2HCl===Cl2↑+NaCl+H2O,而使“84”
消毒液失效,且产生的氯气是一种有强烈刺激性气味的有毒气体。
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HClO(或次氯酸)
Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
氯气
次氯酸钠
次氯酸不稳定,见
光易分解
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除去Cl2中的HCl气体
干燥Cl2
吸收多余的Cl2,以防污染环境
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不能,因为随着反应的进行,浓盐酸逐渐变为稀盐酸,不再与二氧
化锰反应。
否,为了减少制得的Cl2中HCl的含量,所以加热温度不宜过高,
以减少HCl的挥发。
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由于MnO2只能与浓盐酸反应,但随着反应的进行盐酸浓度会越来
越小,当变为稀盐酸时,反应就自行停止了,所以盐酸一定会有剩余,
则146 g HCl能完全反应,则生成的Cl2一定少于71 g。
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AgNO3溶液
稀HNO3
白色沉淀
Ag++Cl-===AgCl↓
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随堂演练 知识落实
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课时作业(十)
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学习目标
核心素养
1.了解氯气与碱的反应原理及消毒液漂白粉的应用。
2.了解实验室制取Cl2的原理和实验装置。
3.掌握Cl-的检验方法。
1.宏观辨识与微观探析:从氯化合价的角度认识Cl2与碱的反应、Cl2制备原理,掌握氯及其化合物的转化。
2.科学探究与创新意识:通过Cl2的制备、性质探究及Cl-的检验,掌握实验室制备气体的仪器选择、作用分析。
知识点一 氯气与碱的反应
1.与氢氧化钠溶液反应——制取漂白液
(1)制取反应的化学方程式:__________________________________。
(2)离子方程式:__________________________________。
(3)漂白液的有效成分是____________。
2.与石灰乳反应——制取漂白粉
(1)制取反应的化学方程式:
_______________________________________________。
(2)漂白粉的主要成分是__________________________,有效成分是______________,漂粉精的主要成分是______________。
(3)漂白粉的漂白原理:利用复分解反应原理,漂白粉中的____________与酸(如盐酸或碳酸等)反应生成具有漂白性的__________。
(1)下列物质都有漂白作用,其原理相同的是___________(填序号)。
①Na2O2 ②活性炭 ③H2O2 ④Ca(ClO)2
(2)“84”消毒液(主要成分为NaClO)为什么不能与洁厕剂(通常含盐酸)等酸性产品同时使用?
_____________________________________________________________________________________________________________________
(3)氯气及含氯化合物常被用来杀菌、消毒。
①我国多数地区的自来水厂使用氯气杀菌、消毒。氯气和水反应生成具有杀菌作用的物质是________________________。
②工业上将氯气通入氢氧化钠溶液中制取消毒液,反应的化学方程式是____________________________________,其中氧化剂是________;消毒液中的有效成分是____________(填名称)。
③使用氯水消毒不如用消毒液方便,原因是________________ ____________。
1.漂白液的有效成分为次氯酸钠(NaClO);漂白粉的有效成分为次氯酸钙[Ca(ClO)2],含有效氯约为35%。
2.漂白粉的漂白原理:漂白液、漂白粉的漂白、消毒原理相同,都是在酸性条件下生成具有漂白、消毒作用的次氯酸(HClO)。
Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO(家用漂白、消毒)
Ca(ClO)2+2HCl===CaCl2↓+2HClO(工业漂白)
3.漂白粉长期露置于空气中,最终会生成CaCl2,其反应原理为
Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO
2HClOeq \o(=====,\s\up17(光照))2HCl+O2↑
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
4.ClO-无论在酸性、碱性还是中性溶液中均具有强氧化性,与 Fe2+、I-、S2-、HS-、SOeq \o\al(2-,3)、HSOeq \o\al(-,3)等还原性离子均不能大量共存。
在抗震救灾中要用大量漂白粉和漂白液杀菌消毒。下列说法中正确的是( )
A.漂白粉是纯净物,漂白液是混合物
B.漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2
C.工业上将氯气通入澄清石灰水制取漂白粉
D.漂白液的有效成分是Na2O2
【解析】 漂白粉的主要成分是氯化钙和次氯酸钙,有效成分是次氯酸钙,是混合物;漂白液的主要成分是氯化钠和次氯酸钠,有效成分是次氯酸钠,是混合物。
【答案】 B
知识点二 氯气的实验室制法
1.氯气的实验室制法
(1)反应原理
实验室用MnO2和浓盐酸加热反应制取Cl2,反应的化学方程式为_____________________________________________,离子方程式为_____________________________________________。
MnO2+4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O
MnO2+4H++2Cl-eq \o(=====,\s\up17(△))Mn2++Cl2↑+2H2O
(2)实验装置
装置A中饱和食盐水的作用是__________________________;
装置B中浓硫酸的作用是___________;
烧杯中NaOH溶液的作用是_______________________________。
2.氯气的工业制法
工业上用电解饱和食盐水的方法制取Cl2,反应的化学方程式为2NaCl+2H2Oeq \o(=====,\s\up17(电解))2NaOH+H2↑+Cl2↑。
【特别提醒】 实验室制取Cl2用的是浓盐酸而不是稀盐酸,因为MnO2与稀盐酸不反应。
(1)一定量的浓盐酸与足量的二氧化锰反应,盐酸是否能完全参与反应?为什么?
_________________________________________________________________________
(2)实验室制取氯气时,需要加热,加热温度是否越高越好?
_____________________________________________________________________________
(3)若所用浓盐酸中含有146 g HCl,跟足量MnO2充分反应时,能否生成71 g Cl2?
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
氯气的实验室制法
1.试剂的选择
选取试剂的主要依据是制取气体的性质。氯气具有强氧化性,常用氧化其Cl-的方法来制取,因此要选用含有Cl-的物质(如盐酸)和具有强氧化性的物质(如MnO2、KMnO4等)来制取。如:
MnO2+4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
2.发生装置
选取发生装置的依据是制取气体所用试剂的状态和反应条件(加热与否)。以此分析可知,实验室制取氯气是加热固体与液体的混合物,所以应选用固液加热制气发生装置。如图所示:
3.收集方法
选用收集方法的主要依据是气体的密度和水溶性。因为氯气能溶于水,密度比空气的大,所以收集氯气时,不能用排水法,应该用向上排空气法。Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小,也可用排饱和食盐水法收集Cl2。
4.干燥剂的选择
选择气体干燥剂的主要依据是被干燥气体不能与干燥剂反应。如氯气能与碱反应,所以不能用碱石灰进行干燥,常用浓硫酸、五氧化二磷等进行干燥。
5.吸收装置
氯气有毒。实验室制取氯气时应在密闭系统或通风橱中进行,通常在收集装置的后面连接盛有NaOH溶液的吸收装置。
6.验满
常用湿润的淀粉碘化钾试纸或湿润的蓝色石蕊试纸检验Cl2。方法是将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近集气瓶瓶口,试纸变蓝,或将湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶瓶口,试纸先变红后褪色,则可证明Cl2已收集满。
实验室用下列两种方法制氯气:①用含HCl 146g的浓盐酸与足量的MnO2反应;②用87 g MnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气( )
A.①比②多
B.②比①多
C.一样多
D.无法比较
【解析】 由化学方程式:MnO2+4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O知,87 g MnO2可以与146 g HCl反应,但是由于稀盐酸与MnO2不反应,所以含有4 mol HCl的浓盐酸不能与MnO2完全反应。
【答案】 B
某化学兴趣小组利用MnO2和浓盐酸及如图装置制备Cl2。下列分析中不正确的是( )
A.①中可用分液漏斗代替长颈漏斗
B.①中缺少加热装置
C.②中盛放的NaOH溶液可以净化氯气
D.④中盛放的NaOH溶液可以吸收尾气
【解析】 ①中可用分液漏斗代替长颈漏斗,避免盐酸挥发,气体逸出,同时便于控制反应速率,A项正确;二氧化锰和浓盐酸需要加热才能反应生成氯气,需要添加加热装置,B项正确;②中盛放的NaOH溶液吸收氯气,不能净化Cl2,可以用饱和食盐水净化氯气,C项错误;氢氧化钠溶液与氯气反应,可以吸收氯气,防止污染空气,D项正确。
【答案】 C
【方法规律】
MnO2与盐酸反应特点
(1)浓盐酸中,部分Cl-的化合价升高,被氧化的Cl-为参加反应HCl的eq \f(1,2)。
(2)随着反应的进行盐酸浓度变小,故无论MnO2是否足量,盐酸均不能完全反应,反应后溶液为盐酸和MnCl2的混合液。
知识点三 Cl-的检验
1.方法
先加________________,再加____________。
2.现象
产生____________,加稀HNO3,沉淀不溶解。
3.原理
_________________________。
4.加稀硝酸的目的:排除________等的干扰。
COeq \o\al(2-,3)
(1)检验Cl-时为何要加入稀硝酸酸化?
________________________________________________________________________________
(2)若被检验的溶液中含有SOeq \o\al(2-,4),应如何检验溶液中是否含有Cl-?
_______________________________________________________________________________________________________________________________________
加稀硝酸酸化的目的是排除COeq \o\al(2-,3)等的干扰,因为Ag2CO3可溶于稀硝酸,而AgCl不溶。
因为Ag2SO4微溶,SOeq \o\al(2-,4)的存在会干扰Cl-的检验,故先加入Ba(NO3)2溶液除去溶液中的SOeq \o\al(2-,4),然后加入硝酸酸化的AgNO3溶液检验Cl-的存在。
1.检验Cl-的方法
2.Cl-的检验需注意问题
溶液中Cl-的检验要排除其他离子的干扰,如COeq \o\al(2-,3)、POeq \o\al(3-,4),但它们的银盐沉淀溶于稀硝酸。
①一般先在被测液中加入稀硝酸酸化,以排除干扰离子。因为:加入AgNO3溶液,Ag++Cl-===AgCl↓(白色),AgCl沉淀是不溶于稀硝酸的,若在Na2CO3溶液中加入AgNO3溶液也会产生白色的Ag2CO3沉淀,此沉淀可溶于稀硝酸。2Ag++COeq \o\al(2-,3)===Ag2CO3↓,Ag2CO3+2H+=== 2Ag++H2O+CO2↑。POeq \o\al(3-,4)也能与Ag+发生反应生成Ag3PO4的黄色沉淀,此沉淀也可溶于稀硝酸。
②若被检液中有SOeq \o\al(2-,4)存在,由于SOeq \o\al(2-,4)可以与Ag+生成白色微溶物Ag2SO4且不溶于稀硝酸,则在检验Cl-之前,需先用Ba(NO3)2溶液除去SOeq \o\al(2-,4),再加入硝酸酸化的AgNO3溶液检验Cl-的存在。
下列检验Cl-的方法正确的是( )
A.向某溶液中滴加AgNO3溶液,若产生白色沉淀说明该溶液中有Cl-
B.向某溶液中先滴加盐酸,再滴加AgNO3溶液,若产生白色沉淀,说明溶液中有Cl-
C.向某溶液中先滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀,再滴加盐酸,沉淀不消失,说明溶液中有Cl-
D.向某溶液中滴加用HNO3酸化的AgNO3溶液,若产生白色沉淀,说明溶液中有Cl-
【解析】 可能有COeq \o\al(2-,3)、SOeq \o\al(2-,4)等的干扰,A项错误;加入盐酸,引入Cl-,B、C项错误;硝酸酸化排除COeq \o\al(2-,3)等其他离子的干扰,加硝酸银溶液得到不溶于稀硝酸的白色沉淀即为AgCl,由此说明原溶液中有Cl-,D项正确。
【答案】 D
1.已知:2Ca(OH)2+2Cl2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,下列关于该反应的说法正确的是( )
A.工业上可用来制取漂白粉
B.属于复分解反应
C.氯元素只被还原
D.还原产物与氧化产物的质量比为1∶1
【答案】 A
2.下列有关NaClO和NaCl混合溶液的叙述正确的是( )
A.该溶液中,H+、NHeq \o\al(+,4)、Ag+可以大量共存
B.向该溶液中通入CO2,不发生化学反应
C.该溶液可作游泳池及环境的消毒剂,有效成分是NaCl
D.常温下,将氯气通入NaOH溶液中可以得到该溶液
【答案】 D
3.在制氯气时有如下操作,操作顺序正确的是( )
①连接好装置,检查气密性;②缓缓加热,加快反应,使气体均匀逸出;③在圆底烧瓶中加入二氧化锰粉末;④将分液漏斗中的浓盐酸缓缓滴入烧瓶中;⑤将多余的Cl2用NaOH溶液吸收;⑥用向上排空气法收集氯气。
A.①②③④⑤⑥
B.③④②①⑥⑤
C.①④③②⑥⑤
D.①③④②⑥⑤
【解析】 确定实验室制取气体的操作顺序要注意:①连接好装置后,要先检查气密性,后装药品;②装药品的顺序是先加固体,后加液体;③对于有毒的气体,一定要有尾气处理装置。
【答案】 D
4.在未知液中加入AgNO3溶液有白色沉淀生成,加入稀硝酸后,沉淀部分溶解,有无色无味的气体生成,将气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,由此判断水溶液中含有( )
A.Cl-、SOeq \o\al(2-,4)
B.Cl-、NOeq \o\al(-,3)
C.Cl-、COeq \o\al(2-,3)
D.Cl-、OH-
【答案】 C
5.如图是一套制取并验证氯气部分化学性质的实验装置。
回答下列问题:
(1)装置A中,仪器a的名称是__________,该仪器中盛放的试剂为____________。
(2)当有少量Cl2通过后,观察到装置C中现象为________________。
(3)当Cl2持续通过时,装置D中现象为_______________________。
(4)若要证明Cl2无漂白性,则必须在装置________(填字母)之前增加装有浓硫酸的洗气装置。
(5)装置E的作用是___________,该反应的离子方程式为_____________________。
【解析】 (2)装置C中发生反应2KI+Cl2===2KCl+I2,淀粉遇I2变蓝。 (3)当Cl2持续通过时,装置D中干燥有色布条遇潮湿的氯气会被漂白。(4)干燥的Cl2无漂白性,若要证明此结论,需在Cl2通入装置D前对其进行干燥,即在装置D前增加装有浓硫酸的洗气装置。(5)装置E中NaOH溶液可进行尾气处理,防止污染空气,反应的离子方程式为Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O。
【答案】 (1)分液漏斗 浓盐酸 (2)溶液变成蓝色
(3)有色布条褪色 (4)D
(5)吸收多余的氯气,防止污染空气 Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
6.有一包白色固体,它可能是KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种,进行下列实验:
①溶于水,得到无色溶液;
②在所得溶液中滴入AgNO3溶液,生成白色沉淀;
③再滴加稀硝酸,沉淀量减少但不完全消失,同时有气泡生成。
根据上述现象判断:
(1)白色固体中一定含有的成分是____________,可能含有的成分是____________。
(2)请写出上述实验中有关反应的离子方程式:__________________ ______________________________________________。
【解析】 三种物质溶于水均得到无色溶液,且相互之间不反应;加入AgNO3溶液生成白色沉淀,说明固体中可能含KCl、K2CO3或两者中的一种;滴加稀HNO3,沉淀量减少说明固体中含有K2CO3,沉淀不完全消失说明固体中含有KCl。
【答案】 (1)KCl和K2CO3 KNO3
(2)Ag++Cl-===AgCl↓、2Ag++COeq \o\al(2-,3)===Ag2CO3↓、
Ag2CO3+2H+===2Ag++H2O+CO2↑
$$