2.2 氯及其化合物 课件-2026-2027学年高一上学期化学人教版必修第一册

2.2 氯及其化合物 2.2.1 引言 2.2.2 氯气的性质 2.2.3 氯气的实验室制法 2.2.4 氯离子的检验 2.2.1 引言 1.引言 1.1 氯气的发现 卡尔·威廉·席勒（瑞典语：Carl Wilhelm Scheele，1742年12月9日—1786年5月21日），一译谢勒，瑞典属波美拉尼亚药剂师及化学家，倾力于纯粹科学的研究，以高超的实验技术发现了氧气和氯气。他从自然物中提取了多种有机酸，在对矿石的研究中发现了钼、钡、钨等金属元素。他对银盐和氢氟酸的性质的研究有助于摄影术和玻璃工业的发展，还对多种颜料和染料进行了分析。 18 世纪 70 年 代， 瑞 典 化 学 家 舍 勒（C. W. Scheele， 1742—1786）将软锰矿（主要成分是）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。 1.引言 1.2 氯气的命名 1810年，英国化学家汉弗里·戴维以大量事实为依据，确认黄绿色气体是一种新元素组成的单质，并将这种元素命名为chlorine。 这一名称来自希腊文，有“绿色”的意思。中文译名曾为“绿 气”，后改为“氯气” 第一代从男爵汉弗里·戴维爵士（英语：Sir Humphry Davy, 1st Baronet，1778年12月17日—1829年5月29日），英国化学家，是提取最多化学元素的人，包含钠、钾、钙、锶、钡与镁六种，被誉为“无机化学之父”。一般认为戴维是灯泡和第一代矿工灯的发明者。 1.引言 1.3 汉弗里·戴维 1778年12月17日，出生在英格兰彭赞斯附近的乡村。1798年，在布里托尔一所气体疗病研究室当管理员。1801年，被皇家学会聘请，担任化学讲师兼管实验室。1803年，被选为英国皇家学会会员。1807年，出任皇家学会秘书。1812年，受封为爵士，出版了《化学哲学原理》。1813年，任命法拉第为他的助手，使这个贫穷的订书工逐渐成为著名的科学家。晚年的戴维曾说过：“我虽然在科学上有很多发现，但是我这辈子最大的发现，就是发现了法拉第。”1820年，被选为皇家学会会长。1829年，在日内瓦逝世，享年51岁。1829年, 在他的葬礼结束不久后，他的妻子在威斯敏斯特教堂为他安置了一块纪念碑。 1.引言 1.3 汉弗里·戴维 1799年，戴维发现了一氧化二氮（又名笑气）具有麻醉作用，能使病人丧失痛觉。1802年开创了农业化学。1807年用电解法离析出金属钾和钠；1808年分离出金属钙、锶、钡和镁。1813年他在法国研究碘，指出碘是与氯类似的元素，并制备出碘化钾和碘酸钾等许多碘的化合物。后还证实金刚石和木炭的化学成分相同。1815年发明安全矿灯。1817年发现铂能促使醇蒸气在空气中氧化的催化作用。1879年左右；爱迪生并没有从零开始发明电灯，爱迪生的核心功绩是改良了灯丝材料（测试了上千种材料最终找到碳化竹丝等）、改进了真空技术，并建立了配套的供电网，让白炽灯具备了长久连续发光、成本低廉且能量损耗小的实际应用价值。爱迪生是让电灯“走出实验室、进入千家万户”的商业化和系统化功臣，因此在历史上常被通俗地称为发明者。 2.2.2 氯气单质的性质 氯气单质的物理性质 物理性质：熔点：-101 ℃；沸点：-34.6 ℃；密度：3.214 g/L（0 ℃）； 黄绿色气体； 判断气体密度和空气密度的方法： 所以 在标准大气压和常温（约20℃）下，氯气在水中的溶解度约为 1 : 2（即 1 体积的水大约能溶解 2 体积的氯气） 化学性质： 氯气单质的原子结构图为： 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（强氧化性），使最外电子层达到8个电子的稳定结构。（化学性质活泼） 1.和单质的反应 【补充-实验（和金属单质的反应）】（体现氧化性） （1） 和钠的反应 ① 现象： 剧烈燃烧发出黄色火焰，产生大量白烟，烟雾冷却后沉积在瓶壁或集气瓶底，生成白色 固体 ② 化学方程式： 氯化钠（） 氯气单质的化学性质 （2） 和铁单质的反应 ① 现象： 将红热的细铁丝伸入盛有氯气（）的集气瓶中，铁丝会剧烈燃烧，产生棕红色的烟。这层烟是由生成的 固体小颗粒形成的。 氯化铁（） ② 化学方程式： （3） 和铜单质的反应 ① 现象： ③反应特征：反应生成的氯化铁如果溶于少量水中，会形成黄色（或呈黄绿色、棕黄色）的溶液。 红热的铜丝伸入盛有氯气的集气瓶中，铜丝剧烈燃烧，发出绿色的光（集气瓶中通常会形成浓厚的棕黄色烟【 】） 氯化铜（） 氯气单质的化学性质 ② 化学方程式： （3） 和铜单质的反应 思考：铜和铁常见的价态有什么？和氯气反应中思考一下他们的共性是什么？ Cu（铜）：+1价、+2价；Fe（铁）：+2价、+3价 共性：都变成对应的对高价态 注意⚠️！和变价金属反应可以生成其金属的最高价【的强氧化性（得电子）】 ③特点：产物溶于水后是浅绿色或者黄绿色（） 氯气单质的化学性质 【实验2-7（和非金属的反应）】 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。 可以看到，纯净的在中安静地燃烧，发出苍白色火焰。反应生成的气体是 ，它在空气中与水蒸气结合，呈现雾状。 ① 现象： ② 化学方程式： HCl气体易溶于水（1:500），就成为我们常用的盐酸 我们以前学过的燃烧反应，都是物质在氧气中的燃烧。通过在中的燃烧，你对燃烧的条件及其 本质有什么新的认识？ 燃烧不一定必须要氧气（）!!! 氯气单质的化学性质 氯气单质的化学性质 2.和水的反应（注意涉及到了相反应第一过程） 目前，很多自来水厂用氯气来杀菌、消毒，我们偶尔闻到的自来水散发出来的刺激性气味就是余氯的气味。 在25 ℃时，1体积的水可溶解约2体积的氯气，氯气的水溶液称为氯水。氯气溶于水为什么能杀菌、消毒呢？ 在常温下，溶于水中的部分氯气与水发生反应： 思考：此反应中价态是一个元素在变还是两个在变？变化有什么特点？ 一个元素；歧化反应（氧化还原中的在同一反应中的特殊叫法） 可逆反应：在同一条件下，反应物和产物相互转化，且反应物和产物同时共存于一个体系 氯气单质的化学性质 依据反应特点，思考氯水中的主要成分有哪些？ 宏观：、、 提示！思考微观成分时，一定要从宏观分析 在常温下，溶于水中的部分氯气与水发生反应 弱酸！难电离，主要以分子态形式存在 微观： 宏观找反应，微观找电离 补充- HClO（次氯酸）的化学性质 次氯酸（）具有强氧化性，因此，次氯酸能杀死水中的病菌，起到消毒的作用。 近年来有科学家提出，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；而且已开始使用新的自来水消毒剂，如二氧化氯（）、臭氧（）等。 思考反应过程？ 思考与讨论：氯气是一种有毒气体，但控制氯气的用量，使水中余氯的含量达到国家饮用水标准，氯气可用于自来水的杀菌、消毒。使用氯气对自来水消毒时可能产生一些负面影响，因此，人们已开始使用一些新型自来水消毒剂。从中你能得到什么启示？ 【实验2-8】 （1）取干燥的和湿润的有色纸条（或布条）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。 补充- HClO（次氯酸）的化学性质 补充- HClO（次氯酸）的化学性质 实验变量 现象 解释 干燥的布条 湿润的布条和鲜花 干燥布条未变色 湿润的布条和鲜花变色 无漂白性，无法漂白干燥的布条 湿润的布条或者鲜花含有水分，和反应形成具有漂白性（此处为氧化漂白，体现氧化性，氧化漂白不可逆） 注意区分氧化性 VS 漂白性！！！ 补充- HClO（次氯酸）的化学性质 【次氯酸见光死】 次氯酸的强氧化性还能使某些染料和有机色素褪色， 因此，次氯酸可用作棉、麻和纸张的漂白剂。 次氯酸是很弱的酸【比碳酸（）还弱】，只存在于水溶液中。次氯酸不稳定，在光照下容易分解放出氧气： 思考：次氯酸的漂白性是体现在上？还是上？ 体现在上；只有酸性，不体现氧化性，更不体现漂白性 氯气单质的化学性质 3.和碱的反应 最初，人们直接用氯水作漂白剂，但因氯气的溶解度不大，而且生成的不稳定，难以保存，使用起来很 不方便，效果也不理想。在与水反应原理的基础上，人们制得了次氯酸钠（）、次氯酸钙【】等具有漂白作用的次氯酸盐。 次氯酸盐的制取： （1）和氢氧化钠（NaOH）的反应 注意思考：固体、液体、气体反应中，如果存在液体优先发生什么过程？ 过程①： 过程②： 过程③： 反应总过程为：①+②+③ 注意！酸碱反应中，优先发生强酸和强碱之间的反应 氯气单质的化学性质 （2）和氢氧化钙【】的反应 过程①： 过程②： 过程③： 依据刚才的讲解，自己试着书写反应过程 总反应(①+②+③)： 在常温下，将通入溶液中， 可以得到以为有效成分的漂白液（液体）【“84”消毒液（1984年研制）】，如果与反应充分，并使成为主要成分，则得到漂粉精（固体） 漂白液、漂白粉和漂粉精既可 作漂白棉、麻、纸张的漂白剂，又 可用作游泳池等场所的消毒剂。 补充的化学性质 重中之重：氧化性！ 学以致用：看一段视频，思考为什么84消毒液不可以和洁厕灵混用？ 书写出反应的表达式 体现氧化还原反应中的另一个特殊反应：归中反应 2.2.3 氯气的实验室制法 氯气的实验室制法 1.实验原理： 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。在实验室中，通常用浓盐酸与二氧化锰反应来制取氯气 （1）产物是：盐+水， 体现酸的通性： （2）体现HCl的还原性（失电子能力）；在工艺流程上，酸溶一般则常选稀 氯气的实验室制法 2.实验仪器以及装置的作用：分液漏斗、圆底烧瓶、酒精灯。浓盐酸由分液漏斗滴入盛有二氧化锰的圆底烧瓶中，需加热。 固液反应需要加热的装置图 净化装置，考虑产物的杂质特点，注意对于产物而言也是杂质，同样是一个化合物！ 补充：干燥剂的选择+验水剂 净化装置必定“长进短出”！ 依据收集气体的物理性质和与水反应情况，判断选择装置 氯气的实验室制法 总结：装置的连接顺序一般为：发生装置→除杂装置（如需要）→收集装置→尾气处 理装置（如需要）。 思考装置的不足 未防倒吸！最好再加入安全瓶 尾气吸收，绿色化学 2.2.4 氯离子的检验 氯离子的检验 氯气能与很多金属反应生成盐，其中大多数盐能溶于水并电离出氯离子。对于可溶性氯化物中的氯离子，可以用溶液和稀硝酸进行检验。 【实验2-9】 在三支试管中分别加入2~3 mL稀盐酸、溶液、 溶液，然后各滴入几滴溶液，观察现象。 再分别加入少量稀硝酸，观察现象。 现象： 可以看到，滴入溶液后，三支试管中都有白色沉淀生成。前两支试管中的白色沉淀不溶于稀硝酸，这是 沉淀；第三支试管中的沉淀溶于稀硝酸，这是 沉淀。前两支试管中发生的离子反应是相同的，可用同一个离子方程式表示： 【氯化物（Cl）中银（Ag）沉淀】 氯离子的检验 前两只试管： 第三支试管中发生的离子反应是： 可溶于稀硝酸： 显然，如果溶液中存在时，用溶液检验 的实验就会受到干扰。因此，在用溶液检验时，一般先在被检测的溶液中滴入适量稀硝酸，使其酸化， 以排除等的干扰，然后滴入溶液，如产生白色沉淀，则可判断该溶液中含有。 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、溶液、 溶液，然后各滴入几滴溶液，观察现象。 再分别加入少量稀硝酸，观察现象。 注意事项： （1）稀盐酸中含有也可以使产生白色沉淀，故不能用稀盐酸酸化,因为盐酸会引入 （2）也可以使产生白色沉淀，故用稀硝酸酸化,主要是排除 等的干扰 (3) 的检验步骤也可表述为在待测液中直接加入稀硝酸酸化的溶液,若产生白色沉淀,则证明溶液中含有。 补充！不溶于酸的沉淀： 【非氧化性酸（）】 记得完成作业哦! 再 见 $