2.1 海水中的氯 学案-2026-2027学年高一上学期化学沪科版必修第一册
2026-10-23
|
2份
|
20页
|
44人阅读
|
0人下载
普通
内容正文:
第2章 海洋中的卤素资源 第1节 海水中的氯(共4课时)
沪教版(2020)高中化学必修第一册 教案与学案(教师版·答案以红字标注)
说明:挖空处答案已用红色加粗标出;绿色底纹段落为各题参考答案。
一、教学设计说明
1.教材与学情分析
本节内容选自沪教版(上海科学技术出版社,2020)高中化学必修第一册第2章《海洋中的卤素资源》第1节《海水中的氯》,是学生进入高中后系统学习元素化合物的第一节课。学生在初中已学习过滤、蒸发等基本操作和氧气、二氧化碳的制备与性质,具备一定的实验基础。本节以“海水中的氯”为真实情境,依次学习粗盐提纯、电解饱和食盐水、氯气的性质、次氯酸和次氯酸盐,既承载基本实验技能训练,又为后续第2节氧化还原反应和离子反应的学习提供丰富素材。
2.课时安排
课时
学习内容
核心考点
第1课时
粗盐提纯
溶解、过滤、蒸发操作及玻璃棒作用;可溶性杂质(Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄²⁻)的除去及试剂加入顺序
第2课时
电解饱和食盐水
电极判断、电极反应式、总反应方程式;氯碱工业及阳离子交换膜
第3课时
氯气的性质
Cl₂的物理性质;与金属、非金属、水、碱的反应;氯水的成分(“三分四离”)
第4课时
次氯酸和次氯酸盐
HClO的弱酸性、不稳定性、强氧化性;漂白粉、“84”消毒液;失效原理与Cl⁻检验
3.教学目标(化学学科核心素养)
(1)宏观辨识与微观探析:能从实验现象归纳氯及其化合物的主要性质,并能用化学方程式、离子方程式正确表征;
(2)证据推理与模型认知:通过电解饱和食盐水的实验现象推断两极产物,建立“电极—电源—反应类型”的对应模型;
(3)科学探究与创新意识:经历粗盐提纯、氯气性质验证等探究过程,掌握过滤、蒸发等基本操作;
(4)科学态度与社会责任:认识氯碱工业、含氯消毒剂对社会发展的价值及安全使用、环境保护的重要性。
4.教学重点与难点
重点:电解饱和食盐水的原理及电极反应式、总反应方程式的书写;氯气的化学性质及有关化学方程式;次氯酸和次氯酸盐的性质与应用。
难点:粗盐提纯中可溶性杂质除去的试剂顺序及误差分析;新制氯水成分与其多重性质之间的对应关系。
5.教学方法与课前准备
教学方法:实验探究法、问题驱动法、讲练结合法。课前准备:粗盐提纯分组实验(粗盐、蒸馏水、漏斗、蒸发皿等);电解饱和食盐水演示实验(U形管、石墨电极、直流电源、饱和食盐水、酚酞、淀粉碘化钾试纸);氯气性质实验视频或教师演示。
第1课时 粗盐提纯
【学习目标】
1.知道从海水中获得食盐的主要方法和原理;2.掌握粗盐提纯(除去不溶性杂质)的步骤和基本操作;3.能选择合适试剂除去粗盐中的可溶性杂质(Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄²⁻),会分析试剂加入的先后顺序。
【情境导入】
海洋是一个巨大的资源宝库,海水中含量最多的盐是NaCl(氯化钠)。人们从海水中提取食盐已有数千年历史。从海水中直接得到的粗盐含有多种杂质,如何除去杂质、得到较纯净的食盐?
【知识梳理】
1.从海水中获取食盐
人们利用日光和风力使水分蒸发,从海水中析出食盐晶体,这种从海水中提取食盐的方法称为盐田法,其原理是蒸发结晶(因为氯化钠的溶解度受温度影响较小,不宜用降温结晶的方法获得)。
2.粗盐的成分
粗盐的主要成分是NaCl,除含泥沙等难溶性杂质外,还含有CaCl₂、MgCl₂、Na₂SO₄等可溶性杂质,即粗盐溶液中常见的杂质离子有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄²⁻。
3.粗盐的提纯(除去难溶性杂质)
实验步骤:溶解→过滤→蒸发结晶。
操作
主要仪器
玻璃棒的作用
注意事项
溶解
烧杯、玻璃棒
搅拌,加速溶解
加适量蒸馏水
过滤
铁架台(带铁圈)、漏斗、烧杯、玻璃棒
引流
操作要点:“一贴、二低、三靠”
蒸发
铁架台(带铁圈)、蒸发皿、玻璃棒、酒精灯
搅拌,防止局部温度过高造成液滴飞溅
当出现较多量固体时停止加热,利用余热将剩余水分蒸干
过滤操作要点“一贴、二低、三靠”:一贴指滤纸紧贴漏斗内壁;二低指滤纸边缘低于漏斗边缘、漏斗内液面低于滤纸边缘;三靠指烧杯口紧靠玻璃棒、玻璃棒下端轻靠三层滤纸一侧、漏斗下端管口紧靠承接滤液的烧杯内壁。
⭐高频考点:玻璃棒在溶解、过滤、蒸发三个步骤中的作用各不相同,蒸发时“出现较多量固体即停止加热、利用余热蒸干”,是上海合格考实验题的常考点。
4.除去粗盐中的可溶性杂质
要除去粗盐溶液中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄²⁻,可选用下列试剂(均需过量):
杂质离子
所选试剂
发生反应的化学方程式(以杂质物质为例)
Ca²⁺
Na₂CO₃溶液
CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl
Mg²⁺
NaOH溶液
MgCl₂+2NaOH=Mg(OH)₂↓+2NaCl
SO₄²⁻
BaCl₂溶液
Na₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2NaCl
除杂原则:①所选试剂必须过量,保证杂质离子完全除去;②不能引入新的杂质离子;③加入的过量试剂必须能在后续操作中被除去。
⭐试剂加入顺序(核心考点):Na₂CO₃溶液必须在BaCl₂溶液之后加入,目的是除去前面过量的Ba²⁺(反应方程式:Na₂CO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl);充分反应后过滤,再向滤液中加入适量的稀盐酸,除去过量的OH⁻和CO₃²⁻。
⚠️稀盐酸必须在过滤之后加入,因为若先加稀盐酸,前面生成的Mg(OH)₂、CaCO₃、BaCO₃沉淀会重新溶解,达不到除杂目的;过量的盐酸在蒸发结晶时因盐酸有挥发性而被除去。
合理的加入顺序举例:BaCl₂→NaOH→Na₂CO₃→过滤→稀盐酸;或NaOH→BaCl₂→Na₂CO₃→过滤→稀盐酸。(只要满足“Na₂CO₃在BaCl₂之后”即可)
【问题探究】
1.过滤后所得滤液仍然浑浊,可能的原因有哪些?滤纸破损;倾倒液体时液面高于滤纸边缘;承接滤液的烧杯不干净(或漏斗不干净)。
2.蒸发时为什么不能把水分完全蒸干再停止加热?防止晶体受热飞溅,且停止加热后蒸发皿的余热足以将剩余水分蒸干。
3.某小组制得的精盐产率明显偏低,可能的原因有(写出两条):粗盐未充分溶解就过滤;蒸发时有液滴飞溅;得到的精盐未完全干燥就称量。
4.用冷却热饱和溶液的方法能不能从海水中大量获得食盐?为什么?不能;氯化钠的溶解度受温度影响较小,降温时析出的晶体很少,应采用蒸发结晶。
【考点训练】
1.从海水中提取食盐所采用的方法是( ) A.冷却热饱和溶液 B.蒸发结晶 C.过滤 D.蒸馏
【答案】1.B 氯化钠溶解度受温度影响小,用蒸发结晶。
2.粗盐提纯实验中三次用到玻璃棒,其作用分别是:溶解时__________;过滤时__________;蒸发时__________。
【答案】2.搅拌,加速溶解;引流;搅拌,防止局部温度过高造成液滴飞溅。
3.要除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄²⁻,下列试剂加入顺序合理的是( ) ①BaCl₂→NaOH→Na₂CO₃→过滤→盐酸 ②NaOH→BaCl₂→Na₂CO₃→过滤→盐酸 ③Na₂CO₃→BaCl₂→NaOH→过滤→盐酸 ④NaOH→Na₂CO₃→BaCl₂→过滤→盐酸
【答案】3.①②(Na₂CO₃必须在BaCl₂之后,以除去过量的Ba²⁺;盐酸在过滤之后加入)。
4.除去SO₄²⁻时选择BaCl₂而不选用Ba(NO₃)₂,原因是____________________;除去Ca²⁺、Mg²⁺时不选用K₂CO₃、KOH,原因是____________________。
【答案】4.防止引入NO₃⁻;防止引入K⁺(除杂不引入新的杂质离子)。
5.精盐产率=(精盐质量÷__________)×100%。某小组称取粗盐5.0 g,提纯后得到精盐4.2 g,产率为__________;若蒸发时液滴飞溅,测得的产率将__________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
【答案】5.所取粗盐质量;84%;偏低。
第2课时 电解饱和食盐水
【学习目标】
1.观察并描述电解饱和食盐水的实验现象,会检验两极产生的气体;2.能书写电解饱和食盐水的电极反应式和总反应方程式;3.了解氯碱工业的基本原理及阳离子交换膜的作用。
【知识梳理】
1.实验装置与现象
按装置图组装:U形管中盛放饱和食盐水(滴加几滴酚酞试液),两电极均为石墨电极(属于惰性电极),接通直流电源。
电极
与电源连接
实验现象
气体检验方法及现象
反应类型
阳极
正极
产生黄绿色、有刺激性气味的气体
用湿润的淀粉碘化钾试纸检验,试纸变蓝
氧化反应
阴极
负极
产生无色气泡,电极附近溶液逐渐变红
收集气体后靠近火焰,有爆鸣声(点燃时火焰呈淡蓝色)
还原反应
阴极附近溶液变红,说明阴极区生成了NaOH(OH⁻浓度增大)。
2.电解原理(⭐高频考点)
阳极(发生氧化反应)电极反应式:2Cl⁻ − 2e⁻=Cl₂↑;阴极(发生还原反应)电极反应式:2H⁺+2e⁻=H₂↑(H⁺来自水的电离;也可写作 2H₂O+2e⁻=H₂↑+2OH⁻)。
电解总反应方程式:2NaCl+2H₂O 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑。
阴、阳两极产生气体的体积比 V(H₂)∶V(Cl₂)=1∶1。若阴极产生H₂ 0.2 mol,则阳极产生Cl₂0.2 mol,电路中转移电子0.4 mol。
⭐现象描述抓关键词:阳极“黄绿色气体”、阴极“无色气泡+溶液变红”;“黄绿色”是Cl₂的特征颜色,试纸检验用淀粉碘化钾试纸(变蓝),不要写成“蓝色石蕊试纸先变红后褪色”(那是氯水的检验现象)。
3.氯碱工业
人们把以电解饱和食盐水为基础制取氯气、烧碱(NaOH)和氢气等产品的工业称为氯碱工业,它是目前化学工业的重要支柱之一。
工业电解槽中用阳离子交换膜把阳极室和阴极室隔开,该膜只允许Na⁺通过。其作用:①防止阴极区生成的NaOH与Cl₂接触发生反应;②防止H₂与Cl₂混合而发生爆炸。
【问题探究】
1.电解时向水中加入氯化钠的目的是什么?增强溶液的导电性;提供充足的Cl⁻,有利于在阳极获得Cl₂。
2.为什么只有阴极附近溶液先变红,而不是整个U形管内溶液同时变红?阴极H⁺(水)放电,水的电离平衡向右移动,OH⁻在阴极区不断生成,阴极附近OH⁻浓度最先增大。
3.(拓展)若把石墨电极换成铜电极作阳极,阳极上还能看到黄绿色气体吗?不能。铜是活性电极,阳极铜失电子溶解:Cu − 2e⁻=Cu²⁺,无Cl₂产生。
【考点训练】
1.电解饱和食盐水时,与电源负极相连的电极上发生( ) A.氧化反应 B.还原反应 C.既有氧化又有还原 D.非氧化还原反应
【答案】1.B 与负极相连的是阴极,H⁺得电子生成H₂。
2.电解饱和食盐水的总反应方程式为______________________;阳极产物是______,检验方法是______________________。
【答案】2.2NaCl+2H₂O —通电→ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑;Cl₂;用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近气体,试纸变蓝。
3.电解饱和食盐水一段时间后,溶液的pH__________(填“增大”“减小”或“不变”),原因是______________________。
【答案】3.增大;阴极区有NaOH(OH⁻)生成,c(OH⁻)增大。
4.工业上氯碱生产中使用阳离子交换膜的作用是______________________(写出两点)。
【答案】4.只允许Na⁺通过,防止阴极区生成的NaOH与Cl₂反应;防止H₂与Cl₂混合发生爆炸。
5.实验室电解饱和食盐水,阴、阳两极共收集到标准状况下的气体11.2 L,则理论上生成NaOH的质量为__________ g。
【答案】5.20 气体总物质的量0.5 mol,H₂和Cl₂各0.25 mol,转移电子0.5 mol,生成NaOH 0.5 mol,即20 g。
第3课时 氯气的性质
【学习目标】
1.掌握氯气的物理性质及闻气体气味的正确方法;2.掌握氯气与金属、非金属、水、碱的反应,能正确书写化学方程式并描述实验现象;3.理解氯水的成分和多重性质。
【知识梳理】
1.物理性质
氯气是一种黄绿色、有刺激性气味的有毒气体;密度比空气大,可用向上排空气法收集;能溶于水(常温常压下,1体积水约能溶解2体积氯气,所得溶液称为氯水);氯气易液化。
⚠️闻氯气(及其他气体)气味的正确方法:用手在瓶口轻轻扇动,使极少量气体飘进鼻孔;严禁把鼻孔凑到容器口去闻气体。实验室中多余的氯气要用NaOH溶液吸收,防止污染空气。
2.与金属单质反应(⭐化学方程式高频考点)
金属
条件
实验现象
化学方程式
产物
钠
点燃
剧烈燃烧,发出黄色火焰,产生白烟
2Na+Cl₂ 2NaCl
NaCl
铁
点燃
剧烈燃烧,产生棕褐色的烟
2Fe+3Cl₂ 2FeCl₃
FeCl₃(棕红色固体)
铜
点燃
剧烈燃烧,产生棕黄色的烟
Cu+Cl₂ CuCl₂
CuCl₂(棕黄色固体,其水溶液呈蓝绿色)
规律:氯气与变价金属(如Fe、Cu)反应时,生成该金属的高价态氯化物,说明氯气的氧化性很强。
⚠️现象描述注意区分:“烟”是固体小颗粒(如棕褐色的烟),“雾”是小液滴(如白雾),“火焰”用于气体燃烧(如苍白色火焰)——用词准确是现象描述题的得分点。
3.与非金属单质反应
H₂+Cl₂ 2HCl。现象:氢气在氯气中安静地燃烧,发出苍白色火焰,瓶口上方出现白雾(生成的HCl气体与空气中的水蒸气结合,形成盐酸小液滴)。
H₂与Cl₂的混合气体在光照(或点燃)条件下会发生爆炸,所以点燃氢气前必须检验氢气的纯度。
4.与水反应——氯水的成分(⭐⭐本节最核心考点)
化学方程式:Cl₂+H₂O ⇌ HCl+HClO;离子方程式:Cl₂+H₂O ⇌ H⁺+Cl⁻+HClO。该反应是可逆反应;HClO是弱酸,在离子方程式中不能拆写成离子形式。
新制氯水的成分——“三分四离”:分子有Cl₂、H₂O、HClO;离子有H⁺、Cl⁻、ClO⁻、OH⁻。
新制氯水表现出的性质
起主要作用的微粒
典型实验现象
黄绿色
Cl₂
观察氯水呈浅黄绿色
酸性
H⁺
使紫色石蕊试液变红
漂白性
HClO
使有色布条(或石蕊)褪色
与AgNO₃反应生成白色沉淀
Cl⁻
Ag⁺+Cl⁻=AgCl↓,沉淀不溶于稀硝酸
强氧化性
Cl₂、HClO
可氧化I⁻等还原性微粒
久置氯水最终会变为稀盐酸,原因用化学方程式表示为2HClO 2 2HCl+O₂↑,HClO不断消耗使Cl₂+H₂O的平衡向正反应(右)方向移动,Cl₂逐渐消失。
5.与碱反应
Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O——工业上用于制取“84”消毒液,其有效成分是NaClO。
2Cl₂+2Ca(OH)₂=CaCl₂+Ca(ClO)₂+2H₂O——工业上用于制取漂白粉(或漂粉精)。
上述两个反应中,氯元素的化合价由0价既升高到+1价、又降低到−1价,Cl₂既是氧化剂又是还原剂,这类反应称为歧化反应。
【实验探究】干燥氯气与湿润氯气的漂白性对比
将干燥的有色布条放入盛有干燥Cl₂的集气瓶中,布条不褪色;将湿润的有色布条放入Cl₂中,布条褪色。
结论:起漂白作用的物质是HClO,而不是Cl₂,即干燥的Cl₂没有漂白性,氯水、湿润的Cl₂才有漂白作用。
【问题探究】
1.自来水厂常用氯气对自来水进行杀菌消毒。用刚放出的自来水养金鱼,为什么要把水先在阳光下晒一段时间再用?促使水中溶解的Cl₂逸出,并促使HClO见光分解而除去。
2.新制氯水应保存在棕色瓶中并置于阴凉处,原因是HClO见光易分解;久置氯水的pH变小,漂白性变弱(消失)。
3.将新制氯水滴加到紫色石蕊试液中,可观察到什么现象?请解释原因。溶液先变红后褪色;变红是因为氯水中的H⁺显酸性,褪色是因为HClO具有漂白性。
【考点训练】
1.下列关于氯气的叙述中错误的是( ) A.氯气是黄绿色、有刺激性气味、有毒的气体 B.氯气的密度比空气大 C.氯气能溶于水 D.氯气的水溶液呈中性
【答案】1.D 氯水因含H⁺和HClO而呈酸性。
2.写出下列反应的化学方程式并描述主要现象:①铁丝在氯气中燃烧:______________________;②氢气在氯气中燃烧:______________________。
【答案】2.①2Fe+3Cl₂ 2FeCl₃,剧烈燃烧,产生棕褐色的烟;②H₂+Cl₂ 2HCl,安静地燃烧,发出苍白色火焰,瓶口上方有白雾。
3.新制氯水中含有多种微粒。使紫色石蕊试液“先变红”的微粒是________,“后褪色”起漂白作用的微粒是________;向氯水中加入AgNO₃溶液产生白色沉淀,反应的离子方程式为______________________。
【答案】3.H⁺;HClO;Ag⁺+Cl⁻=AgCl↓。
4.检验某溶液中是否含有Cl⁻:取少量溶液于试管中,先加入__________酸化,再加入__________溶液,若产生________色沉淀,则证明含有Cl⁻。其中“先酸化”的目的是______________________。
【答案】4.稀硝酸;AgNO₃;白;排除CO₃²⁻等杂质离子的干扰(Ag₂CO₃溶于稀硝酸,而AgCl不溶)。
5.下列物质中,能使干燥的有色布条褪色的是________(填序号)。①干燥的Cl₂ ②新制氯水 ③盐酸 ④Cl₂与水充分反应后的溶液
【答案】5.②④ 起漂白作用的是HClO。
第4课时 次氯酸和次氯酸盐
【学习目标】
1.掌握次氯酸的弱酸性、不稳定性和强氧化性(漂白性);2.掌握漂白粉、“84”消毒液的制法、有效成分、漂白原理及失效原因;3.能书写相关化学方程式,了解含氯消毒剂的安全使用。
【知识梳理】
1.次氯酸(HClO)的性质
①弱酸性:HClO是一元弱酸,酸性比碳酸弱,电离方程式为 HClO ⇌ H⁺+ClO⁻(部分电离)。
②不稳定性:2HClO —光照→ 2HCl+O₂↑(因此氯水需用棕色瓶避光保存)。
③强氧化性:能漂白有色物质,能杀菌消毒;HClO作氧化剂时被还原为Cl⁻,被漂白的有色物质发生了氧化反应,褪色后加热颜色不能恢复。
2.漂白粉和漂粉精
工业制漂白粉:2Cl₂+2Ca(OH)₂=CaCl₂+Ca(ClO)₂+2H₂O(用石灰乳吸收氯气)。
漂白粉的主要成分是CaCl₂和Ca(ClO)₂,有效成分是Ca(ClO)₂;漂粉精中Ca(ClO)₂的含量更高。
漂白原理(用化学方程式表示):Ca(ClO)₂+CO₂+H₂O=CaCO₃↓+2HClO,即利用空气中的CO₂和水反应生成有漂白作用的HClO。该反应说明酸性:H₂CO₃强于HClO(“强酸制弱酸”)。
失效原因:漂白粉敞口放置,先与空气中的CO₂、水蒸气反应生成HClO,HClO再分解:2HClO —光照→ 2HCl+O₂↑,最终失去漂白能力。因此漂白粉应密封保存在阴凉干燥处。
⚠️上海等级考经典陷阱:将CO₂通入NaClO溶液中,生成物是NaHCO₃而不是Na₂CO₃,化学方程式为NaClO+CO₂+H₂O=NaHCO₃+HClO;三种酸的酸性强弱顺序为 H₂CO₃ > HClO > HCO₃⁻。
3.“84”消毒液与含氯消毒剂的安全使用
“84”消毒液的有效成分是NaClO,洁厕灵的主要成分是盐酸,两者不能混合使用,否则会反应生成有毒的Cl₂,反应的离子方程式为Cl⁻+ClO⁻+2H⁺=Cl₂↑+H₂O(该反应中Cl⁻与ClO⁻发生归中反应)。
4.归纳对比
物质
制取原料
有效成分
漂白原理(用化学方程式表示)
“84”消毒液
Cl₂与NaOH溶液
NaClO
NaClO+CO₂+H₂O=NaHCO₃+HClO
漂白粉
Cl₂与石灰乳
Ca(ClO)₂
Ca(ClO)₂+CO₂+H₂O=CaCO₃↓+2HClO
两者漂白作用的本质都是HClO的强氧化性。
【问题探究】
1.向漂白粉溶液中加入少量稀盐酸,为什么能增强漂白效果?盐酸与Ca(ClO)₂反应生成更多HClO(反应:Ca(ClO)₂+2HCl=CaCl₂+2HClO)。
2.(拓展)向漂白粉溶液中通入过量CO₂,生成物是什么?Ca(ClO)₂+2CO₂+2H₂O=Ca(HCO₃)₂+2HClO(CO₂过量时CaCO₃转化为可溶的Ca(HCO₃)₂)。
3.为什么不能用pH试纸测定新制氯水的pH?氯水中的HClO能把pH试纸漂白褪色,无法准确读数。
4.氯气和漂白粉都能用于自来水的杀菌消毒,漂白粉比氯气更便于运输和保存,为什么?漂白粉是固体,性质较稳定;使用时再转化为HClO发挥作用。
【考点训练】
1.次氯酸具有的性质是( ) ①弱酸性 ②强氧化性 ③不稳定性 ④漂白性 A.①②③④ B.①②③ C.②③④ D.①③④
【答案】1.A
2.漂白粉的有效成分是__________;漂白粉在空气中久置会失效,用两个化学方程式表示失效原因:______________________、______________________。
【答案】2.Ca(ClO)₂;Ca(ClO)₂+CO₂+H₂O=CaCO₃↓+2HClO;2HClO 2HCl+O₂↑。
3.将CO₂通入NaClO溶液中,反应的化学方程式为______________________;该反应说明酸性强弱:H₂CO₃________HClO________HCO₃⁻(填“>”或“<”)。
【答案】3.NaClO+CO₂+H₂O=NaHCO₃+HClO;>;>。
4.“84”消毒液不能与洁厕灵(含盐酸)混合使用,原因用离子方程式表示为______________________,生成的__________气体有毒。
【答案】4.Cl⁻+ClO⁻+2H⁺=Cl₂↑+H₂O;Cl₂(氯气)。
5.新制氯水久置过程中,下列微粒数目减少的是________(填序号,下同),增多的是________。①Cl₂ ②H⁺ ③Cl⁻ ④HClO ⑤O₂
【答案】5.减少:①④;增多:②③⑤ HClO分解生成HCl和O₂,促使Cl₂+H₂O平衡右移。
本节综合检测(上海合格考/等级考题型)
1.粗盐提纯的三个步骤是__________、__________、__________;其中蒸发操作应在____________________时停止加热。
【答案】1.溶解;过滤;蒸发结晶;蒸发皿中出现较多量固体。
2.电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为______________________,阴极的电极反应式为______________________,总反应方程式为______________________。
【答案】2.2Cl⁻ − 2e⁻=Cl₂↑;2H⁺+2e⁻=H₂↑(或2H₂O+2e⁻=H₂↑+2OH⁻);2NaCl+2H₂O 2 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑。
3.(现象描述题)铁丝在氯气中燃烧的现象是______________________;氢气在氯气中燃烧的现象是______________________。
【答案】3.剧烈燃烧,产生棕褐色的烟;安静地燃烧,发出苍白色火焰,瓶口上方有白雾。
4.(氯水成分题)新制氯水中起漂白作用的微粒是__________;久置氯水的pH__________(填“增大”“减小”或“不变”),原因是______________________。
【答案】4.HClO;减小;HClO见光分解生成HCl,促使Cl₂+H₂O平衡右移,溶液中H⁺浓度增大。
5.(等级考)漂白粉在空气中久置失效,用化学方程式表示其原理:______________________、______________________。
【答案】5.Ca(ClO)₂+CO₂+H₂O=CaCO₃↓+2HClO;2HClO —光照→ 2HCl+O₂↑。
6.(等级考·定量综合)某小组模拟氯碱工业电解饱和食盐水,标准状况下在阳极收集到Cl₂ 2.24 L,则电路中转移电子__________ mol;阴极区生成NaOH的质量为__________ g;若将所得Cl₂全部用于制取漂粉精[有效成分Ca(ClO)₂],理论上可制得Ca(ClO)₂__________ g。
【答案】6.0.2;8;7.15 n(Cl₂)=0.1 mol,转移电子0.2 mol;生成NaOH 0.2 mol即8 g;由2Cl₂~Ca(ClO)₂得0.05 mol×143 g/mol=7.15 g。
7.(等级考·实验评价)某同学设计如下实验验证氯水的漂白性:将干燥的有色布条和湿润的有色布条分别放入两瓶干燥的氯气中。该实验能得出的结论是______________________;若要进一步证明起漂白作用的是HClO而不是盐酸,还需补充的实验是______________________。
【答案】7.干燥的Cl₂没有漂白性,Cl₂与水反应生成的物质具有漂白性;将有色布条放入稀盐酸中,布条不褪色,说明盐酸无漂白作用,从而说明起漂白作用的是HClO。
【课后作业】
1.背诵并默写本节的9个核心化学方程式:电解饱和食盐水(总反应)、Cl₂与H₂O、Cl₂与NaOH、Cl₂与Ca(OH)₂、HClO分解、Na+Cl₂、Fe+Cl₂、Cu+Cl₂、H₂+Cl₂;2.完成教材本节课后练习;3.整理错题:过滤操作要点、除杂顺序、氯水“三分四离”。
学科网(北京)股份有限公司
$
第2章 海洋中的卤素资源 第1节 海水中的氯(共4课时)
沪教版(2020)高中化学必修第一册 学案(学生版·挖空自测)
使用说明:挖空处均为上海合格考、等级考高频考点,请先独立完成,再对照教师版订正。
一、教学设计说明
1.教材与学情分析
本节内容选自沪教版(上海科学技术出版社,2020)高中化学必修第一册第2章《海洋中的卤素资源》第1节《海水中的氯》,是学生进入高中后系统学习元素化合物的第一节课。学生在初中已学习过滤、蒸发等基本操作和氧气、二氧化碳的制备与性质,具备一定的实验基础。本节以“海水中的氯”为真实情境,依次学习粗盐提纯、电解饱和食盐水、氯气的性质、次氯酸和次氯酸盐,既承载基本实验技能训练,又为后续第2节氧化还原反应和离子反应的学习提供丰富素材。
2.课时安排
课时
学习内容
核心考点
第1课时
粗盐提纯
溶解、过滤、蒸发操作及玻璃棒作用;可溶性杂质(Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄²⁻)的除去及试剂加入顺序
第2课时
电解饱和食盐水
电极判断、电极反应式、总反应方程式;氯碱工业及阳离子交换膜
第3课时
氯气的性质
Cl₂的物理性质;与金属、非金属、水、碱的反应;氯水的成分(“三分四离”)
第4课时
次氯酸和次氯酸盐
HClO的弱酸性、不稳定性、强氧化性;漂白粉、“84”消毒液;失效原理与Cl⁻检验
3.教学目标(化学学科核心素养)
(1)宏观辨识与微观探析:能从实验现象归纳氯及其化合物的主要性质,并能用化学方程式、离子方程式正确表征;
(2)证据推理与模型认知:通过电解饱和食盐水的实验现象推断两极产物,建立“电极—电源—反应类型”的对应模型;
(3)科学探究与创新意识:经历粗盐提纯、氯气性质验证等探究过程,掌握过滤、蒸发等基本操作;
(4)科学态度与社会责任:认识氯碱工业、含氯消毒剂对社会发展的价值及安全使用、环境保护的重要性。
4.教学重点与难点
重点:电解饱和食盐水的原理及电极反应式、总反应方程式的书写;氯气的化学性质及有关化学方程式;次氯酸和次氯酸盐的性质与应用。
难点:粗盐提纯中可溶性杂质除去的试剂顺序及误差分析;新制氯水成分与其多重性质之间的对应关系。
5.教学方法与课前准备
教学方法:实验探究法、问题驱动法、讲练结合法。课前准备:粗盐提纯分组实验(粗盐、蒸馏水、漏斗、蒸发皿等);电解饱和食盐水演示实验(U形管、石墨电极、直流电源、饱和食盐水、酚酞、淀粉碘化钾试纸);氯气性质实验视频或教师演示。
第1课时 粗盐提纯
【学习目标】
1.知道从海水中获得食盐的主要方法和原理;2.掌握粗盐提纯(除去不溶性杂质)的步骤和基本操作;3.能选择合适试剂除去粗盐中的可溶性杂质(Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄²⁻),会分析试剂加入的先后顺序。
【情境导入】
海洋是一个巨大的资源宝库,海水中含量最多的盐是___________。人们从海水中提取食盐已有数千年历史。从海水中直接得到的粗盐含有多种杂质,如何除去杂质、得到较纯净的食盐?
【知识梳理】
1.从海水中获取食盐
人们利用______和______使水分蒸发,从海水中析出食盐晶体,这种从海水中提取食盐的方法称为______,其原理是______(因为氯化钠的溶解度受温度影响______,不宜用降温结晶的方法获得)。
2.粗盐的成分
粗盐的主要成分是______,除含______等难溶性杂质外,还含有_______、_______、________等可溶性杂质,即粗盐溶液中常见的杂质离子有_________________。
3.粗盐的提纯(除去难溶性杂质)
实验步骤:______→______→______。
操作
主要仪器
玻璃棒的作用
注意事项
溶解
烧杯、玻璃棒
_________
加适量蒸馏水
过滤
铁架台(带铁圈)、漏斗、烧杯、玻璃棒
______
操作要点:“一贴、二低、三靠”
蒸发
铁架台(带铁圈)、蒸发皿、玻璃棒、酒精灯
__________________
当_________时停止加热,利用______将剩余水分蒸干
过滤操作要点“一贴、二低、三靠”:一贴指滤纸紧贴______;二低指滤纸边缘低于______、漏斗内液面低于______;三靠指烧杯口紧靠______、玻璃棒下端轻靠______一侧、漏斗下端管口紧靠___________。
⭐高频考点:玻璃棒在溶解、过滤、蒸发三个步骤中的作用各不相同,蒸发时“出现较多量固体即停止加热、利用余热蒸干”,是上海合格考实验题的常考点。
4.除去粗盐中的可溶性杂质
要除去粗盐溶液中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄²⁻,可选用下列试剂(均需过量):
杂质离子
所选试剂
发生反应的化学方程式(以杂质物质为例)
Ca²⁺
__________
CaCl₂+Na₂CO₃ = CaCO₃↓+2NaCl
Mg²⁺
________
MgCl₂+2NaOH=Mg(OH)₂↓+2NaCl
SO₄²⁻
_________
Na₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2NaCl
除杂原则:①所选试剂必须______,保证杂质离子完全除去;②不能引入________;③加入的过量试剂必须能在______中被除去。
⭐试剂加入顺序(核心考点):Na₂CO₃溶液必须在_________之后加入,目的是除去前面过量的______(反应方程式:Na₂CO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl);充分反应后______,再向滤液中加入适量的______,除去过量的______和_______。
⚠️稀盐酸必须在______之后加入,因为__________________;过量的盐酸在______时因盐酸有______而被除去。
合理的加入顺序举例:BaCl₂→NaOH→Na₂CO₃→______→______;或NaOH→BaCl₂→Na₂CO₃→过滤→稀盐酸。(只要满足“________________”即可)
【问题探究】
1.过滤后所得滤液仍然浑浊,可能的原因有哪些?__________________。
2.蒸发时为什么不能把水分完全蒸干再停止加热?__________________。
3.某小组制得的精盐产率明显偏低,可能的原因有(写出两条):__________________。
4.用冷却热饱和溶液的方法能不能从海水中大量获得食盐?为什么?__________________。
【考点训练】
1.从海水中提取食盐所采用的方法是( ) A.冷却热饱和溶液 B.蒸发结晶 C.过滤 D.蒸馏
2.粗盐提纯实验中三次用到玻璃棒,其作用分别是:溶解时__________;过滤时__________;蒸发时__________。
3.要除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄²⁻,下列试剂加入顺序合理的是( ) ①BaCl₂→NaOH→Na₂CO₃→过滤→盐酸 ②NaOH→BaCl₂→Na₂CO₃→过滤→盐酸 ③Na₂CO₃→BaCl₂→NaOH→过滤→盐酸 ④NaOH→Na₂CO₃→BaCl₂→过滤→盐酸
4.除去SO₄²⁻时选择BaCl₂而不选用Ba(NO₃)₂,原因是____________________;除去Ca²⁺、Mg²⁺时不选用K₂CO₃、KOH,原因是____________________。
5.精盐产率=(精盐质量÷__________)×100%。某小组称取粗盐5.0 g,提纯后得到精盐4.2 g,产率为__________;若蒸发时液滴飞溅,测得的产率将__________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
第2课时 电解饱和食盐水
【学习目标】
1.观察并描述电解饱和食盐水的实验现象,会检验两极产生的气体;2.能书写电解饱和食盐水的电极反应式和总反应方程式;3.了解氯碱工业的基本原理及阳离子交换膜的作用。
【知识梳理】
1.实验装置与现象
按装置图组装:U形管中盛放_______(滴加几滴______试液),两电极均为______电极(属于______电极),接通______电源。
电极
与电源连接
实验现象
气体检验方法及现象
反应类型
阳极
______
_________________
用____________检验,试纸______
______
阴极
______
__________________
收集气体后靠近火焰,有______(点燃时火焰呈淡蓝色)
______
阴极附近溶液变红,说明阴极区生成了______(OH⁻浓度增大)。
2.电解原理(⭐高频考点)
阳极(发生氧化反应)电极反应式:__________________;阴极(发生还原反应)电极反应式:_______________(H⁺来自______的电离;也可写作 2H₂O+2e⁻=H₂↑+2OH⁻)。
电解总反应方程式:__________________。
阴、阳两极产生气体的体积比 V(H₂)∶V(Cl₂)=______。若阴极产生H₂ 0.2 mol,则阳极产生Cl₂______ mol,电路中转移电子______ mol。
⭐现象描述抓关键词:阳极“黄绿色气体”、阴极“无色气泡+溶液变红”;“黄绿色”是Cl₂的特征颜色,试纸检验用淀粉碘化钾试纸(变蓝),不要写成“蓝色石蕊试纸先变红后褪色”(那是氯水的检验现象)。
3.氯碱工业
人们把以电解_______为基础制取______、__________和______等产品的工业称为______,它是目前化学工业的重要支柱之一。
工业电解槽中用________把阳极室和阴极室隔开,该膜只允许______通过。其作用:①防止阴极区生成的______与Cl₂接触发生反应;②防止H₂与Cl₂______而发生爆炸。
【问题探究】
1.电解时向水中加入氯化钠的目的是什么?__________________。
2.为什么只有阴极附近溶液先变红,而不是整个U形管内溶液同时变红?__________________。
3.(拓展)若把石墨电极换成铜电极作阳极,阳极上还能看到黄绿色气体吗?__________________。
【考点训练】
1.电解饱和食盐水时,与电源负极相连的电极上发生( ) A.氧化反应 B.还原反应 C.既有氧化又有还原 D.非氧化还原反应
2.电解饱和食盐水的总反应方程式为______________________;阳极产物是______,检验方法是______________________。
3.电解饱和食盐水一段时间后,溶液的pH__________(填“增大”“减小”或“不变”),原因是______________________。
4.工业上氯碱生产中使用阳离子交换膜的作用是______________________(写出两点)。
5.实验室电解饱和食盐水,阴、阳两极共收集到标准状况下的气体11.2 L,则理论上生成NaOH的质量为__________ g。
第3课时 氯气的性质
【学习目标】
1.掌握氯气的物理性质及闻气体气味的正确方法;2.掌握氯气与金属、非金属、水、碱的反应,能正确书写化学方程式并描述实验现象;3.理解氯水的成分和多重性质。
【知识梳理】
1.物理性质
氯气是一种______色、有______气味的______气体;密度比空气______,可用________收集;______溶于水(常温常压下,1体积水约能溶解______体积氯气,所得溶液称为______);氯气______。
⚠️闻氯气(及其他气体)气味的正确方法:__________________;严禁______________。实验室中多余的氯气要用________吸收,防止污染空气。
2.与金属单质反应(⭐化学方程式高频考点)
金属
条件
实验现象
化学方程式
产物
钠
______
__________________
2Na+Cl₂ 2NaCl
NaCl
铁
______
______________
2Fe+3Cl₂ ________
FeCl₃(棕红色固体)
铜
______
______________
Cu+Cl₂ _______
CuCl₂(棕黄色固体,其水溶液呈______色)
规律:氯气与变价金属(如Fe、Cu)反应时,生成该金属的______价态氯化物,说明氯气的氧化性______。
⚠️现象描述注意区分:“烟”是固体小颗粒(如棕褐色的烟),“雾”是小液滴(如白雾),“火焰”用于气体燃烧(如苍白色火焰)——用词准确是现象描述题的得分点。
3.与非金属单质反应
H₂+Cl₂ —______→ ______。现象:氢气在氯气中_______________,瓶口上方出现______(生成的HCl气体与空气中的______结合,形成盐酸小液滴)。
H₂与Cl₂的混合气体在______(或点燃)条件下会发生______,所以点燃氢气前必须_________。
4.与水反应——氯水的成分(⭐⭐本节最核心考点)
化学方程式:__________________;离子方程式:__________________。该反应是______反应;HClO是______,在离子方程式中______拆写成离子形式。
新制氯水的成分——“三分四离”:分子有______________;离子有_________________。
新制氯水表现出的性质
起主要作用的微粒
典型实验现象
黄绿色
______
观察氯水呈浅黄绿色
酸性
______
使紫色石蕊试液变红
漂白性
______
使有色布条(或石蕊)褪色
与AgNO₃反应生成白色沉淀
______
Ag⁺+Cl⁻=AgCl↓,沉淀不溶于稀硝酸
强氧化性
__________
可氧化I⁻等还原性微粒
久置氯水最终会变为______,原因用化学方程式表示为__________________,HClO不断消耗使Cl₂+H₂O的平衡向________方向移动,Cl₂逐渐消失。
5.与碱反应
Cl₂+2NaOH=____________+H₂O——工业上用于制取“84”消毒液,其有效成分是_______。
2Cl₂+2Ca(OH)₂=________________+2H₂O——工业上用于制取漂白粉(或漂粉精)。
上述两个反应中,氯元素的化合价由0价_________________,Cl₂既是______又是______,这类反应称为______。
【实验探究】干燥氯气与湿润氯气的漂白性对比
将干燥的有色布条放入盛有干燥Cl₂的集气瓶中,布条______;将湿润的有色布条放入Cl₂中,布条______。
结论:起漂白作用的物质是______,而不是______,即干燥的Cl₂______漂白性,氯水、湿润的Cl₂才有漂白作用。
【问题探究】
1.自来水厂常用氯气对自来水进行杀菌消毒。用刚放出的自来水养金鱼,为什么要把水先在阳光下晒一段时间再用?__________________。
2.新制氯水应保存在______中并置于______处,原因是___________;久置氯水的pH变______,漂白性变_______。
3.将新制氯水滴加到紫色石蕊试液中,可观察到什么现象?请解释原因。__________________。
【考点训练】
1.下列关于氯气的叙述中错误的是( ) A.氯气是黄绿色、有刺激性气味、有毒的气体 B.氯气的密度比空气大 C.氯气能溶于水 D.氯气的水溶液呈中性
2.写出下列反应的化学方程式并描述主要现象:①铁丝在氯气中燃烧:______________________;②氢气在氯气中燃烧:______________________。
3.新制氯水中含有多种微粒。使紫色石蕊试液“先变红”的微粒是________,“后褪色”起漂白作用的微粒是________;向氯水中加入AgNO₃溶液产生白色沉淀,反应的离子方程式为______________________。
4.检验某溶液中是否含有Cl⁻:取少量溶液于试管中,先加入__________酸化,再加入__________溶液,若产生________色沉淀,则证明含有Cl⁻。其中“先酸化”的目的是______________________。
5.下列物质中,能使干燥的有色布条褪色的是________(填序号)。①干燥的Cl₂ ②新制氯水 ③盐酸 ④Cl₂与水充分反应后的溶液
第4课时 次氯酸和次氯酸盐
【学习目标】
1.掌握次氯酸的弱酸性、不稳定性和强氧化性(漂白性);2.掌握漂白粉、“84”消毒液的制法、有效成分、漂白原理及失效原因;3.能书写相关化学方程式,了解含氯消毒剂的安全使用。
【知识梳理】
1.次氯酸(HClO)的性质
①______性:HClO是一元弱酸,酸性比碳酸______,电离方程式为 HClO ⇌ _________(部分电离)。
②______性:2HClO —______→ __________(因此氯水需用棕色瓶避光保存)。
③______性:能______有色物质,能______;HClO作氧化剂时被还原为______,被漂白的有色物质发生了______反应,褪色后加热颜色______恢复。
2.漂白粉和漂粉精
工业制漂白粉:2Cl₂+2Ca(OH)₂=________________+2H₂O(用______吸收氯气)。
漂白粉的主要成分是________________,有效成分是__________;漂粉精中__________的含量更高。
漂白原理(用化学方程式表示):__________________,即利用空气中的______和水反应生成有漂白作用的______。该反应说明酸性:H₂CO₃______HClO(“_______”)。
失效原因:漂白粉敞口放置,先与空气中的CO₂、水蒸气反应生成HClO,HClO再分解:__________________,最终失去漂白能力。因此漂白粉应______保存在______处。
⚠️上海等级考经典陷阱:将CO₂通入NaClO溶液中,生成物是NaHCO₃而不是Na₂CO₃,化学方程式为__________________;三种酸的酸性强弱顺序为 H₂CO₃ > ______ > _______。
3.“84”消毒液与含氯消毒剂的安全使用
“84”消毒液的有效成分是_______,洁厕灵的主要成分是______,两者______混合使用,否则会反应生成有毒的______,反应的离子方程式为__________________(该反应中Cl⁻与ClO⁻发生______反应)。
4.归纳对比
物质
制取原料
有效成分
漂白原理(用化学方程式表示)
“84”消毒液
Cl₂与NaOH溶液
_______
__________________
漂白粉
Cl₂与石灰乳
__________
__________________
两者漂白作用的本质都是___________。
【问题探究】
1.向漂白粉溶液中加入少量稀盐酸,为什么能增强漂白效果?__________________(反应:Ca(ClO)₂+2HCl=CaCl₂+2HClO)。
2.(拓展)向漂白粉溶液中通入过量CO₂,生成物是什么?__________________(CO₂过量时CaCO₃转化为可溶的Ca(HCO₃)₂)。
3.为什么不能用pH试纸测定新制氯水的pH?__________________。
4.氯气和漂白粉都能用于自来水的杀菌消毒,漂白粉比氯气更便于运输和保存,为什么?__________________。
【考点训练】
1.次氯酸具有的性质是( ) ①弱酸性 ②强氧化性 ③不稳定性 ④漂白性 A.①②③④ B.①②③ C.②③④ D.①③④
2.漂白粉的有效成分是__________;漂白粉在空气中久置会失效,用两个化学方程式表示失效原因:______________________、______________________。
3.将CO₂通入NaClO溶液中,反应的化学方程式为______________________;该反应说明酸性强弱:H₂CO₃________HClO________HCO₃⁻(填“>”或“<”)。
4.“84”消毒液不能与洁厕灵(含盐酸)混合使用,原因用离子方程式表示为______________________,生成的__________气体有毒。
5.新制氯水久置过程中,下列微粒数目减少的是________(填序号,下同),增多的是________。①Cl₂ ②H⁺ ③Cl⁻ ④HClO ⑤O₂
本节综合检测(上海合格考/等级考题型)
1.粗盐提纯的三个步骤是__________、__________、__________;其中蒸发操作应在____________________时停止加热。
2.电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为______________________,阴极的电极反应式为______________________,总反应方程式为______________________。
3.(现象描述题)铁丝在氯气中燃烧的现象是______________________;氢气在氯气中燃烧的现象是______________________。
4.(氯水成分题)新制氯水中起漂白作用的微粒是__________;久置氯水的pH__________(填“增大”“减小”或“不变”),原因是______________________。
5.(等级考)漂白粉在空气中久置失效,用化学方程式表示其原理:______________________、______________________。
6.(等级考·定量综合)某小组模拟氯碱工业电解饱和食盐水,标准状况下在阳极收集到Cl₂ 2.24 L,则电路中转移电子__________ mol;阴极区生成NaOH的质量为__________ g;若将所得Cl₂全部用于制取漂粉精[有效成分Ca(ClO)₂],理论上可制得Ca(ClO)₂__________ g。
7.(等级考·实验评价)某同学设计如下实验验证氯水的漂白性:将干燥的有色布条和湿润的有色布条分别放入两瓶干燥的氯气中。该实验能得出的结论是______________________;若要进一步证明起漂白作用的是HClO而不是盐酸,还需补充的实验是______________________。
【课后作业】
1.背诵并默写本节的9个核心化学方程式:电解饱和食盐水(总反应)、Cl₂与H₂O、Cl₂与NaOH、Cl₂与Ca(OH)₂、HClO分解、Na+Cl₂、Fe+Cl₂、Cu+Cl₂、H₂+Cl₂;2.完成教材本节课后练习;3.整理错题:过滤操作要点、除杂顺序、氯水“三分四离”。
学科网(北京)股份有限公司
$
相关资源
示范课
由于学科网是一个信息分享及获取的平台,不确保部分用户上传资料的 来源及知识产权归属。如您发现相关资料侵犯您的合法权益,请联系学科网,我们核实后将及时进行处理。