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
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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 $

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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
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