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学科: 化学 |
| 教学内容：高一化学氯气 |
【基础知识精讲】
一、Cl2的物理性质
在通常情况下，氯气为黄绿色气体，有刺激性气味的有毒气体.易液化，能溶于水(1∶2)，氯水颜色呈淡黄色.闻Cl2时：应距Cl2一尺左右，用手轻轻扇一下集气瓶口上方空气，让少量的Cl2进入嗅觉.
二、Cl2的化学性质
原子结构：
，Cl2是较强的氧化剂，最低价-1，最高价+7.氯元素是活泼的非金属，
1.与金属反应
2Na+Cl2
2NaCl(白烟)
Cu+Cl2CuCl2(棕黄色烟，加少量水显绿色，冲稀后变蓝色)
变价金属与Cl2反应时显高价，如FeFeCl3.干燥的Cl2可用钢瓶贮存.
2.与非金属反应
H2+Cl2
2HCl(白雾)
纯净的H2可在Cl2中燃烧，发出苍白色火焰.HCl溶于水成为盐酸.
广义的燃烧：任何发光，发热的剧烈化学反应都可以叫燃烧.
3.与水反应
Cl2+H2O ＝ HCl+HClO(仅部分与水反应)
Cl2溶于水含有粒子：H2O、Cl2、H+、Cl-、HClO、ClO-、OH-等
2HClO
2HCl+O2↑
HClO是一种极弱的酸(写离子方程式时应写成分子式形式)是一种强氧化剂，用于消毒剂、漂白剂.久置的氯水即成稀盐酸.
4.与碱反应
Cl2+2NaOH ＝ NaClO+NaCl+H2O (尾气处理)
工业上用Cl2与石灰乳作用制漂粉精：
2Cl2+2Ca(OH)2
＝ 
+2H2O
漂白原理：Ca(ClO)2→HClO起漂白杀菌作用的是HClO
Ca(ClO)2+H2O+CO2 ＝ CaCO3↓+2HClO (空气中)
Ca(ClO)2+2HCl ＝ CaCl2+2HClO (加酸可加速漂白)
5.与某些具有还原性的物质的反应 如
Cl2+2KI ＝ 2KCl+I2 (可用湿润的KI试纸来检验Cl2)
2FeCl2+Cl2 ＝ 2FeCl3
Cl2+Na2SO3+H2O ＝ Na2SO4+2HCl
三、Cl-检验
用HNO3酸化的AgNO3溶液
Ag++Cl- ＝ AgCl↓ 白色
四、Cl2的实验室制备
(1)装置图
(2)药品：MnO2和浓盐酸 (稀盐酸则难以发生)
(3)原理：MnO2+4HCl(浓) 
MnCl2+Cl2↑+2H2O
(4)主要仪器：①分液漏斗 ②洗气瓶(长进短出)
③尾气吸收装置(因Cl2有毒污染空气)：本气体发生装置为三大发生装置之一，适用于固体(或液体)与液体在加热条件下制气体的实验.
(5)收集方法：利用Cl2密度比空气密度大且能溶于水，难溶于饱和食盐水，可用向上排空气法或排饱和食盐水法.
(6)净化：因浓HCl有挥发性，制的Cl2中常混有HCl、H2O杂质，常用饱和食盐水除HCl，用浓H2SO4加以干燥Cl2.
(7)检验：湿润的KI淀粉试纸.
五、氯气的用途
任何一种物质的用途与其性质是分不开的.
氯气的用途和性质关系
| 氯气的用途 | 氯气的性质 |
| 漂白剂 | Cl2与水反应生成 |
| 消毒剂 | 的HClO具有强氧化性 |
| 工业上合成盐酸 | H2与Cl2反应生成HCl |
| 制漂白粉 | Cl2与Ca(OH)2反应 |
| 制农药 | Cl2与P反应生成的PCl3可用于制农药 |
| 制氯仿(CHCl3) | Cl2与CH4反应 |
【重点难点解析】
1.氯水的成分和性质
(1)氯水的成分
氯水是氯气的水溶液，通常情况下为浅黄色溶液，氯水中只有部分Cl2与水反应，其化学方程式为：
Cl2+H2O
HCl+HClO
新制的氯水中含Cl2、H2O、HClO等分子和H+、Cl-、ClO-、OH-等离子.
(2)氯水的性质
氯水具有多种物质的性质：Cl2、HClO具有强氧化性，HCl具有强酸性，HClO具有弱酸性……
氯水的性质比较复杂，有可能存在多种成分同时作用于一种物质.在一般情况下，认为是溶液中氯分子的性质.若为盐酸或次氯酸的性质，主要有下面几种情况.
①作为盐酸的性质：当与弱酸的盐或硝酸银溶液作用时，主要作为盐酸性质，例如：
氯水与Na2CO3溶液反应：
Cl2+2H2OHCl+HClO
2HCl+Na2CO3 ＝ 2NaCl+CO2↑+2HclO
氯水与AgNO3溶液反应：
Cl2+H2OHCl+HClO
HCl+AgNO3→AgCl↓+HNO3
总方程式：Cl2+H2O+AgNO3 ＝ AgCl↓+HClO+HNO3
注意：不是形成AgClO，因HClO是弱酸，且次氯酸的盐类溶于水，不能生成沉淀.
②作为次氯酸的性质：当氯水用于漂白(与有机化合物色素作用)、消毒、杀菌，溶液的保存和溶液酸性的变化等.利用的化学性质是强氧化性和不稳定性.
③要注意液氯与氯水的区别：液氯是纯净物，成分是Cl2分子，而氯水是混合物.
2.化学现象中的烟、雾、气的区别
(1)烟：大量细小固体颗粒分散在气体中的现象.例：Cu在Cl2中燃烧生成(CuCl2)棕黄色烟.
(2)雾：大量细小液滴分散在气体中.例如HCl气体在空气中遇水蒸气生成的雾(盐酸小液滴).
(3)烟雾：大量细小固体颗粒与大量细小液滴同时分散在气体中的现象.例如：磷在氯气中燃烧生成PCl3、PCl5的混合物的现象.
(4)气：是指气态物质.若气体无色，则肉眼看不到，若有色才能观察到.
【难解巧解点拨】
例1 下列常用的干燥剂中，不能干燥氯气的是( )
A.浓H2SO4 B.碱石灰 C.磷酐 D.无水氯化钙
分析 淘汰法.作干燥剂的物质必须具备两个条件：(1)本身具有很强的吸水性；(2)不能与被干燥的物质发生反应.碱石灰是NaOH和CaO的混合物，能与Cl2发生反应，故答案选(B).
例2 下列各种化合物中，含氯质量分数为47.65%的是( )
A.HCl B.AgCl C.NaCl D.KCl
分析 估算法.由题意知，含氯量为47.65％，接近一半，所以选项中化合分子式里除氯外的另一元素的含量也接近一半(但稍大)，原子量应稍大于氯的原子量(35.5).观察各元素的原子量：H：1 Ag:108 Na:23 K:39，便可确定答案为D.
例3 自来水可以用氯气消毒.某学生用这种自来水去配制下列物质的溶液，不会产生明显的药品变质问题的是( )
A.AgNO3 B.FeCl2 C.Na2SO3 D.AlCl3
分析 分析法.用氯气消毒的自来水中，含有少量的氯，具有氧化性，能氧化还原性物质，水里含有一定量氯离子.自来水中存在的Cl2可发生下列反应：Cl2+H2O+Ag+ ＝H-+AgCl↓+HClO,2Fe2++Cl2 ＝ 2Fe3++2Cl-,Cl2+SO2-3+H2O ＝ 2H++2Cl-+SO2-4,故答案为D.
【课本难题解答】
P72 七 2. AgNO3+HCl=HNO3+AgCl↓，1mol
HCl生成1molAgCl沉淀，n(HCl)=
=0.034mol
n(AgCl)=0.0034mol,m(AgCl)=0.0034×143.5g=0.49g
【典型热点考题】
例1 下列各化合物不能直接由单质间化合制取的是( )
A.FeCl3 B.CuCl2 C.AlCl3 D.FeCl2
解析 因Cl2化学性质很活泼，与可变价态金属反应时生成高价态化合物，Fe元素有+2价，+3价，Cu元素有+1价，+2价，Al元素只有+3价，所以选D.
答案 D
例2 在反应6HCl+KClO3=KCl+3Cl2↑+3H2O中，被氧化的氯元素与被还原的氯元素的物质的量之比是( )
A.5∶1 B.6∶1 C.3∶1 D.1∶6
解析 此反应中，KClO3是氧化剂，氯元素被还原；HCl是还原剂，氯元素被氧化.氧化和还原发生在同种元素之间.对此类反应，应注意所谓“交错原则”：即发生此类反应时，氧化产物中被氧化的元素的化合价不得高于还原产物中被还原的同种元素的化合价.因此，KClO3的还原产物是Cl2而不是KCl，否则，就会出现“交错”现象.
答案 A
例3 下列关于氯水的叙述正确的是( )
A.新制的氯水中只含有Cl2和H2O分子
B.新制的氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后变白
C.光照氯水有气泡逸出，该气体是Cl2
D.氯水放置数天后PH值会变小
解析 新制的氯水中含有H2O、Cl2、HClO、H+、Cl-、ClO-等，光照氯水产生的气体是O2(2HClO
2HCl+O2↑)，故(A)、(C)选项不符合要求.
氯水中的H+可使石蕊变红，HClO具有漂白性可使石蕊褪色，前者反应速率较快，后者反应速率较慢，故先变红后褪色(变为纸的本色——白色)；氯水放置数天后，因HClO不稳定且为弱酸，慢慢分解生成O2和盐酸(强酸)，溶液酸性增强了，PH值会变小.因此(B)、(D)选项符合题意.
答案 B、D
例4 将固体NaCl放入浓H2SO4，用酒精灯加热.反应过程中消耗19.6g硫酸.将生成的HCl通入60g质量分数为20％的NaOH溶液中，若滴入石蕊试液，溶液呈 色.
解析 判断过量问题计算的前提是：首先必须正确写出有关反应的化学方程式，一旦原理错，则会导致步步错.
此题用酒精灯加热达不到强热温度，故NaCl和浓H2SO4按下式发生反应：
NaCl+H2SO4(浓)
NaHSO4+HCl↑.根据生成HCl的质量和NaOH的质量［60×20％=12(g)］判断谁过量，即可知滴入石蕊后溶液呈什么颜色.
设19.6g浓H2SO4跟NaCl反应生成HClxg,有
NaCl+ H2SO4(浓) NaHSO4+ HCl↑
98 36.5
19.6g xg
=
解得x=7.3
又设7.3gHCl与ygNaOH恰好反应，有
HCl+ NaOH ＝ NaCl+H2O
36.5 40
7.3g yg
=
解得y=8＜12
故NaOH过量，溶液呈碱性，石蕊变蓝色.
答案 蓝色
例5 下图表示在没有通风橱收集纯净的氯气时设计的装置图，图中A、B是可控制的弹簧铁夹.
(1)烧杯中盛放的液体是 ；其作用是 ；水槽中应盛放的液体是 .
(2)简述操作过程：(从氯气已经产生开始)在收集氯气之前，应 ，当氯气纯度合乎要求时，应 ，当氯气取集完毕时，应 .
解析 (1)因为Cl2有毒，实验时又没有通风橱，所以多余的Cl2一定要用溶液吸收.烧杯中盛放的液体是NaOH溶液，其作用是吸收多余的Cl2.因为Cl2可溶于水且与水反应，所以Cl2不能用排水法收集，而要用排饱和食盐水法收集，所以水槽中盛放的液体是饱和食盐水.
(2)当刚产生氯气时，打开B夹，关上A夹.当氯气纯度合乎要求时，应打开A夹，关闭B夹，当氯气收集完毕时，应关闭A夹，打开B夹.
答案 (1)NaOH溶液 吸取多余的氯气 饱和食盐水 (2)打开B夹，关上A夹 应打开A夹，关闭B夹 关闭A夹，打开B夹.
【同步达纲练习】
一、选择题
1.灼热的铜丝放入盛有氯气的集气瓶内，发生化学反应后，再向集气瓶中注入少量水可观察到的现象是( )
A.棕色的雾 B.棕色的烟 C.绿色溶液 D.棕色溶液
2.潮湿的Cl2，新制的氯水、次氯酸及漂粉精能使有色布条褪色，其原因是这些物质中含有( )
A.HCl B.Ca(ClO)2 C.Cl2 D.HClO
3.在Cl2与水反应中下列说法正确的是( )
A.Cl2是氧化剂 B.Cl2是还原剂
C.Cl2既是氧化剂又是还原剂 D.Cl2发生了还原反应
4.下列离子方程式书写正确的是( )
A.Cl2与水反应：Cl2+H2O ＝ 2H++Cl-+ClO-
B.NaCl溶液与稀硫酸混合加热 Cl-+H+HCl↑
C.盐酸滴入AgNO3溶液中Cl-+Ag+ ＝ AgCl↓
D.CaCl2溶液与Na2CO3溶液反应Ca2++CO32- ＝ CaCO3↓
5.下列关于氯水的叙述正确的是( )
A.新制的氯水中只含有Cl2和H2O分子
B.新制的氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色
C.光照氯水有气泡逸出，该气体是Cl2
D.氯水放置数天后PH值将变小
6.下列说法不正确的是( )
A.H2在Cl2中燃烧会产生苍白色火焰.
B.氯水用于漂白表现了HClO的强氧化性.
C.漂粉精是混合物，其有效成分是次氯酸钠.
D.漂粉精放入稀酸中可以提高漂白速度.
7.下列粒子或物质中化学性质最活泼的是( )
A.Cl- B.Cl C.Cl2 D.液氯
8.用自来水(用Cl2消毒)养金鱼时，将水注入鱼缸的前需在阳光下暴晒一段时间，目的是( )
A.使水的硬度减小 B.使水中HClO分解
C.起到杀菌作用 D.增加水中O2的含量
二、用化学方程式表示下列各反应(是离子反应的用离子方程式表示且标出②⑤⑥⑦⑨反应中电子转移数目)
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
三、填空题
10.实验室用MnO2和浓盐酸反应制Cl2时，除Cl2外往往还含有 等气体杂质，这是因为 .为检验纯Cl2的性质可先通过 以除去其中的 ，再通过盛有 的洗气瓶除去 .
11.漂粉精是用Cl2与 反应来制取的制取反应方程式为_____________漂粉精是
(填纯净物、混合物)，其有效成分为 (化学式).Cl2和漂粉精用于漂白物体是因为在一定条件下产生 之故.
四、计算题
12.用含MnO2的质量分数为80％的软锰矿不与足量的浓盐酸反应.制取6.76LCl2(标况)至少需这种软锰矿石多少克?若浓盐酸质量分数为37％密度为1.19g/cm3，反应中至少消耗这种盐酸多少毫升?
【素质优化训练】
一、选择题
1.证明次氯酸是一种弱酸的事实是( )
A.次氯酸不稳定易分解 B.次氯酸钙与CO2和H2O作用
C.次氯酸是一种强氧化剂 D.次氯酸能漂白有色物
2.为了防止储存氯气的钢瓶被腐蚀，钢瓶在装入氯气之前必须( )
A.充入惰性气体 B.用水清洗干净
C.必须彻底干燥 D.用酸除去铁锈
3.把含有某一种氯化物杂质的氯化镁粉未95mg溶于水后，与足量的硝酸银溶液反应，生成氯化银沉淀300mg，则该氯化镁中的杂质可能是( )
A.NaCl B.AlCl3 C.KCl D.CaCl2
4.下列反应都能制取Cl2，为了制等量的Cl2，起还原作用的HCl用量最少的是( )
A.MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
B.2KMnO4+16HCl(浓) ＝ 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
C.KClO3+6HCl(浓) ＝ KCl+3Cl2↑+3H2O
D.2HCl
H2↑+Cl2↑
5.今有四瓶黑色粉未，分别是CuO、MnO2、Fe粉和C粉.能将它们一一鉴别出来的一种试剂是( )
A.稀H2SO4 B.稀盐酸 C.NaOH溶液 D.浓盐酸
6.用MnO2和浓盐酸制取Cl2时，当有4molHCl被氧化时生成的Cl2在标准状况下的体积是( )
A.22.4L B.44.8L C.67.2L D.89.6L
7.1molMnO2与含HCl4mol浓盐酸反应，在不考虑HCl挥发的情况下得到的Cl2为( )
A.2mol B.1mol C.小于1mol D.大于2mol
二、填空题
8.现有XYZ三种元素
(1)X的单质可以在Z的单质中燃烧生成XZ，火焰为苍白色
(2)XZ极易溶于水同时电离出X+和Z-其水溶液可使蓝色石蕊试纸变红.
(3)X、Y、Z的单质在常温下为气体.
(4)两分子X的单质可以和Y单质化合生成两分子X2Y(常温下为液体)
(5)Z的单质溶于X2Y中得到溶液具有漂白性，推断
①XYZ各为何元素?(写元素符号)
X Y Z
②XZ和X2Y各是什么物质(写化学式)
XZ X2Y
三、计算题
9.在密闭容器中盛有H2、O2、Cl2的混合气体通过由火花点燃三种气体正好完全反应，冷却到室温即得溶液的质量分数为25.26％，则原容器中H2、O2、Cl2的分子数之比是多少?
【生活实际运用】
世界环保联盟即将全面禁止在自来水中加氯气，推广采用高效杀菌消毒剂的二氧化氯(ClO2)，黄绿色气体.目前欧洲和我国主要采用Kestins法(原料为氯酸钠和盐酸)制取ClO2，该法的优点是同时产生Cl2(占ClO2体积的一半)，使产物浓度降低.
(1)试写出该法制ClO2的化学方程式
(2)Cl2和ClO2都是通过强氧化性作用而杀菌消毒，试计算在同质量时，ClO2氧化能力是Cl2的 倍.
答案 (1)6NaClO+4HCl ＝ Cl2+2ClO2+6NaCl+2H2O
(2)计算倍数：
ClO2氧化时Cl元素化合价由+4价降为-1价，而Cl2由0价降为-1价
则设质量同为m， n(ClO2)=
则Cl2O氧化时有转移电子数
=
5
n(Cl2)=
Cl2氧化时有转移电子数n(Cl2)= 2
氧化能力比 
=(5):(2)=71:31
【知识验证实验】
1.怎样通过实验鉴别稀盐酸和稀硝酸两种溶液?
准备 在实验室准备两支洁净的试管和胶头滴管.
操作 各取两种无色溶液少量分别注入两支洁净的试管中，再分别滴入几滴AgNO3溶液.
现象及结论 出现白色沉淀为稀盐酸，无明显变化者为稀HNO3.
2.实验室制Cl2，若只有MnO2，没有浓盐酸，可用何种物质替代?替代后可用何种装置制取?
提示：用NaCl晶体和浓硫酸替代，装置同实验室用MnO2和浓盐酸制Cl2的装置，反应原理为：
2NaCl+H2SO4Na2SO4+2HCl
4HCl+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O
【知识探究学习】
1.比较次氯酸的漂白作用与活性炭的褪色作用在本质上的区别.
次氯酸具有强氧化性，能使有色物质氧化而褪色，是化学变化，漂白后的物质一般不恢复到原色.而活泼炭的褪色作用是它的吸附作用引起，吸附了有色物质而褪色，是物理变化过程.
2.实验室制Cl2，除可用MnO2作氧化剂氧化浓盐酸制Cl2外，还可用哪些物质作氧化剂氧化浓盐酸制Cl2?请在老师指导下完成.
提示：还可用到的氧化剂有：KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、K2Cr2O7等，另外，我国古代用CuCl2作催化剂，在450℃时利用空气中的O2跟HCl反应制Cl2，这一反应的化学方程式为
试比较MnO2、KMnO4、O2三种氧化剂氧化能力的强弱.
参考答案：
【同步达纲练习】
一、1.C 2.D 3.C 4.CD 5.B、D 6.C 7.B 8.B
二、9.①2Na+Cl22NaCl
③H2+Cl22HCl
④Cl-+Ag+=AgCl↓
⑧ClO-+H+
HClO
三、10.HCl和H2O；浓盐酸具有挥发性；饱和食盐水;HCl；浓H2SO4；H2O、11.石灰乳；2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O；混合物；Ca(ClO)2；HClO
四、12.32.8g；100mL
【素质优化训练】
一、1.B 2.C 3.B 4.C 5.D 6.B 7.C
二、8.①X∶H Y∶O Z∶Cl ②HCl H2O
三、9.13∶6∶1