高中化学PEP教材教学-14第十四讲 富集在海水中的元素——氯.docx

第十四讲 富集在海水中的元素——氯
【教学目标】
1．了解氯气的物理性质。
2．认识氯气的氧化性，并从氯的原子结构特点和氯气跟金属、非金属、水、碱的反应，了解氯气是一种化学性质非常活泼的非金属。
3．掌握氯离子的检验方法。
4．了解氯气置换溴离子、碘离子的反应。
5．了解漂白粉的生产原理和漂白原理。
【知识梳理】
知识点一、氯气的性质及制备
1．原子结构
氯元素位于元素周期表中第三周期第ⅦA族，氯原子最外电子层上有7个电
子在化学反应中很容易得到1个电子形成Cl－，化学性质活泼，在自然界
没有游离态的氯，氯只以化合态存在（主要以氯化物和氯酸盐）。
2．物理性质
氯气是黄绿色气体，有刺激性气味，有毒，密度比空气大，易液化成液氯，
能溶于水（体积比1:2）。常见的易液化的气体还有NH3、SO2。
3．化学性质
氯气化学性质非常活泼，很容易得到电子，是强氧化剂，能与金属、非金属、
水以及碱反应。
（1）与金属反应（Na、Al、Fe、Cu等）
2Na + Cl2 点燃 2NaCl （现象：产生白烟）
Cu + Cl2点燃 CuCl2 （现象：产生棕黄色的烟，溶于水呈蓝绿色）
2Fe +3Cl2点燃 2FeCl3 （现象：产生棕褐色的烟，溶于水呈黄色）
注：①Cl2的氧化性较强，与变价金属反应时，一般生成高价态的金属氯化
物。如氯气与金属铁反应只生成FeCl3，而不生成FeCl2。②干燥的Cl2在常温下不与铁发生反应，因此可以用钢瓶储存干燥的氯气。
（2）与非金属反应
H2 + Cl2点燃或光照 2HCl（氢气在氯气中燃烧现象：安静地燃烧，发出苍白
火焰，瓶口有白雾。混合光照：发生爆炸）
2P + 3Cl2点燃 2PCl3（PCl3液态，白雾，Cl2不足）
2P + 5Cl2点燃 2PCl5（PCl5固态，白烟，Cl2充足）
注：P与Cl2实际反应时，两个反应均发生，产生白色烟雾。
（3）与水的反应
Cl2 + H2O HCl + HClO
离子方程式：Cl2+ H2O H＋+ Cl－+ HClO
Cl2既是氧化剂，又是还原剂。
（4）与碱的反应
与NaOH反应：Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O
与Ca(OH)2溶液反应：2Cl2＋2Ca(OH）2＝Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O
此反应用来制漂白粉，漂白粉的主要成分为Ca(ClO)2和CaCl2，有效成份
为Ca(ClO)2。
漂白粉之所以具有漂白性，原因是：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓+2HClO生成的HClO具有漂白性；同样，氯水也具有漂白性，因为氯水含HClO；NaClO同样具有漂白性，发生反应NaClO＋CO2＋H2O＝NaHCO3+HClO；干燥的氯气不能使红纸褪色，因为不能生成HClO，湿的氯气能使红纸褪色，因为氯气发生下列反应Cl2＋H2O＝HCl＋HClO
漂白粉久置空气会失效（涉及两个反应）：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO， ↑，漂白粉变质会有CaCO3存在，外观上会结块，久置空气中的漂白粉加入浓盐酸会有CO2气体生成，含 HCl杂质气体。
（5）与还原性的物质反应（Br-、I-、SO2、Fe2+、SO32-等）
Cl2 +2KI = 2KCl +I2 （用湿润的淀粉KI试纸检验Cl2）
2FeCl2 +Cl2 = 2FeCl3 （溶液由浅绿色变为黄色）
Cl2 +Na2SO3+H2O = Na2SO4+2HCl （除废水中的氯）
4．用途
制漂白粉、自来水杀菌消毒、农药和某些有机物的原料等。
1．实验室制法
（1）原理
用MnO2和浓盐酸加热反应。
MnO2 +4HCl(浓) ＝加热＝MnCl2 + 2H2O +Cl2↑
注意：
a.MnO2与稀盐酸不反应（过量的MnO2 与含4mol HCl的浓盐酸反应最终
得到的氯气不到1mol）。
b.反应要慢慢加热，以防HCl大量挥发。
c.反应中若4mol HCl参加反应，只有2mol被氧化。
d.可用KMnO4、KClO3代替MnO2作氧化剂
2KMnO4+16HCl(浓）= 2MnCl2 +2KCl +5Cl2↑ +8H2O
e.可用浓H2SO4和NaCl晶体代替浓盐酸与MnO2共热制Cl2
2NaCl +3H2SO4(浓)+ MnO2 ＝加热＝ MnSO4 + 2NaHSO4+ Cl2↑+ 2H2O
（2）装置
根据反应原理，按气体发生、净化、收集、尾气处理等过程，可用下图中装置制备干燥、纯净的Cl2。

2．工业制法
（1）电解饱和食盐水（氯碱工业）
2NaCl + 2H2O电解 2NaOH+H2↑+Cl2↑
（2）电解熔融的氯化钠
2NaCl（熔融）电解 2Na + Cl2↑

典型例题
1．（2015北师大附月考10）下列物质中，不能使干燥、有色布条褪色的是（ ）
A．Cl2 B．氯水
C．NaClO溶液 D． Na2O2与水反应后的溶液
答案：A
2．(2015朝阳期末10) 检验氯化氢气体中是否混有氯气，不可
用的方法是
A．用湿润的有色布条
B．用湿润的蓝色石蕊试纸
C．将气体通入硝酸银溶液
D．用湿润的淀粉碘化钾试纸
答案：C
知识点二、卤素的性质
卤素包括：氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At）
1．卤素的相似性
（1）卤族元素在周期表中处于第ⅦA族；
（2）最外层电子数均为7，是典型的非金属元素；
（3）单质均为双原子分子；
（4）主要化合价为-1价，最高正价为+7价（F除外）；
（5）均能形成气态氢化物；
2．卤素性质的递变性
（1） 单质的物理性质
单质颜色变深，熔沸点升高。

F2
Cl2
Br2
I2
常温下状态
气态
气态
液态
固态
颜色
淡黄绿色
黄绿色
深棕红色
紫黑色
水中溶解度
反应
溶解
溶解
微溶
有机溶剂中的颜色

黄色
橙红色
紫红色
熔沸点
低→高

（2）非金属性和单质氧化性逐渐减弱。
（3）与H2化合或与水反应由易到难。
（4）氢化物稳定性逐渐减弱。
（5）最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱。
（6）卤离子还原性逐渐增强。
（7）前面元素的单质能把后面元素单质置换出来。
（8）氢化物水溶液酸性依次增强。
3．卤素的特性
（1）氟
a．无正价和含氧酸。
b．F2不能把氯、溴、碘从相应卤化物的水溶液中置换出来，F2与H2O剧
烈反应生成HF和O2：2F2+2H2O=4HF +O2。
c．F2可与某些稀有气体反应。
d．HF、F2均能腐蚀玻璃。
e．在HX中唯有HF是弱酸。
f．在AgX中唯有AgF易溶于水。
g．F2在黑暗处就可以与H2爆炸化合；F只显负价，无含氧酸。
（2）溴
a．Br2是深红棕色液体，有挥发性。
b．Br2易溶于有机溶剂。
c．贮存少量的溴用水液封，瓶塞不能用橡皮塞。
d．AgBr用于照相底片和变色玻璃等。
（3）碘
a．I2易升华可利用该性质来分离提纯碘。
b．I2遇淀粉显蓝色：可利用该特性来检验I2的存在或间接检验其它物质。
c．I2与Fe反应时，只生成FeI2而不生成FeI3。其他卤素单质与Fe反应时
均得到Fe3+。
d．碘盐（成分为KIO3）可防治甲状腺肿大；AgI用于人工降雨。
1．卤离子的检验
AgCl、AgBr、AgI都不溶于酸，且颜色逐渐加深，分别为白色、浅黄色、黄
色，可用硝酸酸化的AgNO3溶液，检验Cl－、Br－、I－的存在。
2．卤化银的稳定性
卤化银见光易分解（AgF除外），如AgBr分解用于照相底片，AgI分解用于
人工降雨。
典型例题
1.（2015北师大附月考12）在给定温度和压强下影响气体所占体积大小的主要因素
A. 分子直径的大小 B. 分子间距离的大小
C. 分子间引力的大小 D. 分子数目的多少
答案：D
2. （2015中关村中学月考13）由阿伏加德罗常数和一个水分子的质量一个水分
子的体积（V水），不能确定的物理量有（ ）
A.1摩尔水的质量 B. 1摩尔水蒸汽的质量
C.1摩尔水的体积 D. 1摩尔水蒸汽的体积
答案：D
3.（2015二中期末4）同温同压下，含有相同分子数的下列气体的质量最大的是
A. O2 B. CH4 C. CO2 D. SO2
答案：D
4. （2015北师大附月考24）质量都为4.2 g 的A气体和B气体，在标准状况下
的体积分别为 3.36 L 和2.94 L，则这两种气体的摩尔质量之比为
A. 1 : 1 B. 15 : 13 C. 7 : 8 D. 8 : 7
答案：C
【巩固练习】
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．下列气体中，既有颜色又有毒性的是 ( )
A．N2 B．CO C．Cl2 D．CO2
答案C
2．下列化合物不能通过单质直接化合而制得的是 ( )
A．CuCl2 B．FeCl2 C．HCl D．Na2O2
答案B
3．下列有关氢气与氯气反应的叙述中，不正确的是 ( )
A．纯净的氢气在氯气里安静地燃烧，发出苍白色火焰
B．氢气与氯气反应生成的氯化氢气体与空气里的水蒸气结合，呈白雾状
C．氢气与氯气混合后，光照会发生爆炸
D．氢气与氯气的反应是化合反应，不是氧化还原反应
答案D
4．下列有关氯气的叙述中，正确的是 ( )
A．氯气可使湿的红布褪色，所以氯气具有漂白性
B．氯气是一种有毒气体，被列为“毒气”之列
C．在通常情况下，氯气可以和任何金属直接化合
D．闻其气味时要小心地将集气瓶放在鼻孔下直接闻
答案B
5．下列说法中，不正确的是 ( )
①钠、氢气都能在氯气中燃烧且都生成白色烟雾②铜丝在氯气中燃烧，生成蓝绿色的氯化铜③液氯就是氯气的水溶液，它能使干燥的有色布条褪色④久置的氯水，因氯气几乎完全挥发掉，剩下的就是水
A．只有① B．①和② C．①和④ D．①②③④
答案D
6．下列说法不正确的是 ( )
A．钠、铁和铜一样都能在氯气中燃烧生成金属氯化物
B．液氯是氯气的水溶液，它能使干燥的有色布条褪色
C．氯气跟变价金属反应生成高价金属氯化物
D．氯水具有杀菌、漂白作用是因氯水中含有强氧化性的次氯酸
答案B
7．湿润的蓝色石蕊试纸接触氯气后，其颜色变化为 ( )
A．变 B．变白 C．先变红再变白 D．不变色
答案C
8．下列氯化物中，既能由金属和氯气直接参与化合制得，又能由金属和盐酸反应制得的是 ( )
A．CuCl2 B．FeCl2 C．MgCl2 D．FeCl3
答案C
9．除去Cl2中少量的HCl气体，最好选用的试剂是 ( )
A．蒸馏水 B．二氧化锰 C．饱和食盐水 D．氢氧化钠溶液
答案C
10．现有盐酸、氯化钠、氢氧化钠和氯水四种溶液，可用来区别它们的一种试剂是( )
A．AgNO3 B．酚酞试液 C．紫色石蕊试液 D．饱和食盐水
答案C
11．下列物质中同时含有氯分子(Cl2)和氯离子(Cl－)的是 ( )
A．液氯 B．新制氯水 C．CaCl2溶液 D．次氯酸
答案B
12．下列各组离子在溶液中能大量共存的是 ( )
A．Ba2＋、Cu2＋、、
B．、H＋、Na＋、K＋
C．K＋、Na＋、、Cl－
D．H＋、Cl－、、Ag＋
答案C
13．为了证明氯酸钾晶体中含有氯元素，选用给出的试剂和操作，其操作顺序正确的是( )
①滴加AgNO3溶液②加水溶解③过滤、取滤液④与二氧化锰混合加热⑤加稀HNO3⑥与浓盐酸反应⑦加NaOH溶液加热⑧用淀粉碘化钾
A．④②③①⑤ B．⑥⑧ C．⑥⑦①⑤ D．②①⑤
答案A
14．下列物质中不含有氯离子的是 ( )
A．氯水 B．漂白粉
C．液氯 D．盐酸
答案C
15．某未知液中加入AgNO3溶液有白色沉淀生成，加入稀硝酸，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－ B．Cl－
C．Cl－ D．Cl－ OH
答案C
16．可以证明次氯酸是弱酸的事实是 ( )
A．可与碱反应 B．有漂白性
C．见光能分解 D．次氯酸钙溶液可与碳酸反应生成次氯酸
答案D
17．检验Cl－时，所用试剂稀HNO3的作用是 ( )
A．防止的干扰 B．防止Cl－的干扰
C．生成Ag2CO3沉淀 D．防止的干扰
答案A
18．为了防止吸入氯气中毒，可以用浸有某种物质水溶液的毛巾捂住鼻子，这种物质可以是 ( )
A．NaOH B．Na2CO3
C．NH3 D．NaCl
答案B
二、填空题
1．新制备的氯水呈黄绿色，说明氯水中有Cl2分子存在。向氯水中滴入几滴AgNO3溶液，立即有白色沉淀生成，说明氯水中有Cl－存在。紫色石蕊试液遇到氯水后，首先变红，但很快又褪色，这是因为氯水呈酸性，所以先变红，但是氯水中的HClO有漂白性(强氧化性)，所以褪色。
2．漂白液的有效成分是NaClO，工业上用Cl2和NaOH反应制取漂白液，其反应方程式为Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O。工业上之所以把氯气加工成漂白液再用于漂白，是因为①HClO不稳定；②次氯酸盐比较稳定、易于运输和保存。漂白液久置在空气中容易变质，用有关的反应方程式表示其原因：
(1)2NaClO＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋2HClO；
(2) 2HClO2HCl＋O2↑。
3．向盛有氯气的三个集气瓶中，分别注入约五分之一的下列液体并振荡，观察下图所记录的现象，判断各瓶注入的液体是什么，将注入液体的编码填入图下方相应的括号中。
A．AgNO3溶液 B．NaOH溶液 C．水

( B ) ( A ) ( C )

田
乙
丙
丁
田
—
↓
↓
—
乙
↓
—
↓
↑
丙
↓
↓
—
↓
丁
—
↑
↓
—
4．甲、乙、丙、丁分别是盐酸、碳酸钠、氯化钙、硝酸银4种溶液中的一种。将它们两两混合后，观察到的现象如右表所示，其中丁与乙混合产生的是无色气体。请回答下面的问题：
(1)写出丁与乙反应的离子方程式：
2H＋＋＝H2O＋CO2↑
(2)这4种溶液分别是(用化学式表示其溶质)：
甲CaCl2；乙Na2CO3；丙AgNO3；丁HCl。
5．对宇航员从天外某星球外层空间取回的气体样品进行如下实验：
①将气体样品溶于水，发现其主要成分气体A易溶于水；
②将A的浓溶液与MnO2共热生成一种黄绿色气体单质B，B通入NaOH溶液中生成两种钠盐；
③A的稀溶液与锌粒反应生成气体C，C与B组成的混合气体经光照发生爆炸，生成气体A，实验测得反应前后气体体积不变。
据此回答下列问题：
(1)写出A、B、C的化学式：A HCl；B Cl2；C H2。
(2)写出A的浓溶液与MnO2共热的化学方程式MnO2＋4HCl(浓)＝加热＝MnCl2＋
Cl2↑＋2H2O。
(3)写出B通入NaOH溶液的离子方程式Cl2＋2OH－＝Cl－＋ClO－＋H2O。
【拓展提升】
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．实验室制取氧气的试管壁上沾附有MnO2，除去沾附的MnO2可用的试剂是 ( )
A．蒸馏水 B．氢氧化钾溶液 C．稀盐酸 D．热的浓盐酸
答案D
2．浓盐酸和Ca(ClO)2能发生如下反应：Ca(ClO)2＋4HCl(浓)＝CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O，用贮存很久的漂白粉与浓盐酸反应制得的氯气中，可能含有的杂质气体是 ( )
①CO2 ②HCl ③H2O ④O2
A．①②③ B．②③④ C．②③ D．①④
答案A
3．实验室制备氯气，尾气用NaOH溶液吸收而不用澄清石灰水吸收的理由是 ( )
A．氯气不与石灰水反应
B．氢氧化钙微溶于水，所以澄清石灰水中氢氧化钙的含量少，吸收的氯气少
C．氯气与氢氧化钙反应生成氯化钙难溶于水
D．澄清石灰水能吸收空气中的二氧化碳而变浑浊
答案B
4．饮用水的消毒剂有多种，其中杀菌消毒能力强且不会影响水质的理想消毒剂是( )
A．液氯 B．漂白粉
C．臭氧 D．明矾
答案C
5．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．Na2S D．AlCl3
答案D
6．曾用做麻醉剂的氯仿(CHCl3)，常因保存不慎而被空气氧化，产生有毒的光气(COCl2)，反应为2CHCl3＋O2＝2HCl＋2COCl2(氯仿和光气均难溶于水)。为防止事故，使用前可用于检验氯仿是否变质的试剂是 ( )
A．NaOH溶液
B．酚酞溶液
C．干燥的蓝色石蕊试纸
D．硝酸酸化的AgNO3溶液
答案D
7．溴化碘(IBr)的化学性质跟卤素单质相似，它跟水反应的化学方程式为：IBr＋H2O＝HBr＋HIO。下列有关的叙述中，不正确的是 ( )
A．IBr是双原子分子
B．在很多反应中，IBr是氧化剂
C．和NaOH反应能生成NaBr
D．和H2O反应时，IBr既是氧化剂又是还原剂
答案D
8．将下列物质分别滴加到干燥的有色布条上，不能使其褪色的是 ( )
A．新制的氯水
B．液氯
C．次氯酸钙溶液
D．盐酸和次氯酸钠的混合溶液
答案B
9．下列反应不属于氧化还原反应的是 ( )
A．2F2＋2H2O＝4HF＋O2
B．Cl2＋H2O＝HCl＋HClO
C．BrCl＋H2O＝HCl＋HBrO
D．2Cl2＋2Ca(OH)2＝CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O
答案C
10．1820年德贝莱纳用MnO2催化KClO3分解制氧，发现制得氧气有异常的气味，使该气体通过KI淀粉溶液，溶液变蓝。则该氧气中可能混有 ( )
A．Cl2 B．Br2 C．HCl D．CO2
答案A
二、填空题
1．在某NaOH溶液里加入几滴酚酞试液，溶液显红色，向其中逐滴加入新制的饱和氯水，当滴到最后一滴时，红色突然褪去。回答下列问题。
(1)产生该现象的原因可能有：
①氯水中的H＋与OH－反应。
②氯水中HClO使红色褪去。
(2)简述怎样用实验证明红色褪去的原因是①或者是②。
向褪色后的溶液中再滴加NaOH溶液，若红色再现，则是①的原因造成的；若红色不再出现，则是②的原因造成的。
2．室温下，三种中学化学常见的单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体和无色气体，在一定条件下它们的反应如下：

请回答
(1)C的化学式为H2。
(2)写出反应①的化学方程式2Fe＋3Cl2＝点燃＝2FeCl3。
(3)写出反应③的离子方程式Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑。
(4)D、E、F三种物质的水溶液中均含有一种相同的主要阴离子是Cl－，检验该阴离子所用的试剂硝酸银溶液和稀硝酸。

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