第2讲富集在海水中的元素B4.doc

2013届高考化学大一轮复习学案(新人教版)——第2讲　富集在海水中的元素(一)——氯及其化合物
第2讲　富集在海水中的元素(一)——氯及其化合物
[考纲解读]　1.了解Cl2的性质及应用，并能用氧化还原反应的观点解释Cl2的性质。2.知道Cl2的实验室制法。3.掌握氯水的成分，氯的重要化合物HCl、HClO、次氯酸盐的重要性质及应用。

考点一　氯气
1．物理性质
颜色
状态
气味
密度
毒性
溶解性

气体

比空气大
有毒
1体积水溶解
2体积Cl2

注意：实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是用手在瓶口轻轻扇动，仅使极少量气体飘进鼻孔。
2．氯气的化学性质(写出反应方程式和部分反应现象，指出在反应中表现氧化性还是还原性)

与Fe：　　　　　　　　，产生
　　色烟
与Cu：　　　　　　　，产生,
　　色烟
与H2：　　　　　　　　，产生
　　色火焰
与NaOH：　　　　　　　　
与Ca(OH)2：　　　　　　　
与碱
与FeCl2：　　　　　　　
与SO2＋H2O：　　　　　　　

与KI溶液：　　　　　　　
与还
原剂

Cl2均表现　　　

与单质

氯
气
的
化
学
性
质

与H2O：　　　　　　　　　

Cl2既表现　　　，又表现　　　

Cl2表现　　　

1．如遇到氯气泄漏应如何自救？
2．下列氯化物中，既能由金属和氯气直接反应得到，又能由金属和盐酸反应制得的是
A．FeCl2 B．AlCl3 C．FeCl3 D．CuCl2
3．把氯气通入下列各物质的溶液中，阴离子和阳离子都能被氧化的是 (　　)
A．NaOH B．Na2SO3 C．FeBr2 D．FeSO4

考点二　几种含氯化合物
1．次氯酸(HClO)
(1)不稳定性：化学方程式为__________________________________________________。
(2)弱酸性：比碳酸酸性____，电离方程式为_____________________________________。
(3)强氧化性：具有________性。
2．Ca(ClO)2的主要化学性质
(1)Ca(ClO)2是________的有效成分，它的稳定性比HClO____。
(2)水解显____性，其水解离子方程式：_________________________________________。
(3)与酸反应生成________，作为漂白或消毒剂的原理可用化学方程式表示为________________________________________________________________________。

4．将Cl2通入石蕊试液中的现象是什么？能用pH试纸测定氯水的pH值吗？

5．如何保存氯水、漂白粉？说明原因。

6．工业上用Cl2和碱制漂白粉、漂粉精及漂白液。请回答下面的问题：
(1)工业上将氯气制成漂粉精的主要目的是______________________________________，
制漂粉精的主要反应的化学方程式是___________________________________________。
(2)下列物质露置在空气中会变质，在变质过程中既有非氧化还原反应发生，又有氧化还原反应发生的是________。
A．生石灰 B．漂白粉 C．NaOH D．Na2SO3
(3)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________(填编号)。
①HCl　②O2　③CO2　④H2O(气)

氯水成分寻找方法及氯水性质的探究
1．氯水成分寻找方法
氯水中存在三个平衡关系：
(1)Cl2＋H2OHCl＋HclO (2)HClOH＋＋ClO－ (3)H2OH＋＋OH－
根据可逆反应的特点，即可得出氯水中存在的各种微粒。

2．氯水的多重性质
氯水的各种成分决定了它具有多重性质：
(1)Cl2的氧化性——与还原性物质反应。如：
2FeCl2＋Cl2===2FeCl3(除去FeCl3溶液中的FeCl2)
SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4(SO2和Cl2 1∶1混合物通入水中不再具有漂白性)
Na2SO3＋Cl2＋H2O===2HCl＋Na2SO4(除去水中的余氯)
(2)HCl——酸性和Cl－的性质
向NaHCO3溶液中加入氯水，有气泡产生就是利用了盐酸的酸性。
加入AgNO3溶液可以检验出氯水中的Cl－，现象是有白色沉淀生成。
(3)HClO的氧化性
在解释漂白性、杀菌消毒时，使用的是HClO的氧化性。
向氯水中滴加紫色石蕊溶液，先变红(H＋作用的结果)，后褪色(HClO作用的结果)。
【例1】　某学习小组设计以下四个实验探究氯水的成分，请根据下表回答问题。
实验序号
实验方法
实验现象
结论
①
将氯水滴加到AgNO3溶液中
生成白色沉淀

②
将氯水滴加到含有酚酞的NaOH溶液中

③

淀粉­KI试纸变蓝色
氯水中含有Cl2
④
将足量的氯水滴加到Na2CO3溶液中

氯水中含有H＋
(1)实验①得出的结论______________________________________________________。
(2)指出实验②和实验④中的“实验现象”：

②________________，④________________________________________________________________________。
(3)实验③中“实验方法”的具体操作过程是____________________________________。
(4)通过实验②的“实验现象”，同学们得出两个不同的结论。这两个结论可能是a.________________________________________________________________________，
b．________________________________________________________________________。
请设计简单的实验证明哪一个是正确的________________________________________。
【例2】　饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓的HClO溶液方法之一。某同学运用这一方法，尝试制取HClO溶液并进行了如下定性实验：
①在试管中加入过量的块状碳酸钙，再加入约20 mL饱和氯水，充分反应，有少量气泡产生，溶液的黄绿色褪去；
②过滤，将滤液滴在有色布条上，发现其漂白性更强；
③为了确定反应产物，将滤液分为三份，分别进行以下实验：
第一份与石灰水混合，立即产生大量白色沉淀；
第二份与稀盐酸混合，立刻产生大量气泡；
第三份加热，看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生。
经检测，上述实验中产生的无色气体均为CO2气体。
(1)试解释可以在饱和氯水中加入石灰石制备HClO的原因：________________________。
(2)写出步骤③中第一份及第二份滤液发生反应的离子方程式：
第一份_____________________________________________________________________。
第二份_____________________________________________________________________。
(3)试根据所学知识推测，在②的滤液中含有的溶质，除了溶解的极少量氯气外，还含有的其他溶质为(写化学式)____________________________________________________。

氯气的实验室制备中的绿色化学思想
化学是一门以实验为基础的学科，通过实验可以使学生观察到语言难以表达清晰的实验现象，在实验过程中除了培养学生的观察能力、实验能力外，还应培养绿色化学思想。实验过程中必定会涉及有毒、有害物质，实验中要求用最少的药品获得最佳的实验效果、最大限度地减少废弃物及尾气排放，提高环保意识。实验室制取Cl2的过程中，绿色化学思想得到了充分的体现。其具体过程如下：

【例3】　用50 mL 12 mol·L－1的浓盐酸与足量的MnO2混合加热，并用排水法收集Cl2，结果在标准状况下收集到的Cl2的体积远小于3.36 L，请分析可能的原因。
【例4】　某学习小组通过查阅资料发现用KClO3和浓盐酸反应也可以制备氯气。为此该小组利用如图所示装置在实验室中制取Cl2并探究其相关性质：

(1)装置A中存在一处错误，请改正这处错误：___________________________________。
(2)写出装置A中发生反应的化学方程式：______________________________________。
(3)为了除去氯气中的氯化氢，需要在装置A、B之间添加装置E，装置E中所盛装的试剂为__________。为了探究使有色布条褪色的是氯气还是氯气与水反应的生成物，需要在整套装置中添加装置E，其中加入浓硫酸，装置E在整套装置中的添加位置为________(填序号)。
a．A、B之间 b．B、C之间 c．C、D之间 d．D之后
(4)取下集气瓶B，将铁丝加热至红热状态，伸入到集气瓶B中，可以观察到的现象是___________________________________________________________________________，
能检验该反应产物中铁元素价态的试剂是__________(填序号)。
a．氯水 b．蒸馏水和铁粉 c．氢氧化钠溶液 d．KSCN溶液
(5)另外一个化学学习小组就环境保护方面指出了上述装置的缺陷，并给出了改进措施，该改进措施是_______________________________________________________________。

高考题组一　有关Cl2及其化合物所参与的离子反应
1．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)将氯气溶于水制备次氯酸：Cl2＋H2O===2H＋＋Cl－＋ClO－ (　　) (2010·天津理综，5C)
(2)用惰性电极电解熔融氯化钠：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－(　　)(2010·江苏，3A)
(3)FeBr2溶液与等物质的量Cl2反应：2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2===2Fe3＋＋4Cl－＋Br2 (　　)
(2010·课标全国卷，13D)
(4)向次氯酸钙溶液中通入过量CO2：Ca2＋＋2ClO－＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO (　　)(2009·宁夏理综，12A)
(5)漂白粉在空气中失效：ClO－＋CO2＋H2O===HClO＋HCO (　　)
(2009·江苏，11A)
(6)用浓盐酸与MnO2反应制取少量氯气：MnO2＋2H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O (　　)
(2009·江苏，11B)
(7)在强碱溶液中次氯酸钠与Fe(OH)3反应生成Na2FeO4：3ClO－＋2Fe(OH)3===2FeO＋3Cl－＋H2O＋4H＋ (　　)
(2009·江苏，11D)

高考题组二　氯气的制备及性质
2．实验室制备氯气的装置如下图。图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置，其中错误的是 (　　)

A．① B．② C．③ D．④
3．(2011·大纲全国卷，29改编)请回答下列实验室中制取气体的有关问题。
下图是用KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。

装置B、C、D的作用分别是：
B________________________________________________________________________；
C________________________________________________________________________；
D________________________________________________________________________。

4．(2010·上海，18)右图是模拟氯碱工业生产中检查氯气是否泄漏的装
置，下列有关说法错误的是 (　　)
A．烧瓶中立即出现白烟
B．烧瓶中立即出现红棕色
C．烧瓶中发生的反应表明常温下氨气有还原性
D．烧杯中的溶液是为了吸收有害气体

5．(2010·大纲全国卷Ⅰ，12)一定条件下磷与干燥氯气反应，若0.25 g 磷消耗掉314 mL氯气(标准状况)，则产物中PCl3与PCl5的物质的量之比接近于 (　　)
A．3∶1 B．5∶3 C．2∶3 D．1∶2
6．(2009·海南，13)有关物质存在如图所示的转化关系(部分产物已省略)。通常C为气体单质，G为紫黑色固体单质。实验室中，常用固体E在B的催化下加热制取气体单质H。

请回答下列问题：
(1)反应①的化学方程式为____________________________________________________。
(2)反应②的离子方程式为____________________________________________________。
(3)写出另外一种实验室制取H的化学方程式： __________________________________。
(4)D溶液与Pb(NO3)2溶液混合可形成沉淀，此沉淀的Ksp＝7.0×10－9。将等体积的D溶液与Pb(NO3)2溶液混合，若D的浓度为1×10－2 mol·L－1，则生成沉淀所需Pb(NO3)2溶液的最小浓度为______________。

挖掘隐含条件，紧扣关键词

开始沉淀时的pH
沉淀完全时的pH
Mg2＋
9.6
11.0
Ca2＋
12.2
c(OH－)＝1.8 mol·L－1
课时规范训练
教材习题回扣
1．(必修1P87－4)下列不能使有色布条褪色的物质是 (　　)
A．氯水 B．次氯酸钠溶液 C．漂白粉溶液 D．氯化钙溶液
2．(必修1P87－6)“84”消毒液在日常生活中使用广泛，该消毒液无色，有漂白作用。它的有效成分是下列物质中的一种，这种物质是 (　　)
A．NaOH B．NaClO C．KMnO4 D．Na2O2
3．(必修1P88－11改编)某地化工厂的贮氯罐意外发生泄漏，下列关于安全处理措施不正确的是 (　　)
A．紧急组织群众沿逆风方向疏散
B．消防队员向贮氯罐周围空气中喷洒稀NaOH溶液
C．处在该环境中的群众，应用浸有稀氨水的毛巾捂住鼻子，趴在低洼处等待救援
D．处在该环境中的群众，应用浸有一定浓度NaHCO3的毛巾捂住鼻子，向高处转移
4．(必修1P107－1)瑞典化学家舍勒将软锰矿(主要成分是MnO2)与浓盐酸混合加热，在世界上首先制得了氯气。反应的化学方程式为________________________________________。
其中，氧化剂是________，还原剂是__________。高锰酸钾是强氧化剂，用高锰酸钾与浓盐酸混合在常温下即可反应生成氯气。从反应条件分析，高锰酸钾与二氧化锰相比，谁的氧化性更强？__________。
5．(必修1P88－14改编)实验室里通常用MnO2与浓盐酸反应制取氯气，为进行有关氯气的性质实验，需要4瓶容积为100 mL的氯气。(室温下，氯气的密度为2.91 g·L－1。)
(1)制取4瓶氯气，理论上需要MnO2固体的质量是____________(浓盐酸过量，并可以补充)。
(2)实际称量的MnO2固体的质量必须适当多于理论量，主要原因是__________________。
能力提升训练
1．氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质，它具有较强的氧化性，下列叙述中不正确的是 (　　)
A．红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧，生成棕黄色的烟
B．通常状况下，干燥的氯气能和Fe反应
C．纯净的H2在Cl2中安静地燃烧，发出苍白色火焰，集气瓶口呈现雾状；光照H2和Cl2的混合气体时，因迅速化合而爆炸
D．氯气能与水反应生成HClO和HCl，久置氯水最终变为稀盐酸

2．检验氯化氢气体中是否混有Cl2，可采用的方法是 (　　)
A．用干燥的蓝色石蕊试纸 B．用干燥的有色布条
C．将气体通入硝酸银溶液 D．用湿润的淀粉­KI试纸
3．今有甲、乙、丙三瓶等体积的新制氯水，浓度均为0.1 mol·L－1。如果在甲瓶中加入少量的NaHCO3晶体(n mol)，在乙瓶中加入少量的NaHSO3晶体(n mol)，丙瓶不变。片刻后，甲、乙、丙三瓶溶液中HClO的物质的量浓度的大小关系是(溶液体积变化忽略不计) (　　)
A．甲＝乙>丙 B．甲>丙>乙 C．丙>甲＝乙 D．乙>丙>甲
4．实验室用下列两种方法制氯气：①用含HCl 146 g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87 g MnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气 (　　)
A．①比②多 B．②比①多 C．一样多 D．无法比较
5．饱和氯水长时间放置后，下列微粒在溶液中的物质的量减少的是 (　　)
①Cl2　②HClO　③H2O　④HCl　⑤O2
A．①② B．①②③ C．①②④ D．①②⑤
6．下列离子方程式正确的是 (　　)
A．漂白粉溶液在空气中失效：ClO－＋CO2＋H2O===HClO＋HCO
B．用浓盐酸与MnO2反应制取少量氯气：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
C．Fe(OH)3溶于氢碘酸：Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
D．向Na2S2O3溶液中通入足量氯气：S2O＋2Cl2＋3H2O===2SO＋4Cl－＋6H＋
7．某同学用下列装置制备并检验Cl2的性质。

下列说法正确的是 (　　)
A．Ⅰ图中：如果MnO2过量，浓盐酸就可全部被消耗
B．Ⅱ图中：量筒中发生了加成反应
C．Ⅲ图中：生成蓝色的烟
D．Ⅳ图中：湿润的有色布条能褪色，将硫酸溶液滴入烧杯中，至溶液显酸性，结果有Cl2生成
8．“84”消毒液(由氯气通入氢氧化钠溶液中制得)、生石灰是预防甲型H1N1流感的常见物质，下列有关说法正确的是 (　　)
A．“84”消毒液中c(Na＋)＝c(Cl－)＋c(HClO)
B．温度不变，只在饱和石灰水溶液中加入生石灰，c(H＋)不变
C．适当加热“84”消毒液、饱和石灰水，溶液pH都增大
D．用pH试纸测定某“84”消毒液显碱性，可得pH＝8.5
9．将0.03 mol Cl2缓缓通入含0.02 mol H2SO3和0.02 mol HBr的混合溶液中，在此过程溶液的c(H＋)与Cl2用量的关系示意图是(溶液的体积视为不变) (　　)

10．ClO2是一种广谱型的消毒剂，根据世界环保联盟的要求，ClO2将逐渐取代Cl2成为自来水的消毒剂。工业上ClO2常用NaClO3和Na2SO3溶液混合并加H2SO4酸化后反应制得，在以上反应中NaClO3和Na2SO3的物质的量之比为 (　　)
A．1∶1 B．2∶1 C．1∶2 D．2∶3
11．将Cl2通入盛有湿润有色布条的密闭容器中时发现布条褪色，有的同学认为是Cl2造成的，还有的同学认为是Cl2和H2O反应的产物造成的。为此探究如下：

其中，气体A的主要成分是Cl2，杂质是空气和水蒸气。
回答下列问题：
(1)浓硫酸的作用是__________________________________________________________。
(2)证明Cl2无漂白性而Cl2和H2O反应产物有漂白性的实验现象为_________________。
(3)为进一步确定使有色布条褪色的物质是HClO还是HCl，还应补充什么实验操作：_______________________________________________________________________      _。
该实验观察到的什么现象可进一步证明HClO有漂白性______________________  ____。

(4)从物质性质的方面看，这套设计还存在隐患，事故表现是________________________。
请在图中的虚线框内以图的形式表明克服事故隐患的措施。
12. 某化工厂生产的漂白粉，产品说明书如下：
漂白粉使用说明书
[主要成分]次氯酸钙，氯化钙
[用法用量]每次取漂白粉2 g，水1 000 mL，配成0.2%～0.3%的浊液。
将病人用具浸泡其中5～10分钟，如需要，浓度可提高，时间可延长。
[注意事项]……
请你回答：
(1)请你为漂白粉写一份保存、使用的注意事项(不超过30字)。
________________________________________________________________________。
(2)用化学方程式表示：
①漂白粉的生产原理：_______________________________________________________；
②一般情况下，漂白粉失效的主要原因：______________________________________(用化学方程式表示)。
13．(1)为了提高生活用水的卫生标准，自来水厂常同时使用Cl2和FeSO4·7H2O进行消毒、净化，以改善水质，其原因是_________________________________________________。
(2)为了延长液氯杀菌时间，某些自来水厂在用液氯进行消毒处理时，还加入少量液氨，其反应的化学方程式为NH3＋HClOH2O＋NH2Cl(一氯氨)。已知NH2Cl比HClO稳定，试分析加液氨能延长液氯杀菌时间的原因：__________________________________。
14．下图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是常见的气体发生装置；Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ是气体收集装置，根据要求回答下列问题：

(1)若用MnO2与浓盐酸反应制取氯气，应选用发生装置____________，用方程式表示制取氯气的反应原理是________________________________________________________。

(2)若用KMnO4与浓盐酸反应制取氯气，应选用发生装置__________，试完成并配平下列离子方程式：
MnO＋____Cl－＋____H＋===____Mn2＋＋____Cl2↑＋________。
(3)若选用Ⅳ为氯气的收集装置，应该在试管口放置一团棉花，该棉花团应用____________溶液浸湿，其作用是_____________________________________________。
(4)若选用Ⅴ为氯气收集装置，则氯气应从__________口通入。用化学方法检验氯气收集满了的方法是____________________________________________________________。
15．某校化学实验兴趣小组为了探究在实验室制备Cl2的过程中有水蒸气和HCl挥发出来，同时证明氯气的某些性质，甲同学设计了如下图所示的实验装置(支撑用的铁架台省略)，
按要求回答问题。

(1)下列方法中，可制得氯气的正确组合是________。
①MnO2和浓盐酸混合共热　②KMnO4和浓盐酸混合
③次氯酸钠和浓盐酸混合　④K2Cr2O7和浓盐酸混合
⑤KClO3和浓盐酸混合共热
A．①②⑤　　 B．②④⑤　　 C．①②④　　 D．全部可以
(2)若用含有0.2 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应制取Cl2，制得的Cl2体积(标准状况下)总是小于1.12 L的原因是________________________________________________。
(3)①装置B的作用是________________________________________________________，
现象是_____________________________________________________________________。
②装置C和D出现的不同现象说明的问题是____________________________________。
③装置E的作用是__________________________________________________________。
④写出装置F中发生反应的离子方程式：________________________________________。
(4)乙同学认为甲同学的实验有缺陷，不能确保最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种。为了确保实验结论的可靠性，证明最终通入AgNO3溶液的气体只有一种，乙同学提出在某两个装置之间再加一个装置。你认为该装置应加在________与________之间(填装置字母序号)，装置中应放____________________试剂。

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