高三化学一轮复习-42-氯及其化合物教学设计.doc

第四章 非金属及其化合物
第二课时 氯及其化合物
〖复习目标〗
（1）掌握氯元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。
（2）了解氯元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。
（3）掌握Cl2的实验室制法(包括所用试剂、仪器，反应原理和收集方法)。
（4）卤族元素的性质递变规律及与化工生产相结合的资源综合利用。
〖教学重点〗氯元素单质及其重要化合物的主要性质及应用、Cl2的实验室制法
〖教学难点〗氯及其化合物性质的应用
〖教学过程〗

【知识精讲】
1、氯气的性质
（1）物理1、氯气的性质
（1）物理性质性质
颜色
状态
气味
密度
毒性
溶解性
黄绿色
气体
刺激性
比空气大
有毒
1体积水溶解约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）化学性质
Cl的最外层有7个电子，易得到1个e-，具有很强的氧化性，能跟很多具有还原性的物质发生反应，如金属、非金属单质、化合物等。
①与金属反应
铜、铁在氯气中燃烧的化学方程式为：
Cu+Cl2 CuCl2 (棕黄色烟)
2Fe+3Cl2 2FeCl3 （棕褐色烟)
②与非金属反应
氢气在氯气中燃烧的化学方程式为：
H2+Cl2 2HCl (苍白色火焰)
氢气与氯气的混合气体在光照条件下发生爆炸
H2+Cl2 2HCl
③与水反应：Cl2+H2O = HCl+HClO
④与碱反应
氯气与水或碱反应，氯的化合价既有升高又有降低，因而氯气既表现氧化性又表现还原性。
a、与烧碱反应：Cl2+2NaOH = NaCl+NaClO+H2O ，
b、制取漂白粉： 2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
漂白粉的主要成分是 CaCl2、Ca(ClO)2 ，有效成分是 Ca(ClO)2。
漂白粉的漂白原理是：Ca(ClO)2+2HCl =CaCl2+2HClO
Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO
产生的HClO具有漂白性和强氧化性。由于HClO见光易分解，所以漂白粉应密封保存。
⑤跟还原性物质反应
a、氯气与KI溶液： 2KI+Cl2=2KCl+I2。
b、氯气与FeCl2溶液： 2FeCl2+Cl2=2FeCl3。
c、向氯水中通入SO2： SO2+2H2O+Cl2=H2SO4+2HCl。
（3）次氯酸和次氯酸盐的性质
①次氯酸(HClO)
a、不稳定性：化学方程式为2HClO2HCl＋O2↑。
b、弱酸性：比碳酸酸性弱。
c、强氧化性：具有漂白性，能杀菌消毒。
②Ca(ClO)2的主要化学性质
a、Ca(ClO)2的稳定性比HClO强。
b、水解显碱性，其水解离子方程式：ClO－＋H2OHClO＋OH－。
c、与酸反应生成HClO，作为漂白或消毒剂的原理可用化学方程式表示为
Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===2HClO＋CaCO3↓。
2、氯气的实验室制法
氯气是一种性质活泼的气体，以氯气的实验室制备、性质实验为素材的实验题目在高考实验类试题中占有很重要的位置，复习中应高度重视。

（1）反应的原理：用强氧化性物质（如MnO2、KMnO4等）和浓盐酸反应。
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
【注意】稀盐酸与MnO2作用不能制取Cl2。
若没有浓盐酸时，也可用NaCl和浓H2SO4与MnO2共热制取Cl2：
MnO2+2NaCl+3H2SO4(浓) MnSO4+Cl2↑+2NaHSO4+2H2O
（2）制气类型：固+液→气（注意：KMnO4与浓盐酸的反应不需加热）。
（3）收集装置：向上排空气法或排饱和食盐水法(Cl2在饱和食盐水中的溶解度最小)。
（4）净化装置：用饱和食盐水或水洗气法除去HCl，再用浓H2SO4干燥。
（5）尾气吸收装置：用强碱溶液吸收多余的Cl2，防止污染大气。
（6）验满方法
①将湿润的淀粉-碘化钾试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。
②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。
③实验室制取Cl2时，常常根据氯气的颜色判断是否收集满。
（6）注意事项
①为了减少制得的Cl2中HCl的含量，所以加热温度不宜过高，减少HCl挥发。
②必须用浓盐酸，稀盐酸不与MnO2作用生成Cl2。
③实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2。再拆卸装置，避免污染空气。
④尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为溶液中含Ca(OH)2量少，吸收不完全。
3、卤族元素
（1）卤族元素原子结构的比较
①相似性：卤素原子最外层上均有 7个电子，最高正价为 +7 价（F无正价），负价为-1 价。
②递变性：从F→I， 原子核外电子层数依次 增大 ，原子半径依次 增大。
（2）元素的性质
①相似性：均为活泼非金属，最低负化合价：-1，最高正价：+7（ F除外）；
②递变性：随着原子序数的递增，获得电子的能力逐渐 减弱，非金属性逐渐 减弱。
（3）单质的物理性质（从F2 →I2）
①颜色由 浅 到 深。
②状态：F2、Cl2呈气态，Br2为液态（易挥发），I2为固态（易升华）。
③熔、沸点：依次增大 。
④密度：依次增大 。
⑤溶解性：在水中的溶解度逐渐减小 ，在有机溶剂中的溶解性大于在水中的溶解性。
（4）化学性质
①卤素单质的相似性：均具有 强氧化 性，均能与H2、H2O、金属反应，较活泼的卤素单质能将不活泼的卤素从其卤化物中置换出来。
②卤族元素氢化物的递变性
a、稳定性由强至弱的顺序为: HF>HCl>HBr>HI 。
b、沸点由高至低的顺序为： HF>HI>HBr>HCl 。
HF沸点反常的原因是：分子间存在氢键 。
c、还原性由强至弱的顺序为： HI>HBr>HCl>HF。
d、水溶液酸性由强至弱的顺序为: HI>HBr>HCl>HF。
（5）卤素离子（Cl-、Br-、I-）的检验
①未知液↓，↓，据沉淀颜色判断。AgCl为白色，AgBr为浅黄色，AgI为黄色。
②未知液有机层呈橙色或橙红色，表明有Br-紫色或浅紫色，表明有I-
（6）特性
①氟及其化合物
a、无正价和含氧酸，非金属性最强，F-的还原性最弱。
b、与H2反应在暗处即爆炸。
c、2F2+2H2O=4HF+O2。
d、HF是弱酸；能腐蚀玻璃，保存在铝制器皿或塑料瓶中；有毒；在HX中沸点最高。
②溴及其化合物
a、Br2是深红棕色液体，易挥发。
b、Br2易溶于有机溶剂。
c、盛溴的试剂瓶中加水，进行水封，保存液溴不能用橡胶塞。
③碘及其化合物
a、I2遇淀粉变蓝色。
b、I2加热时易升华。
c、I2易溶于有机溶剂。
d、食用盐中加入KIO3可防治甲状腺肿大。
④卤化银
a、AgF易溶于水，AgCl白色不溶于水，AgBr淡黄色不溶于水，AgI黄色不溶于水。AgCl、AgBr、AgI也不溶于稀硝酸。
b、除AgF外，均有感光性，其中AgBr作感光材料，可用于照相。
c、AgI可进行人工降雨。
d、I2与Fe反应产生FeI2，其他卤素单质生成FeX3。
⑤使溴水褪色的物质
a、因萃取作用而使溴水褪色的物质：苯、CCl4、直馏汽油等有机溶剂。
b、能与溴发生氧化还原反应的还原性无机化合物：H2S、SO2、Na2S、Na2SO3等。
c、能与溴水发生反应的金属，如Na、Mg、Al、Zn等。
d、能与溴发生加成反应的不饱和烃及其衍生物，如烯烃、炔烃等。
e、能被溴水氧化的，含有醛基的化合物。
f、能与溴水发生反应的碱性物质，如NaOH、Na2CO3等。
g、加入活性炭等吸附剂，使溴水褪色。

【方法精讲】
1、氯水成分及性质探究
（1）氯水成分
氯水中存在三个平衡关系：
①Cl2＋H2OHCl＋HClO
②HClOH＋＋ClO－
③H2OH＋＋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）氯水与次氯酸
氯气的水溶液叫氯水，呈黄绿色，溶于水的部分氯气与水反应生成盐酸和次氯酸。
Cl2＋H2OHCl＋HClO
次氯酸(HClO)具有三个性质：
①弱酸性，其酸性比碳酸还弱，即HClOH＋＋ClO－。
②不稳定性：次氯酸不稳定，见光容易分解放出氧气。
化学方程式是2HClO= 2HCl＋O2↑。
③强氧化性：次氯酸是一种强氧化剂，能杀死水里的病菌，故自来水常用氯气来杀菌消毒。次氯酸的强氧化性，能使某些有机色质褪色，可用作漂白剂。
（3）物质的漂白
①褪色：是指有色物质变为无色物质。有物理变化也有化学变化。
例如：把木炭投入NO2气体的集气瓶中，塞紧瓶塞摇动瓶子，集气瓶内的气体变为无色。在CuSO4溶液中加入氢氧化钠溶液，溶液由蓝色变为无色，前者是物理变化，后者是化学变化。
②漂白，特指染料(有机物)或有机色质变为无色物质，它是化学变化，发生物理变化的有机物褪色不是漂白，如把木炭投入盛有红墨水的锥形瓶中，轻轻振荡溶液变为无色。发生化学变化的有：二氧化硫能使品红溶液褪色，是因为发生了化学变化生成了不稳定的无色物质，加热后，恢复品红的颜色。过氧化钠和氯水漂白，是利用了两者的强氧化性，生成了稳定的无色物质。与二氧化硫漂白原理不同。
（4）新制氯水、久置氯水、液氯的区别

新制氯水
久置氯水
液氯
类别
混合物
混合物
纯净物
微粒
H2O、Cl2、HClO、H＋、Cl－、ClO－、OH－
H2O、H＋、Cl－
Cl2
主要性质
呈黄绿色、导电、具有酸性、氧化性、漂白性
无色、导电、具有酸性、无氧化性、无漂白性
黄绿色、不导电、具有氧化性
保存
棕色瓶盛装，置于阴暗处

低温密封
（5）氯水中的平衡移动 化学方程式是Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO
向氯水中加入的物质
浓度变化
移动的方向
应用
可溶性的氯化物
c(Cl－)增大
左移
用饱和食盐水除去氯气中氯化氢
稀酸
c(H＋)增大
左移
次氯酸盐与浓盐酸反应制Cl2
NaOH
c(H＋)减小
右移
用氢氧化钠吸收多余Cl2
Ca(OH)2
c(H＋)减小
右移
制取漂白粉
CaCO3
c(H＋)减小
右移
制高浓度次氯酸溶液
光照
c(HClO)减小
右移
氯水避光保存或现用现配
（6）氯水的性质
氯水的多种成分决定了它具有多重性质：①Cl2的强氧化性；②HCl的强酸性；③HClO的强氧化性、弱酸性；④Cl－的性质。在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，现列表如下：
参与反应的微粒
所加试剂
实验现象
离子方程式或解释
Cl－
AgNO3溶液
白色沉淀
Cl－＋Ag＋=AgCl↓
H＋
Na2CO3固体
有气泡产生
2H＋＋CO=CO2↑＋H2O
HClO
有色布条
布条颜色褪去
发生氧化还原反应
Cl2
FeCl2溶液
溶液变棕黄色
2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－
Cl2、H2O
SO2
黄绿色褪去
SO2＋Cl2＋2H2O=4H＋＋2Cl－＋SO
HClO、H＋
石蕊溶液
先变红后褪色
酸性和漂白性
Cl2、H＋
镁粉
氯水的颜色褪去并有气泡产生
Mg＋Cl2=Mg2＋＋2Cl－
Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑

2、氯气的制备及性质探究
（1）实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2时应注意以下四点
①为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热温度不宜过高，以减少HCl的挥发。
②必须用浓盐酸加热才可反应，稀盐酸不反应。
③实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2后，再拆卸装置，避免污染空气。
④尾气吸收时，用NaOH溶液吸收Cl2，不能用澄清石灰水吸收，因为溶液中含Ca(OH)2的量少，吸收不完全。
（2）验证性实验解题基本方法
验证型实验题的关键是结合题目要求和所给的仪器、装置以及所给的试剂，了解命题的意图。一般思路是：明确实验目的(该实验要求做什么)；明确题干、题图含义(认真理解实验的设计思路、每一个装置的设计意图)，理解题目给我们达成实验目的提供了什么依据和有效信息；明确解答问题的落点是什么？即试题给我们设置了什么样的问题情境，要求我们回答什么问题。
①已给出试剂或装置(仪器)的实验
该类题目的关键是通读全题，结合题意或元素化合物的性质，弄清楚在某一仪器处发生的反应或该反应的现象，同时要理解设置的仪器或装置的目的。这样问题就能迎刃而解。
②已知反应或反应现象及仪器操作要求
该类题目的关键是根据题目的现象或操作要求等，通过所学元素化合物的性质或化学实验的仪器使用和基本操作，确定此处缺少的试剂或缺少的装置或仪器。
（3）与氯气有关的探究实验
①氯气的制取、净化、收集、尾气处理过程的考查。
②氯气的漂白性的探究及改进。
③氯气实验微型化、绿色化的实验。

【典例精讲】
【例1】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
【答案】D
【解析】A．浓盐酸与二氧化锰的反应过程中浓度逐渐降低，稀盐酸与二氧化锰不反应，所以Ⅰ图中：如果MnO2过量，浓盐酸也不可能全部被消耗，A错误；B．Ⅱ图中：量筒中发生了甲烷和氯气的取代反应，B错误；C．Ⅲ图中铜和氯气反应生成氯化铜，产生棕黄色烟，C错误；D．应该是氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性，因此Ⅳ图中湿润的有色布条能褪色，在酸性溶液中次氯酸根离子能氧化氯离子生成氯气，D正确。答案选D
【例2】以下关于氟、氯、溴、碘的性质叙述错误的是 （ ）
①HF、HCl、HBr、HI中酸性最强的是HF
②单质F2、Cl2、Br2、I2中，I2沸点最高
③单质F2、Cl2、Br2、I2中，氧化性最强的是F2
④HF、HCl、HBr、HI还原性最强的是HI
⑤单质F2、Cl2、Br2、I2中，与氢化合最容易的是F2
⑥HF、HCl、HBr、HI沸点最高的是HI
⑦HF、HCl、HBr、HI稳定性逐渐减弱
A．只有① B．②⑤⑦ C．①⑥ D．③④
【答案】C
【解析】①随着原子序数的增大，氢化物的酸性逐渐增强，所以氟化氢、氯化氢、溴化氢、碘化氢中酸性最强的是碘化氢，错误；②随着原子序数的增大，单质的沸点逐渐增大，所以单质中沸点最高的为碘，正确、③卤素单质中氧化性最强的是氟气，正确。④卤化氢中还原性最强的为碘化氢，正确。⑤随着原子序数的增大，单质得电子能力逐渐减弱，所以与氢化合最容易的为氟气，正确。⑥分子晶体的沸点随着相对分子质量的增大而增大，但要注意：如果分子间形成氢键能使其沸点最大，所以氟化氢的沸点最高，错误。⑦随着原子序数的增大，单质得电子能力逐渐减弱，其氢化物的稳定逐渐减弱，正确。故选C。

【考题精练】
1．下列物质的用途与其性质的对应关系错误的是 （ ）
A．氯气用于自来水消毒﹣次氯酸的强氧化性
B．碘化银用于人工降雨﹣使空气中水蒸汽凝聚
C．氢氟酸腐蚀玻璃﹣强酸性
D．过氧化钠用于做供氧剂﹣能与CO2、H2O反应生成氧气
【答案】C
【解析】A、氯水中次氯酸具有强氧化性可以消毒杀菌，用于自来水消毒，A正确；B、碘化银在高空中分解生成银单质和碘单质，形成人工冰核。这种冰核经过水汽凝聚，形成冰晶。冰晶发展到一定程度，通过零度层下降之后形成降雨，碘化银用于人工降雨使空气中水蒸汽凝聚，B正确；C、氢氟酸腐蚀玻璃是氢氟酸和二氧化硅反应，氢氟酸是弱酸，C错误；D、过氧化钠能与水蒸气以及二氧化碳反应产生氧气，可用作供氧剂，D正确；答案选C。
2．下列关于氯水的叙述正确的是 （ ）
A．新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色
B．新制氯水中只含Cl2和H2O分子
C．光照氯水有气泡逸出，该气体是Cl2
D．氯水放置数天后pH将变大
【答案】A
【解析】A.新制氯水中含盐酸和次氯酸，溶液呈酸性，次氯酸有强氧化性，所以新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，A项正确；B.新制氯水中含三种分子（Cl2、HClO、H2O）、四种离子（H+、Cl－、ClO－、OH－），B项错误；C.光照氯水，HClO分解产生O2，C项错误；D.氯水久置，HClO分解，所以久置氯水相当于盐酸，次氯酸的酸性弱于盐酸，所以氯水放置数天后酸性增强，pH减小，D项错误；答案选A。