【2020秋备课】高中化学学案新人教版必修1-4.2-富集在海水中的元素-氯.docx

4.2富集在海水中的元素氯 【学习目标】1了解氯气的物理性质，理解氯气的化学性质。2了解氯气的试验室制法和用途。3了解Cl检验。【要点梳理】 要点一、氯元素在自然界中的存在和氯气的物理性质1氯元素的存在在自然界里，氯元素以化合态存在，游离态的氯只能通过人工方法制得。氯元素是最重要的“成盐元素”，主要以NaCl的形式存在于海水和陆地的盐矿中。海洋中含盐3%，主要是NaCl，还含有MgCl2、MgSO4等盐类，致使海水既咸又苦，不能直接饮用。人体体液中的Na+和Cl对于调整体液的物理和化学特性，保证体内正常的生理活动和功能发挥着重要作用。人体每天必需经过食物和食盐来补充人体所缺失的Na+和Cl。 2氯气的物理性质氯气是一种黄绿色、具有猛烈刺激性气味的有毒气体，在低温存加压状况下可以转化为液态（液氯）和固态。氯气能溶于水，25C 时，1体积的水可以溶解2体积的氯气，所得水溶液称为氯水。在试验室闻氯气气味时，应当用手轻轻在瓶口扇动，仅使极少量的氯气飘过鼻孔，如右图所示，闻其他气体的气味时也应接受这种方法。留意：应留意气体溶解度的表示方法与固体不同，固体的溶解度是在确定温度下，溶液达到饱和状态时，100g溶剂（水）中溶解的溶质的质量（g）。气体的溶解度用体积比表示，与温度、压强有关，如常温（25C）常压下，氯气可以溶解于水，应理解为1L水中可溶解2L的氯气或体积水中可溶解体积的氯气。要点二、氯气的化学性质要点诠释：氯是第17号元素，其原子的最外层有个电子，在化学反应过程中很简洁得一个电子形成氯离子（Cl）即达到个电子的稳定结构，表现为典型的非金属性。氯气是双原子分子，其分子虽已达到电子稳定结构但不是最稳定状态，在确定条件下易与其他物质发生化学反应，通常做氧化剂，且是强氧化剂。氯气格外活泼，因而在自然界中无游离态的氯存在，化合态的氯主要以-1价的氯化物形式存在于自然界中。1与金属的反应大多数金属在点燃或灼热的条件下，都能与氯气发生反应生成氯化物。对于有变价的金属元素和氯气发生反应时生成其高价氯化物。如Fe与Cl2反应不管Fe是否过量都只能生成FeCl3。Cl2+2Na2NaCl 3Cl2+2Fe2FeCl3 Cl2+CuCuCl2但在常温下干燥的氯气不与铁反应，所以可以将液氯储存在钢瓶里。 2与非金属反应 H2+Cl22HCl。 现象：氢气在氯气中安静燃烧，发出苍白色火焰，瓶口上方有白雾。留意：（1）光照H2和Cl2的混合气体时，会发生爆炸，因此工业生产是用点燃的方法来生产盐酸，确定不能用光照的方法。（2）工业盐酸呈黄色是因其中混有FeCl3。 3与水反应 （1）氯气与水反应的状况 在常温下，溶于水中的部分Cl2与水发生反应，生成盐酸（HCl）和次氯酸（HClO）：Cl2+H2O=HCl+HClO。 Cl2既被氧化又被还原，氧化剂、还原剂都是Cl2。 （2）次氯酸的重要性质 强氧化性：HClO中+1价Cl表现出很强的得电子力气，得电子还原成Cl，其氧化性比Cl2还强。HClO以其强氧化性杀死水中的病菌，起到消毒的作用，还能使染料和有机物质褪色而具有漂白作用。 弱酸性：HClO是一元弱酸，酸性比碳酸还弱，在水中只有少部分发生电离：HClOH+ClO。 不稳定性：HClO只存在于水溶液中，在光照下易分解放出氧气：2HClO2HCl+O2。 4与碱反应 Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O（可作漂白液，有效成分为NaClO）。2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。漂白粉（或漂粉精）的有效成分均为Ca(ClO)2。 要点三、氯水的成分和性质富集在海水中的元素氯ID：395509#练习题】 1氯水及液氯的区分液氯新制氯水久置氯水成分Cl2Cl2、HClO、H2O、H+、Cl、ClO、OHH+、Cl、H2O分类纯洁物混合物混合物颜色黄绿色黄绿色无色性质氧化性酸性、氧化性、漂白性酸性要点诠释：氯水久置，会因HClO的分解导致其中的Cl2全部与H2O反应，HClO完全分解成盐酸和O2，使溶液酸性增加，失去强氧化性而变质（久置氯水实为极稀的盐酸）。 2氯水的性质 氯水的多种成分打算了它具有多重性质： Cl2的强氧化性；HCl的强酸性；HClO的强氧化性、弱酸性；Cl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：所加试剂参与反应的微粒试验现象离子方程式或解释AgNO3溶液Cl白色沉淀Cl+Ag+=AgClNa2CO3固体H+有气泡产生2H+CO32=CO2+H2O有色布条HClO布条颜色褪去发生氧化还原反应FeCl2溶液Cl2溶液变棕黄色2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl石蕊溶液HClO、H+先变红后褪色酸性和漂白性镁粉Cl2、H+氯水的颜色褪去并有气泡产生Mg+Cl2=Mg2+2ClMg+2H+=Mg2+H2 要点四、氯气的试验室制法富集在海水中的元素氯ID：395509#氯气的试验室制法】1、原理：MnO2+4HCl (浓) MnCl2+Cl2+2H2O或：2KMnO4+16HCl (浓)=2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O注：若用KMnO4制Cl2，则不需加热。2、发生装置： 固+液加热型 3、净化：将气体通过盛有饱和食盐水的洗气瓶4、干燥：将气体通过盛有浓硫酸的洗气瓶5、收集：用向上排空气法或排饱和食盐水法。6、尾气吸取：用NaOH溶液吸取多余的氯气，防止污染空气。注：Ca(OH)2的溶解度太小，所以尾气吸取时不用石灰水，而用NaOH溶液。7、验满方法将潮湿的淀粉-KI试纸靠近盛Cl2的瓶口，观看到试纸马上变蓝，则证明已集满。将潮湿的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口，观看到试纸先变红后褪色，则证明已集满。要点五、氯离子的检验1试剂：稀硝酸、AgNO3溶液。 2操作：取待测液2mL加入试管中，先滴入少量稀硝酸，然后再滴入AgNO3溶液。 3现象及结论：产生白色沉淀，该溶液中含有Cl。4原理：Ag+Cl=AgCl。要点诠释： （1）加稀硝酸的目的是排解CO32的干扰，由于Ag2CO3是可以溶于稀硝酸的白色不溶物。因此，鉴定时可以将加试剂的挨次颠倒，即可以先加AgNO3，再加稀硝酸。若生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，同样可以证明溶液中有Cl。（2）不用稀盐酸、稀硫酸酸化，否则引入Cl、SO42产生干扰。【典型例题】类型一、氯气的物理性质例1、下列说法正确的是（ ）A液氯的成分是氯分子和水B可用鼻子直接靠在集气瓶口闻氯气的气味C可用向上排空气法收集氯气D试验中，可用水吸取剩余的氯气 【思路点拨】氯气的物理性质：氯气是一种黄绿色、具有刺激性气味的有毒气体，密度大于空气，在水中溶解性不大，易液化。【答案】C 【解析】氯气在低温存加压时会变为液体，称为液氯，是一种纯洁物，所以A错误；氯气有毒，闻其气味的方法：用手在集气瓶口轻轻扇动，使极少量的氯气飘进鼻孔，所以B错误；氯气的密度比空气大，所以可以用向上排空气法收集，因此C正确；由于氯气在水中的溶解性不大，所以不能用水吸取余氯，所以D错误。 【总结升华】本题是对氯气物理性质的直接考查。对于物理性质，不仅要记住，还要会应用，如颜色、气味、状态、密度、溶解性等性质在氯气制取中收集方法的选择上的应用。举一反三：【变式1】可以用氯气灌洞的方法来毁灭田鼠，这是利用了氯气的（ ）。 密度比空气大 易液化 能溶于水 有毒 A B C D 【答案】D 【解析】灌洞类似于“灌水”利用的是密度比空气大的性质；毁灭田鼠，利用了氯气的毒性。启示：因氯气密度比空气大，故当发生氯气泄漏时，人应逆风往高处“跑”。【变式2】下列关于液氯和氯气的说法正确的是（ ）。 A液氯和氯气不是同种物质 B标准状况下Cl2的密度为3.17 gL1 C液氯不导电，是非电解质，氯气能导电，是电解质D液氯是混合物，氯气是纯洁物【答案】B【解析】标准状况下Cl2的密度约为：71g/(22.4 Lmol-1)= 3.17 gL1【变式3】关于氯气的叙述中，下列正确的是 （ ）A氯气是一种黄绿色、有毒的气体 B氯气在自然界中既可以以化合态存在，也可以以游离态存在C氯气不能溶解于水，所以可用排水法收集氯气D氯气、氯水、液氯是同一种物质，只是状态不同，都属于纯洁物【答案】A类型二、氯气的化学性质例2、下列氯化物中，既能由金属和氯气直接反应制得，又能由金属和盐酸反应制得的是（ ）ACuCl2 BFeCl2 CFeCl3 DAlCl3 【思路点拨】具有可变价态的金属（如Fe、Cu等）与氯气反应，生成高价态金属氯化物；活泼的金属与盐酸反应，生成低价态金属氯化物，而不活泼的金属与盐酸不反应。 【答案】D【解析】铜与氯气反应，生成CuCl2，与盐酸不反应，所以A错误；铁与氯气反应生成FeCl3，与盐酸反应生成FeCl2，所以B、C错误；铝与氯气反应生成AlCl3，与盐酸反应生成AlCl3和H2，所以D正确。 【总结升华】氯气与大多数金属反应，生成高价态金属氯化物；只有金属活动挨次表中氢以前的金属，才能跟盐酸反应，并且一般生成低价态金属氯化物和氢气，所以符合题意的是具有不变价态、且在金属活动挨次表中排在氢以前的金属的氯化物。举一反三：【变式1】氯气跟下列物质反应时，能产生白雾的是（ ）；能产生白烟的是（ ）；产物溶于水后，溶液呈蓝色的是（ ）ANa BCu CH2 DFe 【答案】C A B【变式2】当不慎有大量Cl2集中到四周环境，处在该环境中的人可以用浸有确定浓度某种物质的水溶液的毛巾捂住鼻子，快速逃离该环境。该物质最适宜接受的是（ ）ANaOH BNaCl CNa2CO3 DNH3H2O 【答案】C类型三、氯水的性质 例3、下列关于氯水的叙述，正确的是（ ）。 A新制氯水中只含Cl2和H2O分子 B新制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氯水久置后，由于Cl2挥发，酸性减弱 【思路点拨】解题的关键是明确氯水的各种组成成分，这些组成成分打算了其性质的多样性。【答案】B 【解析】在新制的氯水中溶有大量Cl2分子，其中小部分Cl2与水发生反应生成HCl和HClO，HCl完全电离产生H+和Cl，HClO部分电离产生H+、ClO。所以氯水中有三种分子H2O、Cl2、HClO和四种离子H+、Cl、ClO、OH，故A项错误。HClO有强氧化性、漂白性，所以新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，故B项正确。HClO见光易分解放出O2，故C项错误。氯水放置数天后HClO分解接近完全，转化为盐酸，酸性增加，故D项错误。 【总结升华】（1）氯水含有HClO，常用于漂白、杀茵、消毒等。（2）氯水含有Cl2，能与大多数的还原性物质发生反应。（3）常温下，氯水与碱反应生成氯化物、次氯酸盐及水。（4）在氯水中加入指示剂，先因H+的存在而变色，然后被次氯酸氧化而褪色。（5）Ag+与氯水中的Cl反应而产生白色沉淀，而碳酸盐与氯水反应则因盐酸的存在而放出CO2。（6）光照氯水时，因次氯酸易分解而放出O2。举一反三：【变式1】自来水一般是用少量的氯气消毒。假照试验室中临时没有蒸馏水，可以用自来水配制某些急需的药品，但有些药品若用自来水配制，则明显会导致药品变质。下列哪些药品不能用自来水配制的是（ ）。ANa2SO4 BNaCl CAgNO3 DK2CO3 【答案】CD【变式2】新制氯水中存在H2O、Cl2、HClO、HCl，其中能起杀菌消毒作用的是_，能与锌反应生成氢气的是_，能与硝酸酸化的硝酸银溶液作用生成白色沉淀的是_，能使染料和有机物质褪色的是_，能与FeCl2反应的是_。 【答案】HClO HCl HCl HClO Cl2 【解析】HClO具有强氧化性，可杀菌消毒和漂白有机物质；HCl具有强酸性，能与活泼金属反应生成H2，并且HCl电离产生的Cl可与硝酸酸化的硝酸银溶液反应，生成白色沉淀；Cl2具有强氧化性，可与具有还原性的物质反应。类型四、氯气的试验室制法例4、试验室用二氧化锰和浓盐酸加热来制取氯气，反应的化学方程式为_，其中二氧化锰的作用是_。按上述方法制得的氯气中，可能含有的杂质气体有_、_。若需制得纯洁、干燥的氯气，应将由发生装置导出的气体依次通过分别盛有_、_的洗气瓶。为防止氯气污染空气，多余的氯气通常可用_吸取，这个反应的离子方程式为_。 【思路点拨】本题考查氯气的试验室制法，在除杂过程中抓住每个杂质气体的特殊性质进行处理。【答案】MnO2+4HCl (浓)MnCl2+Cl2+2H2O 氧化剂 HCl H2O（g） 饱和食盐水 浓硫酸 NaOH溶液 Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O 【解析】试验室制取氯气的反应为：MnO2+4HCl (浓)MnCl2+Cl2+2H2O，由此分析从气体发生装置出来的氯气中有HCl和H2O（g）杂质，所以需用饱和食盐水洗去HCl，用浓硫酸干燥氯气；由氯气的密度和溶解性，可选择向上排空气法收集氯气；依据氯气的性质，可用潮湿的KI淀粉试纸检验集气瓶是否布满，剩余的氯气可用NaOH溶液吸取。 【总结升华】对气体的试验室制法，一般应从以下几个方面考虑分析：反应原理 反应装置及仪器 除杂装置 干燥装置 气体收集方法及装置 验满方法 余气处理装置。要擅长运用所学的试验学问和氯气的性质，通过分析整理出有关气体的试验室制法的七个方面的内容，使之成为理性记忆分析力气。举一反三：【变式1】某同学设计如下试验装置用于制备纯洁的Cl2。 （1）装置中有五处错误，请指出_，_，_，_，_。 （2）在更正后的装置图中，洗气瓶（净化气体）中的饱和食盐水、浓硫酸、氢氧化钠溶液的作用分别是： 饱和食盐水的作用：_；浓硫酸的作用：_；氢氧化钠的作用：_。【答案】（1）用长颈漏斗错误，应用分液漏斗 不能用稀盐酸，应用浓盐酸 没有用酒精灯，应用酒精灯加热 盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒，应予更换位置 盛饱和食盐水洗气瓶中的进气导管未插入液面下，出气导管插入液面下，应进气导管插入液面下，出气导管不插入液面下 （2）除去氯气中混有的HCl 除去氯气中混有的水蒸气 吸取多余的氯气，防止污染环境类型五、Cl的检验例5、向下列液体中分别滴入AgNO3溶液和足量的稀硝酸溶液，有白色沉淀存在的是（ ）。 A氯水 B氯酸钾溶液 C食盐水 D碳酸钠溶液 【思路点拨】在溶液中与Ag+反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀（AgCl）的是Cl，而不是其他的离子或分子。【答案】A、C【解析】氯水中因Cl2+H2O=HCl+HClO、HCl=H+Cl而含有Cl。氯酸钾溶液中的含氯粒子是ClO3，而不是Cl。而CO32和Ag+生成的沉淀溶于稀硝酸。【总结升华】要鉴定KClO3中含有氯元素，可先将KClO3固体（加MnO2）加热，残渣溶于水后过滤，取滤液再加AgNO3溶液和稀硝酸进行检验。举一反三：【变式1】下列说法正确的是（ ）。 ACl和Cl2都有毒 B将AgNO3溶液滴入甲溶液中，若毁灭白色沉淀，则说明甲溶液中含有Cl C将NaCl溶液滴入AgNO3溶液中或将Cl2通入AgNO3溶液中均会毁灭白色沉淀 D含Cl的溶液和氯水一样均呈浅黄绿色 【答案】C【变式2】在未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成；加入稀硝酸后，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中，石灰水变浑浊。由此推断溶液中含有的离子是（ ）ACl、SO42 BCl、NO3 CCl、CO32 DCl、OH 【答案】C