高中化学PEP教材教学-14第十四讲富集在海水中的元素氯

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+H2OHCl+HClO离子方程式：Cl2+H2OH＋+Cl－+HClOCl2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4molHCl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4molHCl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↑+8H2Oe.可用浓H2SO4和NaCl晶体代替浓盐酸与MnO2共热制Cl22NaCl+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．Cl2B．氯水C．NaClO溶液D．Na2O2与水反应后的溶液答案：A2．(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。（2）非金属性和单质氧化性逐渐减弱。F2Cl2Br2I2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（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：D2.（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：D3.（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.O2B.CH4C.CO2D.SO2答案：D4.（2015北师大附月考24）质量都为4.2g的A气体和B气体，在标准状况下的体积分别为3.36L和2.94L，则这两种气体的摩尔质量之比为A.1:1B.15:13C.7:8D.8:7答案：C9/15【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．N2B．COC．Cl2D．CO2答案C2．下列化合物不能通过单质直接化合而制得的是()A．CuCl2B．FeCl2C．HClD．Na2O2答案B3．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D4．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B5．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①B．①和②C．①和④D．①②③④答案D6．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B10/157．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C8．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．CuCl2B．FeCl2C．MgCl2D．FeCl3答案C9．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C10．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．AgNO3B．酚酞试液C．紫色石蕊试液D．饱和食盐水答案C11．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B12．下列各组离子在溶液中能大量共存的是()A．Ba2＋、Cu2＋、3NO、24SOB．23CO、H＋、Na＋、K＋C．K＋、Na＋、24SO、Cl－D．H＋、Cl－、3NO、Ag＋答案C13．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．④②③①⑤B．⑥⑧C．⑥⑦①⑤D．②①⑤答案A14．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C15．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()11/15A．Cl－24SOB．Cl－3NOC．Cl－23COD．Cl－OH答案C16．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D17．检验Cl－时，所用试剂稀HNO3的作用是()A．防止23CO的干扰B．防止Cl－的干扰C．生成Ag2CO3沉淀D．防止3NO的干扰答案A18．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．NaOHB．Na2CO3C．NH3D．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