苏教版 (2019)必修 第一册第一单元 氯气及氯的化合物第二课时学案设计

第二课时　氯气的性质及应用

1．从氯原子结构，特别是最外层电子角度，结合实验探究，认识氯气的强氧化性，培养宏观辨识与微观探析相结合探究物质性质的能力。

2．初步了解次氯酸的弱酸性、强氧化性和不稳定性，结合其漂白性，认识氯气、次氯酸在生产、生活中的应用，增强环保意识，强化自身的社会责任感。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

一、氯气的物理性质

二、氯气的化学性质

1．氯气与金属单质的反应

[注意]　与变价金属反应生成最高价态金属氯化物。

2．氯气与非金属单质的反应

在空气中点燃氢气，然后伸入盛有氯气的集气瓶中。

(1)现象：氢气在氯气中安静地燃烧，发出苍白色火焰，集气瓶口上方出现白雾。

(2)化学方程式：H2＋Cl22HCl。

3．氯气与水的反应

(1)新制氯水能杀菌、消毒，是因为氯气与H2O反应，反应的化学方程式是Cl2＋H2OHCl＋HClO，次氯酸具有强氧化性，能杀菌、消毒。

(2)次氯酸

①不稳定性

次氯酸见光分解反应的化学方程式为2HClO2HCl＋O2↑。

②强氧化性

ⅰ.能使有色物质褪色，作漂白剂。

ⅱ.杀菌、消毒。

③弱酸性

HClO的酸性比H2CO3的弱，向NaClO溶液中通入足量CO2，化学方程式为NaClO＋CO2＋H2O===HClO＋NaHCO3。

(3)实验验证次氯酸的漂白性

4．氯气与碱的反应

(1)与氢氧化钠溶液反应——制取漂白剂、吸收尾气

①制取反应的化学方程式：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。

②漂白剂的有效成分是NaClO。

(2)与石灰乳反应——制取漂白粉

①制取反应的化学方程式：2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。

②漂白粉的主要成分是CaCl2、Ca(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2，漂粉精的主要成分是Ca(ClO)2。

③漂白粉的漂白原理：利用复分解反应原理，漂白粉中的次氯酸钙与酸(如盐酸或碳酸等)反应生成具有漂白性的次氯酸。

三、氯气的用途

1．氯气可用于消毒。

2．工业制造盐酸、漂白剂、农药等。

3．广泛应用于合成聚氯乙烯、制备药物、冶金及染料工业等各个领域。

[问题探讨]

1．如何预测氯气可能的性质？

提示：(1)Cl2的相对分子质量为71，比空气的平均相对分子质量大，因此氯气的密度比空气的大，可用向上排空气法收集。

(2)Cl的原子序数为17，原子结构示意图为，最外层有7个电子，容易得到电子变成稳定结构，因此Cl2是一种化学性质很活泼的非金属单质。反应产物中Cl元素的常见化合价为－1价；也有可能显正价。

2．(情境思考)1915年4月22日，第一次世界大战西线战场，夜幕刚刚落下，防守比利时伊普尔的法军奋战在前方，从对面德军堑壕里突然升起一股奇怪的致命绿烟，微风将这股绿烟吹向法军，士兵们四处溃逃，瞬间许多人就中毒倒地，他们呼吸急促，渐渐地，他们没有了呼吸。

(1)氯气使人中毒死亡的原理是什么？

(2)对氯气这种有毒气体如何闻其气味？

(3)当日常生活中遇到氯气泄漏时，可采用哪些措施进行防御？

提示：(1)氯气具有强烈刺激性气味，吸入少量氯气会使人鼻腔和喉头黏膜受到刺激并引起胸痛和咳嗽，吸入较多氯气时会使人窒息死亡。

(2)招气入鼻法：用手轻轻地在瓶口扇动，让极少量的气体飘进鼻孔。

(3)①躲到地势比较高的地方；②戴防毒面具，用活性炭作毒气吸附材料；③用肥皂水浸湿软布捂住口鼻。

3．结合次氯酸的性质分析该如何保存氯水？

提示：次氯酸不稳定，见光易分解，所以氯水应保存在棕色细口瓶中并放于冷暗处。

4．制取漂白粉时，应选择澄清石灰水还是石灰乳？为什么？

提示：由于氢氧化钙的溶解度较小，制备漂白粉时不能用澄清石灰水，应用石灰乳。在石灰乳中通入氯气可制得漂白粉。

5．氯水中的HClO也具有漂白性，为什么工业上不用HClO，而常用漂白粉或漂白液作漂白剂？

提示：HClO不稳定，见光易分解，久置后会变质，次氯酸盐比HClO更稳定，便于储存和运输。

6．(情境应用)漂白粉在社会生活、工业生产中用途广泛，漂白粉除了具有漂白作用外，还能杀菌消毒。

(1)特战部队进行野外训练时经常要携带漂白粉进行消毒杀菌，以防疾病发生，但瓶装漂白粉久置空气中会呈稀粥状而失效。试用化学方程式表示漂白粉在空气中易失效的原因：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)浓盐酸和次氯酸钙能发生下列反应：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________(填序号)。

①CO2　②HCl　③H2O(g)　④O2

解析：(1)由于酸性H2CO3>HClO，所以Ca(ClO)2与空气中的CO2、H2O反应生成CaCO3和HClO，HClO见光易分解。(2)贮存很久的漂白粉中含CaCO3，用含CaCO3的Ca(ClO)2与浓盐酸反应制取Cl2，除题给反应外，还可以发生下列反应生成CO2：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，因此生成的Cl2中可能含有CO2、H2O(g)、HCl等杂质。

答案：(1)Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，2HClO2HCl＋O2↑

(2)①②③

1．田鼠对庄稼产生危害，Cl2可用于消灭田鼠，因此可将Cl2用软管通入田鼠洞中。这是利用了下列氯气性质中的(　　)

①黄绿色　②密度比空气大　③有毒　④易液化　⑤能溶于水

A．①②   B．②③

C．①②③   D．③④⑤

解析：选B　将Cl2通入田鼠洞里灭鼠，一方面利用其密度比空气大，能沉在洞里，另一方面是利用Cl2有毒，故选B。

2．氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质。下列叙述不正确的是(　　)

A．红热的铜丝在氯气中剧烈燃烧，生成棕黄色的烟

B．钠在氯气中燃烧，生成白色的烟

C．纯净的H2在Cl2中安静地燃烧，发出苍白色火焰，集气瓶口呈现白色烟雾

D．氯气能与水反应生成次氯酸和盐酸，久置氯水最终变为稀盐酸

解析：选C　H2和Cl2反应生成HCl气体，HCl易溶于水，可观察到白雾，没有烟，故C错误。

3．在生产生活中我们需要对餐具、水、疫源地等进行杀菌消毒处理，我们最常用的消毒剂有漂白粉、84消毒液、二氧化氯、洁厕剂(主要成分为HCl)等含氯试剂。

但是将84消毒液和洁厕剂混用却会因产生Cl2引起中毒。

(1)84消毒液的主要成分是什么？有效成分是什么？写出84消毒液和洁厕剂混合使用引起中毒的化学方程式。

(2)写出制造84消毒液的化学方程式。

解析：(1)84消毒液的主要成分是NaClO和NaCl，洁厕剂的主要成分是HCl，两者常温下反应生成有毒气体Cl2，人吸入引起中毒。(2)84消毒液由Cl2与NaOH溶液反应制得。

答案：(1)NaClO和NaCl；NaClO；2HCl＋NaClO===Cl2↑＋H2O＋NaCl。

(2)Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。

1．将盛有氯水的烧瓶置于阳光下照射，有气泡产生，此气泡成分是氯气吗？烧瓶内溶液的酸碱性有何变化？

提示：不是。酸性增强(因反应2HClO2HCl＋O2↑，反应中放出O2，且有HCl生成，故烧瓶内溶液的酸性增强)。

2．某同学用玻璃棒蘸取氯水，滴在pH试纸上，待颜色不再变化后，再与标准比色卡对比，确定氯水的pH。这种操作正确吗？如不正确，应用什么仪器测量氯水的pH?

提示：不正确。因为氯水具有漂白性，可以漂白pH试纸，所以无法确定pH的大小。应用pH计测量氯水的pH。

3．(情境应用)你知道如何用自来水养金鱼吗？首先，用容器取适量的自来水，将其放置在阳光照射的地方两天(三天更好)，再将其倒进鱼缸里面。这是因为自来水为了适合人类饮用，都经过了处理，其中含有氯气，此气体对于金鱼的生长不利，时间久了很容易造成金鱼死亡。将其放置在阳光照射的地方，是因为在阳光照射下，可以使有毒物质减少，从而使金鱼慢慢适应新的水源。

①自来水用氯气消毒，说明氯气具有哪些方面的性质？

②自来水晒过一段时间后，可以减少水中的有毒物质，发生哪些化学反应？

提示：①自来水用氯气消毒，说明氯气具有强氧化性。

②氯气对自来水消毒后，含有少量氯气和次氯酸。经过阳光照射后，发生的化学反应有2HClO2HCl＋O2↑。

4．试讨论：新制氯水有哪些主要性质？

提示：新制氯水中主要含有三种分子H2O、Cl2、HClO和四种离子H＋、Cl－、ClO－、OH－，新制氯水成分的多样性决定了新制氯水性质上的多重性。(1)新制氯水呈浅黄绿色，是由于Cl2存在；(2)新制氯水呈酸性(H＋)：能与碳酸氢钠反应放出CO2气体；又由于HClO的存在，蓝色石蕊试纸先变红后褪色；(3)不稳定性：光照新制氯水，HClO见光分解，发生反应2HClO2HCl＋O2↑，产生的气体是O2不是Cl2；(4)漂白性：能使有色布条褪色；(5)在新制氯水中加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀。

1．氯水的成分

氯水中存在反应：Cl2＋H2OHCl＋HClO，HClO和HCl发生电离。

氯水中含有以下微粒：

2．新制氯水的多重性质

在氯水中含有多种微粒，因此在与不同物质发生反应时，表现出不同微粒的性质，现列表如下：

3．新制氯水与久置氯水的区别

(1)区别

(2)变化的原因

Cl2＋H2OHClO＋HCl，2HClO2HCl＋O2↑。

1．向盛有Cl2的三个集气瓶甲、乙、丙中各注入下列液体中的一种，经过振荡，现象如下图所示，则甲、乙、丙中注入的液体分别是(　　)

①AgNO3溶液　②NaOH溶液　③水

A．②①③   B．①②③

C．③②①   D．①③②

解析：选A　氯气为黄绿色气体，能溶于水，溶于水得到氯水，氯水因为溶解了氯气显浅黄绿色，三个集气瓶中只有丙中颜色为浅黄绿色，所以丙中液体为水；氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸与硝酸银反应生成氯化银白色沉淀，甲和乙中，只有乙因出现了白色沉淀而变浑浊，所以乙中液体为硝酸银溶液；氯气能够与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，所以氯气能被氢氧化钠吸收，溶液为无色，故甲中液体为氢氧化钠溶液，则甲、乙、丙注入的液体分别是②①③。

2．下列关于氯水性质及现象的描述和相关解释正确的是(　　)

解析：选B　氯气与水反应生成HCl、HClO，HCl显强酸性，使石蕊试液变红，HClO具有强氧化性，使石蕊褪色，故A错误；氯水中加入硝酸银溶液产生白色沉淀，说明生成白色沉淀氯化银，所以氯水中含有Cl－，故B正确；次氯酸的酸性弱于碳酸的酸性，所以氯水中加入碳酸钠溶液产生气体，说明反应的是盐酸而不是次氯酸，故C错误；氯水中加入有色布条，有色布条褪色是因为次氯酸的漂白性，而不是因为氯气的作用，故D错误。

3．实验室为了使用方便，通常将氯气溶解于水中形成氯水或将氯气降温加压形成液氯来使用。下列有关这两种液体的实验描述都正确的是(　　)

A．两种液体都可以使干燥的布条褪色

B．两种液体都可以使干燥的蓝色石蕊试纸变红

C．用这两种液体都可以给自来水消毒

D．分别向这两种液体中投入几颗金属锌粒均有气泡产生

解析：选C　氯气无漂白性，氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性，故氯水具有漂白性，液氯是氯气的液态形式，无漂白性，不能使干燥的布条褪色，A错误；新制氯水中含有HCl和HClO，能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色，液氯不显酸性，故不能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色，B错误；液氯给自来水消毒，是利用氯气与水反应生成HClO的性质，氯水本身就含有HClO，故两种液体都可给自来水消毒，C正确；氯水显酸性，故锌与H＋反应可生成氢气，液氯中无氢离子，故无气泡产生，D错误。

4.氯水是一种环境消毒剂，在生活中有着广泛的应用。氯水中含有多种成分，因而具有多种性质，根据氯水分别与如图四种物质发生的反应填空(a、b、c、d中重合部分代表物质间反应，且氯水足量)。

Ⅰ.(1)能证明氯水具有漂白性的是________(填“a”“b”“c”或“d”)。

(2)c过程中的现象是__________________________________________________，

b过程中反应的化学方程式为____________________________________________。

(3)久置的氯水变为________，用化学反应方程式表示为

________________________________________________________________________。

(4)实验室保存饱和氯水的方法是_________________________________________。

Ⅱ.(1)化学研究小组发现在强光照射下新制氯水产生细小气泡，且浅黄绿色逐渐消失，请预测气泡的成分________。

(2)请设计实验测定强光照射下久置氯水中氯元素的质量(简单叙述实验过程即可，不涉及具体数值计算)：

________________________________________________________________________。

解析：Ⅰ.氯水中含有HCl、Cl2、H2O、HClO等，可以与AgNO3溶液、Na2CO3等发生反应。HClO具有漂白性，故氯水可使石蕊先变红(HCl的酸性)后褪色，但HClO不稳定，见光易分解。

Ⅱ.(1)氯气和水反应的化学方程式为Cl2＋H2OHCl＋HClO，次氯酸见光易分解：2HClO2HCl＋O2↑，所以气泡的成分为氧气。

(2)久置氯水中所有的氯元素都反应为氯离子，再利用硝酸银检验氯离子，方法为量取一定量的试样，加入足量的硝酸银溶液，过滤、洗涤、干燥，称量沉淀质量。

答案：Ⅰ.(1)d　(2)有白色沉淀生成

Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑

(3)稀盐酸　2HClO2HCl＋O2↑

(4)在阴凉处置于棕色试剂瓶中密封保存

Ⅱ.(1)氧气　(2)量取一定量的试样，加入足量的硝酸银溶液，过滤、洗涤、干燥，称量沉淀质量

[分级训练·课课过关]________________________________________________________

1．城市生活用水可用漂白粉杀菌、消毒。下列关于漂白粉的叙述正确的是(　　)

A．漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2和CaCl2

B．将Cl2制成漂白粉的主要目的是使它转化为较稳定的物质，便于保存和运输

C．漂白粉是由Cl2与烧碱反应制得的

D．在使用漂白粉时最好与浓盐酸共用

解析：选B　漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2，故A错误；氯水中的HClO具有漂白性，但易分解且不易保存、运输，所以制成固态漂白粉，故B正确；漂白粉是由氯气与石灰乳反应制得的，故C错误；漂白粉与浓盐酸发生反应生成氯气，且氯气有毒，故D错误。

2．下列说法不正确的是(　　)

A．氯气的密度比空气的密度大

B．氯气是黄绿色气体

C．可用鼻子对着盛有氯气的集气瓶瓶口闻氯气的气味

D．氯气可用于自来水杀菌、消毒

解析：选C　氯气有毒且有强烈刺激性气味，闻药品气味时不应将鼻子对着瓶口，而是用手在瓶口轻轻扇动，使少量气体飘进鼻孔，C项错误。

3．在新制氯水中存在多种分子和离子。下列实验现象和结论一致且正确的是(　　)

A．新制氯水使红玫瑰变为白玫瑰，说明含有Cl2

B．加入硝酸酸化的AgNO3溶液，有白色沉淀产生，说明含有Cl－

C．将KHCO3固体加入新制的氯水中，有气泡产生，说明有HClO

D．光照新制氯水，有气泡逸出，该气体一定是Cl2

解析：选B　A项，新制氯水中因含HClO而具有漂白性，Cl2没有漂白性，错误；C项，氯水中的盐酸与KHCO3反应产生CO2，错误；D项，光照下氯水中的HClO发生分解反应产生HCl和O2，错误。

4．如图所示，从a处通入氯气。若打开活塞b，d处的有色布条不褪色；若关闭活塞b，d处的有色布条褪色。下列判断正确的是(　　)

A．a处通入的是潮湿的氯气

B．c中盛放的可能是浓硫酸

C．c中盛放的可能是氢氧化钠溶液

D．c中盛放的可能是饱和食盐水

解析：选D　A项，潮湿的氯气可以使有色布条褪色，错误；B项，浓硫酸能干燥氯气，关闭b，有色布条不褪色，错误；C项，氢氧化钠溶液能吸收氯气，关闭b，有色布条不褪色，错误；D项，氯气在饱和食盐水中溶解度很小，出来的氯气中含有水蒸气，可以使有色布条褪色，正确。