【暑假初升高】人教版化学初三（升高一）暑假预习-第09讲 氯气的性质 讲学案

第09讲 氯气的性质 【学习目标】 1．通过观察与实验，能正确说出氯气的物理性质。 2．从氯的原子结构特点和氯气跟金属、非金属的反应，认识氯气是一种化学性质非常活泼的非金属。 3．通过实验探究，知道氯水(新制氯水和久置氯水)的主要微粒，理解氯水的化学性质。 4．依据氯气与水的反应，认识氯气与碱的反应，知道“84消毒液”和漂白粉的主要成分、性质及应用。 【基础知识】 18世纪后期，由于冶金工业的发展，瑞典化学家舍勒开始了对多种矿石的研究，其中一种矿石叫软锰矿。1774年，舍勒把软锰矿与浓盐酸混合加热，产生了黄绿色气体(经过多次实验，他发现这是一种新的气体——氯气)。这种气体的强烈的刺激性气味使舍勒感到极为难受，但是当他确信自己制得了一种新气体后，他又感到一种由衷的快乐。 舍勒用氯气作了种种实验；发现它可溶于水，使水略有酸酸味；具有漂白作用，能漂白花朵和绿叶；能腐蚀金属；在氯气体中的昆虫会立即死去，火也立即熄灭。 由此史料，你认为氯气具有什么物理、化学性质？ 一、氯气的物理性质 1．闻有毒气体的方法：用手在集气瓶口轻轻扇动，使极少量的气体飘进鼻孔。 2．氯气易液体，工业上常保存于钢瓶。 3．氯气易液化，在低温和加压的条件下可以转变为液态和固态，二者都是纯净物。 氯原子的结构示意图为eq \a\vs4\al()，在化学反应中很容易得到1个电子，因此，氯气的化学性质非常活泼，表现出强氧化性。 二、氯气的化学性质 1．与金属的反应 （1）氯气具有很强的氧化性，能与大多数金属反应(Pt、Au除外)。 （2）与变价金属(如Fe、Cu)反应生成高价金属氯化物(FeCl3、CuCl2)。 常温下，铁与液态氯不反应。 2．与非金属的反应 Cl2除了能与H2化合，还可跟P、S、Si等非金属直接化合，都体现了Cl2的氧化性。如： 2Cl2+Sieq \o(====,\s\up6(Δ))SiCl4 ①燃烧是指发热、发光、剧烈的氧化还原反应，反应中并不一定要有氧气参加。 ②描述现象时，固体小颗粒，分散在空气中形成烟；液体小液滴，分散在空气中形成雾。 Cl2还能与还原性化合物发生反应： 氯气在卫生方面应用的历史也是非常悠久的，早在1800年，英、法等国家就用氯水作为消毒剂；到了1903年，英国人便已经大量使用氯气来为饮用水清毒了。 舍勒实验发现氯气可溶于水，使水略有酸酸味；具有漂白作用，能漂白花朵和绿叶。舍勒把氯气溶解在水里进行进一步研究，发现这种水溶液对纸张、蔬菜和花都具有永久性的漂白作用，所以他认为这种氯气具有漂白性。 法国化学家贝托莱听说舍勒发现了新气体，就根据自己的想法继续进行新气体的研究，最终他提出真正具有漂白作用的物质不是这种纯净干燥的氯气，而是它的水溶液。 3．与水的反应 化学方程式：Cl2＋H2OHCl＋HClO 离子方程式：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO （1）溶于水的Cl2中，有1/3的Cl2与水反应，反应式写“”。 （2）次氯酸的漂白作用：HClO可以将有色物质氧化为稳定的无色物质，故体现出漂白性。被HClO漂白的物质，久置后不再恢复原来的颜色，即次氯酸的漂白过程不可逆。 1854年英国就已经采用漂白粉来消除污水的气味。 氯气通入碱性草木灰(即氢氧化钾)的溶液中，发生的反应有：Cl2＋H2OHCl＋HClO，_________________________、__________________________________。 氯气通到石灰水中，发生的反应有：Cl2＋H2OHCl＋HClO，_________________________、__________________________________。 3．与碱的反应 （1）与氢氧化钠溶液反应——制取漂白液 化学方程式：Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO ＋H2O 离子方程式：Cl2＋2OH－＝Cl－＋ClO－＋H2O 漂白液的主要成分是NaClO、NaCl，有效成分是NaClO。 （2）与石灰乳反应——制取漂白粉/漂白精 化学方程式：2Cl2＋2Ca(OH)2＝CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O 离子方程式：2Cl2＋2Ca(OH)2＝2Ca2＋＋2Cl－＋2ClO－＋2H2O 漂白粉：主要成分是Ca(ClO)2、CaCl2，有效成分为次氯酸钙[Ca(ClO)2]，含有效氯约为35%。 漂粉精：有效成分为次氯酸钙[Ca(ClO)2]，含有效氯约为70%。 漂白液、漂白粉和漂粉精既可用作漂白棉、麻、纸张的漂白剂，又可用作游泳池等场所的消毒剂。 漂白液、漂白粉的漂白、消毒原理相同，都是在酸性条件下生成具有漂白、消毒作用的次氯酸(HClO)。 为何实验一中石蕊试液加84消毒液褪色不明显，而加入稀硫酸后很快褪色？实验二吹气后也很快褪色？ 在漂白粉溶液中通入少量的二氧化碳气体，产生白色沉淀，写出反应的化学方程式。 ____________________________________________________ （1）Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO(家用漂白、消毒) （2）Ca(ClO)2＋2HCl＝CaCl2＋2HClO(工业漂白) （3）漂白粉长期露置于空气中，最终会生成CaCl2而失效，其反应原理为: 2HClOeq \o(====,\s\up7(光照),\s\do5())2HCl＋O2↑、CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑ 法国化学家贝托莱根据他自己的想法继续进行了舍勒关于氯气的研究，于1785年证明氯可用来漂白。他将氯水露置在阳光下(见右图)，发现了氯水中奇妙的变化。氯水在光照条件下有气体产生，贝托莱研究后认为是氧气。 若用强光照射氯水，利用数字化传感技术对氯水的pH变化、氯离子浓度及O2浓度变化进行测定。实验数据记录见下图： 请根据以上信息，写出次氯酸见光分解的化学方程式____________________________________。 三、次氯酸的性质 次氯酸的漂白作用 四、氯水的成分与性质 有时氯水的二种粒子同场献技：如紫色石蕊试液滴入氯水中，溶液先变红(H＋)后褪色(HClO)。 久置氯水中所含的主要微粒为_______________，氯水久置，溶液酸性______，pH______。 新制液氯、氯水、久置氯水的比较 【考点剖析】 考点一：氯气的物理性质 例1．（2022年北京市丰台区期中）下列关于氯气的说法不正确是 A．黄绿色 B．难溶于水 C．有刺激性气味 D．有毒 考点二：氯气与金属/非金属单质的反应 例2．（2022年湖北省孝感市期中）下列实验现象的描述正确的是 A．氢气在氯气中燃烧，发出苍白色火焰，瓶口上方有白色烟雾 B．铁丝在氯气中燃烧，产生棕红色的浓烟，产物溶于水，溶液呈浅绿色 C．铜在氯气中燃烧，产生棕黄色烟，产物溶于水，溶液呈蓝绿色 D．钠在空气中燃烧，发出黄色的火焰，生成白色固体 考点三：氯水的成分确认 例3．（2022年湖北省孝感市期中）某化学兴趣小组为了探究新制氯水中含有的部分粒子及某些粒子的性质，做了如下四组实验，其中结论错误的是 A．将有色纸条或布条、有色花瓣放入盛有氯水的试管中，它们均褪色，说明氯水中含有HClO B．向氯水中加入大理石，有气体产生，说明氯水中含有H＋ C．光照氯水后，发现颜色逐渐变浅并产生气泡，说明放出气体是Cl2 D．向氯水中滴加硝酸银溶液有白色沉淀产生，说明氯水中含有Cl－ 考点四：氯水的性质探究 例4．（2022年江苏省宿迁市沭阳县期中）将紫色石蕊试液滴入NaOH溶液中，溶液变蓝色，再通入氯气，溶液由蓝色先变成红色，最后颜色慢慢退去，其原因是 ①氯气有漂白性 ②氯气与NaOH溶液反应 ③氯气的水溶液呈酸性 ④次氯酸有漂白性 ⑤氯化钠有漂白性 A．①④ B．②③④ C．①②③ D．④⑤ 考点五：氯气的性质综合 例5．（2022年江苏省宿迁市沭阳县期中）氯气是一种重要的化工原料。通常情况下，氯气是一种黄绿色、密度比空气大的有毒气体。在加压的条件下，氯气转化为液态(成为液氯)，可储存于钢瓶中。某化工厂的液氯泄露，消防人员喷洒石灰水处理。下列说法正确的是 A．液氯的主要成分为氯水 B．发生的主要反应为：2Cl2＋2Ca(OH)2＝CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O C．将人群朝顺风向疏散 D．用浸有NaOH溶液的毛巾捂住口鼻 考点六：次氯酸的性质 例6．（2022年福建省宁德市同心顺联盟期中）为了探究HClO的漂白性，甲同学设计了如下实验。 （1）通入干燥的氯气后，A瓶中湿润的有色布条很快褪色，而B瓶中干燥的有色布条没有褪色，由此甲同学得出的结论：____________________________________________。氯气与水发生反应的化学方程式是_____________________________。 （2）细心的乙同学发现一段时间后干燥的有色布条也褪色了，乙同学经过仔细思考，认为上述的甲同学的设计有缺陷，你认为乙同学可做的修改是：____________________________________________。 （3）丙同学认为按乙同学的方案修改后，还需要增加一个实验才能确认是不是HClO使有色布条褪色，你认为还需要增加的实验是：______________________________________。 （4）装置C的作用________________________________，装置C中发生的反应的化学方程式是：_________________________________________。 考点七：次氯酸钠的性质 例7．（2022年江苏省扬州市期末）为探究NaClO溶液的性质，进行以下实验。下列说法不正确的是 A．消毒时利用了NaClO溶液的强氧化性 B．实验1中发生：2H＋＋Cl－＋ClO－＝Cl2↑＋H2O C．实验2中该无色气体为SO2 D．HClO不稳定，一定条件下发生分解 【真题演练】 1．（2022年河南省新乡市期中）新制氯水和稀盐酸中都含有的粒子是 A．Cl－ B．ClO－ C．HClO D．Cl2 2．（2022年江苏省常熟市期中）下列关于氯及其化合物的叙述正确的是 A．氢气在氯气中燃烧产生淡蓝色火焰，在瓶口出现白烟 B．向氯水中加入NaHCO3粉末，有气泡产生，说明氯水中含有H＋ C．工业上将氯气通入澄清石灰水中制取漂白粉 D．为了准确地了解氯水的酸性，可以用pH试纸准确测定其pH 3．（2022年江苏省扬州市邗江区期中）下列有关物质的性质与应用对应关系正确的是 A．次氯酸易分解，可用作漂白剂 B．Cl2具有毒性，可用于自来水的消毒 C．NaClO溶液强氧化性，可用于环境的消毒 D．碱石灰具有吸水性，可用于Cl2的干燥 4．（2022年江苏省扬州市扬州中学期中）下列说法错误的是 A．钠和铁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．氯气可以和氢气燃烧，产生苍白色火焰 D．氯水具有杀菌、漂白作用是因为氯水中含有强氧化性的次氯酸 5．（2022年天津市五校联考期中）下面关于药品保存和实验安全方面的说法正确的是 A．有大量的氯气泄漏时，用肥皂水或纯碱溶液浸湿软布蒙面，并迅速离开现场 B．金属钠着火燃烧时，用泡沫灭火器灭火 C．新制的氯水保存在棕色广口瓶中，并放在阴凉处 D．“84消毒液”与洁厕灵一起使用，能增强消毒效果 6．（2022年山西省晋城市高平市期中）下列有关氯气实验现象的记录正确的是 A．纯净的氢气在氯气中安静燃烧，发出苍白色火焰 B．钠可以在氯气中燃烧，发出黄色火焰，生成黄色固体 C．用pH试纸检验干燥的氯气，试纸先变红后褪色 D．新制的氯水是由氯气溶于水形成的无色透明溶液 7．（2022年安徽省蚌埠市期末）数字化实验将传感器、数据采集器和计算机相连，可利用信息技术对化学实验进行数据的采集和分析。如图是数字化实验得到的光照过程中氯水的pH变化情况。对此，下列有关说法正确的是 A．光照使氯水中的次氯酸分解为盐酸，溶液的酸性增强 B．随着对氯水光照时间的延长，氯水的漂白性将增强 C．光照过程中，氯水pH减小的同时，溶液中Cl－的浓度也不断减小 D．pH减小的主要原因是光照引起了Cl2溶解度的减小，氯气逸出，导致了溶液中H＋浓度减小 8．（2022年江苏省扬州市扬州中学期中）下图中A～H均为中学化学中常见的物质，A、B、H是气体，A是有刺激性气味的气体，B、H是无色无味气体，它们之间有如下转化关系。(反应中生成的水已略去) 请回答以下问题： （1）E是___________(填化学式)。 （2）C物质在日常生活中可作___________剂。 （3）写出反应①的化学方程式：_____________________________________________。写出反应④的化学方程式：_____________________________________。 【过关检测】 1．（2022年河北省唐山市遵化市期中）世界卫生组织(WHO)将ClO2列为A级高效安全灭菌消毒剂，它在食品保鲜、饮用水消毒等方面有广泛应用。ClO2属于 A．氧化物 B．碱 C．酸 D．盐 2．（2022年重庆市期中）下列物质中含有氯气分子的是 A．MgCl2 B．新制氯水 C．ClO2 D．盐酸 3．（2022年福建省宁德市期末）下列对新制氯水与久置氯水性质的叙述正确的是 A．都为黄绿色 B．都具有漂白性 C．都能与硝酸银溶液产生白色沉淀 D．都能使紫色石蕊试液最终呈红色 4．（2022年河北省张家口市期中）下列有关氯气实验现象的记录正确的是 A．新制的氯水是由氯气溶于水形成的无色透明溶液 B．用pH试纸检验干燥的氯气，试纸先变红后褪色 C．钠可以在氯气中燃烧，发出黄色火焰，生成黄色固体 D．纯净的氢气在氯气中安静燃烧发出苍白色火焰 5．（2022年江苏省南京市六校12月联合调研）氯气及其化合物在生产生活中用途十分广泛。氯碱工业通过电解饱和食盐水制备氯气：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；实验室用高锰酸钾和浓盐酸反应制取氯气，其反应原理为：2KMnO4＋16HCl(浓)＝2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。下列含氯物质的性质与用途具有对应关系的是 A．NaCl易溶于水，可用于工业电解制备金属钠 B．HClO具有弱酸性，可用作有色物质的漂白剂 C．NaClO溶液显碱性，可用于杀菌、消毒 D．ClO2具有氧化性，可用于自来水的杀菌消毒 6．（2022年四川省资阳市期末）“84消毒液”对新型冠状病毒具有消杀作用。下图为某品牌“84消毒液”使用说明的一部分，下列说法错误的是 A．NaClO要与空气中的水、二氧化碳反应，应密封保存 B．“84消毒液”能用不锈钢容器盛放 C．NaClO与双氧水的漂白原理相同 D．“84”消毒液和洁厕灵(主要成分是盐酸)不能混合使用 7．（2022年北京师范大学附属中学期中）如下图所示，A处通入湿润的Cl2，关闭B阀时，C处干燥的红布条看不到明显现象；当打开B阀后，C处红布条逐渐褪色，则D瓶中装的是 A．稀盐酸 B．饱和NaCl溶液 C．浓硫酸 D．H2O 8．（2022年河南省信阳市期中）数字化实验将传感器数据采集器和计算机相连，可利用信息技术对化学实验进行数据的采集和分析．某学习小组利用数字化实验对光照过程中新制饱和氯水的变化进行检测，下列图像错误的是 A．A B．B C．C D．D 9．（2022年北京市丰台区期中）气体X的主要成分是Cl2(含有少量水蒸气)，某学习小组用如图装置研究气体X的性质。请回答下列问题： （1）C中的现象是_____________________；结合化学方程式说明B、C中现象不同的原因___________________________________________________________________________________。 （2）需要在D处连接如图所示装置，气体应该由______(填“a”或“b”)管通入。该装置作用是___________________________，用离子方程式表示其原理________________________________________________。 10．（2022年湖北省期中）A、B、C、D、E、X是中学常见的无机物，存在如图转化关系(部分生成物和反应条件略去)。 （1）若A的焰色反应为黄色，且A为化合物，回答下列问题： ①A的化学式为___________，A与H2O反应的离子方程式为_________________________________。 ②若X为具有还原性的非金属单质，通常为黑色粉末，写出E的化学式__________。 ③若X为一种造成温室效应的气体，则鉴别等浓度的D、E两种溶液，可选择的试剂为_____(填代号)。 a．NaCl溶液 b．BaCl2溶液 c．NaOH溶液 d．Ca(OH)2溶液 （2）若A为黄绿色气体，具有很强的氧化性，则： ①若C溶液显强酸性，则B发生分解反应的化学方程式为__________________________。 ②X可能为________(填代号)。 a．NaHCO3 b．Na2CO3 c．Na2SO4 d．Al(OH)3 ③请写出A通入NaOH溶液的离子方程式________________________________。颜色气味状态密度溶解性毒性黄绿色刺激性气体比空气大1体积水溶解约2体积Cl2有毒操作现象方程式与钠反应 剧烈燃烧，黄色火焰 生成大量白色烟2Na＋Cl2eq \o(====,\s\up6(Δ))2NaCl与铁反应 产生大量棕褐色烟2Fe＋3Cl2eq \o(====,\s\up6(Δ))2FeCl3与铜反应产生大量棕黄色烟，溶于水后，溶液呈蓝绿色Cu＋Cl2eq \o(====,\s\up6(Δ))CuCl2与氢气反应燃烧结束后，抽去盖在集气瓶口处的毛玻璃片H2在Cl2中能安静地燃烧，发出苍白色火焰 瓶口上方出现白雾H2＋Cl2eq \o(====,\s\up8(点燃))2HClFeCl2溶液Cl2＋2FeCl2＝2FeCl3NaBr溶液Cl2＋2NaBr＝2NaCl＋Br2KI溶液Cl2＋2KI＝2KCl＋I2Na2S溶液Cl2＋Na2S＝2NaCl＋S↓SO2的水溶液Cl2＋SO2＋2H2O＝2HCl＋H2SO4操作现象结论氯气 氯水氯水呈黄绿色氯水中存在氯气分子干燥的氯气瓶中，插入干燥的红色纸条 干燥的红色纸条不褪色 干燥的氯气无漂白性干燥的氯气瓶中，插入喷水的红色纸条 湿润的红色纸条褪色 氯水有漂白性 起漂白作用的是HClO氯水有H＋生成白色沉淀氯水有Cl－1785年法国人贝托雷最早利用氯气做漂白剂。他把舍勒发现的那种氯气溶解在水中，这种溶液便具有了漂白作用。1789年贝托雷改进了制备漂白溶液的方法，即把氯气通入巴黎一家化工厂生产的碱性草木灰(即氢氧化钾)的溶液中，效率又提高了很多。1798年泰纳把生产漂白剂的方法改为将氯气通到石灰水中，这样改进以后生产成本便大大地降低了。1799年泰纳经过多次加工又把这种液体的漂白剂改进成为固体的产品，当时叫做氯化石灰，也就是我们现在所用的漂白粉，这种固体产品的优越性就要大多了。实验一实验二操作现象紫色石蕊试液中，滴加84消毒液，石蕊试液变蓝色，褪色不明显 再继续滴加稀硫酸后，溶液很快褪色吹气后，很快褪色弱酸性酸性很弱，比碳酸还弱(在新制氯水中主要以HClO分子的形式存在)强氧化性用于漂白、杀菌和消毒不稳定性不稳定，见光易分解，化学方程式：2HClOeq \o(====,\s\up7(光照),\s\do5())2HCl＋O2↑原理特点应用范围将有色物质氧化为稳定的无色物质被HClO漂白的物质，久置后不再恢复原色几乎所有的有色物质遇HClO都会褪色成分三分子H2O、Cl2、HClO四离子H＋、OH－、Cl－、ClO－性质表现粒子反应的物质或现象氧化性Cl2Fe2＋、S2－、Br－、I－、SO32－、SO2酸性HCl、HClONaOH Ca(OH)2 Na2CO3 Mg漂白性HClO有机色质如红纸、品红溶液沉淀性Cl－AgNO3溶液不稳定性HClO见光产生气泡液氯新制氯水久置氯水粒子种类Cl2H2O、Cl2、HClO、H＋、Cl－、ClO－、OH－H2O、H＋、Cl－、OH－分类纯净物混合物混合物颜色黄绿色浅黄绿色无色性质强氧化性酸性、强氧化性、漂白性酸性实验实验操作和现象①将NaClO溶液逐滴滴入较浓的盐酸中，少量黄绿色气体产生②将NaClO溶液逐滴滴入稀H2SO4中，光照，试管壁上有无色气泡主要成分：次氯酸钠(NaClO) 注意事项： ①本品为外用消毒剂，不可内服。 ②本品对金属制品有腐蚀作用，对棉纺织品有漂白脱色作用。 ③密闭、避光、避热、置于阴凉处保存。ABCD氯水的pH随时间的变化溶液中氯离子浓度 随时间的变化氯水的电导率 随时间的变化液面上方氧气 体积分数随时间的变化