2022版高中化學(xué) 第四章 非金屬及其化合物 第2節(jié) 富集在海水中的元素——氯學(xué)案 新人教版必修1

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1、2022版高中化學(xué) 第四章 非金屬及其化合物 第2節(jié) 富集在海水中的元素——氯學(xué)案 新人教版必修1 1．了解氯元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。(重點(diǎn)) 2．了解實(shí)驗(yàn)室制取Cl2的原理和實(shí)驗(yàn)裝置。(重難點(diǎn)) 3．掌握Cl－的檢驗(yàn)方法。(重點(diǎn)) 氯氣的制法和氯氣及其化合物的性質(zhì) [基礎(chǔ)·初探] 1．氯氣 (1)氯的原子結(jié)構(gòu)及存在 (2)氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法 在實(shí)驗(yàn)室里常用MnO2和濃鹽酸共熱來(lái)制取Cl2，該化學(xué)方程式為MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。 (3)氯氣的物理性質(zhì) 顏色 狀態(tài) 氣味 毒性 溶解性 黃綠色 氣體 刺

2、激性氣味 有毒 25℃時(shí)，1體積水溶解約2體積氯氣 (4)氯氣的化學(xué)性質(zhì) ①與金屬的反應(yīng)： ②與非金屬的反應(yīng)： 與H2反應(yīng)：H2＋Cl22HCl。 現(xiàn)象：火焰為蒼白色，瓶口出現(xiàn)白霧。 ③與水反應(yīng)： 氯氣與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cl2＋H2O===HCl＋HClO。 ④與堿的反應(yīng)： a．與NaOH反應(yīng)——制漂白液 化學(xué)方程式：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。 漂白液的有效成分為NaClO。 b．與Ca(OH)2反應(yīng)——制漂白粉 化學(xué)方程式：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。 漂白粉的成分是CaCl2和C

3、a(ClO)2。 (5)氯氣的用途 ①Cl2是一種重要的化學(xué)工業(yè)物質(zhì)。氯的化合物可作為制取高純硅、鍺(半導(dǎo)體)和金屬鈦的重要中間物質(zhì)。 ②在有機(jī)化工中，氯氣是合成塑料、橡膠、人造纖維、農(nóng)藥、染料和藥品的重要原料。 2．次氯酸 (1)物理性質(zhì) 常溫下僅存在于水溶液中，有刺激性氣味。 (2)化學(xué)性質(zhì) ①弱酸性(酸性小于碳酸)： NaClO＋CO2＋H2O===NaHCO3＋HClO。 ②不穩(wěn)定性：2HClO2HCl＋O2↑。 ③強(qiáng)氧化性：能氧化還原性物質(zhì)(如Na2SO3、FeCl2、KI等)，使有色布條、品紅褪色： Na2SO3＋HClO===Na2SO4＋HCl。 【特

4、別提醒】　液氯、新制氯水、久置氯水的區(qū)別 液氯 新制氯水 久置氯水 成分 Cl2 Cl2、HClO、H2O、H＋、Cl－、ClO－、OH－ H＋、Cl－、H2O、OH－ 分類 純凈物 混合物 混合物 [探究·升華] [思考探究] 探究1　氯水的多重性 (1)向氯水中加入紫色石蕊試液，有什么現(xiàn)象？體現(xiàn)什么性質(zhì)？ 【提示】　先變紅后褪色，酸性和漂白性。 (2)對(duì)氯水微熱有什么現(xiàn)象？ 【提示】　有氣泡產(chǎn)生，氯水顏色變淺。 (3)將氯水滴入NaHCO3溶液中，有何現(xiàn)象？為什么？ 【提示】　溶液中產(chǎn)生氣泡，因?yàn)槁人械柠}酸與NaHCO3發(fā)生反應(yīng)：HCO＋H＋=

5、==H2O＋CO2↑。 (4)氯水中加入AgNO3溶液，有什么現(xiàn)象？ 【提示】　白色沉淀生成。 (5)向FeCl2溶液中加KSCN溶液，然后加入少量氯水，有什么現(xiàn)象？ 【提示】　加KSCN溶液無(wú)現(xiàn)象，加氯水后溶液變紅。 探究2　次氯酸漂白性的實(shí)驗(yàn)探究 為了探究HClO的漂白性，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)。 問(wèn)題思考： (1)通入Cl2，根據(jù)集氣瓶A、B中紅色布條的現(xiàn)象，你能得出什么結(jié)論？ 【提示】　Cl2不能使干燥的紅色布條褪色，Cl2能使?jié)駶?rùn)的紅色布條褪色，因此Cl2不具有漂白作用，但Cl2溶于水后具有漂白作用。 (2)為了確認(rèn)是HClO使?jié)駶?rùn)的紅色布條褪色，你認(rèn)為還需增

6、加的實(shí)驗(yàn)是什么？ 【提示】　Cl2溶于水并與H2O發(fā)生反應(yīng)Cl2＋H2O===HClO＋HCl，因此為了確認(rèn)是HClO具有漂白性，還應(yīng)增加一個(gè)將HCl通過(guò)濕潤(rùn)紅色布條的實(shí)驗(yàn)裝置，以驗(yàn)證鹽酸不具有漂白性。 (3)燒杯中NaOH溶液的作用是什么？反應(yīng)的離子方程式是怎樣的？ 【提示】　NaOH溶液用于吸收Cl2，反應(yīng)的離子方程式為Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。 [認(rèn)知升華] 升華1　氯水性質(zhì)的多重性 所加試劑 參與反 應(yīng)的微粒 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 離子方程式或解釋 AgNO3溶液 Cl－ 白色沉淀 Cl－＋Ag＋===AgCl↓ Na2CO3固體 H＋ 有氣

7、泡產(chǎn)生 2H＋＋CO===CO2↑＋H2O 有色布條 HClO 布條顏色褪去 漂白性 FeCl2溶液 Cl2 溶液變棕黃色 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 石蕊溶液 HClO、H＋ 先變紅后褪去 酸性和漂白性 升華2　次氯酸的漂白性 注意：干燥的Cl2無(wú)漂白性，氯水漂白性的實(shí)質(zhì)是HClO的漂白性。 [題組·沖關(guān)] 題組1　Cl2及氯水的性質(zhì)與應(yīng)用 1．下面對(duì)氯的敘述，正確的是(　　) A．液氯可使?jié)竦募t布條褪色，所以液氯具有漂白性 B．氯氣沒(méi)有漂白性，但通入品紅溶液中，品紅的紅色褪去 C．在通常情況下，氯氣可以和任何金屬直接化合 D

8、．氯氣有毒，可以用澄清的石灰水吸收尾氣；久置的氯水最終變?yōu)橄←}酸 【解析】　次氯酸具有漂白性，液氯沒(méi)有漂白性，A項(xiàng)錯(cuò)誤；氯氣沒(méi)有漂白性，但通入品紅溶液中，氯氣和水反應(yīng)生成的次氯酸使品紅褪色，B項(xiàng)正確；在點(diǎn)燃或加熱的情況下，氯氣可以和大多數(shù)金屬直接化合，C項(xiàng)錯(cuò)誤；氯氣有毒，可以用氫氧化鈉溶液吸收尾氣，而澄清石灰水濃度太小，吸收效果不好，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】　B 2．在氯水中存在多種分子和離子，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法加以確定，下列說(shuō)法中可能錯(cuò)誤的是(　　) A．加入含有NaOH的酚酞試液，紅色褪去，說(shuō)明有H＋存在 B．加入有色布條后，有色布條褪色，說(shuō)明有HClO分子存在 C．氯水呈淺黃綠色，

9、且有刺激性氣味，說(shuō)明有Cl2分子存在 D．加入硝酸酸化的AgNO3溶液產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明有Cl－存在 【解析】　氯氣溶于水，且與水發(fā)生反應(yīng)，氯水的成分呈現(xiàn)多樣性，加入含有NaOH的酚酞試液，紅色褪去，可能是氯水中的H＋恰好與OH－中和，也可能是HClO漂白，A項(xiàng)錯(cuò)誤；HClO有強(qiáng)氧化性，可使有色布條褪色，B項(xiàng)正確；氯水中因含有Cl2分子而呈淺黃綠色，C項(xiàng)正確；氯水中含有Cl－，與硝酸酸化的AgNO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀，D項(xiàng)正確。 【答案】　A 3．新制氯水與久置的氯水相比較，下列結(jié)論不正確的是(　　) A．都呈酸性 B．前者能使有色布條褪色 C．光照新制氯水有氣泡逸出，該氣體

10、是Cl2 D．加AgNO3溶液都能生成白色沉淀 【解析】　新制氯水中含有分子Cl2、HClO、H2O，離子H＋、Cl－、ClO－、OH－，光照時(shí)發(fā)生反應(yīng)2HClO2HCl＋O2↑，所以久置的氯水實(shí)際上已經(jīng)是鹽酸，故A、B、D正確，C錯(cuò)誤。 【答案】　C 4．如圖是一組檢驗(yàn)氯氣性質(zhì)的裝置。 (1)現(xiàn)關(guān)閉活塞K，若有色布條是干燥的，溶液B為濃硫酸，則有色布條________；若溶液B為水，則有色布條________；若溶液B為飽和的NaHCO3溶液，則有色布條________。 (2)現(xiàn)打開(kāi)K，溶液B為氫氧化鈉溶液，通入的Cl2是濕潤(rùn)的，布條是干燥的，則有色布條________。

11、 【解析】　(1)關(guān)閉K通入Cl2，若B為濃硫酸，則進(jìn)入(Ⅱ)的是干燥的Cl2，有色布條不褪色；若B為水，則進(jìn)入(Ⅱ)的是濕潤(rùn)的Cl2，有色布條褪色；若B是NaHCO3溶液，則Cl2在(Ⅰ)中被消耗，有色布條不褪色。(2)打開(kāi)K，盡管B是NaOH溶液，濕潤(rùn)的Cl2還是直接進(jìn)入(Ⅱ)，有色布條褪色。 【答案】　(1)不褪色　褪色　不褪色　(2)褪色 題組2　Cl2的實(shí)驗(yàn)室制法 5．某?；瘜W(xué)興趣小組擬用濃鹽酸與二氧化錳加熱反應(yīng)，制取并收集2瓶干燥、純凈的氯氣。為防止換集氣瓶時(shí)生成的氯氣污染空氣，設(shè)計(jì)了如下裝置： (1)寫出裝置 Ⅰ 燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_____________

12、________ ___________________________________________________________。 (2)裝置Ⅱ中盛放的藥品是飽和氯化鈉溶液，其作用是__________________ _____________________________________________________________； 裝置Ⅲ的作用是干燥氯氣，應(yīng)盛放_(tái)___________。 (3)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，先________a________b(填“關(guān)閉”或“打開(kāi)”，下同)；當(dāng)集滿一瓶氯氣時(shí)，為減少換集氣瓶時(shí)氯氣的外溢，再________a________b，換好

13、集氣瓶后，繼續(xù)收集氯氣。 (4)興趣小組的某些同學(xué)準(zhǔn)備在燒杯中加入下列溶液中的一種來(lái)吸收殘余氯氣，你認(rèn)為其中不恰當(dāng)?shù)氖莀_______(填字母)。 A．氫氧化鈉溶液 B．濃硫酸 C．水 【解析】　(1)裝置 Ⅰ 是制取氯氣的發(fā)生裝置，反應(yīng)的離子方程式為MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。 (2)Ⅱ、Ⅲ部分屬于凈化裝置，飽和氯化鈉溶液是除去氯氣中的HCl氣體；裝置Ⅲ應(yīng)盛放濃硫酸，用來(lái)干燥氯氣。 (3)首先明確裝置Ⅳ的作用——用來(lái)臨時(shí)儲(chǔ)存氯氣，防止換集氣瓶時(shí)生成的氯氣排出；故實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，關(guān)閉a，打開(kāi)b，換瓶時(shí)關(guān)閉b，打開(kāi)a。 (4)要吸收多余的氯氣一般用堿液，氯

14、氣在水中和在濃硫酸中溶解度都非常小。 【答案】　(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O (2)除去Cl2中混有的HCl　濃硫酸 (3)關(guān)閉　打開(kāi)　打開(kāi)　關(guān)閉 (4)BC 【題后歸納】　Cl2的實(shí)驗(yàn)室制法 (1)儀器裝置：固＋液氣 主要儀器：鐵架臺(tái)、酒精燈、圓底燒瓶、分液漏斗、集氣瓶、燒杯等。Cl2的制備、凈化裝置如圖所示： 說(shuō)明：C裝置的作用是除去Cl2中的HCl，D裝置的作用是干燥Cl2，F(xiàn)裝置的作用是吸收多余的Cl2。 (2)收集方法 ①向上排空氣法(Cl2密度大于空氣)。 ②排飽和食鹽水法(Cl2在飽和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可

15、除去實(shí)驗(yàn)過(guò)程中揮發(fā)產(chǎn)生的HCl氣體)。 (3)尾氣處理 Cl2有毒，易污染空氣，需用NaOH溶液吸收，不能用澄清石灰水。 氯離子(Cl－)的檢驗(yàn) [探究·升華] [思考探究] 氯離子的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究 (1)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程 2～3 mL 試樣 現(xiàn)象 解釋或離子 方程式 AgNO3 溶液 稀硝酸 稀鹽酸 白色沉淀 不溶解 Cl－＋Ag＋===AgCl↓ NaCl溶液 白色沉淀 不溶解 Cl－＋Ag＋===AgCl↓ Na2CO3 溶液 白色沉淀 溶解并產(chǎn)生氣泡 2Ag＋＋CO===Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋CO

16、2↑＋H2O 自來(lái)水 渾濁 渾濁 自來(lái)水中含有少量Cl－， Ag＋＋Cl－===AgCl↓ ①若在某無(wú)色溶液中加入AgNO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀，則溶液中一定含有Cl－嗎？ 【提示】　不一定。因?yàn)锳g＋也可與CO等反應(yīng)生成白色的Ag2CO3沉淀。 ②檢驗(yàn)Cl－時(shí)為何要加入稀硝酸酸化？ 【提示】　加稀硝酸酸化目的是排除CO等的干擾，因?yàn)锳g2CO3可溶于稀硝酸，而AgCl不溶。 (2)Cl－的一般檢驗(yàn)方法 [認(rèn)知升華] 溶液中Cl－的檢驗(yàn)注意的問(wèn)題 (1)要排除CO、PO等離子的干擾，它們的銀鹽沉淀溶于稀硝酸。一般先在被測(cè)液中加入稀硝酸酸化，以排除干擾離子(CO、P

17、O)。 (2)若被檢液中有SO存在，由于SO可以與Ag＋生成白色微溶物Ag2SO4且不溶于稀硝酸，則在檢驗(yàn)Cl－之前，需先用Ba(NO3)2溶液除去SO，再加入硝酸酸化的AgNO3溶液檢驗(yàn)Cl－的存在。 [題組·沖關(guān)] 1．檢驗(yàn)Cl－所用的試劑為AgNO3溶液和稀硝酸，稀硝酸的作用是(　　) A．防止CO等離子的干擾 B．防止Cl－的干擾 C．生成AgNO3沉淀 D．防止NO的干擾 【答案】　A 2．檢驗(yàn)?zāi)澄粗芤褐惺欠窈新入x子(Cl－)，正確的操作是(　　) A．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀產(chǎn)生 B．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，加入鹽酸，沉淀不消失 C．向未知溶液中加入稀硝酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀產(chǎn)生 D．向未知溶液中加入稀鹽酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀產(chǎn)生 【解析】　A操作不正確，它不能排除CO等的干擾；B操作不正確，因?yàn)锳g2CO3跟HCl反應(yīng)時(shí)，生成的AgCl仍是白色沉淀；D操作不正確，用鹽酸酸化，加入了Cl－。 【答案】　C