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3.1 第2课时　氯气的性质及应用
【学习目标】
1.认识氯气的物理性质。
2.通过演示实验,了解氯气跟金属、非金属单质的反应,认识氯气是一种化学性质非常活泼的非金属单质。
3.通过实验探究,知道氯气与水反应的产物,熟知氯水的成分和性质。
4.掌握氯气与碱的反应,认识含氯化合物在生产生活中的应用和对生态环境的影响,形成社会责任意识。
【合作探究】
【学习情境】
　　用75%酒精、含氯消毒剂、过氧乙酸等均可有效灭活病毒。“84”消毒液、漂白粉均是含氯消毒剂。“84”消毒液、漂白粉的有效成分分别是什么呢 它们是怎样制取的呢 它们消毒的原理是怎样的
任务1　认识氯气的物理性质和氧化性
【新知生成】
一、物理性质
氯气是一种　　　　色、密度比空气大、有　　　　气味的有毒气体。
二、氯气的氧化性(书写化学方程式)
1.氯气与金属的反应
　　　　　　　　　 　　　(与Na)
　　　　　　　　　 　　　(与Fe)
　　　　　　　　 　　　　(与Cu)
2.氯气与非金属的反应
　　　　　　　　　　　　(与H2)
【答案】黄绿　刺激性　2Na+Cl22NaCl　2Fe+3Cl22FeCl3　
Cu+Cl2CuCl2　 H2+Cl22HCl
【核心突破】
典例1　将氯气通过软管灌入田鼠洞中可用于消灭田鼠,这是利用了Cl2的性质中的(　　)。
①黄绿色　②密度比空气大　③有毒　④容易液化
A.①② B.②③ C.③④ D .①④
【答案】B
典例2　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,瓶口上方形成白烟
B.铁丝在氯气中燃烧,产生红棕色的烟,产物溶于水,溶液呈浅绿色
C.铜丝在氯气中燃烧,产生棕黄色的烟,产物溶于水,溶液呈蓝绿色
D.钠在氯气中燃烧,生成淡黄色固体
【答案】C
【解析】氢气在氯气中燃烧,瓶口形成白雾,没有烟,A项错误;铁与氯气反应生成FeCl3,FeCl3溶液呈黄色,B项错误;钠与氯气反应,生成白色固体氯化钠,D项错误。
归纳总结
氯气与金属、非金属单质的反应
(1)氯气与变价金属反应时,能把金属氧化到较高价态,如与Fe反应,生成+3价铁,与Cu反应生成+2价铜。
(2)干燥的氯气在常温下不与铁反应,因此,液氯可用钢瓶贮存。
(3)燃烧不一定有氧气参加,任何发光、发热、剧烈的氧化还原反应都叫燃烧。
训练1　下列说法中正确的是(　　)。
A.用鼻子直接对着盛有氯气的瓶口闻氯气的气味
B.实验室制取氯气时,可用排水法收集氯气
C.氯气有毒,实验室制取氯气时要进行尾气处理
D.液氯泄漏时,应弯腰逃离氯气泄漏区域
【答案】C
【解析】闻气体气味的方法是用手在瓶口轻轻地扇动,仅使极少量的气体飘入鼻孔,不能直接用鼻子闻,A项错误;氯气能溶于水,不能用排水法收集氯气,B项错误;氯气的密度比空气大,泄漏时离地面越近氯气浓度越大,应尽量向高处逃生,D项错误。
训练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(　　)。
A.CuCl2 B.FeCl2 C.AlCl3 D.FeCl3
【答案】C
【解析】Cu不能与盐酸反应,A项错误;Cl2具有强氧化性,与变价金属反应时,生成高价态的金属氯化物,因此Fe与Cl2反应生成FeCl3,不能生成FeCl2,B项错误;Al与Cl2反应生成AlCl3,与盐酸反应生成AlCl3,C项正确;Fe与HCl反应生成FeCl2,不生成FeCl3,D项错误。
任务2　认识氯气的歧化反应
【新知生成】
一、氯气与水反应
1.常温常压下,1体积水约能溶解　　　　氯气,所得溶液称为　　　　,呈　　　　色。
2.化学方程式:　　　　　　　　　　。
3.氯水的成分:分子——　　　　、　　　　和H2O,离子——　　　　、　　　　、OH-、ClO-。
二、氯气与碱反应
1.制漂白剂(有效成分　　　　):　 。
2.制漂白粉(有效成分　　　　):　 　。
【答案】一、2体积　氯水　浅黄绿　Cl2+H2OHCl+HClO　Cl2　HClO　H+　Cl-　漂白性　2HClO2HCl+O2↑
二、次氯酸钠　Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O　次氯酸钙　2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
【核心突破】
典例3　为探究氯水中含有哪些粒子及粒子的性质,某化学兴趣小组进行了如下实验:
(1)观察氯水颜色,发现氯水呈浅黄绿色,证明氯水中含有的粒子是　　　　(填化学式,下同)。
(2)向氯水中滴入碳酸钠溶液,有气体生成,说明氯水中含有的粒子是　　　　。
(3)在盛有氯水的试管中放入有色布条,有色布条褪色,说明氯水中含有的粒子是　　　　。
(4)将紫色石蕊溶液滴入新制氯水中,溶液显红色,起作用的微粒是　　　　;一段时间后,溶液的颜色逐渐褪去,起作用的微粒是　　　　。
(5)向氯水中滴加AgNO3溶液,有白色沉淀生成,证明氯水中含有的粒子是　　　　。
(6)氯水经光照后,溶液颜色逐渐消失并放出气体,放出的气体是　　　　,溶液的酸性　　　　(填“增强”、“不变”或“减弱”)。
【答案】(1)Cl2　(2)H+　(3)HClO　(4)H+　HClO　(5)Cl-　(6)O2　增强
【解析】(1)氯水中含有的微粒是Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-和OH-,含有的Cl2使溶液呈浅黄绿色。(2)滴入Na2CO3溶液有气体生成,证明溶液呈酸性,含有H+。(3)氯水能使有色布条褪色,说明其具有漂白性,证明氯水中含有HClO。(4)将紫色石蕊溶液滴入新制氯水中,溶液呈红色,说明有H+存在;后又褪色,是因为HClO起漂白作用。(5)向氯水中滴加AgNO3溶液,有白色沉淀生成,证明氯水中有Cl-。(6)HClO不稳定,见光易分解,放出O2,并生成盐酸,由于HClO为弱酸,而盐酸是强酸,故溶液酸性增强。
典例4　在抗震救灾中要用大量漂白粉和漂白剂杀菌消毒。下列说法中正确的是(　　)。
A.漂白粉是纯净物,漂白剂是混合物
B.漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2
C.工业上将氯气通入澄清石灰水中制取漂白粉
D.漂白剂的有效成分是NaCl
【答案】B
【解析】漂白粉的主要成分是氯化钙和次氯酸钙,有效成分是次氯酸钙,是混合物;漂白剂的有效成分是次氯酸钠,是混合物;工业上将氯气通入石灰乳中制取漂白粉。
归纳总结
1.氯水性质的多重性
2.氯气与碱的反应可看作氯气与水反应后再与碱发生中和反应。
3.氯气与水、碱反应,氯气中0价氯,部分升高到+1价,部分降低到-1价,这样的反应称为歧化反应。
训练3　下列关于氯水的叙述正确的是(　　)
A.新制氯水中只含有Cl2和H2O两种微粒
B.新制氯水可以使紫色石蕊溶液先变红后褪色
C.光照氯水有气泡冒出,该气体是氯气
D.氯水放置数天后,溶液的酸性减弱
【答案】B
【解析】氯水呈酸性,所以会使石蕊溶液变红,由于氯水中含有次氯酸,所以会使溶液最终变为无色,B项正确;光照氯水时次氯酸会分解产生氧气,所以气体的主要成分是氧气,C项错误;氯水放置数天后由于次氯酸分解会产生盐酸,导致溶液的酸性增强,D项错误。
训练4　某化工厂生产的漂白粉的产品说明书如下:
漂白粉使用说明书 主要成分:次氯酸钙、氯化钙 用法用量:每次取漂白粉2g,水1000mL,配成0.2%~0.3%的浊液 注意事项:……
　　回答下列问题:
请你为漂白粉写一份保存、使用的注意事项(不超过35字):
用化学方程式表示
①漂白粉的生产原理:　 。
②一般情况下,漂白粉失效的主要原因:　 。
【答案】(1)密封、避光保存在阴凉处,随配随用,勿接触皮肤,不能用于漂洗丝、毛织品等　(2)①2Ca(OH)2+2Cl2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O　②Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3+2HClO、2HClO2HCl+O2↑
课堂小结
【随堂检测】
1.下列条件下的反应能广泛用于工业生产的是(　　)。
A.H2、Cl2在强光照射下合成HCl
B.用澄清石灰水吸收Cl2制取漂白粉
C.用MnO2与浓盐酸共热制取氯气
D.用氢氧化钠溶液吸收氯气制漂白剂
【答案】D
【解析】H2、Cl2在强光照射下会发生爆炸,A项错误;工业上用石灰乳与Cl2反应制取漂白粉,B项错误;用MnO2与浓盐酸共热制取氯气是实验室制取氯气的方法,C项错误;工业上用氢氧化钠溶液吸收氯气制漂白剂,D项正确。
2.用下图装置探究Cl2的漂白原理,其中红纸①是干燥的,红纸②~④分别用下表中的试剂润湿。向中心Ca(ClO)2粉末上滴加几滴浓盐酸,产生大量黄绿色气体,红纸变化如下:
红纸编号 试剂 红纸变化
① — 不褪色
② 蒸馏水 逐渐褪色
③ 饱和食盐水 几乎不褪色
④ NaHCO3溶液调至中性(pH=7) 快速褪色
已知:Cl2+NaHCO3NaCl+CO2+HClO,下列对于该实验的分析不正确的是(　　)。
A.对比①②的现象,说明能使红纸褪色的微粒不是Cl2
B.对比②③的现象,说明能使红纸褪色的微粒是HClO
C.对比②④的现象,说明能使红纸褪色的微粒一定不是H+
D.对比②③④的现象,说明c(HClO)越大,漂白效果越好
【答案】B
【解析】Ca(ClO2)2粉末上滴加几滴浓盐酸,产生大量黄绿色气体,该气体为氯气,氯气的水溶液中含有次氯酸和盐酸。A项,①中干燥的红纸不褪色,②中湿润的红纸褪色,说明干燥的氯气没有漂白性,起漂白作用的是次氯酸,涉及的反应是Cl2+H2OHCl+HClO,正确;B项,②中湿润的红纸褪色,③中浸泡在饱和食盐水中的红纸不褪色,说明氯气在饱和食盐水中几乎没有溶解,不能说明使红纸褪色的微粒是HClO,错误;C项,②中湿润的红纸逐渐褪色,Cl2+H2OHCl+HClO,溶液呈酸性,④中NaHCO3溶液调至中性(pH=7),红纸快速褪色,说明能使红纸褪色的微粒一定不是H+,正确;D项,④中c(HClO)最大,红纸快速褪色,②中c(HClO)其次,红纸逐渐褪色,③中c(HClO)最小,红纸几乎不褪色,说明c(HClO)越大,漂白效果越好,正确。
3.某实验小组利用长柄V形管设计如图所示的Na与氯气的反应实验(“△”代表酒精灯加热),方法是先加热长柄中的钠块至其熔化,撤掉酒精灯,再通入Cl2。下列判断错误的是(　　)。
A.长柄中有白烟生成,逐渐凝聚在玻璃管内壁
B.X溶液为浓NaOH溶液
C.V形管的“消膜泡”可防止X溶液被吹出
D.钠在氯气中燃烧的火焰为苍白色
【答案】D
【解析】A项,钠在氯气中燃烧生成NaCl颗粒,有白烟出现,正确;B项,Cl2的持续通入可能导致污染,故应该用碱液吸收,正确;C项,“消膜泡”的容积较大,起到防止液体被吹出的作用,正确;D项,Na在氯气中燃烧产生黄色火焰,错误。
4.某同学应用如图所示的装置研究物质的性质,其中气体a的主要成分是氯气,杂质是空气和水蒸气。回答下列问题:
(1)该项研究(实验)的主要目的是　 。
(2)浓硫酸的作用是　　　　　　　　。
(3)与研究目的直接相关的实验现象是　　　　　　　　　　。
(4)从物质性质的方面来看,这样的实验设计存在隐患,该隐患是　　　　　　　　　;应如何解决 画出简易装置图。
【答案】(1)探究Cl2与HClO中何种物质具有漂白性　(2)吸收气体a中的水蒸气　(3)B中的布条不褪色,C中的布条褪色　(4)多余的Cl2会污染空气　C后接如下图所示装置
　或　
23.1 第2课时　氯气的性质及应用
【学习目标】
1.认识氯气的物理性质。
2.通过演示实验,了解氯气跟金属、非金属单质的反应,认识氯气是一种化学性质非常活泼的非金属单质。
3.通过实验探究,知道氯气与水反应的产物,熟知氯水的成分和性质。
4.掌握氯气与碱的反应,认识含氯化合物在生产生活中的应用和对生态环境的影响,形成社会责任意识。
【合作探究】
【学习情境】
　　用75%酒精、含氯消毒剂、过氧乙酸等均可有效灭活病毒。“84”消毒液、漂白粉均是含氯消毒剂。“84”消毒液、漂白粉的有效成分分别是什么呢 它们是怎样制取的呢 它们消毒的原理是怎样的
任务1　认识氯气的物理性质和氧化性
【新知生成】
一、物理性质
氯气是一种　　　　色、密度比空气大、有　　　　气味的有毒气体。
二、氯气的氧化性(书写化学方程式)
1.氯气与金属的反应
　　　　　　　　　　　　(与Na)
　　　　　　　　　　　　(与Fe)
　　　　　　　　　　　　(与Cu)
2.氯气与非金属的反应
　　　　　　　　　　　　(与H2)
【核心突破】
典例1　将氯气通过软管灌入田鼠洞中可用于消灭田鼠,这是利用了Cl2的性质中的(　　)。
①黄绿色　②密度比空气大　③有毒　④容易液化
A.①② B.②③ C.③④ D .①④
典例2　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,瓶口上方形成白烟
B.铁丝在氯气中燃烧,产生红棕色的烟,产物溶于水,溶液呈浅绿色
C.铜丝在氯气中燃烧,产生棕黄色的烟,产物溶于水,溶液呈蓝绿色
D.钠在氯气中燃烧,生成淡黄色固体
归纳总结
氯气与金属、非金属单质的反应
(1)氯气与变价金属反应时,能把金属氧化到较高价态,如与Fe反应,生成+3价铁,与Cu反应生成+2价铜。
(2)干燥的氯气在常温下不与铁反应,因此,液氯可用钢瓶贮存。
(3)燃烧不一定有氧气参加,任何发光、发热、剧烈的氧化还原反应都叫燃烧。
训练1　下列说法中正确的是(　　)。
A.用鼻子直接对着盛有氯气的瓶口闻氯气的气味
B.实验室制取氯气时,可用排水法收集氯气
C.氯气有毒,实验室制取氯气时要进行尾气处理
D.液氯泄漏时,应弯腰逃离氯气泄漏区域
训练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(　　)。
A.CuCl2 B.FeCl2 C.AlCl3 D.FeCl3
任务2　认识氯气的歧化反应
【新知生成】
一、氯气与水反应
1.常温常压下,1体积水约能溶解　　　　氯气,所得溶液称为　　　　,呈　　　　色。
2.化学方程式:　　　　　　　　　　。
3.氯水的成分:分子——　　　　、　　　　和H2O,离子——　　　　、　　　　、OH-、ClO-。
二、氯气与碱反应
1.制漂白剂(有效成分　　　　):　 。
2.制漂白粉(有效成分　　　　):　 　。
【核心突破】
典例3　为探究氯水中含有哪些粒子及粒子的性质,某化学兴趣小组进行了如下实验:
(1)观察氯水颜色,发现氯水呈浅黄绿色,证明氯水中含有的粒子是　　　　(填化学式,下同)。
(2)向氯水中滴入碳酸钠溶液,有气体生成,说明氯水中含有的粒子是　　　　。
(3)在盛有氯水的试管中放入有色布条,有色布条褪色,说明氯水中含有的粒子是　　　　。
(4)将紫色石蕊溶液滴入新制氯水中,溶液显红色,起作用的微粒是　　　　;一段时间后,溶液的颜色逐渐褪去,起作用的微粒是　　　　。
(5)向氯水中滴加AgNO3溶液,有白色沉淀生成,证明氯水中含有的粒子是　　　　。
(6)氯水经光照后,溶液颜色逐渐消失并放出气体,放出的气体是　　　　,溶液的酸性　　　　(填“增强”、“不变”或“减弱”)。
典例4　在抗震救灾中要用大量漂白粉和漂白剂杀菌消毒。下列说法中正确的是(　　)。
A.漂白粉是纯净物,漂白剂是混合物
B.漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2
C.工业上将氯气通入澄清石灰水中制取漂白粉
D.漂白剂的有效成分是NaCl
归纳总结
1.氯水性质的多重性
2.氯气与碱的反应可看作氯气与水反应后再与碱发生中和反应。
3.氯气与水、碱反应,氯气中0价氯,部分升高到+1价,部分降低到-1价,这样的反应称为歧化反应。
训练3　下列关于氯水的叙述正确的是(　　)
A.新制氯水中只含有Cl2和H2O两种微粒
B.新制氯水可以使紫色石蕊溶液先变红后褪色
C.光照氯水有气泡冒出,该气体是氯气
D.氯水放置数天后,溶液的酸性减弱
训练4　某化工厂生产的漂白粉的产品说明书如下:
漂白粉使用说明书 主要成分:次氯酸钙、氯化钙 用法用量:每次取漂白粉2g,水1000mL,配成0.2%~0.3%的浊液 注意事项:……
　　回答下列问题:
请你为漂白粉写一份保存、使用的注意事项(不超过35字):
用化学方程式表示
①漂白粉的生产原理:　 。
②一般情况下,漂白粉失效的主要原因:　 。
课堂小结
【随堂检测】
1.下列条件下的反应能广泛用于工业生产的是(　　)。
A.H2、Cl2在强光照射下合成HCl
B.用澄清石灰水吸收Cl2制取漂白粉
C.用MnO2与浓盐酸共热制取氯气
D.用氢氧化钠溶液吸收氯气制漂白剂
2.用下图装置探究Cl2的漂白原理,其中红纸①是干燥的,红纸②~④分别用下表中的试剂润湿。向中心Ca(ClO)2粉末上滴加几滴浓盐酸,产生大量黄绿色气体,红纸变化如下:
红纸编号 试剂 红纸变化
① — 不褪色
② 蒸馏水 逐渐褪色
③ 饱和食盐水 几乎不褪色
④ NaHCO3溶液调至中性(pH=7) 快速褪色
已知:Cl2+NaHCO3NaCl+CO2+HClO,下列对于该实验的分析不正确的是(　　)。
A.对比①②的现象,说明能使红纸褪色的微粒不是Cl2
B.对比②③的现象,说明能使红纸褪色的微粒是HClO
C.对比②④的现象,说明能使红纸褪色的微粒一定不是H+
D.对比②③④的现象,说明c(HClO)越大,漂白效果越好
3.某实验小组利用长柄V形管设计如图所示的Na与氯气的反应实验(“△”代表酒精灯加热),方法是先加热长柄中的钠块至其熔化,撤掉酒精灯,再通入Cl2。下列判断错误的是(　　)。
A.长柄中有白烟生成,逐渐凝聚在玻璃管内壁
B.X溶液为浓NaOH溶液
C.V形管的“消膜泡”可防止X溶液被吹出
D.钠在氯气中燃烧的火焰为苍白色
4.某同学应用如图所示的装置研究物质的性质,其中气体a的主要成分是氯气,杂质是空气和水蒸气。回答下列问题:
(1)该项研究(实验)的主要目的是　 。
(2)浓硫酸的作用是　　　　　　　　。
(3)与研究目的直接相关的实验现象是　　　　　　　　　　。
(4)从物质性质的方面来看,这样的实验设计存在隐患,该隐患是　　　　　　　　　;应如何解决 画出简易装置图。
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