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第二章 海水中的重要元素—— 钠和氯
第二节 氯及其化合物 第一课时 氯气及其性质
【课标要求】
结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解氯及其重要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。
实验和探究包括以下内容：氯气的制备及性质；氯水的性质及成分探究。
【学业要求】
能列举、描述、辨识典型物质重要的物理化学性质及实验现象。能用化学方程式、离子方程式正确表示典型物质的主要化学性质。
能从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氧化还原反应，预测物质化学性质与变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。
能根据物质的性质分析实验室、生产、生活及环境中某些常见问题，说明妥善保存、合理使用化学品的常见方法。
【学业质量水平】
水平1：
1-2能从物质的组成、构成微粒、主要性质等方面解释或说明化学反应的本质特征。
水平2：
2-1能从构成物质的微粒等方面说明常见物质的主要性质，能分析物质性质与用途的关系。
2-4能分析化学科学在保障人类健康方面的价值和贡献；能从化学视角关注化学产品和技术在生产生活中产生的负面影响。
【学习目标】
1.通过氯气发现史了解氯气的物理性质，通过观察氯原子的原子结构示意图推测氯气的化学性质
2.通过氯气与钠、铁、铜、氢气的反应认识氯气与金属、非金属反应的性质
3.通过鲜花变色的实验认识氯气与水的反应，认识次氯酸的强氧化性、漂白性、不稳定性。
【学习内容】
环节一.认识氯气的物理性质与氯原子结构
氯气发现过程
舍勒将软锰矿（MnO2）与浓盐酸混合加热，得到一种黄绿色有刺激性气味的气体。
戴维通过大量实验确认了黄绿色气体为氯气。
氯气物理性质
1.氯气是一种黄绿色、有毒、有刺激性气味的气体；熔点为-101℃，沸点为-34.6℃，密度为3.214g/L（0℃）（大于空气），能溶于水。
2.氯气在低温或加压的条件下可转化为液氯，这个过程是物理变化。液氯可储存在钢瓶中。
氯元素的原子结构与存在
1.氯元素的原子结构示意图，氯原子最外层有7个电子，易得到1个电子有较强的氧化性。
2.氯元素的存在：自然界中只以化合态形式存在；以NaCl、MgCl2、CaCl2的形式存在与海水中。
环节二.氯气的化学性质
（一）氯气与大多数金属化合生成金属氯化物
金属 反应条件 现象 化学方程式
Na 加热 Na在Cl2中燃烧，产生白烟 2Na + Cl2 =加热= 2NaCl
Fe 加热 Fe在Cl2中燃烧，产生棕褐色的烟，溶于水得棕黄色溶液 2Fe + 3Cl2 =加热= 2FeCl3
Cu 加热 Cu在Cl2中燃烧，得棕黄色的烟，溶于水后溶液呈蓝绿色 Cu + Cl2 =加热=CuCl2
反应特点：
氯气具有强氧化性，与变价金属反应只生成高价态金属氯化物。
常温下，干燥的Cl2不和Fe反应，因此可用钢瓶储存液氯。
练习1：已知铁通常有+2、+3两种价态，写出铁与氯气反应的产物 .
练习2：（判断）少量Cl2和Fe在加热时反应生成FeCl2 （ ）
（二）氯气与大多数非金属单质发生化合反应
氯气与氢气的反应
[实验2-7]在空气中点燃氢气，然后把导管缓慢伸入盛满氯气的集气瓶中，观察现象。
实验现象：纯净的H2在Cl2中安静燃烧，发出苍白色火焰；燃烧结束后抽去集气瓶瓶口的玻璃片，集气瓶上方出现白雾。
实验结论：纯净的H2可以在Cl2中安静地燃烧。 H2 + Cl2 == 2HCl
（三）氯气与水的反应
①氯气能溶于水，25℃时，1体积水可溶约2体积氯气
②氯气溶于水的反应 Cl2 + H2O == HCl + HClO
氯气的水溶液称为氯水，颜色为淡黄绿色；氯水中的溶质有Cl2、HCl、HClO。
练习2.尝试说明上述反应的氧化剂、还原剂；氧化产物、还原产物
练习3.（判断）Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只有氧化性 ( )
拓展补充：化学中的烟、雾
烟：分散在气体中的固体小颗粒
雾：分散在气体中的小液滴
环节三.次氯酸的化学性质
实验过程：
实验操作 实验现象 实验结论 解释
将干燥有色布条放入干燥氯气中 有色布条不褪色 干燥Cl2无漂白性 Cl2本身没有漂白作用，其漂白作用的是Cl2与水反应生成的HClO，HClO具有强氧化性，能漂白有色布条和鲜花
将湿润有色布条放入干燥氯气中 有色布条褪色 在有H2O的条件下，Cl2具有漂白性
将有色鲜花放入干燥氯气中 有色鲜花褪色 在有H2O的情况下，Cl2具有漂白性
实验结论：干燥的Cl2本身没有漂白性，Cl2与水反应生成的HClO有漂白性。
次氯酸的化学性质
①次氯酸具有强氧化性，有漂白性，可使多种染料和有机色素褪色；有杀菌、消毒的作用。
②次氯酸是一种很弱的酸，酸性小于碳酸，只存在于水溶液中。
③次氯酸不稳定，在光照条件下容易分解放出氧气。
2HClO == 2HCl + O2↑
思考一：氯水光照后，浅黄色逐渐退去，溶液pH减小，用化学方程式解释之。
氯水中HClO在光照下逐渐分解并转化为强酸HCl 2HClO == 2HCl + O2↑
思考二：在蓝色石蕊试纸上滴加少量氯水可以观察到什么现象？
氯气可以使湿润的蓝色石蕊试纸变红，具有强氧化性的HClO又能将变色后的石蕊试纸氧化褪色。
思考三：次氯酸的酸性比碳酸弱，试写出向次氯酸钠溶液中通CO2发生反应的离子方程式。
ClO - + CO2 + H2O == HClO + HCO3-
思考四：向含有酚酞的NaOH溶液中滴加氯水，红色褪去，如何证明褪色原因是HClO将酚酞氧化而不是氯水中的盐酸将NaOH中和？
向褪色后的溶液中加NaOH至溶液呈碱性，若溶液仍不变红则说明酚酞已被氧化。
第二章 海水中的重要元素—— 钠和氯
第二节 氯及其化合物 第二课时 氯水及氯气与碱的反应
【课标要求】
结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解氯及其重要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。
实验和探究包括以下内容：氯气的制备及性质；氯水的性质及成分探究。
【学业要求】
能列举、描述、辨识典型物质重要的物理化学性质及实验现象。能用化学方程式、离子方程式正确表示典型物质的主要化学性质。
能从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氧化还原反应，预测物质化学性质与变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。
【学业质量水平】
水平1：
1-2能从物质的组成、构成微粒、主要性质等方面解释或说明化学反应的本质特征。
水平2：
2-1能从构成物质的微粒等方面说明常见物质的主要性质，能分析物质性质与用途的关系。
2-4能分析化学科学在保障人类健康方面的价值和贡献；能从化学视角关注化学产品和技术在生产生活中产生的负面影响。
【学习目标】
通过分析氯气溶于水的过程探究氯气成分；通过氯水成分的验证探究氯水性质
通过氯水变质的过程探究久置氯水成分
通过对氯水成分的分析掌握氯气与碱的反应；通过消毒剂的使用、保存条件了解次氯酸盐的化学性质
【学习内容】
环节一.氯水的化学性质。
关键问题1：氯水中的溶质
①考虑氯气溶解于水的物理过程
此时溶液中存在Cl2、H2O.
②考虑氯气与水的反应
化学方程式：Cl2 + H2O == HCl + HClO
思考：已知氯水显浅黄绿色，氯气能否与水完全反应？实际反应：Cl2 + H2O HCl + HClO
③考虑各种电解质的电离情况
HClO：弱酸部分电离，溶液中存在HClO分子，电离出少量H+、ClO-
HCl： 强酸完全电离，电离出H+、Cl-
H2O： 弱电解质部分电离，溶液中大量存在H2O分子，电离出极微量H+、OH-
④总结氯水中的分子和离子
三种分子：H2O、Cl2、HClO；四种离子：H+、OH-、Cl-、ClO-
数字记忆 三分四离（氯水中含有三种分子、四种离子）
问题探究
如何验证氯水中含有H+、Cl-、HClO、Cl2
考虑离子、分子的物理化学性质，具体见下栏
关键问题2：新制氯水的化学性质
Cl2 强氧化性 能氧化Fe2+、Br-、I-等 （二价铁溶液变色、淀粉-碘化钾试纸变蓝）
Cl- 生成沉淀 加入AgNO3溶液产生白色沉淀
新制氯水 HClO 不稳定性 在光照下新制氯水中有气泡产生
HClO 漂白性 使有色布条、品红溶液褪色；能使指示剂（石蕊、酚酞、甲基橙）褪色
H+ 酸性 加活泼金属产生气体、加碳酸盐产生沉淀，使指示剂变色
特别提醒：新制氯水中加入还原性物质是谁体现氧化性？
新制氯水含有大量氯气分子和少量次氯酸分子，一般只考虑Cl2的氧化性，对于氯气不能氧化的物质则考虑HClO的氧化性。
关键问题3：液氯、新制氯水、久置氯水的对比
氯水放置在空气中会逐渐变质，完全变质的氯水被称为久置氯水。
①次氯酸具有不稳定性完全分解2HClO == 2HCl + O2↑
②久置氯水的浅黄绿色褪去，证明氯气与水完全反应
液氯、新制氯水、久置氯水成分比较
液氯 新制氯水 久置氯水
成分 Cl2 Cl2、HClO、H2O、H+、OH-、Cl-、ClO- H+、OH-、Cl-、H2O
分类 纯净物 混合物 混合物
颜色 黄绿色 浅黄绿色 无色
性质 氧化性 酸性、氧化性、漂白性 酸性
保存 钢瓶 棕色试剂瓶盛装，密封保存在阴凉处，一般现配现用 试剂瓶盛装，塞玻璃塞即可
问题探究
①新制氯水转化为久置氯水后外观、酸性、氧化性有何变化？
久置氯水相比于新制氯水溶液颜色变浅、氧化性减弱、酸性增强。
②将氯气充入集气瓶中，用玻璃片密封后将集气瓶倒扣放入盛有蒸馏水的水槽中，使水面与瓶口平齐后移去玻璃片，放置一段时间后可观察到：集气瓶液面上升，但不会升至瓶底；集气瓶内黄绿色褪去.
环节二.氯气与碱的反应
已知氯气可以与水反应生成两种酸，你能推测出Cl2还能与哪类物质发生反应？
Cl2与H2O反应生成的HCl、HClO都能和碱发生中和反应，据此推断Cl2可与碱发生反应
关键问题4：氯气与碱反应的化学化学方程式与应用
Cl2与NaOH的反应：Cl2 + 2NaOH == NaCl + NaClO + H2O
应用：吸收实验尾气中的Cl2；制备以NaClO为有效成分的“84”消毒液
Cl2与Ca(OH)2的反应：2Cl2 + 2Ca(OH)2 == CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O
应用：常用Cl2与冷的石灰乳反应制取以Ca(ClO)2为主要成分的漂白粉、漂粉精
关键问题5：漂白液、漂白粉和漂粉精的对比
漂白液 漂白粉 漂粉精
有效成分 NaClO Ca(ClO)2
漂白、消毒原理 漂白粉、漂白液、漂粉精的漂白与消毒原理相同，均为次氯酸盐与酸反应生成有漂白作用的次氯酸 Ca(ClO)2 + CO2 + H2O == CaCO3 + 2HClO（家用漂白、消毒） Ca(ClO)2 + 2HCl == CaCl2 + 2HClO（工业漂白、消毒）
应用 用作棉、麻、纸张的漂白剂及游泳池等场所的消毒剂
保存 密封、避光并置于阴凉干燥处
问题探究
①漂白粉在空气中露置一段时间后会变质，请用化学方程式表示变质过程？
Ca(ClO)2 + CO2 + H2O == CaCO3 + 2HClO 2HClO == 2HCl + O2↑
②长时间暴露在空气中的漂白粉的主要成分是 .（CaCO3、CaCl2）
③为防止漂白粉变质，应注意如何保存？ 漂白粉应避光、密封存放于阴凉干燥处
④将洁厕灵（主要成分为盐酸）与84消毒液混合会产生有毒气体，请写出相关离子方程式。
2H+ + ClO- + Cl- == Cl2 + H2O
⑤漂白液浸泡过的衣物在晾干时褪色更明显，试用离子方程式表示原因。
Ca2+ + 2ClO- + CO2 + H2O == CaCO3 + 2HClO （次氯酸钙易溶于水）
第二章 海水中的重要元素—— 钠和氯
第二节 氯及其化合物 第三课时 氯气的实验室制法及氯离子检验
【课标要求】
结合实例认识非金属及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
【学业要求】
能利用典型代表物的性质和反应，设计常见物质制备、分离、提纯、检验等简单任务的方案。能从物质类别和元素价态的视角说明物质的转化路径。
能根据物质的性质分析实验室、生产、生活、及环境中的某些常见问题，说明妥善保存、合理使用化学品的常见方法。
【学业质量水平】
水平1：
1-3能依据化学问题解决的需要，选择常见的实验仪器、装置和试剂，完成简单的物质性质、物质制备、物质检验等实验。
水平2：
2-3根据已有的经验和资料做出预测和假设，能设计简单的实验方案，能运用适当的方法控制反应条件并顺利完成实验。
【学习目标】
通过获得纯净氯气的装置设置掌握氯气的实验室制法。
通过氯气的制备了解气体的实验室制备的流程和装置设计。
通过实验现象的辨析掌握氯离子的检验方法。
【学习内容】
环节一：氯气的实验室制法
实验室中通常使用浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应反应制取氯气。
化学方程式：MnO2 + 4HCl（浓）=加热= MnCl2 + Cl2 + 2H2O
反应装置探析
饱和食盐水作用：除去Cl2中的HCl杂质
浓硫酸作用：除去Cl2气体中的H2O杂质
空集气瓶作用：向上排空气收集Cl2
氢氧化钠溶液作用：吸收过量的Cl2，防止污染环境
问题思考
含有4n个HCl分子的浓盐酸与足量MnO2反应能否制取 n个Cl2分子？
答：不能，浓盐酸在反应中消耗变为稀盐酸后反应不再进行。
能否调换C瓶、D瓶的顺序？ 答：不能调换，气体通过饱和食盐水时会引入水蒸气。
试用离子方程式表示氢氧化钠溶液吸收氯气的反应 答：Cl2 + 2OH- == Cl- + ClO- + H2O
能否使用澄清石灰水吸收过量的Cl2？ 答：氢氧化钙在水中的溶解度小，吸收不完全。
能否颠倒E瓶长、短管顺序？ 答：不能颠倒，密度大于空气的气体需通入集气瓶下方
滴加盐酸时要打开分液漏斗的塞子的原因？ 答：为平衡分液漏斗与外界气压，便于滴加浓盐酸
实验室制备氯气的其他方法
可用KMnO4、KClO3、NaClO 、Ca(ClO)2等代替MnO2作氧化剂（反应不需要加热）
2KMnO4 +16HCl(浓) == 2KCl + 2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O
KClO3 +6HCl(浓) == KCl +3Cl2↑＋3H2O
NaClO +2HCl(浓) == NaCl +Cl2↑＋H2O (84消毒液和洁厕剂不能混用的原因）
Ca(ClO)2 +4HCl(浓) == CaCl2 +2Cl2↑＋2H2O
环节二：实验室制备气体装置的设计
实验室中制取气体包括发生装置和收集装置，根据实际需要还可以增加除杂装置和尾气处理装置：
气体发生装置选择
根据反应物的条件和状态选择
气体除杂装置选择
气体除杂装置可分两类：除杂装置、除水装置
常见除杂装置
除杂装置的选择取决于所含杂质的性质，选择相应的除杂试剂，根据除杂试剂的状态有以下两种装置：
（液体除杂试剂）洗气装置：该装置将气体由长管导入液面下与除杂试剂充分接触，去除杂质。
（固体除杂试剂）球形干燥管、U形管：该装置内填充除杂试剂，气体经过时充分反应除去杂质。
常见除水装置
除水装置的选择取决于需要干燥气体的性质，常见干燥剂如下：
浓硫酸，配套使用洗气装置；干燥酸性中性、气体；不能干燥碱性气体（NH3）、还原性气体（如H2S，但SO2除外）
P2O5，配套使用球形干燥管：干燥酸性、中性气体；不能干燥碱性气体。
CaCl2，配套使用球形干燥管：干燥酸性、中性气体，也能干燥碱性气体（乙醇蒸汽、NH3除外）
碱石灰，配套使用球形干燥管；干燥碱性、中性气体，不能干燥酸性气体。
装置顺序：除水装置应在含水除杂试剂之后设置。
收集装置选择
收集装置的选择需考虑收集气体的密度与空气的大小关系；是否易溶于水。
密度大于空气气体：向上排空气法，在装置中由长管导入集气瓶下方，短管导出。
密度小于空气气体：向下排空气法，在装置中由短管导入集气瓶上方，长管导出。
不溶于水的气体：排水集气法，用导管将气体导入充满水的容器中。
尾气处理装置选择
根据所制取气体的化学性质加以吸收，考虑防倒吸时可在导管尾部加漏斗或球形干燥管。
进行气体制备实验的操作顺序
①连接装置，由下到上，由左到右
②检查装置气密性
②加入反应药品，顺序先固后液
环节二：氯离子的检验
课本通过碳酸根、氯离子、硝酸根离子与银离子反应现象说明氯离子检验方法。
实验2-9
实验操作：在三只试管中分别加入2-3mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液，然后各滴入几滴AgNO3溶液，观察现象。再分别加入少量稀硝酸，观察现象。
实验现象：
三只试管中均有白色沉淀生成
稀盐酸：Ag+ + Cl- == AgCl↓ NaCl溶液：Ag+ + Cl- == AgCl↓ Na2CO3溶液：2Ag+ + CO32- == Ag2CO3↓
加入稀硝酸后第三只试管中沉淀消失
Ag2CO3固体可溶于稀硝酸：Ag2CO3 + 2H+ == 2Ag+ + CO2↑ + H2O
实验结论：溶液中存在CO32-时，用AgNO3溶液检验Cl-的实验就会受到干扰。因此在用AgNO3检验Cl-时先在被检测的溶液中滴入适量稀硝酸，使其酸化，以排除CO32-的干扰，然后滴入AgNO3溶液，如产生白色沉淀则可判断溶液中含有Cl-。
检验SO42-、CO32-
SO42-的检验：加入稀盐酸，无明显现象，再加入BaCl2溶液，若有白色沉淀产生，证明有SO42-
CO32-的检验：加入BaCl2溶液有白色沉淀产生，再加入稀盐酸生成无色无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体，证明有CO32-

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