资源简介 课程标准要求 学科核心素养1.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。 2.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠及其重要化合物的主要性质,了解这些物质在生产、生活中的应用。 3.结合实例认识金属、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。 4.了解氧化还原反应的本质是电子的转移,知道常见的氧化剂和还原剂。 5.通过实验事实认识离子反应及其发生的条件,了解常见离子的检验方法。 1.宏观辨识与微观探析:从原子结构的角度认识氯元素、钠元素的性质;根据钠和水反应的实验现象辨识钠和水反应的实质;从物质类别、元素化合价的角度认识氧化钠与过氧化钠的性质,通过学习Na2CO3、NaHCO3的性质,氯水的成分等,培养宏观辨识与微观探析素养。 2.证据推理与模型认知:通过书写离子方程式并能进行正误判断及学习一些常见离子能否大量共存的判断方法,建立离子方程式书写的模型。通过氧化还原反应概念的学习,构建氧化还原反应的认知模型,培养证据推理与模型认知素养。 3.科学探究与创新意识:通过设计钠性质的实验、过氧化钠与水的实验、氯水的性质实验、氯气的制备实验等,培养科学探究与创新意识素养。 4.科学态度与社会责任:通过含氯化合物在生产中的应用和对生态环境的影响,通过解决生活、生产过程中一些常见离子大量共存问题,增强将化学知识用于解决生产、生活和环境问题的意识;结合真实情境中的应用实例,了解海洋化学资源的综合利用,培养科学态度与社会责任素养。第一单元 氯气及氯的化合物第1课时 氯气的制备与性质[学习目标] 1.通过结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,能列举、描述、辨识氯气及氯的化合物的重要的物理和化学性质及实验现象;能用化学方程式正确表示典型物质的主要化学性质。2.通过结合实例认识非金属及其化合物的多样性,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。学习任务一 氯气的发现与制备1.氯气的实验室制法(1)反应原理。MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。(2)实验装置。①气体发生装置类型:固+液气。②发生装置所用玻璃仪器:分液漏斗、圆底烧瓶、酒精灯。(3)收集方法(4)净化方法:用饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸除去水蒸气。(5)验满方法:①观察法:集气瓶中充满黄绿色气体。②湿润的淀粉碘化钾试纸(变蓝)。(6)尾气吸收:用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收,该溶液的作用是吸收多余的氯气,防止污染环境。2.氯气的工业制法(1)制备原理:反应的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。(2)电解饱和食盐水实验。①实验装置。②实验现象。a.接通电源,片刻后,U形管两端电极上都有气泡产生,并且不断增多。b.通电一段时间,然后用小试管套住a管,收集U形管左端产生的气体。2 min后,提起小试管,并迅速用拇指堵住试管口,移近点燃的酒精灯,松开拇指,发出轻微的爆鸣声,说明产生的气体是氢气。c.取一支小试管,用向上排空气法收集从b管导出的气体,气体呈黄绿色。d.关闭电源,打开U形管两端的橡皮塞,分别向溶液中滴加1~2滴酚酞溶液,U形管右端溶液无变化,左端溶液变红。③反应产物。a.石墨棒上产生氯气。b.铁棒上产生氢气和氢氧化钠。(3)氯碱工业:以电解饱和食盐水为基础制取氯气、烧碱等产品的工业称为氯碱工业。1774年舍勒在研究软锰矿时,将软锰矿与浓盐酸混合并加热产生了一种具有强烈刺激性气味的黄绿色气体,舍勒的这个无意发现正是后人在实验室制取少量氯气的方法。19世纪,科学家又发明了电解饱和食盐水制取氯气的方法,原理为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。探究 氯气的制备方法问题1:用浓盐酸和MnO2共热制取的Cl2中有哪些杂质气体 如何除去 问题2:实验发现MnO2过量,待充分反应后,溶液中仍有HCl剩余,推测可能的原因是什么 问题3:以上提到的氯气的制备方法,哪一种适合工业生产 原因是什么 (1)实验室制氯气的注意事项。①必须用浓盐酸,稀盐酸不与二氧化锰反应。②为了减少制得的Cl2中HCl的含量,加热温度不宜过高,以减少HCl的挥发。③饱和食盐水的作用是既能除去Cl2中的HCl,又可减少Cl2在H2O中的溶解。④尾气吸收时,应选用NaOH溶液,不能选用澄清石灰水,因为澄清石灰水中含Ca(OH)2的量少,吸收不完全。(2)实验室制取氯气的其他方法。实验室制取氯气还可以用KClO3、KMnO4等与浓盐酸反应:KClO3+6HCl(浓)KCl+3Cl2↑+3H2O;2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。1.下列装置用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验,能达到实验目的的是( ) 甲 乙 丙 丁A.用装置甲制取氯气B.用装置乙除去氯气中少量氯化氢C.用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液D.用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O2.实验室利用如图所示装置制备氯气,图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置,其中错误的是( )A.①②③ B.②③ C.②③④ D.②④3.已知2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,实验室制取氯气时,下列实验装置能达到实验目的的是( )实验室气体制备的思路总结学习任务二 氯气与金属和非金属单质的反应1.氯的原子结构及存在2.氯气的物理性质颜色 状态 气味 溶解性黄绿色 气体 刺激性 1体积水溶解 2体积氯气3.氯气的化学性质(1)与金属单质的反应。金属单质 反应现象 反应原理Na 钠在氯气中剧烈燃烧,发出黄色火焰,产生大量白烟 2Na+Cl22NaClFe 铁在氯气中燃烧,产生棕褐色烟;干燥的氯气在常温下不与铁反应,因此液氯可用钢瓶储存 2Fe+3Cl22FeCl3Cu 铜在氯气中燃烧,产生棕黄色烟,溶于水后,溶液呈蓝绿色 Cu+Cl2CuCl2(2)与非金属单质氢气的反应。操作 现象 反应原理H2在Cl2中 燃烧 H2在盛有Cl2的集气瓶中安静地燃烧,发出苍白色火焰,集气瓶口有白雾产生 H2+Cl22HClH2和Cl2的 混合气体光照 发生爆炸氯气与单质的反应规律总结(1)氯气能与除Au、Pt之外的所有金属直接反应,与Fe、Cu等变价金属反应均生成高价金属氯化物。(2)干燥的氯气在常温下不与铁反应,因此,干燥的氯气或液氯可用钢瓶储存。(3)氯气还能与磷(P)、硫(S)等非金属单质反应。(4)氯气与单质的反应也属于燃烧反应。任何发热、发光、剧烈的氧化还原反应都叫燃烧。探究1 氯气的物理性质某工厂在充装液氯槽罐车的过程中,液氯发生泄漏,随即工作人员关闭进料气动阀和手动阀,并进行管道抽空,应急队进入现场进行雾状水洗消,事故现场很快得到控制,无员工中毒或不适。环境监测部门对事发周边区域开展了应急环境监测,监测结果显示环境指标正常,未造成环境影响。问题1:根据所掌握的化学知识思考,应如何指导并帮助现场的工人自救 问题2:利用学过的化学知识,说明上述材料中体现了氯气的哪些物理性质 探究2 氯气的化学性质氯气是一种非常重要的化工原料,其在工业生产、生活中的主要用途如图所示:问题3:氯气在化学工业上可用来生产氯化铝、氯化铁,这利用了氯气的哪种性质 尝试写出制取氯化铝的化学方程式。问题4:在上述用途中提到氯气可以用来生产盐酸。根据掌握的化学知识,揭示出这种用途的化学原理。1.下列关于氯气或氯离子的叙述中,正确的是( )A.Cl2以液态形式存在时可称作氯水B.氯气有毒,氯离子无毒C.氯离子和氯气均有刺激性气味D.液氯中含有大量的氯离子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.FeCl2C.AlCl3 D.FeCl3学习任务三 氯气与水的反应1.实验探究氯气与水的反应(1)氯气能溶于水,其水溶液俗称氯水。实验操作 实验现象 实验结论有色布条不褪色 干燥氯气不具有漂白性有色布条褪色 新制氯水具有漂白性(2)新制氯水具有漂白性是因为氯气与H2O反应生成了HClO,反应的化学方程式是Cl2+H2OHCl+HClO。2.次氯酸的性质3.氯气用于自来水消毒的安全问题因氯气与水中的有机物反应生成的有机氯化物可能对人体有害,所以要严格控制饮用水中余氯的含量,并逐渐使用二氧化氯(ClO2)、臭氧等新的自来水消毒剂。[示例] 为探究新制氯水的成分及其中某些微粒的性质,某化学兴趣小组做了如下实验:(1)观察新制氯水颜色,发现新制氯水呈黄绿色,证明新制氯水中含有的微粒是 。 (2)向新制氯水中滴入碳酸钠溶液,有气体生成,说明新制氯水中含有的微粒是 。 (3)在盛有新制氯水的试管中放入有色布条,布条褪色,说明新制氯水中含有的微粒是 。 (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 ,过一会儿,溶液的颜色褪去,起作用的微粒是 。 (5)向新制氯水中滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成,证明新制氯水中含有的微粒是 。 (6)新制氯水经光照后,颜色逐渐消失,并放出的气体是 ,溶液的酸性 (填“增强”“不变”或“减弱”)。 20世纪初,大家开始使用氯气给自来水消毒,和饮用水有关的常见疾病,如伤寒、痢疾、霍乱等开始远离人类,那么氯气在水中是如何“有所作为”的呢 探究 氯气与水的反应问题1:液氯加到自来水中是简单的溶解还是发生了反应 某同学提出三种假设并进行了探究,完成下列表格。[假设]假设 微粒成分假设一:简单溶解 假设二:既溶解又反应 Cl2、H2O、新物质假设三: [实验探究]问题 实验内容及现象 结论氯水中是否 含有Cl2 氯水显浅黄绿色 氯水是否有 酸性 蓝色石蕊试纸变红,加小苏打产生气泡 氯水中是否 有Cl- 加硝酸银溶液和稀硝酸产生 氯水中有Cl-氯水是否还 有其他性质 蓝色石蕊试纸先变红后褪色 [实验探究]氯水中含有Cl2 氯水有酸性 白色沉淀且沉淀不溶解 氯水有漂白性问题2:由上述探究,你认为哪个假设正确 问题3:蓝色石蕊试纸先变红后褪色是氯气的作用还是氯气与水反应产生的新物质的作用 如何验证 问题4:查阅课本介绍可知,氯水中的新物质是次氯酸,试写出氯气与水反应的离子方程式。次氯酸光照易分解,验证分解产物的数字化实验结果如图所示,分析图像并据此写出次氯酸分解的化学方程式,判断久置氯水中主要的微粒数量的变化。次氯酸的漂白原理、特点及应用范围1.下列关于氯气和氯水的叙述正确的是( )A.可以用pH试纸测定新制氯水的pHB.氯水放置数天后,溶液的酸性逐渐减弱C.新制的氯水只含有HCl、H2O和HClO三种分子D.氯气可用于自来水的杀菌、消毒2.新制氯水中含多种微粒,往有色鲜花上滴加新制氯水,使鲜花褪色的微粒是( )A.H2O B. H+ C. Cl2 D. HClO3.下列叙述不正确的是( )A.向新制氯水中加入少量NaHCO3粉末,产生无色气体,说明新制氯水中有H+B.新制氯水呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明新制氯水中有Cl2C.向紫色石蕊溶液中滴加新制氯水,溶液先变红后褪色,说明Cl2具有漂白性D.将新制氯水加到含酚酞的NaOH溶液中,溶液红色褪去,可能是新制氯水中H+将OH-中和所致液氯、新制氯水、久置氯水的比较项目 液氯 新制氯水 久置氯水成分 Cl2 Cl2、H2O、HClO、 H+、Cl-、ClO-、OH- H+、Cl-、 H2O、OH-分类 纯净物 混合物 混合物颜色 黄绿色 浅黄绿色 无色酸性 无 弱 强漂白性 无 有 无区别 氯气的 液体状态 氯气的水溶液 稀盐酸学习任务四 氯气与碱的反应及氯气的应用1.与NaOH反应——制漂白剂(1)化学方程式:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O。(2)漂白剂的有效成分为NaClO。2.与Ca(OH)2反应——制漂白粉(1)化学方程式:2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。(2)漂白粉的有效成分为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,化学方程式:Ca(ClO)2+H2O+CO2CaCO3+2HClO。3.氯气的用途(1)可用于消毒。(2)制造盐酸。(3)制造漂白剂。(4)用于农药的生产、药物的合成等。1.氯气的溶解度不大,而且生成的次氯酸很不稳定,而次氯酸盐性质稳定,所以常用氯气与碱反应制取漂白粉,便于保存、储运。2.漂白粉在空气中保存不当会变质,最终会生成氯化钙而失效,有关反应的化学方程式:(1)Ca(ClO)2+H2O+CO2CaCO3+2HClO;(2)2HClO2HCl+O2↑;(3)CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑。因此漂白粉的保存方法是密封、避光并置于阴凉干燥处。[示例] 饮用水的消毒、杀菌成为抑制大规模传染性疾病暴发的有效方法之一。漂白粉是常用的消毒剂。(1)工业上将氯气通入石灰乳[Ca(OH)2]制取漂白粉,化学方程式为 。漂白粉的有效成分是 (填化学式)。 (2)漂白粉溶于水后,受空气中的CO2作用,即产生有漂白、杀菌作用的次氯酸,发生反应的化学方程式为 。漂白粉溶于水后,滴加少量盐酸可增大漂白和杀菌的速率,此过程中发生反应的化学方程式为 。 (2)Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3+2HClOCa(ClO)2+2HClCaCl2+2HClO“84”消毒液一般通过氯气(Cl2)与氢氧化钠(NaOH)溶液反应制得,反应产物中的次氯酸钠是消毒液的有效成分。探究 氯气与碱的反应问题1:与氯气或氯水相比,次氯酸钠作为消毒剂的优点是什么 问题2:某化学兴趣小组将新制氯水加入滴有酚酞的氢氧化钠溶液中,观察到溶液褪色,对此的解释是氯水显酸性,与氢氧化钠中和使溶液褪色,你同意吗 如果不同意,还有哪种可能 如何进一步验证 问题3:实验中过量的氯气如何处理 请写出相关反应的化学方程式。1.漂白粉是生产、生活中常用的消毒剂。下列有关漂白粉的说法错误的是( )①漂白粉是混合物,其有效成分是次氯酸钙②为了提高漂白粉的漂白效果,使用时可加少量盐酸③漂白粉性质稳定,可以敞口存放④漂白粉能与少量CO2、H2O反应生成Ca(HCO3)2和HClOA.①② B.②③C.③④ D.①④2.“84”消毒液(工业利用Cl2与NaOH反应制得)可用于漂白。已知溶液的pH越小,酸性越强。下列关于实验现象的分析正确的是( )实验操作 实验现象“84”消毒液+石蕊溶液 混合后溶液pH=9.9,短时间内未褪色,一段时间后蓝色褪去“84”消毒液+石蕊溶液 混合后溶液pH=5.0,蓝色迅速褪去,无气体产生“84”消毒液+石蕊溶液 混合后溶液pH=3.2,蓝色迅速褪去,并产生大量刺激性气味气体,使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝A.“84”消毒液的漂白原理与活性炭相同B.次氯酸盐和次氯酸都具有漂白性C.实验③中产生的气体是Cl2,由HClO分解得到:2HClOCl2↑+H2OD.“84”消毒液的有效利用率随酸性增强而增强3.下列说法正确的是( )A.HClO是一种弱酸,酸性比碳酸强B.工业上制取漂白粉时使用石灰水可以使反应更充分C.漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2和CaCl2D.实验室对含有氯气的尾气可用氢氧化钠溶液吸收处理[footnoteRef:2] 氯气是一种重要的化工原料,大量用于制造盐酸、有机溶剂、农药、染料和药品等。某化学兴趣小组利用以下装置进行氯气的制备和性质探究。 [2:命题解密与解题指导情境解读:本题以氯气的制备、氯气的性质及含氯化合物的性质探究为素材,主要考查氯气的性质及应用性质解决实际问题的能力。素养立意:通过对氯气的制备、氯气的性质及含氯化合物的性质的探究,培养应用化学知识和方法解决实际生产、生活中的化学问题的能力,促进科学态度与社会责任核心素养的发展。思路点拨:解答此类问题,只要熟悉氯气的制备、氯气的性质、含氯化合物的性质即能做出正确合理的选择。](1)实验室制取氯气时,下列操作不正确的是 (填字母)。 A.装置Ⅰ可用于制取少量氯气 B.用装置Ⅱ除去氯气中的少量氯化氢C.用装置Ⅲ制取氯气 D.用装置Ⅳ干燥氯气(2)实验室制取干燥、纯净的氯气,除了二氧化锰、浓盐酸外还需要的试剂为 。 (3)已知高锰酸钾与浓盐酸在常温下反应能产生氯气。若用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气及验证它与金属的反应。每个虚线框表示一个单元装置,其中有错误的是 (填字母)。(4)氯气是有毒气体,必须进行尾气处理,写出实验室氯气尾气处理的化学方程式: 。 (5)漂白剂(有效成分为次氯酸钠)和洁厕灵混合使用会产生氯气,反应的化学方程式为 。 (4)Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O (5)2HCl+NaClOCl2↑+NaCl+H2O(2)由于生成的氯气中含有水蒸气和氯化氢,且氯气有毒,尾气需用碱液吸收,则除了二氧化锰、浓盐酸外还需要的试剂有用于除去氯化氢的饱和食盐水、用于干燥氯气的浓硫酸以及用于吸收尾气的氢氧化钠溶液。(3)KMnO4与浓盐酸在常温下反应产生Cl2,A装置正确;浓盐酸易挥发,发生装置生成的氯气中含有挥发的HCl和水蒸气,应通入盛有饱和食盐水的洗气瓶除去HCl,不能用氢氧化钠溶液,B装置错误;用浓硫酸干燥氯气,导气管长进短出,C装置正确;氯气与金属在试管中反应若用单孔塞,容易造成试管内压强过大,且导管应插入试管底部,D装置错误。(4)氯气是有毒气体,必须进行尾气处理,实验室一般用NaOH溶液吸收Cl2。(5)NaClO与盐酸反应的化学方程式为NaClO+2HClCl2↑+NaCl+H2O。课时作业对点训练知识点一 氯气的发现与制备1.下列关于氯气制取方法的说法不正确的是( )A.电解饱和食盐水制氯气时,与电源正极相连的石墨棒上方充满黄绿色气体B.工业上用电解饱和食盐水的方法制取氯气的同时得到烧碱C.实验室制法和电解饱和食盐水制法的化学方程式是不同的D.实验室制取氯气时,最好大火加热,使温度迅速升高2.实验室制取Cl2的实验原理及装置均正确的是( ) A.制取Cl2 B.除去Cl2中的HCl C.收集Cl2 D.吸收尾气中的Cl23.实验室用下列两种方法制取氯气:①用含4 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应;②用87 g MnO2与足量浓盐酸反应。若不考虑HCl的挥发,则反应后所得氯气的物质的量( )A.方法①比方法②多B.方法②比方法①多C.两种方法一样多D.无法比较4.某化学兴趣小组利用MnO2和浓盐酸及如图装置制备氯气。下列分析不正确的是( )A.①中可用分液漏斗代替长颈漏斗B.①中缺少加热装置C.②中可盛放NaOH溶液,用于净化氯气D.④中盛放的NaOH溶液可以吸收尾气知识点二 氯气与金属和非金属单质的反应5.下列实验现象摘抄自某同学的实验记录,其中不正确的是( )A.钠与氯气反应,产生白色的烟B.细铜丝与氯气反应,产生棕黄色的烟C.纯净的氢气在氯气中安静地燃烧,发出苍白色火焰,在瓶口处产生白雾D.可由铁与氯气直接反应制取FeCl26.制备金属氯化物时,常用两种方法:①金属与氯气直接化合制得;②金属与盐酸反应制得。下列只能用方法②制得的金属氯化物是( )A.AlCl3 B.NaCl C.FeCl3 D.FeCl27.为了探究氯气的性质,进行了以下四个实验:①金属钠在氯气中燃烧;②铁丝在氯气中燃烧;③铜丝在氯气中燃烧;④氢气在氯气中燃烧。下列说法错误的是( )A.四个实验中氯气价态均降低B.可以用坩埚钳夹住灼烧后的钠立刻放入充满氯气的集气瓶中C.金属铁和铜在实验中均燃烧得到高价态的金属氯化物D.氢气需要先验纯再通入氯气中点燃8.化工厂生产盐酸的主要过程如图所示。(1)其中关键的一步为氯气和氢气在燃烧管口燃烧生成HCl。氯气有毒,为此通入气体的合理方式是A处通入 ,B处通入 ;同时应采取的措施是 。 (2)工业上,用电解饱和食盐水的方法制得氯气,其化学方程式为 。 (2)2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑(2)工业上一般用电解饱和食盐水制取氯气,反应的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑。知识点三 氯气与水的反应9.经氯气消毒的自来水,若用于配制以下溶液:①KOH、②AgNO3、③NaHCO3、④Na2CO3,会使配制的溶液变质的是( )A.全部 B.②③ C.②④ D.①③④10.将足量新制氯水分别滴到下列溶液或试纸上,对所观察到的现象描述合理的一组是( )选项 AgNO3 溶液 蓝色石蕊 试纸 Na2CO3 溶液A. 产生沉淀 变红 有气泡B. 无明显现象 变红 产生沉淀C. 产生沉淀 先变红后褪色 有气泡D. 产生沉淀 先变红后褪色 产生沉淀11.将氯气持续通入紫色石蕊溶液中,溶液颜色呈如图变化:关于溶液中导致变色的微粒Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的判断正确的是( )A.H+、HClO、Cl2 B.H+、ClO-、Cl-C.HCl、ClO-、Cl- D.HCl、HClO、Cl212.某同学向pH试纸上滴加几滴新制氯水,现象如图所示,下列有关该实验的说法错误的是( )A.该实验说明不可使用pH试纸测定新制氯水的pHB.若将新制氯水长时间放置之后再重复该实验将无法看到pH试纸变白的现象C.该实验说明H+扩散速率比漂白性微粒快D.实验结束后,将pH试纸用水冲洗再干燥可以恢复原色知识点四 氯气与碱的反应及氯气的应用13.“84”消毒液的有效成分是次氯酸钠。使用注意事项: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;④保质期为一年。下列说法错误的是( )A.次氯酸钠的化学式为NaClOB.“84”消毒液受热易变质C.“84”消毒液能使品红溶液褪色D.“84”消毒液能用铁制容器盛放14.为检验某漂白粉是否变质,进行下列探究实验:实验1:取5 g漂白粉样品于烧杯中,加足量蒸馏水并搅拌,观察到有固体不溶解。实验2:静置,取少量实验1的上层清液于试管中,放入红色花瓣,观察到花瓣褪色。实验3:另取5 g漂白粉样品于试管中,滴加浓盐酸,观察到有气体产生。下列说法正确的是( )A.工业上用氯气和澄清石灰水制取漂白粉B.实验1和实验2说明漂白粉没有变质C.实验3中产生的气体只有氯气D.实验3中发生的反应有4HCl(浓)+Ca(ClO)2CaCl2+2Cl2↑+2H2O15.工业上将Cl2通入冷的NaOH溶液中制得漂白液,下列说法不正确的是( )A.漂白液的有效成分是NaClOB.可以用pH试纸测定该溶液的酸碱性C.通入CO2后的漂白液消毒能力增强D.NaClO比HClO稳定HClO,漂白液消毒能力增强,C正确;次氯酸不稳定,次氯酸盐较稳定,所以NaClO比HClO稳定,D正确。16.城市生活用水常用漂白粉杀菌、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CaCl2B.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.漂白粉是由氯气与烧碱制得的D.漂白粉可与浓盐酸混用综合应用17.氯是一种重要的“成盐元素”。下列有关氯及其化合物的叙述正确的是( )A.工业上用电解饱和氯化钠溶液来制备氯气B.漂白粉比HClO稳定,可长期露置在空气中C.新制氯水无漂白性D.液氯、氯水都属于纯净物18.某同学用下列装置进行有关Cl2的实验。下列说法不正确的是( )A 若气球变瘪,证明Cl2可与NaOH溶液反应B 证明氯气无漂白作用,氯水有漂白作用C 剧烈燃烧,产生大量白烟D 证明Cl2可溶于水19.Cl2是一种有毒气体,可用如图装置制取。下列标识需要用到的是( )A.①②④⑤⑥ B.①②③⑦C.③④⑤⑥ D.①②③④⑤⑥⑦20.如图所示中a、b、c、d、e、f为含氯元素的物质。下列说法不正确的是( )A.a、d溶液均具有酸性,且a的酸性比d的强B.b、c均能用于自来水消毒,f可以用于环境消毒C.b、d、f均具有漂白性D.实验室可用e为原料制备O221.下列物质转化不能通过一步反应直接实现的是( )FeCl2Cl2Ca(ClO)2HClOO2A.① B.② C.③ D.④22.氯化铁是重要的化工试剂。某化学活动小组用如图所示的装置(部分夹持装置略去)模拟工业制备无水氯化铁。请回答下列问题。已知:氯化铁熔点为306 ℃,沸点为315 ℃,易升华且易溶于水,易吸收空气中水分而潮解。(1)B中液体为 。 (2)铁粉与氯气在加热条件下反应的化学方程式为 。 (3)C放置在盛冰水混合物的水槽中,冰水浴的作用是 。 (4)D中装的药品可以选用 (填一种),它的作用是 。 (5)该小组在实验中发现稀盐酸与MnO2混合加热不生成氯气,对用稀盐酸而没有氯气生成的原因,经讨论后有如下猜想;猜想①:是由于H+的浓度太低所致;猜想②:是由于 所致。 根据猜想,该小组设计了以下实验方案进行验证:a.稀盐酸滴入MnO2中,然后通入HCl气体加热;b.稀盐酸滴入MnO2中,然后加入NaCl固体加热;c.稀盐酸滴入MnO2中,然后加入浓硫酸加热;d.MnO2与NaCl的浓溶液混合加热;e.浓硫酸与NaCl固体、MnO2固体共热。现象:a、c、e有黄绿色气体生成,b、d没有黄绿色气体生成。由此可知,猜想 成立。 (2)2Fe+3Cl22FeCl3(3)将FeCl3冷凝收集(4)碱石灰 吸收未反应的氯气,且防止空气中水蒸气进入C中(5)Cl-的浓度太低 ①(1)由分析可知,B中液体为饱和食盐水。(2)铁粉与氯气在加热条件下反应的化学方程式为 2Fe+3Cl22FeCl3。(3)冰水浴的作用是将FeCl3冷凝收集。(4)D中装的药品可以选用碱石灰,作用是吸收未反应的氯气,且防止空气中水蒸气进入C中。(5)稀盐酸中含有的离子是氯离子和氢离子,故猜想②为是由于Cl-的浓度太低所致;若验证氯离子的浓度对反应是否有影响,可增大氯离子的浓度,观察是否产生黄绿色气体,若验证氢离子的浓度对反应是否有影响,可增大氢离子的浓度,观察是否产生黄绿色气体,由实验现象可知,氢离子的浓度大,有氯气生成,氢离子的浓度小,没有氯气生成,由此得出影响氯气生成的因素是氢离子的浓度,故猜想①成立。23.氯水中含有多种成分,因而具有多种性质。根据新制氯水分别与如图四种物质发生的反应填空(a、b、c、d、e中重合部分代表物质间反应,且氯水足量)。(1)能证明氯水具有漂白性的是 (填“a”“b”“c”“d”或“e”)。 (2)氯水久置过程中发生的变化可用化学方程式表示为 ; c处的反应现象为 。 (3)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。如图是将传感器插入盛有氯水的广口瓶中测定光照氯水过程所得到的图像,该图像表示的意义是 (填字母)。 A.氯离子浓度随时间的变化B.氧气体积分数随时间的变化C.氯水的pH随时间的变化D.氯水导电能力随时间的变化E.氯气的溶解度随时间的变化(2)2HClO2HCl+O2↑ 生成白色沉淀(3)C(共84张PPT)从海水中获得的化学物质专题3课程标准要求 学科核心素养1.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。 2.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠及其重要化合物的主要性质,了解这些物质在生产、生活中的应用。 1.宏观辨识与微观探析:从原子结构的角度认识氯元素、钠元素的性质;根据钠和水反应的实验现象辨识钠和水反应的实质;从物质类别、元素化合价的角度认识氧化钠与过氧化钠的性质,通过学习Na2CO3、NaHCO3的性质,氯水的成分等,培养宏观辨识与微观探析素养。3.结合实例认识金属、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。 4.了解氧化还原反应的本质是电子的转移,知道常见的氧化剂和还原剂。 2.证据推理与模型认知:通过书写离子方程式并能进行正误判断及学习一些常见离子能否大量共存的判断方法,建立离子方程式书写的模型。通过氧化还原反应概念的学习,构建氧化还原反应的认知模型,培养证据推理与模型认知素养。3.科学探究与创新意识:通过设计钠性质的实验、过氧化钠与水的实验、氯水的性质实验、氯气的制备实验等,培养科学探究与创新意识素养。5.通过实验事实认识离子反应及其发生的条件,了解常见离子的检验方法。 4.科学态度与社会责任:通过含氯化合物在生产中的应用和对生态环境的影响,通过解决生活、生产过程中一些常见离子大量共存问题,增强将化学知识用于解决生产、生活和环境问题的意识;结合真实情境中的应用实例,了解海洋化学资源的综合利用,培养科学态度与社会责任素养。第1课时 氯气的制备与性质第一单元 氯气及氯的化合物1.通过结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,能列举、描述、辨识氯气及氯的化合物的重要的物理和化学性质及实验现象;能用化学方程式正确表示典型物质的主要化学性质。2.通过结合实例认识非金属及其化合物的多样性,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。氯气的发现与制备学习任务一1.氯气的实验室制法(1)反应原理。。(2)实验装置。分液漏斗、圆底烧瓶、酒精灯②发生装置所用玻璃仪器: 。(4)净化方法:用 除去HCl,再用 除去水蒸气。(5)验满方法:①观察法:集气瓶中充满 。② (变蓝)。(6)尾气吸收:用 吸收,该溶液的作用是 。饱和食盐水浓硫酸黄绿色气体湿润的淀粉碘化钾试纸强碱溶液(如NaOH溶液)吸收多余的氯气,防止污染环境2.氯气的工业制法(1)制备原理:反应的化学方程式为 。(2)电解饱和食盐水实验。①实验装置。②实验现象。a.接通电源,片刻后,U形管两端电极上都有 产生,并且不断增多。b.通电一段时间,然后用小试管套住a管,收集U形管左端产生的气体。2 min后,提起小试管,并迅速用拇指堵住试管口,移近点燃的酒精灯,松开拇指,发出轻微的 ,说明产生的气体是 。c.取一支小试管,用向上排空气法收集从b管导出的气体,气体呈 。d.关闭电源,打开U形管两端的橡皮塞,分别向溶液中滴加1~2滴酚酞溶液,U形管右端溶液 ,左端溶液 。气泡爆鸣声氢气黄绿色无变化变红③反应产物。a.石墨棒上产生 。b.铁棒上产生 。(3)氯碱工业:以电解饱和食盐水为基础制取 等产品的工业称为氯碱工业。氯气氢气和氢氧化钠氯气、烧碱探究 氯气的制备方法问题1:用浓盐酸和MnO2共热制取的Cl2中有哪些杂质气体 如何除去 提示:浓盐酸具有挥发性,故Cl2中会含有HCl、水蒸气,可用饱和食盐水除去HCl,用浓硫酸吸收水蒸气。问题2:实验发现MnO2过量,待充分反应后,溶液中仍有HCl剩余,推测可能的原因是什么 提示:随着反应的进行,浓盐酸浓度逐渐减小,小到一定浓度将不再与MnO2反应。问题3:以上提到的氯气的制备方法,哪一种适合工业生产 原因是什么 提示:电解饱和食盐水;因为氯在自然界中主要以NaCl形式存在,原料廉价易得,反应条件易控制,适合大规模工业化生产。(1)实验室制氯气的注意事项。①必须用浓盐酸,稀盐酸不与二氧化锰反应。②为了减少制得的Cl2中HCl的含量,加热温度不宜过高,以减少HCl的挥发。③饱和食盐水的作用是既能除去Cl2中的HCl,又可减少Cl2在H2O中的溶解。④尾气吸收时,应选用NaOH溶液,不能选用澄清石灰水,因为澄清石灰水中含Ca(OH)2的量少,吸收不完全。归纳拓展(2)实验室制取氯气的其他方法。实验室制取氯气还可以用KClO3、KMnO4等与浓盐酸反应:归纳拓展1.下列装置用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验,能达到实验目的的是( )CA.用装置甲制取氯气B.用装置乙除去氯气中少量氯化氢C.用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液D.用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O甲 乙丙 丁【解析】 缺少加热装置,A错误;除去氯气中的氯化氢气体,需要使用饱和食盐水,且气体应长导管进短导管出,B错误;用过滤装置分离固体和液体,C正确;获得结晶水合物一般用蒸发浓缩、冷却结晶的方法,D错误。2.实验室利用如图所示装置制备氯气,图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置,其中错误的是( )A.①②③ B.②③ C.②③④ D.②④C【解析】 ②应选饱和食盐水除去氯化氢,不能用饱和氢氧化钠溶液,错误;③干燥装置应长导管进气,否则浓硫酸会被压入其右侧装置中,错误;④澄清石灰水中氢氧化钙浓度较低,无法完全吸收氯气,应用氢氧化钠溶液吸收氯气,错误。故选C。A【解析】 由已知化学方程式可知,浓盐酸与高锰酸钾反应制Cl2不需要加热,A正确;应用饱和食盐水除去Cl2中少量的HCl,B错误;应用浓硫酸干燥Cl2,C错误;收集Cl2的集气瓶不能密封,密封时气体过多易发生爆炸,D错误。实验室气体制备的思路总结思维建模氯气与金属和非金属单质的反应学习任务二1.氯的原子结构及存在化合NaCl2.氯气的物理性质颜色 状态 气味 溶解性色 1体积水溶解2体积氯气黄绿气体刺激性3.氯气的化学性质(1)与金属单质的反应。黄色大量白烟蓝绿(2)与非金属单质氢气的反应。白雾发生爆炸氯气与单质的反应规律总结(1)氯气能与除Au、Pt之外的所有金属直接反应,与Fe、Cu等变价金属反应均生成高价金属氯化物。(2)干燥的氯气在常温下不与铁反应,因此,干燥的氯气或液氯可用钢瓶储存。(3)氯气还能与磷(P)、硫(S)等非金属单质反应。(4)氯气与单质的反应也属于燃烧反应。任何发热、发光、剧烈的氧化还原反应都叫燃烧。归纳拓展探究1 氯气的物理性质某工厂在充装液氯槽罐车的过程中,液氯发生泄漏,随即工作人员关闭进料气动阀和手动阀,并进行管道抽空,应急队进入现场进行雾状水洗消,事故现场很快得到控制,无员工中毒或不适。环境监测部门对事发周边区域开展了应急环境监测,监测结果显示环境指标正常,未造成环境影响。问题1:根据所掌握的化学知识思考,应如何指导并帮助现场的工人自救 提示:(1)氯气的密度比空气的密度大,应逆风往高处跑。(2)立即用浸过水的毛巾捂住口鼻。问题2:利用学过的化学知识,说明上述材料中体现了氯气的哪些物理性质 提示:(1)氯气的沸点低,易液化(充装液氯槽罐车)。(2)氯气可溶于水(用雾状水洗消来消除污染)。探究2 氯气的化学性质氯气是一种非常重要的化工原料,其在工业生产、生活中的主要用途如图所示:问题3:氯气在化学工业上可用来生产氯化铝、氯化铁,这利用了氯气的哪种性质 尝试写出制取氯化铝的化学方程式。问题4:在上述用途中提到氯气可以用来生产盐酸。根据掌握的化学知识,揭示出这种用途的化学原理。1.下列关于氯气或氯离子的叙述中,正确的是( )A.Cl2以液态形式存在时可称作氯水B.氯气有毒,氯离子无毒C.氯离子和氯气均有刺激性气味D.液氯中含有大量的氯离子B【解析】 Cl2的水溶液称作氯水,Cl2以液态形式存在时可称作液氯,故A错误;氯气有毒,氯离子无毒,故B正确;氯离子无味,氯气有刺激性气味,故C错误;液氯中只含有大量的氯气分子,故D错误。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.FeCl2C.AlCl3 D.FeCl3C【解析】 当氯气与Cu、Fe等变价金属反应时,生成高价金属氯化物,故B项不符合题意;Cu不与盐酸反应,Fe与盐酸反应生成FeCl2,故A、D项不符合题意;AlCl3既可由金属铝与氯气直接反应制得,又可由金属铝与盐酸反应制得,故C项符合题意。氯气与水的反应学习任务三1.实验探究氯气与水的反应(1)氯气能溶于水,其水溶液俗称氯水。实验操作 实验现象 实验结论有色布条 新制氯水具有有色布条不褪色干燥氯气不具有漂白性褪色漂白性(2)新制氯水具有漂白性是因为氯气与H2O反应生成了 ,反应的化学方程式是 。HClO2.次氯酸的性质弱2HCl+O2 漂白3.氯气用于自来水消毒的安全问题因氯气与水中的有机物反应生成的有机氯化物可能对人体有害,所以要严格控制饮用水中余氯的含量,并逐渐使用 、臭氧等新的自来水消毒剂。二氧化氯(ClO2)[示例] 为探究新制氯水的成分及其中某些微粒的性质,某化学兴趣小组做了如下实验:(1)观察新制氯水颜色,发现新制氯水呈黄绿色,证明新制氯水中含有的微粒是 。 (2)向新制氯水中滴入碳酸钠溶液,有气体生成,说明新制氯水中含有的微粒是 。 (3)在盛有新制氯水的试管中放入有色布条,布条褪色,说明新制氯水中含有的微粒是 。 Cl2H+HClO(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 ,过一会儿,溶液的颜色褪去,起作用的微粒是 。 (5)向新制氯水中滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成,证明新制氯水中含有的微粒是 。 (6)新制氯水经光照后,颜色逐渐消失,并放出的气体是 ,溶液的酸性 (填“增强”“不变”或“减弱”)。 H+HClOCl-O2增强20世纪初,大家开始使用氯气给自来水消毒,和饮用水有关的常见疾病,如伤寒、痢疾、霍乱等开始远离人类,那么氯气在水中是如何“有所作为”的呢 探究 氯气与水的反应问题1:液氯加到自来水中是简单的溶解还是发生了反应 某同学提出三种假设并进行了探究,完成下列表格。[假设]假设 微粒成分假设一:简单溶解 假设二:既溶解又反应 Cl2、H2O、新物质假设三: Cl2、H2O全反应H2O、新物质[实验探究]问题 实验内容及现象 结论氯水中是否含有Cl2 氯水显浅黄绿色 氯水是否有酸性 蓝色石蕊试纸变红,加小苏打产生气泡 氯水中是否有Cl- 加硝酸银溶液和稀硝酸产生 氯水中有Cl-氯水是否还有其他性质 蓝色石蕊试纸先变红后褪色 氯水中含有Cl2氯水有酸性白色沉淀且沉淀不溶解氯水有漂白性问题2:由上述探究,你认为哪个假设正确 提示:假设二。问题3:蓝色石蕊试纸先变红后褪色是氯气的作用还是氯气与水反应产生的新物质的作用 如何验证 提示:氯气与水反应产生的新物质的作用。可设计对比实验,如将一半干燥一半湿润的蓝色石蕊试纸或pH试纸投入干燥的氯气中,观察、对比实验现象(其他合理方案亦可)。问题4:查阅课本介绍可知,氯水中的新物质是次氯酸,试写出氯气与水反应的离子方程式。次氯酸光照易分解,验证分解产物的数字化实验结果如图所示,分析图像并据此写出次氯酸分解的化学方程式,判断久置氯水中主要的微粒数量的变化。次氯酸的漂白原理、特点及应用范围归纳拓展1.下列关于氯气和氯水的叙述正确的是( )A.可以用pH试纸测定新制氯水的pHB.氯水放置数天后,溶液的酸性逐渐减弱C.新制的氯水只含有HCl、H2O和HClO三种分子D.氯气可用于自来水的杀菌、消毒D【解析】 新制氯水具有漂白性,不能用pH试纸测定其pH,A错误;氯水中含有次氯酸,次氯酸见光或受热后分解为盐酸和氧气,氯水放置数天后,溶液的酸性增强,B错误;氯气溶于水,部分氯气与水反应生成HCl和HClO,所以新制的氯水一定含有Cl2、H2O和HClO三种分子,C错误;氯气与水反应生成具有强氧化性的次氯酸,具有杀菌、消毒作用,D正确。2.新制氯水中含多种微粒,往有色鲜花上滴加新制氯水,使鲜花褪色的微粒是( )A.H2O B. H+ C. Cl2 D. HClO【解析】 鲜花褪色是因为被漂白,新制氯水中具有漂白性的微粒是HClO,D正确。D3.下列叙述不正确的是( )A.向新制氯水中加入少量NaHCO3粉末,产生无色气体,说明新制氯水中有H+B.新制氯水呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明新制氯水中有Cl2C.向紫色石蕊溶液中滴加新制氯水,溶液先变红后褪色,说明Cl2具有漂白性D.将新制氯水加到含酚酞的NaOH溶液中,溶液红色褪去,可能是新制氯水中H+将OH-中和所致C【解析】 向新制氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,表明溶液中含有比碳酸酸性更强的酸(HCl),从而说明溶液中有H+存在,A正确;新制氯水呈浅黄绿色,且有刺激性气味,表明只有一部分溶解的氯气与水反应,其余仍以Cl2分子形式存在,B正确;向紫色石蕊溶液中滴加新制氯水,溶液先变红后褪色,变红是因为新制氯水呈酸性,由于新制氯水中存在多种微粒,不能说明Cl2具有漂白性,事实上是HClO具有漂白性,C错误;将新制氯水加到含酚酞的NaOH溶液中,溶液红色褪去,可能是新制氯水中H+将OH-中和导致,D正确。液氯、新制氯水、久置氯水的比较思维建模项目 液氯 新制氯水 久置氯水成分 Cl2 Cl2、H2O、HClO、 H+、Cl-、ClO-、OH- H+、Cl-、H2O、OH-分类 纯净物 混合物 混合物颜色 黄绿色 浅黄绿色 无色酸性 无 弱 强漂白性 无 有 无区别 氯气的液体状态 氯气的水溶液 稀盐酸氯气与碱的反应及氯气的应用学习任务四1.与NaOH反应——制漂白剂(1)化学方程式: 。(2)漂白剂的有效成分为 。2.与Ca(OH)2反应——制漂白粉(1)化学方程式: 。NaClO(2)漂白粉的有效成分为 。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 与酸(如盐酸或碳酸等)反应生成具有漂白性的 ,化学方程式:。3.氯气的用途(1)可用于消毒。(2)制造盐酸。(3)制造 。(4)用于农药的生产、药物的合成等。次氯酸钙次氯酸漂白剂1.氯气的溶解度不大,而且生成的次氯酸很不稳定,而次氯酸盐性质稳定,所以常用氯气与碱反应制取漂白粉,便于保存、储运。2.漂白粉在空气中保存不当会变质,最终会生成氯化钙而失效,有关反应的化学方程式:归纳拓展因此漂白粉的保存方法是密封、避光并置于阴凉干燥处。[示例] 饮用水的消毒、杀菌成为抑制大规模传染性疾病暴发的有效方法之一。漂白粉是常用的消毒剂。(1)工业上将氯气通入石灰乳[Ca(OH)2]制取漂白粉,化学方程式为 。漂白粉的有效成分是 (填化学式)。 Ca(ClO)2(2)漂白粉溶于水后,受空气中的CO2作用,即产生有漂白、杀菌作用的次氯酸,发生反应的化学方程式为 。漂白粉溶于水后,滴加少量盐酸可增大漂白和杀菌的速率,此过程中发生反应的化学方程式为 。 “84”消毒液一般通过氯气(Cl2)与氢氧化钠(NaOH)溶液反应制得,反应产物中的次氯酸钠是消毒液的有效成分。探究 氯气与碱的反应问题1:与氯气或氯水相比,次氯酸钠作为消毒剂的优点是什么 提示:次氯酸不稳定,见光易分解,次氯酸钠更稳定,方便储存、携带等。问题2:某化学兴趣小组将新制氯水加入滴有酚酞的氢氧化钠溶液中,观察到溶液褪色,对此的解释是氯水显酸性,与氢氧化钠中和使溶液褪色,你同意吗 如果不同意,还有哪种可能 如何进一步验证 提示:不同意。可能是新制氯水的漂白性。可向褪色后的溶液中再加入稀氢氧化钠溶液,若溶液恢复红色,则是因为新制氯水的酸性,若不能恢复则是新制氯水的漂白性。问题3:实验中过量的氯气如何处理 请写出相关反应的化学方程式。1.漂白粉是生产、生活中常用的消毒剂。下列有关漂白粉的说法错误的是( )①漂白粉是混合物,其有效成分是次氯酸钙②为了提高漂白粉的漂白效果,使用时可加少量盐酸③漂白粉性质稳定,可以敞口存放④漂白粉能与少量CO2、H2O反应生成Ca(HCO3)2和HClOA.①② B.②③C.③④ D.①④C2.“84”消毒液(工业利用Cl2与NaOH反应制得)可用于漂白。已知溶液的pH越小,酸性越强。实验操作 实验现象“84”消毒液+石蕊溶液 混合后溶液pH=9.9,短时间内未褪色,一段时间后蓝色褪去“84”消毒液+石蕊溶液 混合后溶液pH=5.0,蓝色迅速褪去,无气体产生“84”消毒液+石蕊溶液 混合后溶液pH=3.2,蓝色迅速褪去,并产生大量刺激性气味气体,使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝下列关于实验现象的分析正确的是( )A.“84”消毒液的漂白原理与活性炭相同B.次氯酸盐和次氯酸都具有漂白性D.“84”消毒液的有效利用率随酸性增强而增强B【解析】 “84”消毒液的漂白原理与活性炭不同,“84”消毒液利用强氧化性漂白,而活性炭利用物理吸附作用漂白,A错误;次氯酸盐和次氯酸都具有强氧化性,故两者都具有漂白性,B正确;实验③中产生的气体是Cl2,由次氯酸钠和氯化钠在酸性条件下反应得到,C错误;加酸可以增强“84”消毒液的漂白效果,但酸的浓度过大时会生成污染性气体氯气,有效利用率会下降,D错误。3.下列说法正确的是( )A.HClO是一种弱酸,酸性比碳酸强B.工业上制取漂白粉时使用石灰水可以使反应更充分C.漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2和CaCl2D.实验室对含有氯气的尾气可用氢氧化钠溶液吸收处理D【解析】 HClO是弱酸且酸性比碳酸弱,A错误;由于石灰水中Ca(OH)2浓度太小,用石灰水制取漂白粉效率太低,故工业上通常使用石灰乳而不用石灰水,B错误;漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,C错误;氯气能够与碱溶液发生反应,故实验室对含有氯气的尾气可用氢氧化钠溶液吸收处理,D正确。知识整合氯气是一种重要的化工原料,大量用于制造盐酸、有机溶剂、农药、染料和药品等。某化学兴趣小组利用以下装置进行氯气的制备和性质探究。(1)实验室制取氯气时,下列操作不正确的是 (填字母)。 A.装置Ⅰ可用于制取少量氯气 B.用装置Ⅱ除去氯气中的少量氯化氢C.用装置Ⅲ制取氯气 D.用装置Ⅳ干燥氯气ABCD【解析】 (1)实验室利用浓盐酸和二氧化锰混合加热制备氯气,装置Ⅰ中的盐酸是稀盐酸,不能用于制取少量氯气,A错误;氯气能与碳酸氢钠反应,应该用饱和食盐水除去氯气中的少量氯化氢,且Cl2应该是长口进短口出,B错误;实验室利用浓盐酸和二氧化锰混合加热制备氯气,装置Ⅲ中缺少加热装置,不能制备氯气,C错误;用装置Ⅳ干燥氯气时应该是长口进短口出,D错误。(2)实验室制取干燥、纯净的氯气,除了二氧化锰、浓盐酸外还需要的试剂为 。 饱和食盐水、浓硫酸、氢氧化钠溶液【解析】 (2)由于生成的氯气中含有水蒸气和氯化氢,且氯气有毒,尾气需用碱液吸收,则除了二氧化锰、浓盐酸外还需要的试剂有用于除去氯化氢的饱和食盐水、用于干燥氯气的浓硫酸以及用于吸收尾气的氢氧化钠溶液。(3)已知高锰酸钾与浓盐酸在常温下反应能产生氯气。若用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气及验证它与金属的反应。每个虚线框表示一个单元装置,其中有错误的是 (填字母)。BD【解析】 (3)KMnO4与浓盐酸在常温下反应产生Cl2,A装置正确;浓盐酸易挥发,发生装置生成的氯气中含有挥发的HCl和水蒸气,应通入盛有饱和食盐水的洗气瓶除去HCl,不能用氢氧化钠溶液,B装置错误;用浓硫酸干燥氯气,导气管长进短出,C装置正确;氯气与金属在试管中反应若用单孔塞,容易造成试管内压强过大,且导管应插入试管底部,D装置错误。(4)氯气是有毒气体,必须进行尾气处理,写出实验室氯气尾气处理的化学方程式: 。 【解析】 (4)氯气是有毒气体,必须进行尾气处理,实验室一般用NaOH溶液吸收Cl2。(5)漂白剂(有效成分为次氯酸钠)和洁厕灵混合使用会产生氯气,反应的化学方程式为 。 命题解密与解题指导情境解读:本题以氯气的制备、氯气的性质及含氯化合物的性质探究为素材,主要考查氯气的性质及应用性质解决实际问题的能力。素养立意:通过对氯气的制备、氯气的性质及含氯化合物的性质的探究,培养应用化学知识和方法解决实际生产、生活中的化学问题的能力,促进科学态度与社会责任核心素养的发展。思路点拨:解答此类问题,只要熟悉氯气的制备、氯气的性质、含氯化合物的性质即能做出正确合理的选择。课程标准要求 学科核心素养1.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。 2.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠及其重要化合物的主要性质,了解这些物质在生产、生活中的应用。 3.结合实例认识金属、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。 4.了解氧化还原反应的本质是电子的转移,知道常见的氧化剂和还原剂。 5.通过实验事实认识离子反应及其发生的条件,了解常见离子的检验方法。 1.宏观辨识与微观探析:从原子结构的角度认识氯元素、钠元素的性质;根据钠和水反应的实验现象辨识钠和水反应的实质;从物质类别、元素化合价的角度认识氧化钠与过氧化钠的性质,通过学习Na2CO3、NaHCO3的性质,氯水的成分等,培养宏观辨识与微观探析素养。 2.证据推理与模型认知:通过书写离子方程式并能进行正误判断及学习一些常见离子能否大量共存的判断方法,建立离子方程式书写的模型。通过氧化还原反应概念的学习,构建氧化还原反应的认知模型,培养证据推理与模型认知素养。 3.科学探究与创新意识:通过设计钠性质的实验、过氧化钠与水的实验、氯水的性质实验、氯气的制备实验等,培养科学探究与创新意识素养。 4.科学态度与社会责任:通过含氯化合物在生产中的应用和对生态环境的影响,通过解决生活、生产过程中一些常见离子大量共存问题,增强将化学知识用于解决生产、生活和环境问题的意识;结合真实情境中的应用实例,了解海洋化学资源的综合利用,培养科学态度与社会责任素养。第一单元 氯气及氯的化合物第1课时 氯气的制备与性质[学习目标] 1.通过结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,能列举、描述、辨识氯气及氯的化合物的重要的物理和化学性质及实验现象;能用化学方程式正确表示典型物质的主要化学性质。2.通过结合实例认识非金属及其化合物的多样性,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。学习任务一 氯气的发现与制备1.氯气的实验室制法(1)反应原理。MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。(2)实验装置。①气体发生装置类型:固+液气。②发生装置所用玻璃仪器:分液漏斗、圆底烧瓶、酒精灯。(3)收集方法(4)净化方法:用饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸除去水蒸气。(5)验满方法:①观察法:集气瓶中充满黄绿色气体。②湿润的淀粉碘化钾试纸(变蓝)。(6)尾气吸收:用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收,该溶液的作用是吸收多余的氯气,防止污染环境。2.氯气的工业制法(1)制备原理:反应的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。(2)电解饱和食盐水实验。①实验装置。②实验现象。a.接通电源,片刻后,U形管两端电极上都有气泡产生,并且不断增多。b.通电一段时间,然后用小试管套住a管,收集U形管左端产生的气体。2 min后,提起小试管,并迅速用拇指堵住试管口,移近点燃的酒精灯,松开拇指,发出轻微的爆鸣声,说明产生的气体是氢气。c.取一支小试管,用向上排空气法收集从b管导出的气体,气体呈黄绿色。d.关闭电源,打开U形管两端的橡皮塞,分别向溶液中滴加1~2滴酚酞溶液,U形管右端溶液无变化,左端溶液变红。③反应产物。a.石墨棒上产生氯气。b.铁棒上产生氢气和氢氧化钠。(3)氯碱工业:以电解饱和食盐水为基础制取氯气、烧碱等产品的工业称为氯碱工业。1774年舍勒在研究软锰矿时,将软锰矿与浓盐酸混合并加热产生了一种具有强烈刺激性气味的黄绿色气体,舍勒的这个无意发现正是后人在实验室制取少量氯气的方法。19世纪,科学家又发明了电解饱和食盐水制取氯气的方法,原理为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。探究 氯气的制备方法问题1:用浓盐酸和MnO2共热制取的Cl2中有哪些杂质气体 如何除去 提示:浓盐酸具有挥发性,故Cl2中会含有HCl、水蒸气,可用饱和食盐水除去HCl,用浓硫酸吸收水蒸气。问题2:实验发现MnO2过量,待充分反应后,溶液中仍有HCl剩余,推测可能的原因是什么 提示:随着反应的进行,浓盐酸浓度逐渐减小,小到一定浓度将不再与MnO2反应。问题3:以上提到的氯气的制备方法,哪一种适合工业生产 原因是什么 提示:电解饱和食盐水;因为氯在自然界中主要以NaCl形式存在,原料廉价易得,反应条件易控制,适合大规模工业化生产。(1)实验室制氯气的注意事项。①必须用浓盐酸,稀盐酸不与二氧化锰反应。②为了减少制得的Cl2中HCl的含量,加热温度不宜过高,以减少HCl的挥发。③饱和食盐水的作用是既能除去Cl2中的HCl,又可减少Cl2在H2O中的溶解。④尾气吸收时,应选用NaOH溶液,不能选用澄清石灰水,因为澄清石灰水中含Ca(OH)2的量少,吸收不完全。(2)实验室制取氯气的其他方法。实验室制取氯气还可以用KClO3、KMnO4等与浓盐酸反应:KClO3+6HCl(浓)KCl+3Cl2↑+3H2O;2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。1.下列装置用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验,能达到实验目的的是( ) 甲 乙 丙 丁A.用装置甲制取氯气B.用装置乙除去氯气中少量氯化氢C.用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液D.用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O【答案】 C【解析】 缺少加热装置,A错误;除去氯气中的氯化氢气体,需要使用饱和食盐水,且气体应长导管进短导管出,B错误;用过滤装置分离固体和液体,C正确;获得结晶水合物一般用蒸发浓缩、冷却结晶的方法,D错误。2.实验室利用如图所示装置制备氯气,图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置,其中错误的是( )A.①②③ B.②③ C.②③④ D.②④【答案】 C【解析】 ②应选饱和食盐水除去氯化氢,不能用饱和氢氧化钠溶液,错误;③干燥装置应长导管进气,否则浓硫酸会被压入其右侧装置中,错误;④澄清石灰水中氢氧化钙浓度较低,无法完全吸收氯气,应用氢氧化钠溶液吸收氯气,错误。故选C。3.已知2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,实验室制取氯气时,下列实验装置能达到实验目的的是( )【答案】 A【解析】 由已知化学方程式可知,浓盐酸与高锰酸钾反应制Cl2不需要加热,A正确;应用饱和食盐水除去Cl2中少量的HCl,B错误;应用浓硫酸干燥Cl2,C错误;收集Cl2的集气瓶不能密封,密封时气体过多易发生爆炸,D错误。实验室气体制备的思路总结学习任务二 氯气与金属和非金属单质的反应1.氯的原子结构及存在2.氯气的物理性质颜色 状态 气味 溶解性黄绿色 气体 刺激性 1体积水溶解 2体积氯气3.氯气的化学性质(1)与金属单质的反应。金属单质 反应现象 反应原理Na 钠在氯气中剧烈燃烧,发出黄色火焰,产生大量白烟 2Na+Cl22NaClFe 铁在氯气中燃烧,产生棕褐色烟;干燥的氯气在常温下不与铁反应,因此液氯可用钢瓶储存 2Fe+3Cl22FeCl3Cu 铜在氯气中燃烧,产生棕黄色烟,溶于水后,溶液呈蓝绿色 Cu+Cl2CuCl2(2)与非金属单质氢气的反应。操作 现象 反应原理H2在Cl2中 燃烧 H2在盛有Cl2的集气瓶中安静地燃烧,发出苍白色火焰,集气瓶口有白雾产生 H2+Cl22HClH2和Cl2的 混合气体光照 发生爆炸氯气与单质的反应规律总结(1)氯气能与除Au、Pt之外的所有金属直接反应,与Fe、Cu等变价金属反应均生成高价金属氯化物。(2)干燥的氯气在常温下不与铁反应,因此,干燥的氯气或液氯可用钢瓶储存。(3)氯气还能与磷(P)、硫(S)等非金属单质反应。(4)氯气与单质的反应也属于燃烧反应。任何发热、发光、剧烈的氧化还原反应都叫燃烧。探究1 氯气的物理性质某工厂在充装液氯槽罐车的过程中,液氯发生泄漏,随即工作人员关闭进料气动阀和手动阀,并进行管道抽空,应急队进入现场进行雾状水洗消,事故现场很快得到控制,无员工中毒或不适。环境监测部门对事发周边区域开展了应急环境监测,监测结果显示环境指标正常,未造成环境影响。问题1:根据所掌握的化学知识思考,应如何指导并帮助现场的工人自救 提示:(1)氯气的密度比空气的密度大,应逆风往高处跑。(2)立即用浸过水的毛巾捂住口鼻。问题2:利用学过的化学知识,说明上述材料中体现了氯气的哪些物理性质 提示:(1)氯气的沸点低,易液化(充装液氯槽罐车)。(2)氯气可溶于水(用雾状水洗消来消除污染)。探究2 氯气的化学性质氯气是一种非常重要的化工原料,其在工业生产、生活中的主要用途如图所示:问题3:氯气在化学工业上可用来生产氯化铝、氯化铁,这利用了氯气的哪种性质 尝试写出制取氯化铝的化学方程式。提示:利用了氯气可以与金属反应生成相应的氯化物的性质。制取AlCl3的化学方程式为2Al+3Cl22AlCl3。问题4:在上述用途中提到氯气可以用来生产盐酸。根据掌握的化学知识,揭示出这种用途的化学原理。提示:生产盐酸的原理为H2+Cl22HCl。1.下列关于氯气或氯离子的叙述中,正确的是( )A.Cl2以液态形式存在时可称作氯水B.氯气有毒,氯离子无毒C.氯离子和氯气均有刺激性气味D.液氯中含有大量的氯离子【答案】 B【解析】 Cl2的水溶液称作氯水,Cl2以液态形式存在时可称作液氯,故A错误;氯气有毒,氯离子无毒,故B正确;氯离子无味,氯气有刺激性气味,故C错误;液氯中只含有大量的氯气分子,故D错误。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.FeCl2C.AlCl3 D.FeCl3【答案】 C【解析】 当氯气与Cu、Fe等变价金属反应时,生成高价金属氯化物,故B项不符合题意;Cu不与盐酸反应,Fe与盐酸反应生成FeCl2,故A、D项不符合题意;AlCl3既可由金属铝与氯气直接反应制得,又可由金属铝与盐酸反应制得,故C项符合题意。学习任务三 氯气与水的反应1.实验探究氯气与水的反应(1)氯气能溶于水,其水溶液俗称氯水。实验操作 实验现象 实验结论有色布条不褪色 干燥氯气不具有漂白性有色布条褪色 新制氯水具有漂白性(2)新制氯水具有漂白性是因为氯气与H2O反应生成了HClO,反应的化学方程式是Cl2+H2OHCl+HClO。2.次氯酸的性质3.氯气用于自来水消毒的安全问题因氯气与水中的有机物反应生成的有机氯化物可能对人体有害,所以要严格控制饮用水中余氯的含量,并逐渐使用二氧化氯(ClO2)、臭氧等新的自来水消毒剂。[示例] 为探究新制氯水的成分及其中某些微粒的性质,某化学兴趣小组做了如下实验:(1)观察新制氯水颜色,发现新制氯水呈黄绿色,证明新制氯水中含有的微粒是 。 (2)向新制氯水中滴入碳酸钠溶液,有气体生成,说明新制氯水中含有的微粒是 。 (3)在盛有新制氯水的试管中放入有色布条,布条褪色,说明新制氯水中含有的微粒是 。 (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 ,过一会儿,溶液的颜色褪去,起作用的微粒是 。 (5)向新制氯水中滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成,证明新制氯水中含有的微粒是 。 (6)新制氯水经光照后,颜色逐渐消失,并放出的气体是 ,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20世纪初,大家开始使用氯气给自来水消毒,和饮用水有关的常见疾病,如伤寒、痢疾、霍乱等开始远离人类,那么氯气在水中是如何“有所作为”的呢 探究 氯气与水的反应问题1:液氯加到自来水中是简单的溶解还是发生了反应 某同学提出三种假设并进行了探究,完成下列表格。[假设]假设 微粒成分假设一:简单溶解 假设二:既溶解又反应 Cl2、H2O、新物质假设三: [实验探究]问题 实验内容及现象 结论氯水中是否 含有Cl2 氯水显浅黄绿色 氯水是否有 酸性 蓝色石蕊试纸变红,加小苏打产生气泡 氯水中是否 有Cl- 加硝酸银溶液和稀硝酸产生 氯水中有Cl-氯水是否还 有其他性质 蓝色石蕊试纸先变红后褪色 提示:[假设]Cl2、H2O 全反应 H2O、新物质[实验探究]氯水中含有Cl2 氯水有酸性 白色沉淀且沉淀不溶解 氯水有漂白性问题2:由上述探究,你认为哪个假设正确 提示:假设二。问题3:蓝色石蕊试纸先变红后褪色是氯气的作用还是氯气与水反应产生的新物质的作用 如何验证 提示:氯气与水反应产生的新物质的作用。可设计对比实验,如将一半干燥一半湿润的蓝色石蕊试纸或pH试纸投入干燥的氯气中,观察、对比实验现象(其他合理方案亦可)。问题4:查阅课本介绍可知,氯水中的新物质是次氯酸,试写出氯气与水反应的离子方程式。次氯酸光照易分解,验证分解产物的数字化实验结果如图所示,分析图像并据此写出次氯酸分解的化学方程式,判断久置氯水中主要的微粒数量的变化。提示:Cl2+H2OH++Cl-+HClO。2HClO2HCl+O2↑;久置氯水中,减少并可能消失的微粒是Cl2、HClO、ClO-,数量增加的微粒为H+和Cl-。次氯酸的漂白原理、特点及应用范围1.下列关于氯气和氯水的叙述正确的是( )A.可以用pH试纸测定新制氯水的pHB.氯水放置数天后,溶液的酸性逐渐减弱C.新制的氯水只含有HCl、H2O和HClO三种分子D.氯气可用于自来水的杀菌、消毒【答案】 D【解析】 新制氯水具有漂白性,不能用pH试纸测定其pH,A错误;氯水中含有次氯酸,次氯酸见光或受热后分解为盐酸和氧气,氯水放置数天后,溶液的酸性增强,B错误;氯气溶于水,部分氯气与水反应生成HCl和HClO,所以新制的氯水一定含有Cl2、H2O和HClO三种分子,C错误;氯气与水反应生成具有强氧化性的次氯酸,具有杀菌、消毒作用,D正确。2.新制氯水中含多种微粒,往有色鲜花上滴加新制氯水,使鲜花褪色的微粒是( )A.H2O B. H+ C. Cl2 D. HClO【答案】 D【解析】 鲜花褪色是因为被漂白,新制氯水中具有漂白性的微粒是HClO,D正确。3.下列叙述不正确的是( )A.向新制氯水中加入少量NaHCO3粉末,产生无色气体,说明新制氯水中有H+B.新制氯水呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明新制氯水中有Cl2C.向紫色石蕊溶液中滴加新制氯水,溶液先变红后褪色,说明Cl2具有漂白性D.将新制氯水加到含酚酞的NaOH溶液中,溶液红色褪去,可能是新制氯水中H+将OH-中和所致【答案】 C【解析】 向新制氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,表明溶液中含有比碳酸酸性更强的酸(HCl),从而说明溶液中有H+存在,A正确;新制氯水呈浅黄绿色,且有刺激性气味,表明只有一部分溶解的氯气与水反应,其余仍以Cl2分子形式存在,B正确;向紫色石蕊溶液中滴加新制氯水,溶液先变红后褪色,变红是因为新制氯水呈酸性,由于新制氯水中存在多种微粒,不能说明Cl2具有漂白性,事实上是HClO具有漂白性,C错误;将新制氯水加到含酚酞的NaOH溶液中,溶液红色褪去,可能是新制氯水中H+将OH-中和导致,D正确。液氯、新制氯水、久置氯水的比较项目 液氯 新制氯水 久置氯水成分 Cl2 Cl2、H2O、HClO、 H+、Cl-、ClO-、OH- H+、Cl-、 H2O、OH-分类 纯净物 混合物 混合物颜色 黄绿色 浅黄绿色 无色酸性 无 弱 强漂白性 无 有 无区别 氯气的 液体状态 氯气的水溶液 稀盐酸学习任务四 氯气与碱的反应及氯气的应用1.与NaOH反应——制漂白剂(1)化学方程式:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O。(2)漂白剂的有效成分为NaClO。2.与Ca(OH)2反应——制漂白粉(1)化学方程式:2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。(2)漂白粉的有效成分为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,化学方程式:Ca(ClO)2+H2O+CO2CaCO3+2HClO。3.氯气的用途(1)可用于消毒。(2)制造盐酸。(3)制造漂白剂。(4)用于农药的生产、药物的合成等。1.氯气的溶解度不大,而且生成的次氯酸很不稳定,而次氯酸盐性质稳定,所以常用氯气与碱反应制取漂白粉,便于保存、储运。2.漂白粉在空气中保存不当会变质,最终会生成氯化钙而失效,有关反应的化学方程式:(1)Ca(ClO)2+H2O+CO2CaCO3+2HClO;(2)2HClO2HCl+O2↑;(3)CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑。因此漂白粉的保存方法是密封、避光并置于阴凉干燥处。[示例] 饮用水的消毒、杀菌成为抑制大规模传染性疾病暴发的有效方法之一。漂白粉是常用的消毒剂。(1)工业上将氯气通入石灰乳[Ca(OH)2]制取漂白粉,化学方程式为 。漂白粉的有效成分是 (填化学式)。 (2)漂白粉溶于水后,受空气中的CO2作用,即产生有漂白、杀菌作用的次氯酸,发生反应的化学方程式为 。漂白粉溶于水后,滴加少量盐酸可增大漂白和杀菌的速率,此过程中发生反应的化学方程式为 。 【答案】 (1)2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O Ca(ClO)2(2)Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3+2HClOCa(ClO)2+2HClCaCl2+2HClO“84”消毒液一般通过氯气(Cl2)与氢氧化钠(NaOH)溶液反应制得,反应产物中的次氯酸钠是消毒液的有效成分。探究 氯气与碱的反应问题1:与氯气或氯水相比,次氯酸钠作为消毒剂的优点是什么 提示:次氯酸不稳定,见光易分解,次氯酸钠更稳定,方便储存、携带等。问题2:某化学兴趣小组将新制氯水加入滴有酚酞的氢氧化钠溶液中,观察到溶液褪色,对此的解释是氯水显酸性,与氢氧化钠中和使溶液褪色,你同意吗 如果不同意,还有哪种可能 如何进一步验证 提示:不同意。可能是新制氯水的漂白性。可向褪色后的溶液中再加入稀氢氧化钠溶液,若溶液恢复红色,则是因为新制氯水的酸性,若不能恢复则是新制氯水的漂白性。问题3:实验中过量的氯气如何处理 请写出相关反应的化学方程式。提示:可通入氢氧化钠溶液进行尾气吸收。Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O。1.漂白粉是生产、生活中常用的消毒剂。下列有关漂白粉的说法错误的是( )①漂白粉是混合物,其有效成分是次氯酸钙②为了提高漂白粉的漂白效果,使用时可加少量盐酸③漂白粉性质稳定,可以敞口存放④漂白粉能与少量CO2、H2O反应生成Ca(HCO3)2和HClOA.①② B.②③C.③④ D.①④【答案】 C【解析】 漂白粉的性质相对于HClO来说比较稳定,但在敞口存放过程中,会发生反应Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3+2HClO、2HClO2HCl+O2↑、CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑,使漂白粉逐渐失效,故③错误;漂白粉与少量CO2、H2O反应的化学方程式为Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3+2HClO,与过量CO2反应时才生成Ca(HCO3)2,故④错误。2.“84”消毒液(工业利用Cl2与NaOH反应制得)可用于漂白。已知溶液的pH越小,酸性越强。下列关于实验现象的分析正确的是( )实验操作 实验现象“84”消毒液+石蕊溶液 混合后溶液pH=9.9,短时间内未褪色,一段时间后蓝色褪去“84”消毒液+石蕊溶液 混合后溶液pH=5.0,蓝色迅速褪去,无气体产生“84”消毒液+石蕊溶液 混合后溶液pH=3.2,蓝色迅速褪去,并产生大量刺激性气味气体,使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝A.“84”消毒液的漂白原理与活性炭相同B.次氯酸盐和次氯酸都具有漂白性C.实验③中产生的气体是Cl2,由HClO分解得到:2HClOCl2↑+H2OD.“84”消毒液的有效利用率随酸性增强而增强【答案】 B【解析】 “84”消毒液的漂白原理与活性炭不同,“84”消毒液利用强氧化性漂白,而活性炭利用物理吸附作用漂白,A错误;次氯酸盐和次氯酸都具有强氧化性,故两者都具有漂白性,B正确;实验③中产生的气体是Cl2,由次氯酸钠和氯化钠在酸性条件下反应得到,C错误;加酸可以增强“84”消毒液的漂白效果,但酸的浓度过大时会生成污染性气体氯气,有效利用率会下降,D错误。3.下列说法正确的是( )A.HClO是一种弱酸,酸性比碳酸强B.工业上制取漂白粉时使用石灰水可以使反应更充分C.漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2和CaCl2D.实验室对含有氯气的尾气可用氢氧化钠溶液吸收处理【答案】 D【解析】 HClO是弱酸且酸性比碳酸弱,A错误;由于石灰水中Ca(OH)2浓度太小,用石灰水制取漂白粉效率太低,故工业上通常使用石灰乳而不用石灰水,B错误;漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,C错误;氯气能够与碱溶液发生反应,故实验室对含有氯气的尾气可用氢氧化钠溶液吸收处理,D正确。[footnoteRef:2] 氯气是一种重要的化工原料,大量用于制造盐酸、有机溶剂、农药、染料和药品等。某化学兴趣小组利用以下装置进行氯气的制备和性质探究。 [2:命题解密与解题指导情境解读:本题以氯气的制备、氯气的性质及含氯化合物的性质探究为素材,主要考查氯气的性质及应用性质解决实际问题的能力。素养立意:通过对氯气的制备、氯气的性质及含氯化合物的性质的探究,培养应用化学知识和方法解决实际生产、生活中的化学问题的能力,促进科学态度与社会责任核心素养的发展。思路点拨:解答此类问题,只要熟悉氯气的制备、氯气的性质、含氯化合物的性质即能做出正确合理的选择。](1)实验室制取氯气时,下列操作不正确的是 (填字母)。 A.装置Ⅰ可用于制取少量氯气 B.用装置Ⅱ除去氯气中的少量氯化氢C.用装置Ⅲ制取氯气 D.用装置Ⅳ干燥氯气(2)实验室制取干燥、纯净的氯气,除了二氧化锰、浓盐酸外还需要的试剂为 。 (3)已知高锰酸钾与浓盐酸在常温下反应能产生氯气。若用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气及验证它与金属的反应。每个虚线框表示一个单元装置,其中有错误的是 (填字母)。(4)氯气是有毒气体,必须进行尾气处理,写出实验室氯气尾气处理的化学方程式: 。 (5)漂白剂(有效成分为次氯酸钠)和洁厕灵混合使用会产生氯气,反应的化学方程式为 。 【答案】 (1)ABCD (2)饱和食盐水、浓硫酸、氢氧化钠溶液 (3)BD (4)Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O (5)2HCl+NaClOCl2↑+NaCl+H2O【解析】 (1)实验室利用浓盐酸和二氧化锰混合加热制备氯气,装置Ⅰ中的盐酸是稀盐酸,不能用于制取少量氯气,A错误;氯气能与碳酸氢钠反应,应该用饱和食盐水除去氯气中的少量氯化氢,且Cl2应该是长口进短口出,B错误;实验室利用浓盐酸和二氧化锰混合加热制备氯气,装置Ⅲ中缺少加热装置,不能制备氯气,C错误;用装置Ⅳ干燥氯气时应该是长口进短口出,D错误。(2)由于生成的氯气中含有水蒸气和氯化氢,且氯气有毒,尾气需用碱液吸收,则除了二氧化锰、浓盐酸外还需要的试剂有用于除去氯化氢的饱和食盐水、用于干燥氯气的浓硫酸以及用于吸收尾气的氢氧化钠溶液。(3)KMnO4与浓盐酸在常温下反应产生Cl2,A装置正确;浓盐酸易挥发,发生装置生成的氯气中含有挥发的HCl和水蒸气,应通入盛有饱和食盐水的洗气瓶除去HCl,不能用氢氧化钠溶液,B装置错误;用浓硫酸干燥氯气,导气管长进短出,C装置正确;氯气与金属在试管中反应若用单孔塞,容易造成试管内压强过大,且导管应插入试管底部,D装置错误。(4)氯气是有毒气体,必须进行尾气处理,实验室一般用NaOH溶液吸收Cl2。(5)NaClO与盐酸反应的化学方程式为NaClO+2HClCl2↑+NaCl+H2O。课时作业对点训练知识点一 氯气的发现与制备1.下列关于氯气制取方法的说法不正确的是( )A.电解饱和食盐水制氯气时,与电源正极相连的石墨棒上方充满黄绿色气体B.工业上用电解饱和食盐水的方法制取氯气的同时得到烧碱C.实验室制法和电解饱和食盐水制法的化学方程式是不同的D.实验室制取氯气时,最好大火加热,使温度迅速升高【答案】 D【解析】 浓盐酸具有挥发性,实验室制取氯气时,应缓缓加热以减少浓盐酸的挥发,D错误。2.实验室制取Cl2的实验原理及装置均正确的是( ) A.制取Cl2 B.除去Cl2中的HCl C.收集Cl2 D.吸收尾气中的Cl2【答案】 C【解析】 实验室制取氯气使用的是浓盐酸和MnO2混合加热反应,不能使用稀盐酸,A错误;除去Cl2中的HCl可将气体通入饱和食盐水中,导气管应该长进短出,B错误;氯气密度比空气大,可用向上排空气法收集氯气,注意长进短出,C正确;对氯气的尾气处理应选择氢氧化钠溶液吸收,用水吸收效果不好,D错误。3.实验室用下列两种方法制取氯气:①用含4 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应;②用87 g MnO2与足量浓盐酸反应。若不考虑HCl的挥发,则反应后所得氯气的物质的量( )A.方法①比方法②多B.方法②比方法①多C.两种方法一样多D.无法比较【答案】 B【解析】 实验室制Cl2时,当浓盐酸变为稀盐酸将不再反应产生Cl2,根据反应的化学方程式可知,参加反应的HCl与MnO2的物质的量之比为4∶1,所以含4 mol HCl的浓盐酸不可能全部反应,所得Cl2的物质的量小于1 mol,而87 g MnO2即1 mol完全反应生成1 mol Cl2,所以方法②比方法①所得的氯气多。4.某化学兴趣小组利用MnO2和浓盐酸及如图装置制备氯气。下列分析不正确的是( )A.①中可用分液漏斗代替长颈漏斗B.①中缺少加热装置C.②中可盛放NaOH溶液,用于净化氯气D.④中盛放的NaOH溶液可以吸收尾气【答案】 C【解析】 ①中可用分液漏斗代替长颈漏斗,避免盐酸挥发及气体逸出,同时便于控制反应速率,A正确;二氧化锰和浓盐酸需要加热才能反应生成氯气,需要添加加热装置,B正确;②中若盛放NaOH溶液,会吸收氯气,不能净化氯气,可以用饱和食盐水净化氯气,C不正确;氢氧化钠溶液与氯气反应,可以吸收氯气,防止污染空气,D正确。知识点二 氯气与金属和非金属单质的反应5.下列实验现象摘抄自某同学的实验记录,其中不正确的是( )A.钠与氯气反应,产生白色的烟B.细铜丝与氯气反应,产生棕黄色的烟C.纯净的氢气在氯气中安静地燃烧,发出苍白色火焰,在瓶口处产生白雾D.可由铁与氯气直接反应制取FeCl2【答案】 D【解析】 钠在氯气中燃烧发出黄色的火焰,生成大量的氯化钠固体,产生白色的烟,A正确;铜丝在氯气中燃烧,产生棕黄色的烟,产物为氯化铜,B正确;纯净的氢气在氯气中安静地燃烧,发出苍白色火焰,HCl在集气瓶口遇空气中的水蒸气形成白雾,C正确;铁与氯气直接反应生成FeCl3,D错误。6.制备金属氯化物时,常用两种方法:①金属与氯气直接化合制得;②金属与盐酸反应制得。下列只能用方法②制得的金属氯化物是( )A.AlCl3 B.NaCl C.FeCl3 D.FeCl2【答案】 D【解析】 AlCl3既可以用铝与氯气直接化合制得,又可以用铝与盐酸反应制得,故A不符合题意;NaCl既可以用钠与氯气燃烧直接化合制得,又可以用钠与盐酸反应制得,故B不符合题意;FeCl3只能用铁与氯气燃烧制得,故C不符合题意;FeCl2只能用铁与盐酸反应制得,故D符合题意。7.为了探究氯气的性质,进行了以下四个实验:①金属钠在氯气中燃烧;②铁丝在氯气中燃烧;③铜丝在氯气中燃烧;④氢气在氯气中燃烧。下列说法错误的是( )A.四个实验中氯气价态均降低B.可以用坩埚钳夹住灼烧后的钠立刻放入充满氯气的集气瓶中C.金属铁和铜在实验中均燃烧得到高价态的金属氯化物D.氢气需要先验纯再通入氯气中点燃【答案】 B【解析】 钠在氯气中燃烧发生反应2Na+Cl22NaCl,铁在氯气中燃烧发生反应2Fe+3Cl22FeCl3,铜在氯气中燃烧发生反应Cu+Cl2CuCl2,氢气在氯气中燃烧发生反应H2+Cl22HCl。四个实验中氯气中氯元素的化合价都是从0价变为-1价,故A正确;钠在氯气中燃烧,正确的操作为取一块绿豆大小的金属钠(切去氧化层),用滤纸吸净煤油,放在陶土网上,用酒精灯微热,待钠熔成球状时,将盛有氯气的集气瓶迅速倒扣在钠的上方,现象为钠首先熔化成闪亮的小球,然后剧烈燃烧,产生大量白烟,故B错误;氯气与变价金属反应,生成高价态的金属氯化物,故C正确;氢气在氯气中燃烧,点燃前需要先验纯,以防止爆炸,故D正确。8.化工厂生产盐酸的主要过程如图所示。(1)其中关键的一步为氯气和氢气在燃烧管口燃烧生成HCl。氯气有毒,为此通入气体的合理方式是A处通入 ,B处通入 ;同时应采取的措施是 。 (2)工业上,用电解饱和食盐水的方法制得氯气,其化学方程式为 。 【答案】 (1)H2 Cl2 先通氢气点燃,再通氯气(2)2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑【解析】 (1)氯气有毒,通入的氢气应该是过量的,为防止污染空气,应该先通氢气,再通氯气,所以A处通入氢气,B处通入氯气;采取的措施是先通氢气点燃,再通氯气。(2)工业上一般用电解饱和食盐水制取氯气,反应的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑。知识点三 氯气与水的反应9.经氯气消毒的自来水,若用于配制以下溶液:①KOH、②AgNO3、③NaHCO3、④Na2CO3,会使配制的溶液变质的是( )A.全部 B.②③ C.②④ D.①③④【答案】 A【解析】 经氯气消毒的自来水相当于较稀的氯水,含有H+,可与KOH、NaHCO3、Na2CO3发生反应,含有Cl-,可与AgNO3反应生成AgCl,故选A。10.将足量新制氯水分别滴到下列溶液或试纸上,对所观察到的现象描述合理的一组是( )选项 AgNO3 溶液 蓝色石蕊 试纸 Na2CO3 溶液A. 产生沉淀 变红 有气泡B. 无明显现象 变红 产生沉淀C. 产生沉淀 先变红后褪色 有气泡D. 产生沉淀 先变红后褪色 产生沉淀【答案】 C【解析】 新制氯水中含有Cl2、H+、Cl-、HClO等微粒,滴入AgNO3溶液时,Cl-与Ag+反应生成AgCl白色沉淀;滴到蓝色石蕊试纸上,H+使其变红,而后HClO又将其氧化而褪色;滴到Na2CO3溶液中,H+与C反应生成H2O和CO2,故有气泡产生,故选C。11.将氯气持续通入紫色石蕊溶液中,溶液颜色呈如图变化:关于溶液中导致变色的微粒Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的判断正确的是( )A.H+、HClO、Cl2 B.H+、ClO-、Cl-C.HCl、ClO-、Cl- D.HCl、HClO、Cl2【答案】 A【解析】 氯气与水反应生成HCl、HClO,HCl具有酸性,HClO具有漂白性,则将氯气持续通入紫色石蕊溶液中先变红后褪色,最后形成饱和氯水,显浅黄绿色是因为溶解的氯气分子,因此关于溶液中导致变色的微粒Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别是H+、HClO、Cl2,故选A。12.某同学向pH试纸上滴加几滴新制氯水,现象如图所示,下列有关该实验的说法错误的是( )A.该实验说明不可使用pH试纸测定新制氯水的pHB.若将新制氯水长时间放置之后再重复该实验将无法看到pH试纸变白的现象C.该实验说明H+扩散速率比漂白性微粒快D.实验结束后,将pH试纸用水冲洗再干燥可以恢复原色【答案】 D【解析】 新制氯水中次氯酸具有漂白性,能使pH试纸褪色,故不可使用pH试纸测定新制氯水的pH,A正确;次氯酸不稳定,见光分解为盐酸和氧气,不再具有漂白性,故若将新制氯水长时间放置之后再重复该实验将无法看到pH试纸变白的现象,B正确;该实验中外层试纸为浅红色、内层为白色,说明H+扩散速率比漂白性微粒快,C正确;次氯酸漂白具有不可逆性,实验结束后,将pH试纸用水冲洗再干燥不可以恢复原色,D错误。知识点四 氯气与碱的反应及氯气的应用13.“84”消毒液的有效成分是次氯酸钠。使用注意事项: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;④保质期为一年。下列说法错误的是( )A.次氯酸钠的化学式为NaClOB.“84”消毒液受热易变质C.“84”消毒液能使品红溶液褪色D.“84”消毒液能用铁制容器盛放【答案】 D【解析】 次氯酸钠的化学式为NaClO,A正确;根据题给信息“③密闭、避光、避热、置于阴凉处保存”可知,B正确;根据题给信息“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”可知,C正确,D错误。14.为检验某漂白粉是否变质,进行下列探究实验:实验1:取5 g漂白粉样品于烧杯中,加足量蒸馏水并搅拌,观察到有固体不溶解。实验2:静置,取少量实验1的上层清液于试管中,放入红色花瓣,观察到花瓣褪色。实验3:另取5 g漂白粉样品于试管中,滴加浓盐酸,观察到有气体产生。下列说法正确的是( )A.工业上用氯气和澄清石灰水制取漂白粉B.实验1和实验2说明漂白粉没有变质C.实验3中产生的气体只有氯气D.实验3中发生的反应有4HCl(浓)+Ca(ClO)2CaCl2+2Cl2↑+2H2O【答案】 D【解析】 工业上用氯气和石灰乳反应制取漂白粉,澄清石灰水的浓度过小,漂白粉产率低,A不正确;实验1中有固体(CaCO3)不溶解,说明漂白粉变质,实验2说明含有ClO-,说明漂白粉中还存在Ca(ClO)2,从而说明漂白粉没有完全变质,B不正确;实验3中,CaCO3、Ca(ClO)2 都能与浓盐酸反应,所以产生的气体为CO2和Cl2的混合物,C不正确;实验3中,Ca(ClO)2与浓盐酸发生归中反应,Ca(ClO)2+4HCl(浓)CaCl2+2Cl2↑+2H2O,D正确。15.工业上将Cl2通入冷的NaOH溶液中制得漂白液,下列说法不正确的是( )A.漂白液的有效成分是NaClOB.可以用pH试纸测定该溶液的酸碱性C.通入CO2后的漂白液消毒能力增强D.NaClO比HClO稳定【答案】 B【解析】 漂白液的有效成分是次氯酸钠(NaClO),A正确;漂白液具有漂白性,故无法用pH试纸测定该溶液的酸碱性,B错误;通入CO2后,发生反应NaClO+CO2+H2ONaHCO3+HClO,漂白液消毒能力增强,C正确;次氯酸不稳定,次氯酸盐较稳定,所以NaClO比HClO稳定,D正确。16.城市生活用水常用漂白粉杀菌、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CaCl2B.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.漂白粉是由氯气与烧碱制得的D.漂白粉可与浓盐酸混用【答案】 B【解析】 漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,A错误;氯水中的HClO具有漂白性,但易分解且不易保存和运输,所以制成固态漂白粉,便于保存和运输,B正确;漂白粉是由氯气与石灰乳制得的,C错误;漂白粉与浓盐酸发生反应生成氯气,氯气有毒,D错误。综合应用17.氯是一种重要的“成盐元素”。下列有关氯及其化合物的叙述正确的是( )A.工业上用电解饱和氯化钠溶液来制备氯气B.漂白粉比HClO稳定,可长期露置在空气中C.新制氯水无漂白性D.液氯、氯水都属于纯净物【答案】 A【解析】 电解饱和氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气,故A正确;漂白粉的有效成分为次氯酸钙,次氯酸钙可以与空气中的二氧化碳、水反应生成次氯酸,次氯酸受热易分解为HCl和氧气,所以漂白粉长期露置在空气中会变质,故B错误;新制氯水中含有HClO,次氯酸有漂白性,故C错误;液氯属于纯净物,而氯水属于混合物,故D错误。18.某同学用下列装置进行有关Cl2的实验。下列说法不正确的是( )A 若气球变瘪,证明Cl2可与NaOH溶液反应B 证明氯气无漂白作用,氯水有漂白作用C 剧烈燃烧,产生大量白烟D 证明Cl2可溶于水【答案】 A【解析】 向盛有Cl2的烧瓶中滴入NaOH溶液,两者发生反应,导致烧瓶内气体减少,气压降低,气球内部与外界大气相通,空气会进入气球中,使气球鼓起胀大,A不正确;干燥的有色布条不褪色,湿润的有色布条褪色,说明氯气本身无漂白作用,氯气与水反应产生的物质有漂白作用,B正确;钠在氯气中剧烈燃烧,产生大量白烟,生成氯化钠固体,C正确;将收集满氯气的试管倒扣在水槽中,试管中液面上升,证明Cl2可溶于水,D正确。19.Cl2是一种有毒气体,可用如图装置制取。下列标识需要用到的是( )A.①②④⑤⑥ B.①②③⑦C.③④⑤⑥ D.①②③④⑤⑥⑦【答案】 A【解析】 实验室制备氯气,需要酒精灯加热,故需要⑤热烫、⑥明火标识;生成的氯气具有刺激性气味,刺激呼吸道和眼睛,有毒,故需要①护目镜、④排风标识;实验药品涉及浓盐酸、氢氧化钠溶液,具有腐蚀性,用后洗手,故需要②洗手标识,A符合题意。20.如图所示中a、b、c、d、e、f为含氯元素的物质。下列说法不正确的是( )A.a、d溶液均具有酸性,且a的酸性比d的强B.b、c均能用于自来水消毒,f可以用于环境消毒C.b、d、f均具有漂白性D.实验室可用e为原料制备O2【答案】 C【解析】 a为HCl,属于强酸,d为HClO,属于弱酸,所以a的酸性比d的强,A正确;b为Cl2,其与水发生反应 Cl2+H2OHCl+HClO,生成了次氯酸,具有杀菌、消毒作用,c为ClO2,具有杀菌、消毒作用,所以b、c均能用于自来水消毒,f为次氯酸盐,具有强氧化性,可以用于环境消毒,B正确;b为Cl2,无漂白性,与水发生反应生成的次氯酸具有漂白作用,C错误;e可为氯酸钾,氯酸钾在二氧化锰作催化剂、加热条件下可以分解生成氯化钾和氧气,可用于制取氧气,D正确。21.下列物质转化不能通过一步反应直接实现的是( )FeCl2Cl2Ca(ClO)2HClOO2A.① B.② C.③ D.④【答案】 A【解析】 ①氯气与铁在点燃条件下反应生成氯化铁,不能通过一步反应直接生成氯化亚铁,A符合题意;②氯气与氢氧化钙溶液反应生成氯化钙、次氯酸钙和水,可以通过一步反应直接实现,B不符合题意;③次氯酸钙与二氧化碳和水反应生成碳酸钙和次氯酸,可以通过一步反应直接实现,C不符合题意;④次氯酸在光照条件下分解生成盐酸和氧气,可以通过一步反应直接实现,D不符合题意。22.氯化铁是重要的化工试剂。某化学活动小组用如图所示的装置(部分夹持装置略去)模拟工业制备无水氯化铁。请回答下列问题。已知:氯化铁熔点为306 ℃,沸点为315 ℃,易升华且易溶于水,易吸收空气中水分而潮解。(1)B中液体为 。 (2)铁粉与氯气在加热条件下反应的化学方程式为 。 (3)C放置在盛冰水混合物的水槽中,冰水浴的作用是 。 (4)D中装的药品可以选用 (填一种),它的作用是 。 (5)该小组在实验中发现稀盐酸与MnO2混合加热不生成氯气,对用稀盐酸而没有氯气生成的原因,经讨论后有如下猜想;猜想①:是由于H+的浓度太低所致;猜想②:是由于 所致。 根据猜想,该小组设计了以下实验方案进行验证:a.稀盐酸滴入MnO2中,然后通入HCl气体加热;b.稀盐酸滴入MnO2中,然后加入NaCl固体加热;c.稀盐酸滴入MnO2中,然后加入浓硫酸加热;d.MnO2与NaCl的浓溶液混合加热;e.浓硫酸与NaCl固体、MnO2固体共热。现象:a、c、e有黄绿色气体生成,b、d没有黄绿色气体生成。由此可知,猜想 成立。 【答案】 (1)饱和食盐水(2)2Fe+3Cl22FeCl3(3)将FeCl3冷凝收集(4)碱石灰 吸收未反应的氯气,且防止空气中水蒸气进入C中(5)Cl-的浓度太低 ①【解析】 由实验装置可知,A中发生反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,B中应用饱和食盐水除去Cl2中的HCl,用浓硫酸干燥氯气,硬质玻璃管中发生反应2Fe+3Cl22FeCl3,C中经水槽中冰水混合物冷却收集到FeCl3, D为干燥管,D中装的药品可以为碱石灰,可吸收未反应的氯气,且防止空气中水蒸气进入C中导致氯化铁潮解。(1)由分析可知,B中液体为饱和食盐水。(2)铁粉与氯气在加热条件下反应的化学方程式为 2Fe+3Cl22FeCl3。(3)冰水浴的作用是将FeCl3冷凝收集。(4)D中装的药品可以选用碱石灰,作用是吸收未反应的氯气,且防止空气中水蒸气进入C中。(5)稀盐酸中含有的离子是氯离子和氢离子,故猜想②为是由于Cl-的浓度太低所致;若验证氯离子的浓度对反应是否有影响,可增大氯离子的浓度,观察是否产生黄绿色气体,若验证氢离子的浓度对反应是否有影响,可增大氢离子的浓度,观察是否产生黄绿色气体,由实验现象可知,氢离子的浓度大,有氯气生成,氢离子的浓度小,没有氯气生成,由此得出影响氯气生成的因素是氢离子的浓度,故猜想①成立。23.氯水中含有多种成分,因而具有多种性质。根据新制氯水分别与如图四种物质发生的反应填空(a、b、c、d、e中重合部分代表物质间反应,且氯水足量)。(1)能证明氯水具有漂白性的是 (填“a”“b”“c”“d”或“e”)。 (2)氯水久置过程中发生的变化可用化学方程式表示为 ; c处的反应现象为 。 (3)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。如图是将传感器插入盛有氯水的广口瓶中测定光照氯水过程所得到的图像,该图像表示的意义是 (填字母)。 A.氯离子浓度随时间的变化B.氧气体积分数随时间的变化C.氯水的pH随时间的变化D.氯水导电能力随时间的变化E.氯气的溶解度随时间的变化【答案】 (1)d(2)2HClO2HCl+O2↑ 生成白色沉淀(3)C【解析】 新制氯水中含有盐酸、次氯酸、氯气等,次氯酸具有漂白性,能使有色物质褪色。(1)氯水具有漂白性,能使有色物质褪色,故选d。(2)氯水久置过程中次氯酸见光分解为盐酸和氧气,2HClO2HCl+O2↑;氯水中氯离子和硝酸银生成氯化银白色沉淀,c处的反应现象为生成白色沉淀。(3)氯水久置过程中次氯酸见光分解为盐酸和氧气,氯离子浓度增大,A错误;反应生成氧气,氧气体积分数增大,B错误;生成强酸,酸性增强,氯水的pH减小,C正确;生成强酸,氯水导电能力增强,D错误;相同条件下,氯气的溶解度不变,E错误。第2课时 氧化还原反应[学习目标] 1.通过氧化还原反应的学习,能够利用化合价升降,判断反应是否为氧化还原反应;能根据实验事实了解氧化还原反应的本质是电子的转移,并能用双线桥法表示反应电子转移的方向和数目;能判断氧化剂和还原剂,并熟记常见的氧化剂和还原剂。2.通过氧化还原反应的学习,能举例说明生产、生活中常见的氧化还原反应,初步学会从氧化还原反应的视角研究物质的化学性质。学习任务一 氧化还原反应1.从电子转移的角度认识氧化还原反应(1)氧化还原反应的特征:反应中物质所含元素化合价发生变化。(2)氧化还原反应的本质。以2Na+Cl22NaCl为例。①钠原子失去最外层上的1个电子,化合价由 0价升高为+1价,发生了氧化反应,钠被氧化;氯原子最外层得到1个电子,化合价由 0价降低为-1价,发生了还原反应,氯被还原。②反应过程中相应变化关系图。(3)氧化还原反应的概念。化学反应中有电子转移的反应为氧化还原反应。在氧化还原反应中,失去电子的物质发生氧化反应,得到电子的物质发生还原反应。2.氧化还原反应中电子转移的表示方法通常用双线桥法表示氧化还原反应中电子转移的方向和数目。(1)双线桥法表示电子转移的基本步骤。(2)实例。(3)注意事项。①箭尾、箭头必须指向反应物、生成物中相应的同种元素。②采用a×be-形式表示得失电子数,a为得失电子的原子总数,b为每个原子得失电子数,a、b是“1”时省略,得到与失去的电子总数相等。[示例] 已知铜在常温下能被稀硝酸溶解,其反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。(1)化合价升高的元素是 ,化合价降低的元素是 ,发生氧化反应的物质是 ,发生还原反应的物质是 。 (2)用双线桥法表示上述反应中电子得失的方向和数目: 。 (2)+4H2O下面是几位同学对氧化还原反应中电子转移方向和数目的分析,解答有关问题。(1)(2)(3)(4)探究 氧化还原反应中电子转移的表示问题1:他们的分析是否正确 如果不正确,错在何处 (2)不正确,Fe→FeCl2,应失2e-,2HCl→H2,应得 2×e-;(3)正确;(4)不正确,WO3→W,应被还原,3H2→3H2O,应被氧化。问题2:结合以上分析,你发现双线桥上表示的电子总数有何关系 氧化还原反应中的电子转移及元素化合价变化有何规律 单线桥法表示反应过程中不同元素间的电子转移情况(1)单线桥法表示电子转移的基本步骤。(2)实例:。(3)注意事项。①单线桥法从反应物中失电子的元素指向反应物中得电子的元素,表示反应物中变价元素间电子的转移情况。②箭头已标明电子转移的方向,因此不需再标明“得”或“失”,只标明电子转移数目。1.下列叙述正确的是( )A.氧化还原反应的本质是元素化合价发生了变化B.所含元素化合价升高的物质被氧化C.化合反应一定是氧化还原反应D.氧化还原反应中,氧化过程和还原过程并不是同时发生的2.下列不属于氧化还原反应的是( )A.2KClO32KCl+3O2↑B.Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2OC.Na2O2+SO2Na2SO4D.2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑3.下列氧化还原反应中,电子转移的方向和数目均正确的是( )A.B.C.D.学习任务二 氧化剂与还原剂1.氧化还原反应中的相关概念(1)氧化剂与还原剂。氧化剂:在氧化还原反应中,得到电子、化合价降低的物质。还原剂:在氧化还原反应中,失去电子、化合价升高的物质。(2)氧化性与还原性。氧化性:物质所表现出得电子的性质或得电子的能力。还原性:物质所表现出失电子的性质或失电子的能力。(3)氧化产物与还原产物。氧化产物:失去电子被氧化的产物。还原产物:得到电子被还原的产物。2.常见氧化剂、还原剂项目 分类 实例常见 氧化剂 活泼的 非金属单质 卤素单质、O2等高价含氧酸或盐 浓硫酸、硝酸、KMnO4、KClO3、FeCl3等特殊物质 H2O2、Na2O2、HClO、NaClO等常见 还原剂 活泼的金属单质 Na、Mg、Al等不活泼的非金属单质 H2、C等含较低价态元素的物质 CO、SO2、H2S、Na2S、FeCl2等3.相应关系[示例] 饮用水中的N对人类健康会产生危害,为了降低饮用水中 N的浓度,某饮用水研究人员提出,在碱性条件下用铝粉将 N还原为N2,其化学方程式为10Al+6NaNO3+4NaOH+18H2O10Na[Al(OH)4]+3N2↑。(1)上述反应中, (填元素符号)元素的化合价升高,则该元素的原子 (填“得到”或“失去”)电子;而 (填元素符号)元素的化合价降低,该元素发生 (填“氧化”或“还原”)反应。 (2)上述反应中氧化剂是 ,氧化产物是 。(填化学式) (3)用双线桥法表示反应中电子转移的方向和数目: 。 (2)NaNO3 Na[Al(OH)4](3)探究1 物质的氧化性高锰酸钾为黑紫色结晶或颗粒,在化学品生产中,广泛用作氧化剂。由于实验室的大量需求,高锰酸钾被大规模地制造。一种常用的制备方法原理如下:①4KOH+2MnO2+O22K2MnO4+2H2O②2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2KOH+H2↑问题1:反应①②中氧化剂、还原剂分别是哪种物质 问题2:KMnO4的中心元素是什么 锰元素有哪些常见价态 (已知除以上反应中的物质,常见含锰元素的物质还有Mn、MnCl2等)问题3:高锰酸钾中锰元素价态的变化趋势是什么 通过以上分析与讨论,你对判断物质的氧化性有何发现 探究2 物质的还原性通过前面的学习,我们知道氢气常用作还原剂。问题4:氢元素的常见价态有哪些(可结合常见含氢元素物质及氢原子的结构考虑) 什么价态是最稳定的价态 问题5:氢气中氢元素价态的变化趋势是什么 问题6:通过以上分析与讨论,你对判断物质的还原性有何认识 1.氧化还原反应中相关概念之间的关系2.物质氧化性、还原性强弱的判断方法(1)根据氧化还原反应的化学方程式判断。氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。(2)根据元素的活动性顺序判断。(3)根据反应条件判断。当不同氧化剂作用于同一还原剂时,如氧化产物中元素化合价相同,可根据反应条件的难易来判断氧化剂氧化性的强弱。即反应越易进行或越剧烈,则氧化剂的氧化性越强。如4HCl(浓)+MnO2MnCl2+2H2O+Cl2↑、16HCl(浓)+2KMnO42KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑,氧化性:KMnO4>MnO2。(4)根据氧化产物中元素化合价的高低判断。当变价的还原剂在相似的条件下作用于不同的氧化剂时,可由氧化产物中元素化合价的高低来判断氧化剂氧化性的强弱。即在相同条件下,使还原剂中元素化合价升得越高,则氧化剂的氧化性越强。如2Fe+3Cl22FeCl3、Fe+SFeS,氧化性:Cl2>S。3.氧化还原反应中的守恒关系(1)升降守恒:反应前后元素化合价升高和降低总数相等。(2)得失电子守恒:氧化剂得到的电子数与还原剂失去的电子数相等。(3)元素守恒:反应前后原子的种类和数目保持不变。题点一 氧化还原反应相关概念1.下列变化中,需要加入氧化剂才能实现的是( )A.KMnO4→MnCl2 B.Fe→FeCl2C.CaCO3→CO2 D.CuO→CuFeCl2中铁元素的化合价升高,需要加入氧化剂,B符合题意;CaCO3→CO2中碳元素的化合价不变,不需要加入氧化剂或还原剂,C不符合题意;CuO→Cu中铜元素的化合价降低,需要加入还原剂,D不符合题意。2.大型船艇的船底都涂有含Cu2O的防污涂料,制备Cu2O的一种方法为Zn+2CuSO4+2NaOHCu2O+ZnSO4+Na2SO4+H2O。下列关于该反应的说法正确的是( )A.Zn得到电子 B.CuSO4被氧化C.NaOH是还原剂 D.CuSO4是氧化剂CuSO4中铜元素化合价降低,CuSO4是该反应的氧化剂,被还原生成Cu2O,B错误,D正确;参加反应的NaOH中各元素化合价都没有发生变化,所以NaOH既不是该反应的氧化剂,也不是该反应的还原剂,C错误。题点二 氧化性、还原性强弱比较3.下列微粒中既具有氧化性又具有还原性的是( )①Al3+ ②Cl- ③N2 ④S2- ⑤Cu ⑥H2O2 ⑦Fe2+ ⑧MnA.①④⑤⑦ B.③⑥⑦⑧C.④⑤⑥⑧ D.①②③⑥4.下列说法正确的是( )A.有单质生成的反应不一定是氧化还原反应B.失电子越多的还原剂,还原性就越强C.化学反应中,某元素由化合态变为游离态,此元素一定是被还原D.含最高价元素的化合物一定具有强氧化性5.向一定量的MnSO4溶液中依次加入下列溶液,对应的实验现象如下表所示。加入 溶液 ①适量Na2S2O8溶液 ②过量H2O2溶液 ③适量淀粉-KI溶液实验 现象 溶液由无色变为紫色 紫色消失,产生气泡 溶液变蓝(注:实验中“适量”指两者恰好完全反应。)根据实验现象推测KMnO4、H2O2、Na2S2O8、I2氧化性由弱到强的顺序为( )A.I2、H2O2、KMnO4、Na2S2O8B.I2、KMnO4、H2O2、Na2S2O8C.Na2S2O8、KMnO4、I2、H2O2D.Na2S2O8、H2O2、KMnO4、I2[footnoteRef:2] [2:命题解密与解题指导情境解读:本题以著名的“大象牙膏”实验为背景,以过氧化氢为素材,考查对常见氧化剂、还原剂及物质的氧化性、还原性等基本概念的理解、分析和判断能力,同时涉及相关实验探究的内容。素养立意:通过对常见的氧化剂和还原剂及相关概念间的关系的考查,促进变化观念核心素养的发展;通过分析、预测物质具有的氧化性、还原性,促进物质氧化性、还原性强弱的思维模型的形成。思维建模:]“大象牙膏”(Elephant Toothpaste)是一种神奇的化学反应,它会喷出大量的柱状泡沫,就像是挤牙膏一样,人们给它取了一个“大象牙膏”的名字,“大象牙膏”的原理是过氧化氢溶液+催化剂+发泡剂,混合时催化剂增大过氧化氢溶液的分解速率,分解出大量氧气。(1)从H2O2中心元素的价态分析,H2O2可能具有的性质是 (填字母)。 A.氧化性B.还原性C.既有氧化性又有还原性(2)在MnO2的催化作用下H2O2分解:2H2O22H2O+O2↑,反应中氧化产物是 ;还原产物是 。 (3)某同学选用以下试剂验证过氧化氢的性质:5%H2O2溶液、酸性KMnO4溶液、KI溶液、淀粉溶液。实验内容 现象 结论5%H2O2溶液+ 酸性KMnO4溶液 H2O2作 剂, 具有 5%H2O2溶液+ KI溶液、淀粉溶液 溶液变蓝色 H2O2作 剂, 具有 课时作业对点训练知识点一 氧化还原反应1.某资料中有一张关于氧化还原反应的插图(如图),由图可知在该反应中( )A.被氧化 B.被还原C.是氧化产物 D.是还原产物2.下列反应中属于氧化还原反应的是( )①H2+Cl22HCl②Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O③2HgO2Hg+O2↑④CuO+2HNO3Cu(NO3)2+H2O⑤MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2OA.②④ B.①③④ C.①②③ D.①③⑤Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O反应中元素化合价没有变化,不是氧化还原反应,故②不符合题意;2HgO2Hg+O2↑ 反应中有元素化合价升降,是氧化还原反应,故③符合题意;CuO+2HNO3Cu(NO3)2+H2O反应中元素化合价没有变化,不是氧化还原反应,故④不符合题意;MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O反应中有元素化合价升降,是氧化还原反应,故⑤符合题意。3.下列反应中不是氧化还原反应的是( )A.3Cl2+6KOH5KCl+KClO3+3H2OB.CuO+H2Cu+H2OC.2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑D.2AgNO3+BaCl22AgCl↓+Ba(NO3)24.下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是( )A.B.C.D.知识点二 氧化剂与还原剂5.黑火药是中国古代四大发明之一,其爆炸反应为2KNO3+S+3CK2S+N2↑+3CO2↑。下列说法正确的是( )A.黑火药中含有两种单质B.K2S是氧化产物C.反应中S作还原剂D.该反应为置换反应6.为实现下列物质之间的转化,需要加入还原剂才能实现的是( )A.KClO3→KCl B.FeCl3→FeCl2C.Cu→Cu(NO3)2 D.NaHCO3→CO27.已知反应①2FeCl3+2KI2FeCl2+2KCl+I2 ;②2FeCl2+Cl22FeCl3;③I2+SO2+2H2OH2SO4+2HI。下列微粒的还原能力由强到弱顺序正确的是( )A.I->Fe2+>Cl->SO2B.Cl->Fe2+>SO2>I-C.Fe2+>I->Cl->SO2D.SO2>I->Fe2+>Cl-8.下列反应中,属于氧化还原反应,但水既不作氧化剂也不作还原剂的是( )A.SO3+H2OH2SO4B.3NO2+H2O2HNO3+NOC.2F2+2H2O4HF+O2D.2Na+2H2O2NaOH+H2↑9.让天更蓝、山更绿、水更清,化学在行动。在废水脱氮处理中,一种方法是在废水中加入过量NaClO使NH3·H2O完全转化为N2,反应可表示为2NH3·H2O+3NaClO3NaCl+N2↑+5H2O。下列有关该反应的说法错误的是( )A.NaCl是还原产物B.NH3·H2O被氧化C.氧化剂与还原剂物质的量之比为3∶2D.氧化性:NaClO综合应用10.ClO2是一种杀菌消毒效率高、二次污染小的水处理剂。通过下列反应可制得ClO2:2KClO3+H2C2O4+H2SO42ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O。下列判断正确的是( )A.KClO3在反应中失去电子B.H2C2O4发生还原反应C.H2SO4发生氧化反应D.生成2 mol ClO2时有2 mol电子转移11.反应2NaClO3+H2O2+H2SO42ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O可用于制备ClO2,下列说法不正确的是( )A.H2O2是氧化剂B.NaClO3发生还原反应C.H2O2发生氧化反应D.每生成1 mol O2,反应中转移2 mol 电子12.K2FeO4是优良的饮用水消毒剂和絮凝剂,一种制备方法是将Fe2O3、KNO3、KOH混合共熔,反应为Fe2O3+3KNO3+4KOH2K2FeO4+3KNO2+2H2O。下列说法不正确的是( )A.K2FeO4具有杀菌作用B.每生成1 mol K2FeO4转移6 mol e-C.该反应条件下,氧化性:KNO3>K2FeO4D.铁元素被氧化,氮元素被还原13.ClO2将逐渐取代Cl2成为生产自来水的消毒剂。工业上常通过如下反应制取:2NaClO3+Na2SO3+H2SO42Na2SO4+2ClO2↑+H2O。下列说法正确的是( )A.NaClO3被氧化B.氧化性:ClO2>NaClO3C.氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1D.每生成1 mol Na2SO4转移2 mol电子14.钛(Ti)具备优良的抗腐蚀性能,被称为未来金属,工业上可以采用镁热还原法(高温)制备,工艺流程如图所示。回答下列问题。(1)TiCl4所属物质类别为 (填“酸”“碱”或“盐”)。 (2)镁热还原法的化学方程式为TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti,该反应属于四种基本反应类型中的 。 (3)通过以下反应过程也可以得到金属钛:TiO2+2CaH2Ti+2CaO+2H2↑。①用双线桥法表示该反应电子转移的方向和数目: 。 ②化合物CaH2中H显 价,该反应中还原剂是 (填化学式),钛元素被 (填“氧化”或“还原”)。 (4)海绵钛可与热的浓硝酸发生反应:Ti+8HNO3(浓)Ti(NO3)4+4NO2↑+4H2O。①用单线桥法表示该反应电子转移的方向和数目: 。 ②若要溶解12 kg金属钛,实际参与反应的HNO3的质量为 kg。 (3)①②-1 CaH2 还原(4)①②126(2)四氯化钛和镁在高温下反应生成氯化镁和钛,一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物,为置换反应。(3)①反应中TiO2中钛元素化合价由+4价降低为 0价,得到电子,CaH2中氢元素化合价由-1价升高为0价,失去电子,用双线桥法表示该反应电子转移的方向和数目为。②化合物CaH2中钙元素显+2价,则氢元素显-1价,该反应中氢元素化合价升高,发生氧化反应,故还原剂是CaH2,钛元素化合价降低,被还原。(4)①反应中钛元素化合价由0价升高为+4价,失去电子,氮元素化合价由+5价降低为+4价,得到电子,用单线桥法表示该反应电子转移的方向和数目为。②由化学方程式可知,若要溶解12 kg金属钛,实际参与反应的HNO3的质量为×8×63 kg=126 kg。15.亚氯酸钠(NaClO2)是一种强氧化性漂白剂,广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如图所示(部分产品未标出)。(1)Ⅰ、Ⅱ中发生反应的氧化剂分别是 、 。(填化学式) (2)Ⅰ中反应的还原产物是 。 (3)流程中气体a是 。 (4)ClO2是一种高效水处理剂,可用NaClO2和稀盐酸为原料制备:5NaClO2+4HCl5NaCl+4ClO2↑+2H2O。①该反应中氧化剂和还原剂的微粒数之比是 。 ②研究表明:在上述过程中会发生副反应 NaClO2+4HClNaCl+2Cl2↑+2H2O,若反应开始时盐酸浓度越大,则气体产物中Cl2的含量越多。请推测其原因: 。 (4)①1∶4 ②盐酸浓度越大,溶液酸性越强,Cl-的还原性和Cl的氧化性均增强,生成Cl2的量越多第2课时 氧化还原反应[学习目标] 1.通过氧化还原反应的学习,能够利用化合价升降,判断反应是否为氧化还原反应;能根据实验事实了解氧化还原反应的本质是电子的转移,并能用双线桥法表示反应电子转移的方向和数目;能判断氧化剂和还原剂,并熟记常见的氧化剂和还原剂。2.通过氧化还原反应的学习,能举例说明生产、生活中常见的氧化还原反应,初步学会从氧化还原反应的视角研究物质的化学性质。学习任务一 氧化还原反应1.从电子转移的角度认识氧化还原反应(1)氧化还原反应的特征:反应中物质所含元素化合价发生变化。(2)氧化还原反应的本质。以2Na+Cl22NaCl为例。①钠原子失去最外层上的1个电子,化合价由 0价升高为+1价,发生了氧化反应,钠被氧化;氯原子最外层得到1个电子,化合价由 0价降低为-1价,发生了还原反应,氯被还原。②反应过程中相应变化关系图。(3)氧化还原反应的概念。化学反应中有电子转移的反应为氧化还原反应。在氧化还原反应中,失去电子的物质发生氧化反应,得到电子的物质发生还原反应。2.氧化还原反应中电子转移的表示方法通常用双线桥法表示氧化还原反应中电子转移的方向和数目。(1)双线桥法表示电子转移的基本步骤。(2)实例。(3)注意事项。①箭尾、箭头必须指向反应物、生成物中相应的同种元素。②采用a×be-形式表示得失电子数,a为得失电子的原子总数,b为每个原子得失电子数,a、b是“1”时省略,得到与失去的电子总数相等。[示例] 已知铜在常温下能被稀硝酸溶解,其反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。(1)化合价升高的元素是 ,化合价降低的元素是 ,发生氧化反应的物质是 ,发生还原反应的物质是 。 (2)用双线桥法表示上述反应中电子得失的方向和数目: 。 【答案】 (1)Cu N Cu HNO3(2)+4H2O下面是几位同学对氧化还原反应中电子转移方向和数目的分析,解答有关问题。(1)(2)(3)(4)探究 氧化还原反应中电子转移的表示问题1:他们的分析是否正确 如果不正确,错在何处 提示:(1)不正确,4HCl→Cl2,应失2×e-;(2)不正确,Fe→FeCl2,应失2e-,2HCl→H2,应得 2×e-;(3)正确;(4)不正确,WO3→W,应被还原,3H2→3H2O,应被氧化。问题2:结合以上分析,你发现双线桥上表示的电子总数有何关系 氧化还原反应中的电子转移及元素化合价变化有何规律 提示:双线桥上得失电子总数相等;氧化还原反应中元素化合价发生变化时,化合价升高总数等于化合价降低总数,也等于转移电子数,即被还原的物质和被氧化的物质得失电子数守恒。单线桥法表示反应过程中不同元素间的电子转移情况(1)单线桥法表示电子转移的基本步骤。(2)实例:。(3)注意事项。①单线桥法从反应物中失电子的元素指向反应物中得电子的元素,表示反应物中变价元素间电子的转移情况。②箭头已标明电子转移的方向,因此不需再标明“得”或“失”,只标明电子转移数目。1.下列叙述正确的是( )A.氧化还原反应的本质是元素化合价发生了变化B.所含元素化合价升高的物质被氧化C.化合反应一定是氧化还原反应D.氧化还原反应中,氧化过程和还原过程并不是同时发生的【答案】 B【解析】 氧化还原反应的本质是电子的转移,A错误;所含元素化合价升高的物质,发生氧化反应被氧化,B正确;化合反应不一定是氧化还原反应,例如氧化钙和水反应生成氢氧化钙,C错误;氧化还原反应中,氧化过程和还原过程是同时发生的,有氧化过程必有还原过程,D错误。2.下列不属于氧化还原反应的是( )A.2KClO32KCl+3O2↑B.Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2OC.Na2O2+SO2Na2SO4D.2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑【答案】 D【解析】 在该反应中KClO3中的氯、氧两种元素化合价都发生改变,因此该反应属于氧化还原反应,A不符合题意;在该反应中Cl2中的氯元素的化合价发生改变,因此该反应属于氧化还原反应,B不符合题意;在该反应中Na2O2中的氧元素的化合价发生改变,SO2中的硫元素的化合价发生改变,因此该反应属于氧化还原反应,C不符合题意;在该反应中所有元素化合价都没有发生变化,因此该反应不属于氧化还原反应,D符合题意。3.下列氧化还原反应中,电子转移的方向和数目均正确的是( )A.B.C.D.【答案】 B【解析】 反应中KClO3中+5价的Cl降低到0价,HCl中-1价的Cl升高到0价,故用双线桥法表示电子转移的方向和数目为l2↑+KCl+3H2O,A错误;反应中FeCl2中+2价的Fe升高到+3价,Cl2中0价的Cl降低到-1价,故用单线桥法表示电子转移的方向和数目为,B正确;反应中CO中+2价的C升高到+4价,O2中0价的O降低到-2价,故用双线桥法表示电子转移的方向和数目为,C错误;反应中CO中+2价的C升高到+4价,NO中+2价的N降低到0价,故用单线桥法表示电子转移的方向和数目为N2+2CO2,D错误。学习任务二 氧化剂与还原剂1.氧化还原反应中的相关概念(1)氧化剂与还原剂。氧化剂:在氧化还原反应中,得到电子、化合价降低的物质。还原剂:在氧化还原反应中,失去电子、化合价升高的物质。(2)氧化性与还原性。氧化性:物质所表现出得电子的性质或得电子的能力。还原性:物质所表现出失电子的性质或失电子的能力。(3)氧化产物与还原产物。氧化产物:失去电子被氧化的产物。还原产物:得到电子被还原的产物。2.常见氧化剂、还原剂项目 分类 实例常见 氧化剂 活泼的 非金属单质 卤素单质、O2等高价含氧酸或盐 浓硫酸、硝酸、KMnO4、KClO3、FeCl3等特殊物质 H2O2、Na2O2、HClO、NaClO等常见 还原剂 活泼的金属单质 Na、Mg、Al等不活泼的非金属单质 H2、C等含较低价态元素的物质 CO、SO2、H2S、Na2S、FeCl2等3.相应关系[示例] 饮用水中的N对人类健康会产生危害,为了降低饮用水中 N的浓度,某饮用水研究人员提出,在碱性条件下用铝粉将 N还原为N2,其化学方程式为10Al+6NaNO3+4NaOH+18H2O10Na[Al(OH)4]+3N2↑。(1)上述反应中, (填元素符号)元素的化合价升高,则该元素的原子 (填“得到”或“失去”)电子;而 (填元素符号)元素的化合价降低,该元素发生 (填“氧化”或“还原”)反应。 (2)上述反应中氧化剂是 ,氧化产物是 。(填化学式) (3)用双线桥法表示反应中电子转移的方向和数目: 。 【答案】 (1)Al 失去 N 还原 (2)NaNO3 Na[Al(OH)4](3)探究1 物质的氧化性高锰酸钾为黑紫色结晶或颗粒,在化学品生产中,广泛用作氧化剂。由于实验室的大量需求,高锰酸钾被大规模地制造。一种常用的制备方法原理如下:①4KOH+2MnO2+O22K2MnO4+2H2O②2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2KOH+H2↑问题1:反应①②中氧化剂、还原剂分别是哪种物质 提示:反应①中氧化剂为O2,还原剂为MnO2;反应②中氧化剂为H2O,还原剂为K2MnO4。问题2:KMnO4的中心元素是什么 锰元素有哪些常见价态 (已知除以上反应中的物质,常见含锰元素的物质还有Mn、MnCl2等)提示:锰元素。常见价态有0、+2、+4、+6、+7。问题3:高锰酸钾中锰元素价态的变化趋势是什么 通过以上分析与讨论,你对判断物质的氧化性有何发现 提示:高锰酸钾中锰元素价态为+7,只有降低(得电子)的趋势。中心元素价态有降价趋势的物质具有氧化性,常用作氧化剂。探究2 物质的还原性通过前面的学习,我们知道氢气常用作还原剂。问题4:氢元素的常见价态有哪些(可结合常见含氢元素物质及氢原子的结构考虑) 什么价态是最稳定的价态 提示:常见价态有-1、0、+1。其中+1是最稳定的价态。问题5:氢气中氢元素价态的变化趋势是什么 提示:主要的变化趋势是0价变为+1价。问题6:通过以上分析与讨论,你对判断物质的还原性有何认识 提示:中心元素价态有升价趋势的物质具有还原性,常用作还原剂。1.氧化还原反应中相关概念之间的关系2.物质氧化性、还原性强弱的判断方法(1)根据氧化还原反应的化学方程式判断。氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。(2)根据元素的活动性顺序判断。(3)根据反应条件判断。当不同氧化剂作用于同一还原剂时,如氧化产物中元素化合价相同,可根据反应条件的难易来判断氧化剂氧化性的强弱。即反应越易进行或越剧烈,则氧化剂的氧化性越强。如4HCl(浓)+MnO2MnCl2+2H2O+Cl2↑、16HCl(浓)+2KMnO42KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑,氧化性:KMnO4>MnO2。(4)根据氧化产物中元素化合价的高低判断。当变价的还原剂在相似的条件下作用于不同的氧化剂时,可由氧化产物中元素化合价的高低来判断氧化剂氧化性的强弱。即在相同条件下,使还原剂中元素化合价升得越高,则氧化剂的氧化性越强。如2Fe+3Cl22FeCl3、Fe+SFeS,氧化性:Cl2>S。3.氧化还原反应中的守恒关系(1)升降守恒:反应前后元素化合价升高和降低总数相等。(2)得失电子守恒:氧化剂得到的电子数与还原剂失去的电子数相等。(3)元素守恒:反应前后原子的种类和数目保持不变。题点一 氧化还原反应相关概念1.下列变化中,需要加入氧化剂才能实现的是( )A.KMnO4→MnCl2 B.Fe→FeCl2C.CaCO3→CO2 D.CuO→Cu【答案】 B【解析】 KMnO4→MnCl2中锰元素的化合价降低,需要加入还原剂,A不符合题意;Fe→FeCl2中铁元素的化合价升高,需要加入氧化剂,B符合题意;CaCO3→CO2中碳元素的化合价不变,不需要加入氧化剂或还原剂,C不符合题意;CuO→Cu中铜元素的化合价降低,需要加入还原剂,D不符合题意。2.大型船艇的船底都涂有含Cu2O的防污涂料,制备Cu2O的一种方法为Zn+2CuSO4+2NaOHCu2O+ZnSO4+Na2SO4+H2O。下列关于该反应的说法正确的是( )A.Zn得到电子 B.CuSO4被氧化C.NaOH是还原剂 D.CuSO4是氧化剂【答案】 D【解析】 该反应过程中,Zn从0价升高到+2价,锌元素化合价升高,失去电子,A错误;CuSO4中铜元素化合价降低,CuSO4是该反应的氧化剂,被还原生成Cu2O,B错误,D正确;参加反应的NaOH中各元素化合价都没有发生变化,所以NaOH既不是该反应的氧化剂,也不是该反应的还原剂,C错误。题点二 氧化性、还原性强弱比较3.下列微粒中既具有氧化性又具有还原性的是( )①Al3+ ②Cl- ③N2 ④S2- ⑤Cu ⑥H2O2 ⑦Fe2+ ⑧MnA.①④⑤⑦ B.③⑥⑦⑧C.④⑤⑥⑧ D.①②③⑥【答案】 B【解析】 一般情况下元素的化合价处于最高价时只有氧化性,处于最低价时只有还原性,处于中间价态时往往既有氧化性又有还原性。4.下列说法正确的是( )A.有单质生成的反应不一定是氧化还原反应B.失电子越多的还原剂,还原性就越强C.化学反应中,某元素由化合态变为游离态,此元素一定是被还原D.含最高价元素的化合物一定具有强氧化性【答案】 A【解析】 有单质生成的反应不一定是氧化还原反应,如氧气转化为臭氧的反应不是氧化还原反应,A正确; 还原性取决于失电子的难易程度而不是数目,如钠的还原性强于镁的,而在作还原剂时,钠失去一个电子,镁失去两个电子,B错误; 化学反应中,某元素由化合态变为游离态,此元素化合价可能升高也可能降低,则此元素可能被氧化也可能被还原,C错误;含最高价元素的化合物不一定具有强氧化性,如CO2,D错误。5.向一定量的MnSO4溶液中依次加入下列溶液,对应的实验现象如下表所示。加入 溶液 ①适量Na2S2O8溶液 ②过量H2O2溶液 ③适量淀粉-KI溶液实验 现象 溶液由无色变为紫色 紫色消失,产生气泡 溶液变蓝(注:实验中“适量”指两者恰好完全反应。)根据实验现象推测KMnO4、H2O2、Na2S2O8、I2氧化性由弱到强的顺序为( )A.I2、H2O2、KMnO4、Na2S2O8B.I2、KMnO4、H2O2、Na2S2O8C.Na2S2O8、KMnO4、I2、H2O2D.Na2S2O8、H2O2、KMnO4、I2【答案】 A【解析】 向 MnSO4溶液中先加入适量 Na2S2O8溶液,溶液由无色变为紫色, 说明有KMnO4生成,得出KMnO4的氧化性弱于 Na2S2O8的;接着向反应后的溶液中加过量H2O2溶液,紫色消失,产生气泡,说明H2O2被 KMnO4氧化,推出H2O2的氧化性弱于KMnO4的;接着向溶液中加适量淀粉-KI溶液,溶液变蓝,说明 KI 被过量的 H2O2氧化成I2。综合上述, KMnO4、H2O2、Na2S2O8、I2氧化性由弱到强的顺序为I2、 H2O2、 KMnO4、 Na2S2O8,A正确。[footnoteRef:2] [2:命题解密与解题指导情境解读:本题以著名的“大象牙膏”实验为背景,以过氧化氢为素材,考查对常见氧化剂、还原剂及物质的氧化性、还原性等基本概念的理解、分析和判断能力,同时涉及相关实验探究的内容。素养立意:通过对常见的氧化剂和还原剂及相关概念间的关系的考查,促进变化观念核心素养的发展;通过分析、预测物质具有的氧化性、还原性,促进物质氧化性、还原性强弱的思维模型的形成。思维建模:]“大象牙膏”(Elephant Toothpaste)是一种神奇的化学反应,它会喷出大量的柱状泡沫,就像是挤牙膏一样,人们给它取了一个“大象牙膏”的名字,“大象牙膏”的原理是过氧化氢溶液+催化剂+发泡剂,混合时催化剂增大过氧化氢溶液的分解速率,分解出大量氧气。(1)从H2O2中心元素的价态分析,H2O2可能具有的性质是 (填字母)。 A.氧化性B.还原性C.既有氧化性又有还原性(2)在MnO2的催化作用下H2O2分解:2H2O22H2O+O2↑,反应中氧化产物是 ;还原产物是 。 (3)某同学选用以下试剂验证过氧化氢的性质:5%H2O2溶液、酸性KMnO4溶液、KI溶液、淀粉溶液。实验内容 现象 结论5%H2O2溶液+ 酸性KMnO4溶液 H2O2作 剂, 具有 5%H2O2溶液+ KI溶液、淀粉溶液 溶液变蓝色 H2O2作 剂, 具有 【答案】 (1)C (2)O2 H2O (3)溶液紫红色褪去,产生气泡 还原 还原性 氧化 氧化性【解析】 H2O2中心元素O的价态为-1,处于中间价态,既有氧化性又有还原性;H2O2分解反应中H2O中O的价态为-2,是还原产物,O2中O的价态为0,是氧化产物;KMnO4是强氧化剂,在与H2O2的反应中作氧化剂,现象为溶液紫红色褪去,产生气泡,H2O2作还原剂,具有还原性,H2O2溶液与KI溶液、淀粉溶液的反应中溶液变蓝色,证明有碘单质生成,因此KI作还原剂,H2O2作氧化剂,具有氧化性。课时作业对点训练知识点一 氧化还原反应1.某资料中有一张关于氧化还原反应的插图(如图),由图可知在该反应中( )A.被氧化 B.被还原C.是氧化产物 D.是还原产物【答案】 A【解析】 ,失去电子,被氧化,是氧化产物。2.下列反应中属于氧化还原反应的是( )①H2+Cl22HCl②Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O③2HgO2Hg+O2↑④CuO+2HNO3Cu(NO3)2+H2O⑤MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2OA.②④ B.①③④ C.①②③ D.①③⑤【答案】 D【解析】 H2+Cl22HCl反应中有元素化合价升降,是氧化还原反应,故①符合题意;Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O反应中元素化合价没有变化,不是氧化还原反应,故②不符合题意;2HgO2Hg+O2↑ 反应中有元素化合价升降,是氧化还原反应,故③符合题意;CuO+2HNO3Cu(NO3)2+H2O反应中元素化合价没有变化,不是氧化还原反应,故④不符合题意;MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O反应中有元素化合价升降,是氧化还原反应,故⑤符合题意。3.下列反应中不是氧化还原反应的是( )A.3Cl2+6KOH5KCl+KClO3+3H2OB.CuO+H2Cu+H2OC.2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑D.2AgNO3+BaCl22AgCl↓+Ba(NO3)2【答案】 D【解析】 从元素化合价升降的角度分析,物质所含元素的化合价在反应前后有变化的反应属于氧化还原反应,而D项是复分解反应,在反应前后元素的化合价都没发生变化,所以不是氧化还原反应。4.下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是( )A.B.C.D.【答案】 B【解析】 A、C、D中电子转移方向错误。知识点二 氧化剂与还原剂5.黑火药是中国古代四大发明之一,其爆炸反应为2KNO3+S+3CK2S+N2↑+3CO2↑。下列说法正确的是( )A.黑火药中含有两种单质B.K2S是氧化产物C.反应中S作还原剂D.该反应为置换反应【答案】 A【解析】 根据题干信息可知,黑火药中含有C和S两种单质,A正确;反应中硫元素从0价降低至-2价,S作氧化剂,发生还原反应,生成还原产物K2S,B、C错误;置换反应是一种单质与一种化合物作用,生成另一种单质与另一种化合物的反应,该反应不属于置换反应,D错误。6.为实现下列物质之间的转化,需要加入还原剂才能实现的是( )A.KClO3→KCl B.FeCl3→FeCl2C.Cu→Cu(NO3)2 D.NaHCO3→CO2【答案】 B【解析】 KClO3加热分解为KCl和O2,KClO3→KCl不需要加入还原剂就能实现,故A不符合题意;FeCl3→FeCl2,铁元素化合价降低发生还原反应,需要加入还原剂才能实现,故B符合题意;Cu→Cu(NO3)2,铜元素化合价升高发生氧化反应,需要加入氧化剂才能实现,故C不符合题意;NaHCO3→CO2,元素化合价不变,属于非氧化还原反应,不需要加入还原剂就能实现,故D不符合题意。7.已知反应①2FeCl3+2KI2FeCl2+2KCl+I2 ;②2FeCl2+Cl22FeCl3;③I2+SO2+2H2OH2SO4+2HI。下列微粒的还原能力由强到弱顺序正确的是( )A.I->Fe2+>Cl->SO2B.Cl->Fe2+>SO2>I-C.Fe2+>I->Cl->SO2D.SO2>I->Fe2+>Cl-【答案】 D【解析】 反应①中KI中碘元素的化合价从-1价升高到 0价,KI是还原剂,FeCl2是FeCl3中铁元素化合价降低后得到的产物,FeCl2是还原产物,还原剂的还原性强于还原产物的还原性,故还原性I->Fe2+;反应②中FeCl2中铁元素的化合价从+2价升高到+3价,FeCl2是还原剂,氧化剂是Cl2,Cl2被还原为Cl-,故还原性Fe2+>Cl-;反应③中SO2中硫元素的化合价从+4价升高到+6价,SO2是还原剂,HI是I2中碘元素化合价降低后得到的产物,HI是还原产物,故还原性SO2>I-。综上分析,微粒的还原能力SO2>I->Fe2+>Cl-,故选D。8.下列反应中,属于氧化还原反应,但水既不作氧化剂也不作还原剂的是( )A.SO3+H2OH2SO4B.3NO2+H2O2HNO3+NOC.2F2+2H2O4HF+O2D.2Na+2H2O2NaOH+H2↑【答案】 B【解析】 各元素的化合价均没有发生变化,不属于氧化还原反应,A不符合题意;NO2中N的化合价发生变化,属于氧化还原反应,但水中H、O的化合价均不变,故水既不作氧化剂也不作还原剂,B符合题意;水中O的化合价升高,水作还原剂,C不符合题意;水中H的化合价降低,水作氧化剂,D不符合题意。9.让天更蓝、山更绿、水更清,化学在行动。在废水脱氮处理中,一种方法是在废水中加入过量NaClO使NH3·H2O完全转化为N2,反应可表示为2NH3·H2O+3NaClO3NaCl+N2↑+5H2O。下列有关该反应的说法错误的是( )A.NaCl是还原产物B.NH3·H2O被氧化C.氧化剂与还原剂物质的量之比为3∶2D.氧化性:NaClO【答案】 D【解析】 由反应可知,Cl由+1价降到-1价,故NaCl是还原产物,A正确;NH3·H2O中的N由-3价升高到N2中的0价,故NH3·H2O被氧化,B正确;由反应可知,氧化剂为NaClO,还原剂为 NH3·H2O,氧化剂与还原剂物质的量之比为 3∶2,C正确;氧化剂为NaClO,氧化产物为N2,故氧化性NaClO>N2,D错误。综合应用10.ClO2是一种杀菌消毒效率高、二次污染小的水处理剂。通过下列反应可制得ClO2:2KClO3+H2C2O4+H2SO42ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O。下列判断正确的是( )A.KClO3在反应中失去电子B.H2C2O4发生还原反应C.H2SO4发生氧化反应D.生成2 mol ClO2时有2 mol电子转移【答案】 D【解析】 KClO3中氯元素化合价降低,在反应中得到电子,A错误;H2C2O4中碳元素化合价升高,发生氧化反应,B错误;H2SO4中元素化合价不变,既没有发生氧化反应,也没有发生还原反应,C错误;氯元素由+5价变为+4价,生成2 mol ClO2时有2 mol电子转移,D正确。11.反应2NaClO3+H2O2+H2SO42ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O可用于制备ClO2,下列说法不正确的是( )A.H2O2是氧化剂B.NaClO3发生还原反应C.H2O2发生氧化反应D.每生成1 mol O2,反应中转移2 mol 电子【答案】 A【解析】 H2O2中的氧元素从-1价升高到O2中的0价,发生氧化反应,H2O2是还原剂,A错误,C正确;NaClO3被还原,作氧化剂,B正确;根据化学方程式,每生成 1 mol O2,反应中转移2 mol电子,D正确。12.K2FeO4是优良的饮用水消毒剂和絮凝剂,一种制备方法是将Fe2O3、KNO3、KOH混合共熔,反应为Fe2O3+3KNO3+4KOH2K2FeO4+3KNO2+2H2O。下列说法不正确的是( )A.K2FeO4具有杀菌作用B.每生成1 mol K2FeO4转移6 mol e-C.该反应条件下,氧化性:KNO3>K2FeO4D.铁元素被氧化,氮元素被还原【答案】 B【解析】 K2FeO4中铁元素为+6价,具有强氧化性,能杀菌消毒,A正确;反应中,铁元素由+3价变为+6价,故 1 mol Fe2O3反应转移6 mol e-,生成 2 mol K2FeO4,故每生成1 mol K2FeO4转移 3 mol e-,B不正确;反应中KNO3为氧化剂,而K2FeO4为氧化产物,而氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,故氧化性KNO3>K2FeO4,C正确;铁元素化合价升高被氧化,氮元素化合价降低被还原,D正确。13.ClO2将逐渐取代Cl2成为生产自来水的消毒剂。工业上常通过如下反应制取:2NaClO3+Na2SO3+H2SO42Na2SO4+2ClO2↑+H2O。下列说法正确的是( )A.NaClO3被氧化B.氧化性:ClO2>NaClO3C.氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1D.每生成1 mol Na2SO4转移2 mol电子【答案】 C【解析】 NaClO3中氯元素化合价降低,NaClO3被还原,A错误;NaClO3中氯元素化合价降低,NaClO3是氧化剂,氧化性ClO214.钛(Ti)具备优良的抗腐蚀性能,被称为未来金属,工业上可以采用镁热还原法(高温)制备,工艺流程如图所示。回答下列问题。(1)TiCl4所属物质类别为 (填“酸”“碱”或“盐”)。 (2)镁热还原法的化学方程式为TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti,该反应属于四种基本反应类型中的 。 (3)通过以下反应过程也可以得到金属钛:TiO2+2CaH2Ti+2CaO+2H2↑。①用双线桥法表示该反应电子转移的方向和数目: 。 ②化合物CaH2中H显 价,该反应中还原剂是 (填化学式),钛元素被 (填“氧化”或“还原”)。 (4)海绵钛可与热的浓硝酸发生反应:Ti+8HNO3(浓)Ti(NO3)4+4NO2↑+4H2O。①用单线桥法表示该反应电子转移的方向和数目: 。 ②若要溶解12 kg金属钛,实际参与反应的HNO3的质量为 kg。 【答案】 (1)盐 (2)置换反应(3)①②-1 CaH2 还原(4)①②126【解析】 (1)盐是由金属阳离子或铵根离子和酸根离子构成的化合物,TiCl4所属物质类别为盐。(2)四氯化钛和镁在高温下反应生成氯化镁和钛,一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物,为置换反应。(3)①反应中TiO2中钛元素化合价由+4价降低为 0价,得到电子,CaH2中氢元素化合价由-1价升高为0价,失去电子,用双线桥法表示该反应电子转移的方向和数目为。②化合物CaH2中钙元素显+2价,则氢元素显-1价,该反应中氢元素化合价升高,发生氧化反应,故还原剂是CaH2,钛元素化合价降低,被还原。(4)①反应中钛元素化合价由0价升高为+4价,失去电子,氮元素化合价由+5价降低为+4价,得到电子,用单线桥法表示该反应电子转移的方向和数目为。②由化学方程式可知,若要溶解12 kg金属钛,实际参与反应的HNO3的质量为×8×63 kg=126 kg。15.亚氯酸钠(NaClO2)是一种强氧化性漂白剂,广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如图所示(部分产品未标出)。(1)Ⅰ、Ⅱ中发生反应的氧化剂分别是 、 。(填化学式) (2)Ⅰ中反应的还原产物是 。 (3)流程中气体a是 。 (4)ClO2是一种高效水处理剂,可用NaClO2和稀盐酸为原料制备:5NaClO2+4HCl5NaCl+4ClO2↑+2H2O。①该反应中氧化剂和还原剂的微粒数之比是 。 ②研究表明:在上述过程中会发生副反应 NaClO2+4HClNaCl+2Cl2↑+2H2O,若反应开始时盐酸浓度越大,则气体产物中Cl2的含量越多。请推测其原因: 。 【答案】 (1)NaClO3 ClO2 (2)ClO2 (3)O2(4)①1∶4 ②盐酸浓度越大,溶液酸性越强,Cl-的还原性和Cl的氧化性均增强,生成Cl2的量越多【解析】 (1)(2)Ⅰ中NaClO3反应生成ClO2,Cl的化合价由+5价→+4价,Ⅱ中ClO2反应生成NaClO2,Cl的化合价由+4价→+3价,因此两个反应中氧化剂分别是NaClO3和ClO2;还原产物分别为ClO2和NaClO2。(3)Ⅱ中ClO2被还原,则H2O2被氧化,故气体a应为O2,反应的离子方程式是2ClO2+H2O2+2OH-2Cl+O2+2H2O。(4)①NaClO2 既作氧化剂又作还原剂,5 mol NaClO2参与反应,其中1 mol NaClO2作氧化剂,转化为1 mol NaCl,4 mol NaClO2作还原剂,转化为4 mol ClO2,故氧化剂与还原剂的微粒数之比为1∶4。②反应NaClO2+4HClNaCl+2Cl2↑+2H2O中,NaClO2作氧化剂,部分HCl作还原剂,反应开始时,盐酸浓度越大,气体产物中Cl2的含量越多,可能的原因是溶液酸性增强,导致Cl的氧化性增强,Cl-的还原性增强。(共57张PPT)第2课时 氧化还原反应1.通过氧化还原反应的学习,能够利用化合价升降,判断反应是否为氧化还原反应;能根据实验事实了解氧化还原反应的本质是电子的转移,并能用双线桥法表示反应电子转移的方向和数目;能判断氧化剂和还原剂,并熟记常见的氧化剂和还原剂。2.通过氧化还原反应的学习,能举例说明生产、生活中常见的氧化还原反应,初步学会从氧化还原反应的视角研究物质的化学性质。氧化还原反应学习任务一1.从电子转移的角度认识氧化还原反应(1)氧化还原反应的特征:反应中物质所含元素 发生变化。(2)氧化还原反应的本质。化合价①钠原子 最外层上的1个电子,化合价由 0价升高为+1价,发生了反应,钠 ;氯原子最外层 1个电子,化合价由 0价降低为-1价,发生了 反应,氯 。②反应过程中相应变化关系图。失去氧化被氧化得到还原被还原(3)氧化还原反应的概念。化学反应中有 的反应为氧化还原反应。在氧化还原反应中,失去电子的物质发生 反应,得到电子的物质发生 反应。2.氧化还原反应中电子转移的表示方法通常用双线桥法表示氧化还原反应中电子转移的 和 。电子转移氧化还原方向数目(1)双线桥法表示电子转移的基本步骤。(2)实例。(3)注意事项。①箭尾、箭头必须指向反应物、生成物中相应的同种元素。②采用a×be-形式表示得失电子数,a为得失电子的原子总数,b为每个原子得失电子数,a、b是“1”时省略,得到与失去的电子总数相等。(1)化合价升高的元素是 ,化合价降低的元素是 ,发生氧化反应的物质是 ,发生还原反应的物质是 。 (2)用双线桥法表示上述反应中电子得失的方向和数目: 。 CuNCuHNO3+4H2O下面是几位同学对氧化还原反应中电子转移方向和数目的分析,解答有关问题。探究 氧化还原反应中电子转移的表示问题1:他们的分析是否正确 如果不正确,错在何处 提示:(1)不正确,4HCl→Cl2,应失2×e-;(2)不正确,Fe→FeCl2,应失2e-,2HCl→H2,应得 2×e-;(3)正确;(4)不正确,WO3→W,应被还原,3H2→3H2O,应被氧化。问题2:结合以上分析,你发现双线桥上表示的电子总数有何关系 氧化还原反应中的电子转移及元素化合价变化有何规律 提示:双线桥上得失电子总数相等;氧化还原反应中元素化合价发生变化时,化合价升高总数等于化合价降低总数,也等于转移电子数,即被还原的物质和被氧化的物质得失电子数守恒。单线桥法表示反应过程中不同元素间的电子转移情况(1)单线桥法表示电子转移的基本步骤。归纳拓展归纳拓展(3)注意事项。①单线桥法从反应物中失电子的元素指向反应物中得电子的元素,表示反应物中变价元素间电子的转移情况。②箭头已标明电子转移的方向,因此不需再标明“得”或“失”,只标明电子转移数目。1.下列叙述正确的是( )A.氧化还原反应的本质是元素化合价发生了变化B.所含元素化合价升高的物质被氧化C.化合反应一定是氧化还原反应D.氧化还原反应中,氧化过程和还原过程并不是同时发生的B【解析】 氧化还原反应的本质是电子的转移,A错误;所含元素化合价升高的物质,发生氧化反应被氧化,B正确;化合反应不一定是氧化还原反应,例如氧化钙和水反应生成氢氧化钙,C错误;氧化还原反应中,氧化过程和还原过程是同时发生的,有氧化过程必有还原过程,D错误。2.下列不属于氧化还原反应的是( )D【解析】 在该反应中KClO3中的氯、氧两种元素化合价都发生改变,因此该反应属于氧化还原反应,A不符合题意;在该反应中Cl2中的氯元素的化合价发生改变,因此该反应属于氧化还原反应,B不符合题意;在该反应中Na2O2中的氧元素的化合价发生改变,SO2中的硫元素的化合价发生改变,因此该反应属于氧化还原反应,C不符合题意;在该反应中所有元素化合价都没有发生变化,因此该反应不属于氧化还原反应,D符合题意。B3.下列氧化还原反应中,电子转移的方向和数目均正确的是( )氧化剂与还原剂学习任务二1.氧化还原反应中的相关概念(1)氧化剂与还原剂。氧化剂:在氧化还原反应中, 电子、化合价 的物质。还原剂:在氧化还原反应中, 电子、化合价 的物质。(2)氧化性与还原性。氧化性:物质所表现出 的性质或 的能力。还原性:物质所表现出 的性质或 的能力。得到降低失去升高得电子得电子失电子失电子(3)氧化产物与还原产物。氧化产物: 电子被氧化的产物。还原产物: 电子被还原的产物。失去得到2.常见氧化剂、还原剂项目 分类 实例常见 氧化剂 活泼的 单质 卤素单质、 等高价含氧酸或盐 浓硫酸、硝酸、 、KClO3、FeCl3等特殊物质 、Na2O2、 、NaClO等常见 还原剂 活泼的 单质 Na、Mg、Al等不活泼的非金属单质 H2、C等含较低价态元素的物质 CO、SO2、H2S、Na2S、FeCl2等O2KMnO4非金属H2O2HClO金属3.相应关系(1)上述反应中, (填元素符号)元素的化合价升高,则该元素的原子 (填“得到”或“失去”)电子;而 (填元素符号)元素的化合价降低,该元素发生 (填“氧化”或“还原”)反应。 Al失去N还原(2)上述反应中氧化剂是 ,氧化产物是 。(填化学式) (3)用双线桥法表示反应中电子转移的方向和数目: 。 NaNO3Na[Al(OH)4]探究1 物质的氧化性高锰酸钾为黑紫色结晶或颗粒,在化学品生产中,广泛用作氧化剂。由于实验室的大量需求,高锰酸钾被大规模地制造。一种常用的制备方法原理如下:问题1:反应①②中氧化剂、还原剂分别是哪种物质 提示:反应①中氧化剂为O2,还原剂为MnO2;反应②中氧化剂为H2O,还原剂为K2MnO4。问题2:KMnO4的中心元素是什么 锰元素有哪些常见价态 (已知除以上反应中的物质,常见含锰元素的物质还有Mn、MnCl2等)提示:锰元素。常见价态有0、+2、+4、+6、+7。问题3:高锰酸钾中锰元素价态的变化趋势是什么 通过以上分析与讨论,你对判断物质的氧化性有何发现 提示:高锰酸钾中锰元素价态为+7,只有降低(得电子)的趋势。中心元素价态有降价趋势的物质具有氧化性,常用作氧化剂。探究2 物质的还原性通过前面的学习,我们知道氢气常用作还原剂。问题4:氢元素的常见价态有哪些(可结合常见含氢元素物质及氢原子的结构考虑) 什么价态是最稳定的价态 提示:常见价态有-1、0、+1。其中+1是最稳定的价态。问题5:氢气中氢元素价态的变化趋势是什么 问题6:通过以上分析与讨论,你对判断物质的还原性有何认识 提示:主要的变化趋势是0价变为+1价。提示:中心元素价态有升价趋势的物质具有还原性,常用作还原剂。1.氧化还原反应中相关概念之间的关系归纳拓展2.物质氧化性、还原性强弱的判断方法(1)根据氧化还原反应的化学方程式判断。归纳拓展氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。(2)根据元素的活动性顺序判断。归纳拓展(3)根据反应条件判断。当不同氧化剂作用于同一还原剂时,如氧化产物中元素化合价相同,可根据反应条件的难易来判断氧化剂氧化性的强弱。即反应越易进行或越剧烈,则氧化剂的氧化性越强。归纳拓展(4)根据氧化产物中元素化合价的高低判断。当变价的还原剂在相似的条件下作用于不同的氧化剂时,可由氧化产物中元素化合价的高低来判断氧化剂氧化性的强弱。即在相同条件下,使还原剂中元素化合价升得越高,则氧化剂的氧化性越强。归纳拓展3.氧化还原反应中的守恒关系(1)升降守恒:反应前后元素化合价升高和降低总数相等。(2)得失电子守恒:氧化剂得到的电子数与还原剂失去的电子数相等。(3)元素守恒:反应前后原子的种类和数目保持不变。归纳拓展题点一 氧化还原反应相关概念1.下列变化中,需要加入氧化剂才能实现的是( )A.KMnO4→MnCl2 B.Fe→FeCl2C.CaCO3→CO2 D.CuO→CuB【解析】 KMnO4→MnCl2中锰元素的化合价降低,需要加入还原剂,A不符合题意;Fe→FeCl2中铁元素的化合价升高,需要加入氧化剂,B符合题意;CaCO3→CO2中碳元素的化合价不变,不需要加入氧化剂或还原剂,C不符合题意;CuO→Cu中铜元素的化合价降低,需要加入还原剂,D不符合题意。A.Zn得到电子 B.CuSO4被氧化C.NaOH是还原剂 D.CuSO4是氧化剂D【解析】 该反应过程中,Zn从0价升高到+2价,锌元素化合价升高,失去电子,A错误;CuSO4中铜元素化合价降低,CuSO4是该反应的氧化剂,被还原生成Cu2O,B错误,D正确;参加反应的NaOH中各元素化合价都没有发生变化,所以NaOH既不是该反应的氧化剂,也不是该反应的还原剂,C错误。题点二 氧化性、还原性强弱比较3.下列微粒中既具有氧化性又具有还原性的是( )A.①④⑤⑦ B.③⑥⑦⑧C.④⑤⑥⑧ D.①②③⑥B【解析】 一般情况下元素的化合价处于最高价时只有氧化性,处于最低价时只有还原性,处于中间价态时往往既有氧化性又有还原性。4.下列说法正确的是( )A.有单质生成的反应不一定是氧化还原反应B.失电子越多的还原剂,还原性就越强C.化学反应中,某元素由化合态变为游离态,此元素一定是被还原D.含最高价元素的化合物一定具有强氧化性A【解析】 有单质生成的反应不一定是氧化还原反应,如氧气转化为臭氧的反应不是氧化还原反应,A正确; 还原性取决于失电子的难易程度而不是数目,如钠的还原性强于镁的,而在作还原剂时,钠失去一个电子,镁失去两个电子,B错误; 化学反应中,某元素由化合态变为游离态,此元素化合价可能升高也可能降低,则此元素可能被氧化也可能被还原,C错误;含最高价元素的化合物不一定具有强氧化性,如CO2,D错误。5.向一定量的MnSO4溶液中依次加入下列溶液,对应的实验现象如下表所示。加入溶液 ①适量Na2S2O8溶液 ②过量H2O2溶液 ③适量淀粉-KI溶液实验现象 溶液由无色变为紫色 紫色消失,产生气泡 溶液变蓝(注:实验中“适量”指两者恰好完全反应。)根据实验现象推测KMnO4、H2O2、Na2S2O8、I2氧化性由弱到强的顺序为( )A.I2、H2O2、KMnO4、Na2S2O8B.I2、KMnO4、H2O2、Na2S2O8C.Na2S2O8、KMnO4、I2、H2O2D.Na2S2O8、H2O2、KMnO4、I2A【解析】 向 MnSO4溶液中先加入适量 Na2S2O8溶液,溶液由无色变为紫色, 说明有KMnO4生成,得出KMnO4的氧化性弱于 Na2S2O8的;接着向反应后的溶液中加过量H2O2溶液,紫色消失,产生气泡,说明H2O2被 KMnO4氧化,推出H2O2的氧化性弱于KMnO4的;接着向溶液中加适量淀粉-KI溶液,溶液变蓝,说明 KI 被过量的 H2O2氧化成I2。综合上述, KMnO4、H2O2、Na2S2O8、I2氧化性由弱到强的顺序为I2、 H2O2、 KMnO4、 Na2S2O8,A正确。知识整合“大象牙膏”(Elephant Toothpaste)是一种神奇的化学反应,它会喷出大量的柱状泡沫,就像是挤牙膏一样,人们给它取了一个“大象牙膏”的名字,“大象牙膏”的原理是过氧化氢溶液+催化剂+发泡剂,混合时催化剂增大过氧化氢溶液的分解速率,分解出大量氧气。C(1)从H2O2中心元素的价态分析,H2O2可能具有的性质是 (填字母)。 A.氧化性B.还原性C.既有氧化性又有还原性O2H2O(3)某同学选用以下试剂验证过氧化氢的性质:5%H2O2溶液、酸性KMnO4溶液、KI溶液、淀粉溶液。实验内容 现象 结论5%H2O2溶液+ 酸性KMnO4溶液 H2O2作 剂, 具有 5%H2O2溶液+ KI溶液、淀粉溶液 溶液变蓝色 H2O2作 剂, 具有 溶液紫红色褪去,产生气泡还原还原性氧化氧化性【解析】 H2O2中心元素O的价态为-1,处于中间价态,既有氧化性又有还原性;H2O2分解反应中H2O中O的价态为-2,是还原产物,O2中O的价态为0,是氧化产物;KMnO4是强氧化剂,在与H2O2的反应中作氧化剂,现象为溶液紫红色褪去,产生气泡,H2O2作还原剂,具有还原性,H2O2溶液与KI溶液、淀粉溶液的反应中溶液变蓝色,证明有碘单质生成,因此KI作还原剂,H2O2作氧化剂,具有氧化性。命题解密与解题指导情境解读:本题以著名的“大象牙膏”实验为背景,以过氧化氢为素材,考查对常见氧化剂、还原剂及物质的氧化性、还原性等基本概念的理解、分析和判断能力,同时涉及相关实验探究的内容。素养立意:通过对常见的氧化剂和还原剂及相关概念间的关系的考查,促进变化观念核心素养的发展;通过分析、预测物质具有的氧化性、还原性,促进物质氧化性、还原性强弱的思维模型的形成。思维建模: 展开更多...... 收起↑ 资源列表 专题3 第一单元 第1课时 氯气的制备与性质 - 学生版.docx 专题3 第一单元 第1课时 氯气的制备与性质.docx 专题3 第一单元 第1课时 氯气的制备与性质.pptx 专题3 第一单元 第2课时 氧化还原反应 - 学生版.docx 专题3 第一单元 第2课时 氧化还原反应.docx 专题3 第一单元 第2课时 氧化还原反应.pptx
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