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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　氯气的性质
知识点一氯气的性质
1.Cl2的物理性质
(1)氯气在通常条件下呈黄绿色，是一种有强烈刺激性气味的有毒气体。25℃时，1体积水可溶解约2体积氯气。
(2)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。
(3)氯气的密度比空气密度大，实验室制取的氯气可用向上排空气法收集。
2．Cl2的化学性质
(1)与金属单质的反应
氯气具有很强的氧化性，能与大多数金属反应，把变价金属(如Fe、Cu)氧化到最高价态(FeCl3、CuCl2)。
(2)与非金属单质反应
Cl2除了能与H2化合，还可跟P、S、C等非金属直接化合，都体现了Cl2的氧化性。
注：(1)燃烧是指发热发光的剧烈的化学反应。它强调的是：①发光时也要发热；②反应剧烈；③实质是剧烈的氧化还原反应；④不一定要有氧气的参加。
(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。
(3)与还原性物质的反应
Cl2与FeCl2溶液反应：Cl2＋2FeCl2===2FeCl3；
Cl2与KI溶液反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2；
Cl2与SO2的水溶液反应：Cl2＋SO2＋2H2O===2HCl＋H2SO4。
【典例1】　下列氯化物既可由金属和氯气直接反应制得，也可由金属和盐酸反应制得的是(　　)
A．CuCl2　　　B．FeCl3　　　C．FeCl2　　　D．AlCl3
[思路启迪]　解决金属氯化物制备时，要抓住以下两点：(1)Cl2是非常活泼的非金属单质，具有强氧化性，变价金属与Cl2反应生成高价态氯化物。
(2)盐酸是非氧化性酸，与变价金属反应生成低价态氯化物。
[解析]　Cu和氯气直接化合制得CuCl2，但Cu与盐酸不反应，与题意不符，故A错误；Fe和氯气直接化合制得FeCl3，Fe与稀盐酸反应生成FeCl2，与题意不符，故B错误；Fe和氯气直接化合制得FeCl3，得不到FeCl2，与题意不符，故C错误；Al和氯气直接化合制得AlCl3，且Al与盐酸反应制得AlCl3，与题意相符，故D正确；故选D。
[答案]　D
规律总结
(1)氯气与金属反应时表现出强氧化性，与变价金属(如Fe)反应时得到FeCl3；氯气不但能与活泼金属反应，也能与某些不活泼金属发生反应。
(2)只有活泼金属才能与盐酸发生反应，生成对应的氯化物和H2。
知识点二氯水及其性质
1.氯气与水反应的原理
(1)氯气与水反应的化学方程式：Cl2＋H2OHCl＋HClO。
离子方程式为Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO。
(2)氯水中的成分
“三分子”是：H2O、Cl2、HClO。
“四离子”是：H＋、OH－、Cl－、ClO－。
2．氯水性质的多样性
在氯水中含有多种微粒，因此在与不同物质发生反应时，表现出不同微粒的性质，现列表如下：
3.次氯酸(HClO)的性质与应用
(1)次氯酸的三大性质
(2)次氯酸的漂白作用
4．新制氯水、久置氯水、液氯的比较
【典例2】　下列对氯水的描述正确的是(　　)
A．氯水中不含氯气分子，因此没有颜色
B．向氯水中滴加紫色石蕊试液，溶液会先变红后褪为无色
C．向氯水中加入硝酸银溶液会产生淡黄色沉淀
D．由于次氯酸很稳定，因此氯水长时间保存也不会变质
[思路启迪]　解答有关氯水性质问题的关键是清楚氯水中的各成分及其性质：Cl2决定了氯水的颜色，HClO决定了氯水的漂白性和不稳定性，H＋决定了氯水的酸性，Cl－遇Ag＋会生成白色沉淀AgCl。
[解析]　氯水中含有未反应的氯气分子，因此氯水呈浅黄绿色，故A错误；氯水中含有HCl和次氯酸，向氯水中滴加紫色石蕊试液，溶液会先变红，后褪为无色，故B正确；向氯水中加入硝酸银溶液会产生白色沉淀，故C错误；由于次氯酸很不稳定，因此氯水很容易变质，故D错误。
[答案]　B
规律总结
氯水成分的多样性决定了其性质的多重性：
知识点三漂白粉及其性质
1.反应原理
(1)与NaOH反应——制漂白液
化学方程式：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。漂白液的有效成分为NaClO。
(2)与石灰乳Ca(OH)2反应——制漂白粉
化学方程式：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
漂白粉的成分为Ca(ClO)2、CaCl2，有效成分是Ca(ClO)2。
2．漂白粉的漂白原理：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)。
Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO(家用漂白、消毒)
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
Ca(ClO)2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO
2HClO2HCl＋O2↑
CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
【典例3】　在抗震救灾中要用大量漂白粉和漂白液杀菌消毒，下列说法正确的是(　　)
A．漂白粉是纯净物，漂白液是混合物
B．漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2、CaCl2
C．工业上将氯气通入澄清石灰水中制取漂白粉
D．使用漂白粉漂白衣物时让衣物在漂白粉溶液中浸泡一段时间是为了让漂白粉与水及空气中的二氧化碳充分反应生成次氯酸
[思路启迪]　此题是考查各类漂白剂的制备原理及成分，漂白液是Cl2与NaOH溶液反应生成的混合物，其有效成分为NaClO；漂白粉是Cl2与石灰乳Ca(OH)2反应生成的混合物，其有效成分为次氯酸钙Ca(ClO)2。
[解析]　因漂白粉的主要成分是氯化钙和次氯酸钙，是混合物；漂白液的主要成分是氯化钠和次氯酸钠，是混合物，故A错误；因漂白粉的主要成分：氯化钙和次氯酸钙，有效成分是次氯酸钙，所以B选项是错误的；因为澄清石灰水中氢氧化钙浓度太低成本较高，工业上通常用石灰乳与氯气反应制取漂白粉，故C错误；利用HClO的酸性弱于碳酸，浸泡一段时间，让CO2、H2O与Ca(ClO)2反应生成HClO，D项正确。
[答案]　D
规律总结
漂白液有效成分为次氯酸钠(NaClO)；漂白粉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%。
第二课时　氯气的实验室制法　氯离子的检验
知识点一氯气的制备
1.试剂的选择
选取试剂的主要依据是制取气体的性质。氯气具有强氧化性，常用氧化其Cl－的方法来制取，因此要选用含有Cl－的物质(如盐酸)和具有强氧化性的物质(如MnO2、KMnO4、KClO3等)来制取。如
MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O
2．发生装置
选取发生装置的依据是制取气体所用试剂的状态和反应条件(加热与否)。以此分析可知，实验室制取氯气是加热固体与液体的混合物，所以应选用固液加热制气发生装置。如图所示：
3．收集方法
选用收集方法的主要依据是气体的密度和水溶性。因为氯气能溶于水，密度比空气大，所以收集氯气时，不能用排水法，应该用向上排空气法。Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小，也可用排饱和食盐水法收集Cl2。
4．干燥剂的选择
选择气体干燥剂的主要依据是被干燥气体不能与干燥剂反应。如氯气能与碱反应，所以不能用碱石灰进行干燥，常用浓硫酸、五氧化二磷等进行干燥。
5．吸收装置
氯气有毒，实验室制取氯气时应在密闭系统或通风橱中进行，通常在收集装置的后面连接盛有NaOH溶液的吸收装置。
6．验满
常用湿润的淀粉KI试纸或湿润的蓝色石蕊试纸检验Cl2。方法是将湿润的淀粉KI试纸靠近集气瓶瓶口，试纸变蓝，或将湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶瓶口，试纸先变红后褪色，则可证明Cl2已收集满。
【典例1】　在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。进行此实验，所用仪器如图：
(1)连接上述仪器的正确顺序(填各接口处的字母)：
________接________；________接________；________接________；________接________。
(2)装置中，饱和食盐水的作用是__________________________；
NaOH溶液的作用是__________________________。
(3)化学实验中常用湿润的淀粉－KI试纸检验是否有Cl2产生。如果有Cl2产生，可观察到________，反应化学方程式为__________。
(4)写出下列化学反应的化学方程式：
①气体发生装置中进行的反应：_____________________________________________。
②NaOH溶液中发生的反应：_______________________________________________。
[思路启迪]　分析制备实验题目时，首先要掌握气体制备的流程：发生装置→净化装置→→尾气吸收装置；其次要根据反应原理和气体的性质分析实验装置各部分的作用，并根据题干信息及要求对实验进行改进和优化。
[解析]　(1)按照制备气体的“反应装置→净化装置→收集装置→尾气处理装置”的顺序可确定仪器连接的正确顺序。
(2)上述装置中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl杂质；浓H2SO4的作用是除去Cl2中的水分；NaOH溶液的作用是吸收过量的Cl2。
(3)湿润的淀粉－KI试纸遇Cl2时发生反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2，I2遇淀粉变蓝。
[答案]　(1)E　C　D　A　B　H　G　F
(2)除去氯气中的HCl杂质　吸收过量的氯气
(3)试纸变蓝　2KI＋Cl2===2KCl＋I2
(4)①MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
②2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
规律总结
知识点二Cl－的检验
1.实验探究
在3支试管中分别加入2～3 mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液，然后各滴入几滴AgNO3溶液，再分别加入少量稀硝酸，观察现象，如下表所示：
2．检验Cl－的方法
【典例2】　检验某未知溶液中是否含有氯离子(Cl－)，正确的操作是(　　)
A．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生
B．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生，加入盐酸，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，有白色沉淀产生
D．向未知溶液中加入稀盐酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生
[思路启迪]　Cl－检验时，首先要排除杂质离子的干扰，其次要注意加入试剂的顺序：先滴加AgNO3溶液后滴加少量稀HNO3，或滴加用稀HNO3酸化的AgNO3溶液。
[解析]　A操作不正确，它不能排除CO等的干扰；B操作不正确，因为Ag2CO3跟HCl反应时，生成的AgCl仍是白色沉淀；D操作不正确，用盐酸酸化，加入了Cl－。
[答案]　C
规律总结
解氯离子检验类题的注意事项
(1)加入稀硝酸的目的是排除其他与Ag＋反应产生白色沉淀的离子(如CO、SO)的干扰。
(2)不能用稀盐酸酸化，因为会引入Cl－。
(3)如果SO、CO和Cl－可能同时存在，可以先检验SO是否存在[用Ba(NO3)2溶液]，然后再检验CO和Cl－是否存在。
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