资源简介

第二节　氯及其化合物
第1课时　氯及其化合物
课程标准 素养目标
1.了解氯气的物理性质和用途。 2.初步掌握氯气的化学性质,掌握氯气与水、碱反应及相关的生活生产应用。 3.认识氯水的组成和性质。 1.能根据氯原子的结构预测在特定条件下氯气可能具有的性质和可能发生的化学变化,形成“结构决定性质”的观念。(宏观辨识与微观探析) 2.通过对氯气的性质及氯水成分的探究,能依据探究目的,设计探究方案。(科学探究与创新意识)
备课教学指导
【教学建议】
1.氯气的性质
建议教师做好实验,引导学生思考、广泛交流,适当拓展,从离子反应、氧化还原反应等不同角度来理解和认识氯气的性质,充分运用实验,增强学生观察和分析问题的能力,并总结归纳氯气的主要性质及重要应用。
对于氯气与水的反应、氯气与碱的反应这些教学难点,建议教师首先让学生猜测Cl2与H2O反应可能形成的产物是什么,并设计各种实验方案,证明自己假设是否成立。通过假设、设计、验证、得出结论后,再让学生思考如果将Cl2通入NaOH溶液或Ca(OH)2溶液中会发生怎样的反应,调动学生主动参与探究学习的积极性,培养学生提出问题、分析问题,以及通过实验解决问题的能力。
2.氯水的成分及性质
建议教师引导学生分析氯水的成分,充分调动学生主动参与探究学习的积极性,设计实验使学生通过观察实验现象、讨论、辩论等多种方式探究氯水与不同物质反应时表现出的性质,归纳氯水的成分与其性质的联系。
对于新制氯水与久置氯水的区别,建议在分析氯水成分的基础上引导学生通过先思考推导再实验验证,以培养学生勤于实践、勇于创新的化学核心素养。
【情境导引】
模式一:
1915年4月22日,德军在比利时的伊普尔战役中首次大规模使用毒气(氯气)。这次攻击,英法守军共中毒15 000人,5 000多人死亡,德军亦有数千人中毒和死亡。这是战争史上的第一次化学战。
【思考】
(1)为什么氯气可作为生化武器
(2)为什么要逃往地势更高的地方
提示:氯气有毒,且密度大于空气。
模式二:
氯气是一种黄绿色的有毒气体,在第一次世界大战中首次作为毒气在战场上使用,造成成千上万人死亡,氯气泄漏事故在世界各国频繁发生,短期内吸入较大量氯气会引起呼吸道的严重损伤。
【思考】
(1)若遇到氯气泄漏怎么进行自救
(2)氯气有哪些重要的性质和应用
提示:遇到氯气泄漏,用湿毛巾捂住口鼻,迅速向地势高的地方转移。氯气具有强氧化性,是重要的化工原料。
课前自主学习
学习任务一　氯的存在及氯气的性质
任务驱动:舍勒在1774年制备出氯气以后,把它溶解在水里,发现这种水溶液对纸张、蔬菜和花都具有永久性的漂白作用。那么是氯气本身具有漂白性吗
1.氯的原子结构及存在
(1)原子结构:氯原子最外层有7个电子,容易得到一个电子而形成Cl-,表现出典型的强氧化性。
(2)存在:氯在自然界中以化合态存在,主要以NaCl的形式存在。
2.Cl2的物理性质
颜色 状态 气味 毒性 溶解性(25 ℃)
黄绿色 气体 刺激性气味 有毒 1体积水溶解约2体积氯气
3.氯气的化学性质
(1)与金属单质反应(与变价金属反应生成高价金属氯化物)。
【微点拨】氯气能与绝大多数金属反应,一般把变价金属(如Fe、Cu)氧化到最高价。
(2)与非金属单质反应。
(3)与H2O反应。
化学方程式为Cl2+H2O HCl+HClO。
离子方程式为Cl2+H2O H++Cl-+HClO。
(4)①与NaOH溶液反应的化学方程式:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
②与Ca(OH)2反应——制漂白粉。
化学方程式:2Ca(OH)2+2Cl2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
漂白粉的成分为CaCl2、Ca(ClO)2,有效成分为Ca(ClO)2。
【情境·思考】1774年,舍勒发现氯气的同时也发现了氯水对纸张、蔬菜和花具有永久性的漂白作用。1785年法国化学家贝托雷提出把漂白作用应用于生产,并注意到氯气溶于草木灰水形成的溶液比氯水更浓,漂白能力更强。1789年英国化学家耐特把氯气溶解在石灰乳中,制成了漂白粉。现代工业上还是采用把氯气通入消石灰或石灰乳的方法制取漂白粉。
你知道家用漂白粉的制取和工作原理吗 能写出相应反应的化学方程式吗
提示:漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2,有效成分是Ca(ClO)2。制备过程涉及的化学反应为2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O; 家用漂白粉在使用时Ca(ClO)2发生反应:
Ca(ClO)2+CO2+H2O===2HClO+CaCO3↓,产生次氯酸,起漂白作用。
学习任务二　次氯酸的性质
任务驱动:84消毒液的主要成分为NaClO,真正起到消毒作用的不是NaClO,而是NaClO与二氧化碳、水反应生成的HClO(次氯酸)。次氯酸具有什么性质呢
【微点拨】用Cl2对自来水消毒时,Cl2会与水中有机物反应,生成的有机氯化物可能对人体有害,现在已开始使用新的自来水消毒剂如ClO2、O3等。
【想一想】
如何设计简单的实验证明次氯酸的酸性弱于碳酸
提示:向次氯酸钙溶液中通入CO2气体,产生白色沉淀, 发生的反应为
Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO。
【理解辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂。 (×)
提示:氯气与水、碱的反应中既表现氧化性,又表现还原性。
(2)过量的铁与Cl2在一定条件下反应生成FeCl2。 (×)
提示:氯气与变价金属反应时一般得到金属的最高价氯化物,如FeCl3,与铁的用量无关。
(3)1分子Cl2与水充分反应转移2个电子。(×)
提示:Cl2与水反应中既表现氧化性,又表现还原性。1分子Cl2与水完全反应转移电子数为1个。
(4)漂白粉的有效成分为Ca(ClO)2和CaCl2。(×)
提示:漂白粉的有效成分为Ca(ClO)2。
(5)HClO是一种氧化性很强的弱酸。(√)
提示:HClO具有弱酸性、强氧化性和不稳定性。
课堂合作探究
探究任务一　 氯气与金属、非金属及碱的反应
【实验情境】
在纯净的氯气中分别点燃钠、铜、铁、氢气,观察它们在氯气中燃烧的现象。
【问题探究】
1.铜和铁在足量氯气中燃烧,生成CuCl2、FeCl3,试解释如果氯气的量不足,是否会生成CuCl、FeCl2
提示:不会。Cl2有很强的氧化性,能与多数金属反应生成相应的金属氯化物,尤其要注意的是它和变价金属铜和铁反应时,无论氯气是否足量,均生成高价的金属氯化物,即生成CuCl2、FeCl3。
2.通过金属和非金属在氯气中燃烧的实验,你对燃烧的条件及其本质有什么新的认识
提示:①燃烧不一定有O2参加;
②燃烧的本质是氧化还原反应;
③任何发光、发热的剧烈的化学反应都称为燃烧。
3.Cl2与足量NaOH溶液反应,氯气是氧化剂还是还原剂 用双线桥法表示该反应。
提示:氯气既是氧化剂又是还原剂。
4.漂白粉的有效成分是什么 露置于空气中会变质失效的原因是什么
提示:漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,在潮湿空气中发生反应:
Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO,2HClO2HCl+O2↑,从而失效。
【探究总结】
1.氯气化学性质的注意点
毒性 氯气有毒,在闻其气味及做相关实验时要注意安全,实验后剩余的氯气要进行尾气处理,实验室常用NaOH溶液吸收多余的氯气
强氧化性 氯气与变价金属铁、铜等反应时,生成金属的最高价氯化物
储存 常温下氯气与铁不反应,故可用钢瓶贮运液氯
2.对燃烧定义的理解
任何发光、发热的剧烈的氧化还原反应都可以称为燃烧,即燃烧不一定要有氧气参加。
3.漂白液与漂白粉
有效 成分 漂白液的有效成分为次氯酸钠(NaClO);漂白粉的有效成分为次氯酸钙[Ca(ClO)2]
漂白 原理 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)
变质 原理 漂白粉长期露置于空气中,最终会生成CaCl2,其反应原理为 Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO 2HClO2HCl+O2↑ CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
【探究训练】
1.(双选)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.ZnCl2 B.FeCl3 C.FeCl2 D.AlCl3
【解析】选A、D。锌与盐酸反应生成氯化锌,锌与氯气反应生成氯化锌,A正确;铁与盐酸反应只能生成氯化亚铁,铁与氯气反应生成氯化铁,B、C错误;铝与氯气反应生成氯化铝,铝与盐酸反应生成氯化铝,D正确。
2.(2025·东营高一检测)下列有关氯气及其性质、用途的叙述不正确的是(　　)
A.氯气分子是由两个氯原子构成的双原子分子
B.通常情况下,氯气呈黄绿色,有刺激性气味,比空气重,能溶于水
C.氯气能与大多数金属单质直接化合,生成金属氯化物
D.工业上常用氯气和澄清石灰水反应来制备漂白粉
【解析】选D。氯气分子的分子式为Cl2,氯气是由两个氯原子构成的双原子分子,故A正确;在通常情况下,氯气是一种黄绿色,具有刺激性气味的有毒气体,密度比空气大,能溶于水,故B正确;氯气能与大多数金属单质如Na、Fe、Cu等直接化合,生成NaCl、FeCl3、CuCl2等金属氯化物,故C正确;澄清石灰水浓度较低,因此工业生产中一般使用浓度更高的石灰乳与氯气反应来制备漂白粉,故D错误。
3.有某化工厂生产的漂白粉,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2 g,水1 000 mL,配成0.2%~0.3%的浊液。
将病人用具浸泡其中5~10分钟,如需要,浓度可提高,时间可延长。
【注意事项】……
请回答:
(1)请为漂白粉写一份保存、使用的注意事项(不超过30字)。
(2)用化学方程式表示出漂白粉的生产原理。
(3)一般情况下,漂白粉失效的主要原因是什么
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)2Ca(OH)2+2Cl2===Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O。
(3)Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO、2HClO2HCl+O2↑。
探究任务二　 氯水的成分和性质
【实验情境】
氯气能溶于水,其水溶液俗称氯水。按照表中要求完成氯水的性质实验,将实验现象及有关结论填入表中:
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
【问题探究】
1.向氯水中加入紫色石蕊溶液,会观察到怎样的现象
提示:先变红后褪色。
2.将盛有氯水的烧瓶置于阳光下照射,有气泡产生,此气泡成分是氯气吗 烧瓶内溶液的酸碱性有何变化
提示:因反应2HClO2HCl+O2↑,放出O2,有HCl生成,酸性增强。
3.向含有酚酞的氢氧化钠溶液中滴加氯水,溶液红色褪去,如何验证是什么原因造成的
提示:氯水使其褪色。
可能有两种原因:一是氯水中含具有强氧化性的HClO,它的漂白性使溶液褪色;二是氯水中含有H+,能中和OH-使溶液褪色。通过向褪色后的溶液中再加入氢氧化钠溶液,看溶液是否重新变为红色来验证褪色的原因。
4.将氯水滴入NaHCO3溶液中,有何现象 为什么
提示:溶液中产生气泡,因为氯水中的H+与NaHCO3发生反应:HC+H+===H2O+CO2↑。
5.实验室里如何保存氯水
提示:氯水中的HClO见光或受热易分解,故新制氯水应密闭保存于棕色试剂瓶中,并置于冷暗处。
【探究总结】
氯水的性质
(1)性质:氯水成分的多样性决定了其性质的多样性。
(2)涉及的重要的化学方程式或离子方程式。
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
Cl-+Ag+===AgCl↓
2HClO2HCl+O2↑
C+2H+===H2O+CO2↑
Zn+2H+===Zn2++H2↑(合理即可)
【拓展提升】液氯、新制氯水和久置氯水的区别
项目 液氯 新制氯水 久置氯水
成分 Cl2 Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH- H+、Cl-、H2O
分类 纯净物 混合物 混合物
颜色 黄绿色 黄绿色 无色
性质 氧化性 酸性、氧化性、漂白性 酸性
【典例示范】
【典例】氯水中存在多种分子和离子,它们在不同的反应中表现各自的性质。下列实验现象和结论一致且正确的是(　　)
A.向氯水中放入有色布条,一会儿有色布条褪色,说明有Cl2存在
B.溶液呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明有HClO分子存在
C.先加入硝酸酸化,再加入AgNO3溶液产生白色沉淀,说明有Cl-存在
D.加入NaOH溶液,氯水黄绿色消失,说明有HClO分子存在
【解析】选C。次氯酸具有漂白性,则放入有色布条后,有色布条褪色,说明有HClO分子存在,故A错误;氯气为黄绿色气体,具有刺激性气味,则氯水呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2分子存在,故B错误;因AgCl不溶于硝酸,先加入硝酸酸化,再加入AgNO3溶液产生白色沉淀,说明有Cl-存在,故C正确;氯气和氢氧化钠能发生反应,因此加入NaOH溶液后氯水的黄绿色消失,不能说明有HClO存在,故D错误。
【延伸探究】(1)向饱和氯水中滴加NaHCO3溶液,会产生什么现象 写出相应的化学方程式。
提示:会有气泡产生;NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O。
(2)若将A选项中氯水改为长久放置的氯水,放入的有色布条是否会褪色
提示:不会。因为长久放置的氯水的主要成分为稀盐酸,没有漂白性,因此有色布条不会褪色。
【探究训练】
1.氯水中存在多种物质,它们在不同反应中表现出不同性质。下列结论正确的是(　　)
A.加入有色布条,片刻后有色布条褪色,说明有Cl2存在
B.溶液呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2存在
C.先加入盐酸酸化,再加入AgNO3溶液,生成白色沉淀,说明有HCl存在
D.加入NaOH溶液,氯水的浅黄绿色消失,说明有HClO存在
【解析】选B。次氯酸具有漂白性,使有色布条褪色的物质是HClO,A错误;氯气是黄绿色气体,且有刺激性气味,如果氯水溶液呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2存在,B正确;加盐酸酸化引入氯离子,不能证明氯水中是否含有HCl,C错误;氯水中氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠,氯水的浅黄绿色消失,不能说明有HClO存在,D错误。
2.(2025·合肥高一检测)下列实验中相关反应的离子方程式书写错误的是(　　)
装置 选项 物质X 离子方程式
A NaHCO3溶液 HC+H+===H2O+CO2↑
B 石灰乳 Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
C 镁粉 Mg+2H+===Mg2++H2↑
D AgNO3溶液 Ag++Cl-===AgCl↓
【解析】选B。氯水的成分为Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH-,据此回答;向NaHCO3溶液中滴加氯水,会产生气泡,是因为氢离子与碳酸氢根离子反应生成二氧化碳和水,离子方程式为HC+H+===H2O+CO2↑,A正确;石灰乳在离子方程式中不能拆分,故氯水与石灰乳反应的离子方程式为Cl2+Ca(OH)2===Cl-+ClO-+H2O+Ca2+,B错误;向镁粉中滴加氯水,氢离子与Mg发生置换反应,离子方程式为Mg+2H+===Mg2++H2↑,C正确;向AgNO3溶液中滴加氯水,银离子与氯离子反应生成氯化银沉淀,离子方程式为Ag++Cl-===AgCl↓,D正确。
课堂学业达标
1.下列关于氯气的叙述错误的是(　　)
A.干燥的氯气是一种黄绿色、有毒的气体
B.干燥的氯气可以储存于钢瓶中
C.常用向下排空气法收集氯气
D.新制氯水、久置氯水、液氯所含物质不同
【解析】选C。氯气是一种黄绿色的有毒气体,A正确;干燥的氯气可以储存在钢瓶中,B正确;氯气的密度比空气的大,应用向上排空气法收集,C错误;新制氯水是氯气的水溶液,是由多种成分组成的,所以属于混合物,久置氯水的成分主要是氯化氢的水溶液,液氯是氯气单质,属于纯净物,三者所含物质不同,D正确。
2.(双选)下列有关氯气的叙述,正确的是(　　)
A.液氯可使湿润的红布条褪色,所以液氯具有漂白性
B.氯气没有漂白性,但通入品红溶液中,品红的红色褪去
C.Cl2具有很强的氧化性,但可以在化学反应中作还原剂
D.氯气有毒,常用澄清石灰水吸收尾气
【解析】选B、C。液氯是液态的Cl2,Cl2与H2O反应生成的HClO(Cl2+H2O===HCl+HClO)有漂白性,可使红布条褪色,不是液氯的漂白性,A错误;Cl2没有漂白性,通入品红溶液后,生成有漂白性的HClO,使品红的红色褪去,B正确;Cl2具有很强的氧化性,但有些反应中Cl2中Cl的化合价可以升高,如反应2Ca(OH)2+2Cl2===Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O中Cl的化合价既有升高又有降低,故Cl2既是氧化剂又是还原剂,C正确;澄清石灰水的溶质为Ca(OH)2,它的溶解度较小,因此一般使用溶解度大的NaOH吸收尾气,D错误。
3.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.Ⅰ图中:实验现象证明氯气无漂白作用,氯水有漂白作用
B.Ⅱ图中:闻Cl2的气味
C.Ⅲ图中:生成棕黄色的烟
D.Ⅳ图中:若气球干瘪,证明Cl2可与NaOH反应
【解析】选D。氯气能使湿润的有色布条褪色,而不能使干燥的有色布条褪色,故说明氯气无漂白性,而有漂白性的是氯水,故A正确;闻有毒气体时,应用手轻轻在瓶口扇动,使少量的氯气飘进鼻孔,不能直接将鼻子趴在瓶口闻,故B正确;铜在氯气中燃烧生成氯化铜固体,表现为棕黄色的烟,故C正确;Cl2可与NaOH反应使得烧瓶内压强减小,则气球应该会膨胀,故D错误。
4.下列有关含氯化合物的说法正确的是(　　)
A.HClO是弱酸,所以NaClO是弱电解质
B.氯水中具有漂白性的物质是HClO
C.检验Cl2中是否混有HCl,可以用湿润的淀粉-KI试纸
D.NaClO和Ca(ClO)2的溶液能杀菌消毒的原理是二者溶液均呈碱性
【解析】选B。NaClO为盐,为强电解质,故A错误;检验HCl中是否混有Cl2,可以用湿润的淀粉-KI试纸,故C错误;能杀菌消毒的原理是次氯酸盐溶液反应生成HClO,故D错误。
5.漂白液、漂白粉、过氧乙酸等均可用于杀菌消毒,以下有关漂白粉的说法正确的是(　　)
A.漂白粉是氯气与氢氧化钠反应的产物
B.漂白粉能杀菌消毒的原因是漂白粉有毒,能毒死病菌
C.漂白粉放入稀酸中可以提高漂白速率
D.氯气与碱反应的产物没有杀菌消毒作用
【解析】选C。漂白粉是氯气与氢氧化钙反应后所得的混合物,主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2,A项错误;漂白粉能用来杀菌消毒的原因是Ca(ClO)2与空气中的CO2和H2O作用生成的HClO具有杀菌消毒的作用,B项错误;当漂白粉与酸接触时,也可生成HClO,且漂白粉与稀酸反应生成HClO的速率较快,漂白粉放入稀酸中提高漂白速率,C项正确;氯气与碱反应可生成氯化物和次氯酸盐,次氯酸盐可与CO2、H2O或与稀酸作用生成HClO,HClO具有杀菌消毒作用,D项错误。
6.(双选)为探究新制氯水的性质,某学生做了如下实验:
实验 装置 试剂a 现象
① 紫色石蕊溶液 溶液先变红后褪色
② NaHCO3溶液 产生气泡
③ HNO3酸化的AgNO3溶液 产生白色沉淀
④ NaOH溶液 溶液无色
由上述实验可得新制氯水的性质与对应的解释或离子方程式相符的是(　　)
A.实验①说明新制氯水中含有H+、HClO
B.实验②发生的反应为HC+HClO===ClO-+CO2↑+H2O
C.实验③说明新制氯水中有Cl-,发生的反应为Cl-+Ag+===AgCl↓
D.实验④说明氯气具有酸性,发生的反应为H++OH-===H2O
【解析】选A、C。紫色石蕊溶液变红,表明溶液显酸性,褪色表明溶液具有强氧化性,由此得出,实验①说明新制氯水中含有H+、HClO,A符合题意;实验②中有气泡逸出,表明溶液中含有酸性比碳酸强的盐酸,发生反应的离子方程式为HC+H+===CO2↑+H2O,B不符合题意;实验③中有白色沉淀生成,则生成AgCl沉淀,说明新制氯水中有氯离子,发生反应:Cl-+Ag+===AgCl↓,C符合题意;溶液无色说明氯气和氢氧化钠反应:Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O,但是不能说明氯气具有酸性,D不符合题意。
7.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。如图是数字化实验得到的光照过程中氯水的pH变化情况。对此,下列有关说法正确的是(　　)
A.光照使氯水中的次氯酸分解为盐酸,溶液的酸性增强
B.随着对氯水光照时间的延长,氯水的漂白性将增强
C.光照过程中,氯水pH减小的同时,溶液中Cl-的浓度也不断减小
D.pH减小的主要原因是光照引起了Cl2溶解度的减小,氯气逸出,导致了溶液中H+浓度减小
【解析】选A。光照使氯水中的次氯酸分解为盐酸:2HClO2HCl+O2↑,HClO是弱酸、盐酸是强酸,则溶液的酸性增强,故A正确;HClO具有漂白性,盐酸没有漂白性,光照条件下HClO分解生成HCl,导致溶液中c(HClO)减小,溶液的漂白性减弱,故B错误;光照条件下HClO分解生成HCl,HCl是强酸,能完全电离产生Cl-,则溶液中c(Cl-)增大,故C错误;氯水pH减小的主要原因是光照条件下HClO分解生成HCl,氢离子浓度增大,故D错误。
8.新制氯水含有的各种粒子中(用化学式或离子符号填写):
(1)使氯水呈黄绿色的是　　　　。
(2)能使AgNO3溶液产生白色沉淀的是　　　　。
(3)能使紫色石蕊溶液显红色的是　　　　。
(4)能使红纸褪色的是　　　　。
(5)能使无水CuSO4变蓝的是　　　　。
(6)能与NaHCO3溶液反应放出气体的是　　　。
【解析】根据新制氯水的成分进行分析,其中使红纸褪色的是HClO而非Cl2,由于HClO的酸性比H2CO3弱,故HClO与NaHCO3不发生反应,能与NaHCO3反应放出气体的是HCl。
答案:(1)Cl2　(2)Cl-　(3)H+　(4)HClO　
(5)H2O　(6)H+
课时巩固 请使用 课时素养检测 九十　氯气的实验室制法　氯离子的检验
【基础达标】 (25分钟　30分)
一、选择题(本题包括4小题,每小题3分,共12分)
1.下列装置所示的实验中,能达到实验目的的是 (　　)
【解析】选B。NaCl和H2O互溶,分液不能将其分离,应通过蒸发结晶,故A错误;高锰酸钾具有很强的氧化性,可以将HCl氧化生成氯气,且不需要加热,故B正确;氯气和HCl都能与NaOH溶液反应,除去氯气中的HCl应用饱和食盐水,故C错误;氯水中含有次氯酸具有漂白性,会将pH试纸漂白,故D错误。
2.(2025·济宁高一检测)为了证明氯酸钾晶体中含氯元素,选用给出的试剂和操作,其操作顺序正确的是 (　　)
①滴加AgNO3溶液　②加水溶解　③过滤、取滤液　④与二氧化锰混合加热
⑤加稀HNO3　⑥与稀盐酸反应　⑦与NaOH溶液加热　 ⑧用淀粉碘化钾
(提示:KClO3溶于水电离出K+和Cl,Cl与AgNO3溶液混合无沉淀生成)。
A.⑥⑦①⑤　　B.⑥⑧ C.④②③①⑤ D.②①⑤
【解析】选C。要证明氯酸钾中含氯元素,且KClO3溶于水电离出K+和Cl,Cl与AgNO3溶液混合无沉淀生成,则应将氯酸钾与二氧化锰混合加热反应,发生反应:2KClO32KCl+3O2↑,反应后的固体物质有KCl和二氧化锰,加水溶解,把二氧化锰过滤掉,取用滤液,再滴加硝酸银溶液,若生成白色沉淀,滴加稀硝酸白色沉淀不消失,则证明氯酸钾中含氯元素,其中“加稀HNO3 ”在滴加硝酸银溶液之前、之后都可以,则操作顺序正确的是④②③①⑤,故选C。
3.(2025·菏泽高一检测)实验室制备氯气的方法有多种,下列说法错误的是 (　　)
A.KClO3与浓盐酸制备Cl2时,盐酸既表现酸性又表现还原性
B.Ca(ClO)2与浓盐酸制备Cl2时,Cl2既是氧化产物又是还原产物
C.KMnO4、Ca(ClO)2分别与浓盐酸反应,产生等量Cl2时转移电子数也相同
D.KMnO4和浓盐酸制备Cl2无需加热,因此不能用盐酸来酸化KMnO4溶液
【解析】选C。KClO3与浓盐酸制备Cl2,KClO3+6HCl(浓)===3Cl2↑+KCl+3H2O,盐酸既表现酸性又表现还原性,A正确;Ca(ClO)2+4HCl(浓)===2Cl2↑+CaCl2+2H2O,氯气既是氧化产物又是还原产物,B正确;2KMnO4+16HCl===2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O,每生成1个氯气转移2个电子,Ca(ClO)2+4HCl(浓)===2Cl2↑+CaCl2+2H2O,每生成1个氯气转移1个电子,C错误;若用盐酸来酸化KMnO4溶液,则盐酸会和KMnO4反应生成氯气,因此不能用盐酸来酸化KMnO4溶液,D正确。
4.某同学用下列装置制备并进行有关Cl2的实验。
下列说法中正确的是 (　　)
A.Ⅰ图中:如果MnO2过量,浓盐酸就可被全部消耗
B.Ⅱ图中:闻Cl2的气味
C.Ⅲ图中:生成蓝色的烟
D.Ⅳ图中:若气球干瘪,证明Cl2可与NaOH反应
【解析】选B。A、二氧化锰只跟浓盐酸反应,不与稀盐酸反应,MnO2与浓盐酸反应时,会出现盐酸变稀而导致反应中止的情况,因此A中浓盐酸不可能被全部消耗,故A错误;B、Cl2有毒,闻其气味时应用手轻轻在瓶口扇动,仅使极少量气体飘入鼻孔中,故B正确;C、铜丝在Cl2中燃烧生成棕黄色的烟,故C错误;D、若Cl2能与NaOH溶液反应,烧瓶内压强减小,气球就会鼓起,故D错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共18分)
5.实验室用如图装置制备并收集干燥纯净的Cl2。
(1)装置A中反应的化学方程式是　MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O　。
【解析】(1)装置A为发生装置,MnO2与浓盐酸在加热条件下产生氯气,化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O;
(2)装置B的作用是　除去氯气中的HCl　。
【解析】(2)由于浓盐酸有挥发性,故装置B中盛有饱和食盐水,用于除去氯气中的HCl;
(3)装置C中盛放的物质是　浓硫酸　。
【解析】(3)装置C的作用是干燥氯气,故盛放的物质是浓硫酸;
(4)装置D用于收集Cl2,请将图中装置D的导气管补充完整。
答案:(4)
【解析】(4)D装置为收集装置,为排空气法,考虑氯气的密度比空气大,D装置应该为长管进短管出,所以为;
(5)装置E用于吸收尾气,E中反应的离子方程式是　Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O　。
【解析】(5)E装置中氢氧化钠溶液吸收氯气,反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应离子方程式为Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O;
(6)化学课代表小新同学和小屹同学在一次探究实验中均发现:将新制氯水逐滴滴入含有酚酞的氢氧化钠溶液中,当加到最后一滴时溶液的红色突然消失。两位同学欲探究“溶液的红色突然消失”的原因:
【提出猜想】
a.小新同学:氯水中的盐酸和次氯酸中和了NaOH,使酚酞由红色变成无色。
b.小屹同学:　 氯水中的HClO的强氧化性将酚酞氧化而褪色　。
【设计实验】向褪色的溶液中继续滴加NaOH溶液至过量,若现象为　红色重新出现　,则证明“猜想a”正确;若现象为　红色不再出现　,则证明“猜想b”正确。
【解析】(6)盐酸和次氯酸具有酸性,能够与氢氧化钠发生中和反应,酚酞在碱性环境下才显红色;次氯酸具有漂白性,也可能使红色的酚酞变无色,要证明红色褪去的原因是a或b可以通过以下实验:在已经褪色的溶液中继续加入NaOH溶液,直至溶液呈碱性,若溶液恢复红色,则说明是碱性被中和导致褪色,反之,则是被漂白了。
【能力提升】 (15分钟　20分)
1.(5分)(双选)用如图所示装置进行下列实验,将①中液体滴入②中,预测现象不正确的是 (　　)
选项 ①中物质 ②中物质 ③中物质 预测现象
A 稀硫酸 Na2CO3粉末 饱和碳酸钠溶液 ③中出现白色晶体
B 稀盐酸 MnO2粉末 KI-淀粉溶液 ③中溶液变蓝色
C 稀盐酸 NaClO溶液 紫色石蕊溶液 ③中紫色石蕊溶液先变红后褪色
D 新制饱和氯水 大理石 湿润的红色石蕊试纸 ②中大理石表面有气泡产生,③中红色石蕊试纸变蓝
【解析】选B、D。稀硫酸与碳酸钠反应生成二氧化碳气体,二氧化碳与饱和碳酸钠反应生成碳酸氢钠,因为同温度下碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠,因此碳酸氢钠结晶析出,③中出现白色晶体, A正确;稀盐酸和二氧化锰不能反应生成氯气,没有氯气则KI不能氧化成I2,③中溶液不会变蓝色,B不正确;稀盐酸和NaClO溶液发生归中反应生成氯气,氯气遇水得到的新制氯水中含有氢离子,使紫色石蕊溶液变红,所含次氯酸具有漂白性,则又能使③中石蕊溶液褪色,C正确;新制饱和氯水中含有氢离子,与碳酸钙反应生成二氧化碳,②中大理石表面有气泡生成,二氧化碳将氯气带入③中使湿润的红色石蕊试纸褪色,D不正确。
2.(15分)实验室可用如图装置制得氯气并与铝粉反应制备无水AlCl3。已知AlCl3在183℃升华,遇潮湿空气即反应产生大量白雾。请回答问题:
(1)A中反应的离子方程式为　MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O　。
【解析】(1)实验室制取氯气用二氧化锰和浓盐酸作反应物,反应条件为加热,化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。
(2)A中g管的作用是　平衡压强,使浓盐酸能顺利流出　。
【解析】(2)导气管g将分液漏斗与圆底烧瓶相连,使二者内部压强相等,有利于浓盐酸顺利滴入烧瓶中。
(3)B中盛放饱和食盐水的作用是　除去HCl气体　;若D中生成的AlCl3凝华堵塞导管,B中可观察到的现象为　长颈漏斗中的液面上升　。
【解析】(3)反应物为浓盐酸,它易挥发,且反应需要加热,导致制取的Cl2会混有挥发出的HCl,氯气在饱和食盐水中溶解度很小,氯化氢极易溶于水,所以B中用饱和NaCl溶液除去Cl2中的HCl气体。若D中生成的AlCl3凝华堵塞导管,反应继续进行,生成气体导致装置内压强增大,会使B中液面下降,溶液进入长颈漏斗中,长颈漏斗中的液面上升。
(4)C和F所装试剂相同,其中F的作用是　防止G中水分扩散入E中与氯化铝反应　。
【解析】(4)C和F所装试剂相同,装有浓硫酸,已知AlCl3遇潮湿空气即反应产生大量白雾,所以F中的浓硫酸用于吸收G中挥发出的水分,防止水分扩散入E中与氯化铝反应。第2课时　氯气的实验室制法　氯离子的检验
课程标准 素养目标
1.了解实验室制取Cl2的原理和实验装置。 2.掌握Cl-的检验方法。 1.能结合实验室制氯气的装置特点设计制取其他气体的实验装置,提升实验能力。(科学探究与创新意识) 2.学会通过分析、推理等方法研究Cl-检验的认知模型,运用模型来解决具体问题。(证据推理与模型认知)
备课教学指导
【教学建议】
1.氯气的实验室制法
注意引导学生从化合价变化角度分析制Cl2的反应原理,让学生进一步巩固所学氧化还原反应,并会进一步应用。让学生通过已经熟悉的制H2、O2的装置找出氯气的制取装置并说明选择理由。引导学生分析总结装置的优缺点,介绍绿色化、微型化实验思想的同时给出重新设计的氯气制备及性质验证实验装置。学生分组实验时,让学生在预期实验现象与实际实验现象的比较中发现问题、提出假设、设计实验探究方案、动手实验、观察实验现象、验证假设,重新建构有关氯气的核心知识。
2.Cl-的检验
建议教师充分发挥实验的探究功能,通过演示实验或分组实验,引导学生自我完成Cl-检验的实验探究,总结归纳Cl-检验的原理及操作规范。对使用AgNO3溶液检验Cl-时需要滴加稀硝酸酸化的理由,教学中要注意通过对比实验来解决。还可以以Na2CO3溶液为例,对稀硝酸加在AgNO3溶液前和后有什么影响展开讨论。
【情境导引】
模式一:
卫生监督所在某宾馆检查卫生中发现,一名服务人员在清理客房卫生间的过程中,因将消毒剂与清洁剂混合使用,造成眼睛、鼻子、咽喉不同程度的伤害,并因呼吸困难送入医院治疗。据卫生监督所专家介绍,含氯的消毒剂(如84消毒液、漂白粉等)与含酸的清洁剂(如洁厕灵、卫生间清洗剂等)合用可以产生有毒气体,刺激人的呼吸道,引起炎症等,如果通风不良则会造成更大伤害。
【思考】
(1)消毒剂与清洁剂混合使用产生的有毒气体是什么气体
(2)消毒剂与清洁剂混合使用产生有毒气体的原理是什么
提示:消毒剂与清洁剂混合使用产生的有毒气体是氯气,原因是含氯的消毒剂与含酸的清洁剂混合使用,两者会发生氧化还原反应并产生氯气。
模式二:
舍勒发现氯气是在1774年,当时他正在研究软锰矿(二氧化锰)。当他使软锰矿与浓盐酸混合并加热时,产生了一种黄绿色的气体,这种气体的强烈的刺激性气味使舍勒感到极为难受。1810年,戴维经过大量实验研究,才确认这种气体是由一种化学元素组成的物质。他将这种元素命名为 chlorine。这个名称来自希腊文,有“绿色的”意思。中国早年的译文将其译作“绿气”,后改为氯气。至今,实验室制取氯气仍然沿用舍勒的方法。
【思考】
(1)舍勒在实验室制取氯气的反应有没有发生氧化还原反应
(2)氯气有毒,实验室制取时为防止污染或中毒,需怎么做
提示:舍勒在实验室制取氯气的反应中氯元素由化合态变为游离态,发生了氧化还原反应。实验室制取氯气时,多余的氯气应用氢氧化钠溶液吸收。
课前自主学习
学习任务一　氯气的实验室制法
任务驱动:氯气用于自来水消毒已100多年,目前仍然有很多地方大量采用,工业制取氯气用电解饱和食盐水的方法,那么在实验室中怎么制取氯气呢
1.反应原理
实验室用MnO2和浓盐酸加热反应制取Cl2,反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。
2.实验装置
(1)烧瓶中反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。
(2)收集氯气的方法是向上排空气法。
(3)烧杯中NaOH溶液的作用是吸收多余的Cl2,以防污染环境。
【情境·思考】某化学兴趣小组在实验室制取氯气时,用含有 HCl 291 g的浓盐酸与足量的MnO2反应,能生成71 g Cl2吗
提示:不能。因为随着反应的进行,盐酸的浓度变小,MnO2与稀盐酸不再反应,故生成的Cl2小于71 g。
学习任务二　Cl-的检验
任务驱动:用氯气消毒过的自来水含有氯离子,怎么检验其中含有的氯离子呢
氯离子(Cl-)的检验:
【想一想】
检验Cl-时,能否用稀盐酸进行酸化
提示:不能。因为盐酸中含有Cl-,影响Cl-的检验。
【理解辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)制氯气时,用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体。 (×)
提示:饱和NaHCO3溶液与Cl2反应生成CO2,引入新杂质。
(2)尾气Cl2可以用澄清石灰水吸收。 (×)
提示:澄清石灰水的浓度太小。
(3)Cl2中的HCl可以通过NaOH溶液除去。 (×)
提示:Cl2也能与NaOH溶液反应。
(4)溶液中加AgNO3溶液,有白色沉淀产生,说明溶液中一定含Cl-或C。 (×)
提示:加AgNO3溶液能够产生白色沉淀的离子除Cl-、C外,还有OH-等离子。
课堂合作探究
探究任务一　氯气的实验室制法
【实验情境】
化学兴趣小组在教师的指导下对实验室制取氯气的原理进行了分析,并对实验室制取装置进行了改良。改良后的装置分为发生装置、净化装置、收集装置、尾气处理装置四部分。如图:
【问题探究】
1.原理
化学方程式:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(1)反应中的氧化剂、还原剂是什么
提示:由MnO2与浓盐酸反应的化学方程式可知,锰元素化合价降低,被还原,MnO2是氧化剂,氯元素的化合价升高,被氧化,HCl是还原剂。
(2)反应中氧化剂和还原剂的质量之比是多少
提示:根据氧化产物和还原产物的量可知氧化剂和还原剂的质量之比是87∶73。
2.装置
(1)发生装置(Ⅰ)。
①特点:固体+液体气体。
②仪器:铁架台、酒精灯、陶土网、A:分液漏斗(填写仪器名称,下同);B:圆底烧瓶等。
③试剂:A中盛放浓盐酸(填写试剂名称,下同),B中盛放二氧化锰。
(2)净化装置(Ⅱ)。
组成 盛放试剂 试剂的作用
C 饱和氯化钠溶液 除去氯气中的氯化氢
D 浓硫酸 干燥氯气
(3)收集装置(Ⅲ)。
收集方法:向上排空气法(装置E,Cl2的密度大于空气的密度)。
(4)尾气处理装置(Ⅳ)。
①多余的氯气能否直接排入空气中 应如何处理 F中试剂是什么
提示:Cl2有毒,多余的Cl2不能直接排入空气中,应用碱性溶液(常用NaOH溶液)吸收。
F中盛放的试剂:氢氧化钠溶液,作用:吸收过量的氯气,防止污染环境。
②用NaOH溶液吸收多余的Cl2时,为什么不用采取防倒吸装置
提示:用NaOH溶液吸收多余的Cl2时,二者发生的氧化还原反应进行得比较缓慢,不会引起倒吸,因此导管可直接插入NaOH溶液中,不需要采取防倒吸装置。
(5)注意事项。
①实验室制取氯气时,需要加热,加热温度是否越高越好
提示: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。
②实验室制取氯气结束后,为了防止氯气对环境的污染,应如何操作
提示:实验结束后,先使反应停止并排出残留的Cl2,再拆卸装置,避免污染空气。
【探究总结】
氯气的实验室制法
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等)来制取。
如MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓)===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体发生装置。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,密度比空气的大,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
常用湿润的淀粉碘化钾试纸或湿润的蓝色石蕊试纸检验Cl2。方法是将湿润的淀粉碘化钾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。
【拓展提升】(1)实验室制备Cl2的注意事项
①必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应。
②为了减少制得的Cl2中HCl的含量,加热温度不宜过高,减少HCl的挥发。
③实验结束后,先使反应停止并排出装置中残留的Cl2,再拆卸装置,避免污染空气。
④尾气吸收时,不能用澄清石灰水吸收Cl2,因为溶液中Ca(OH)2浓度小,吸收不完全。
(2)气体净化装置的选择
气体净化装置的设计必须同时考虑主要成分和杂质成分的性质,以便选择适当的装置除去杂质。用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时,氯气中混有HCl和水蒸气等杂质,除去氯气中的HCl可以用饱和食盐水(如图中Ⅰ所示);除去氯气中的水蒸气可用浓硫酸(如图中Ⅱ所示)或干燥的CaCl2(如图中Ⅲ所示)。
(3)MnO2与浓盐酸反应特点
①浓盐酸中,部分Cl-的化合价升高,被氧化的Cl-为参加反应的Cl-的一半。
②随着反应的进行盐酸浓度变小,故MnO2足量时,盐酸不能完全反应,反应后溶液为盐酸和MnCl2的混合液。
【典例示范】
【典例】实验室制取氯气时,如图所示操作错误的是　　　　(填字母)。
A.用装置Ⅰ制取少量氯气
B.用装置Ⅱ除去氯气中混有的少量氯化氢
C.用装置Ⅲ制取氯气
D.用装置Ⅳ干燥氯气
【解析】实验室用浓盐酸和MnO2混合加热制Cl2,装置Ⅰ中用的是稀盐酸,不能与MnO2反应生成Cl2,A项错误;NaHCO3能与HCl反应产生CO2,引入新的杂质,且Cl2也能与NaHCO3反应,应用饱和食盐水除去Cl2中混有的少量HCl,且气体应长进短出,B项错误;实验室用浓盐酸和MnO2反应制Cl2,需要在加热条件下才能进行,装置Ⅲ中缺少加热装置,C项错误;用装置Ⅳ干燥Cl2时,Cl2应长进短出,D项错误。
答案:A、B、C、D
【思维建模】
实验室制取气体装置的设计模型
【探究训练】
1.(双选)实验室制取Cl2时,净化与收集Cl2所需装置如图所示。下列说法错误的是 (　　)
A.装置接口连接顺序为c→d→b→a→e
B.饱和食盐水可用来除去HCl杂质
C.干燥纯净的Cl2能使鲜花褪色,所以Cl2具有漂白性
D.烧杯中发生反应的化学方程式:Cl2+2NaOH===NaClO+NaCl+H2O
【解析】选A、C。制取的Cl2需要除去杂质HCl和H2O,先通过饱和食盐水,再通过浓硫酸洗气,装置接口连接顺序为d→c→b→a→e,A错误;饱和食盐水可用来除去HCl杂质,B正确;干燥纯净的Cl2能使鲜花褪色,是因为Cl2与水反应生成的HClO具有漂白性,Cl2不具有漂白性,C错误;Cl2与NaOH反应的化学方程式为Cl2+2NaOH===NaClO+NaCl+H2O,D正确。
2.(2025·青岛高一检测)某化学兴趣小组设计了如图所示装置,该装置能制取Cl2,并进行相关性质实验。下列说法正确的是 (　　)
A.按照图示连接仪器,装入试剂,检验装置气密性后再进行实验
B.实验过程中应先点燃E处的酒精灯,再点燃A处的酒精灯
C.装置D中的现象是先变蓝后褪色
D.装置G可以储存多余的氯气
【解析】选D。装置A制取氯气,装置B氯气和氯化亚铁反应,装置C氯气和碘化钾反应,装置D验证氯水的性质,装置E验证氯气和金属的反应,装置F吸收尾气,装置G可以储存多余的氯气,据此分析回答。连接好仪器后,应该先检查装置的气密性,再装试剂进行实验,A错误;应该先点燃A处的酒精灯,产生氯气,一段时间后,再点燃装置E的酒精灯,B错误;氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,所以紫色石蕊溶液先变红,由于次氯酸具有漂白性,所以后褪色,C错误;装置G中的溶液为饱和食盐水,由于氯气在饱和食盐水中的溶解度不大,实验结束后,关闭活塞K,G可以储存多余的氯气,D正确。
3.用MnO2和浓盐酸制取纯净干燥的氯气,并让氯气与铜粉反应制取纯净的无水CuCl2,装置如图所示。
回答下列问题:
(1)在A中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　;体现的浓盐酸的性质为　　　　　　。
(2)B中选用的试剂是　　　　　　　　　　　　　, 其作用是　　　　　　　　　　　　　;
C中选用的试剂是　　　,其作用是　　　　　　　　　　　　　。
(3)D中反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　。
(4)E中反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　。
【解析】(1)浓盐酸和二氧化锰在加热条件下能发生氧化还原反应生成氯化锰、氯气、水,离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O,生成氯气体现HCl的还原性,生成氯化锰体现酸性。
(2)浓盐酸具有挥发性,所以混合气体中含有氯化氢、水蒸气;氯化氢极易溶于水,氯气的溶解度较小,所以可用B中盛有的饱和食盐水除去混合气体中的氯化氢;C中的浓硫酸具有吸水性,能够干燥氯气。
(3)铜与氯气在加热条件下生成氯化铜,化学方程式:Cu+Cl2CuCl2。
(4)氯气和氢氧化钠反应可防止氯气污染空气,E为尾气吸收,反应的化学方程式为Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
答案:(1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O　还原性、酸性　(2)饱和食盐水　除去混合气体中的氯化氢　浓硫酸　干燥氯气
(3)Cu+Cl2CuCl2
(4)Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
探究任务二　Cl-的检验
【实验情境】
在四支试管中分别加入2~3 mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液、自来水,然后各滴入几滴AgNO3溶液,再分别加入少量稀硝酸,观察现象。
【问题探究】
1.根据观察填写下表。
2~3 mL试样 现象 解释或离子方程式
AgNO3 溶液 稀硝酸
稀盐酸 白色沉淀 不溶解 Ag++Cl-===AgCl↓
NaCl溶液 白色沉淀 不溶解 Ag++Cl-===AgCl↓
Na2CO3溶液 白色沉淀 沉淀溶 解并产 生气泡 2Ag++C===Ag2CO3↓、Ag2CO3+2H+===2Ag++H2O+CO2↑
自来水 浑浊 浑浊 自来水中含有少量Cl-
2.若在某无色溶液中加入AgNO3溶液,产生白色沉淀,则溶液中一定含有Cl-吗 为什么
提示:不一定含Cl-,因为C与Ag+反应也生成白色沉淀。
3. 检验Cl-时为何要加入稀硝酸酸化
提示:加稀硝酸酸化目的是排除C等的干扰,因为Ag2CO3可溶于稀硝酸,而AgCl不溶。
4.若被检验的溶液中含有S,应如何检验溶液中是否含有Cl-
提示:因为Ag2SO4微溶,S的存在会干扰Cl-的检验,故先加入Ba(NO3)2溶液除去溶液中的S,然后加入硝酸酸化的AgNO3溶液检验Cl-的存在。
【探究总结】
1.氯离子的检验及答题规范
2.氯离子检验注意事项
(1)检验时要加稀硝酸,以排除C等离子的干扰。不能用稀硫酸,因为Ag2SO4微溶,会干扰实验。更不能用盐酸,因为盐酸中含有Cl-。
(2)若被检液中含有S,需先用Ba(NO3)2溶液除去S,然后再加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液,检验Cl-的存在。
【拓展提升】Br-和I-的检验
(1)被检液加稀硝酸酸化后,再加AgNO3溶液,产生浅黄色沉淀,则被检液中含有Br-,Ag++Br-===AgBr↓(浅黄色,不溶于稀硝酸)。
(2)被检液加稀硝酸酸化后,再加AgNO3溶液,产生黄色沉淀,则被检液中含有I-,Ag++I-===AgI↓(黄色,不溶于稀硝酸)。
【典例示范】
【典例】在某未知溶液中加入AgNO3溶液有白色沉淀生成,加入稀硝酸后,沉淀部分溶解,有无色无味的气体生成,将气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,由此判断该未知溶液中含有 (　　)
A.Cl-、S　　　　　　 B.Cl-、N
C.Cl-、C D.Cl-、OH-
【解析】选C。能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体应是CO2,又因为加入稀硝酸后沉淀部分溶解,故原溶液中除含有C外,还有Cl-。
【延伸探究】(1)若将上题中的稀硝酸改为稀盐酸,是否能够确定溶液中的离子
提示:能够确定C,不能确定Cl-。
(2)若将硝酸银和稀硝酸的滴加顺序颠倒,会有什么现象
提示:滴加稀硝酸产生气体,滴加硝酸银生成白色沉淀。
【探究训练】
1. (2025·威海高一检测)欲确定某溶液中是否含有Cl-,下列试剂或仪器通常不会被使用的是 (　　)
A.AgNO3溶液　　　　　 B.稀硝酸
C.胶头滴管 D.球形冷凝管
【解析】选D。检验Cl-必须使用AgNO3溶液,A错误;为排除C等离子的干扰还需要用到稀硝酸,B错误;检验时所用试剂量较少,通常使用胶头滴管取用,反应容器通常用试管,C错误;不需要使用球形冷凝管,D正确。
2.(双选)某溶液仅由Na+、K+、Ba2+、Fe3+、C、S、Cl-中的若干种离子组成,且各离子浓度相等,取适量溶液进行如下实验:
①加过量盐酸无明显变化,得到无色溶液;
②取操作①后的溶液,加入过量的Ba(OH)2,产生白色沉淀1;
③取操作②后的滤液,加入过量的HNO3和AgNO3溶液,产生白色沉淀2;
根据以上实验判断,下列推断错误的是 (　　)
A.根据操作①现象,推断一定不存在C
B.原溶液中一定存在Na+和K+
C.白色沉淀2是AgCl,证明原溶液中含有Cl-
D.原溶液中可能存在Cl-
【解析】选C、D。某溶液仅由Na+、K+、Ba2+、Fe3+、C、S、Cl-中的若干种离子组成,且各离子浓度相等。①加过量盐酸无现象,得到无色溶液,则没有Fe3+、C,且Ba2+、S不能同时存在;②取操作①后的溶液,加入过量的Ba(OH)2,产生白色沉淀1,说明含有S,则没有Ba2+,白色沉淀1为硫酸钡;③取操作②后的滤液,加入过量的HNO3和AgNO3溶液,产生白色沉淀2,白色沉淀2为氯化银,由于①中加入了盐酸,因此无法判断原溶液中是否存在Cl-,应结合电荷守恒分析判断。由分析可知,原溶液中一定不存在C,A正确;根据上述分析,原溶液不存在Ba2+、Fe3+、C,存在S,无法判断Cl-是否存在,根据溶液显电中性,由于各离子浓度相等,根据电荷守恒,Na+、K+一定存在,则一定不存在Cl-,B正确;白色沉淀2为氯化银,由于①中加入了盐酸,无法判断原溶液中是否存在Cl-,C错误;根据选项B的分析可知,原溶液中不存在Cl-,D错误。
3.某溶液中可能含有K+、Na+、C、Cl-中的一种或几种,为鉴别其中所含离子,现进行如下实验:
序号 实验操作及现象
步骤① 取原溶液,进行焰色试验,显黄色,透过蓝色钴玻璃观察无紫色
步骤② 取原溶液,向溶液中加入盐酸,有气体产生
请回答下列问题:
(1)原溶液中一定存在的离子是　　　　(填离子符号,下同),一定不存在的离子是　　　　,可能存在的离子是　　　　。
(2)为进一步确定原溶液中可能存在的离子是否存在,应进行的实验操作及判断依据是
　　　　　　　　　　　　　　　　。
【解析】由步骤①确定原溶液中含有Na+不含K+,由步骤②确定原溶液中含有C,但不能判断原溶液中是否含有Cl-,需要用AgNO3和稀硝酸检验Cl-的存在。
答案:(1)Na+、C　K+　Cl-
(2)取原溶液,向溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成,再加入足量稀硝酸,若白色沉淀不消失,则原溶液中存在Cl-,若白色沉淀消失,则原溶液中不存在Cl-
课堂学业达标
1.(2025·武汉高一检测)实验室制取Cl2的原理及装置均正确的是 (　　)
【解析】选A。浓盐酸和漂白粉中次氯酸钙发生氧化还原反应生成氯气,可用于氯气制备,该操作能达到实验目的,故A正确;氯气与碳酸氢钠溶液反应,则不能用该装置除去氯气中混有的氯化氢气体,应用饱和食盐水,故B错误;氯气的密度大于空气,用向上排空气法收集,氯气应该长进短出,故C错误;氯气属于酸性气体,能够与碱石灰反应,不能使用碱石灰干燥,故D错误。
2.实验室欲用如图装置来制备纯净的Cl2,下列说法正确的是 (　　)
A.①装置烧瓶中的固体是MnO2
B.可以把②③两个装置合并改为装有碱石灰的干燥管
C.④是收集Cl2的装置,也可以用该装置来收集NO
D.⑤中盛装氢氧化钠溶液,吸收多余的Cl2,防止污染环境
【解析】选D。MnO2与浓盐酸制氯气需要加热,①的烧瓶中装高锰酸钾或氯酸钾,故A错误;碱石灰也可以吸收氯气,所以不能改为碱石灰,故B错误;NO易与氧气反应,不能用排空气法收集,故C错误;氯气有毒,⑤中盛装氢氧化钠溶液,吸收多余的Cl2,防止污染环境,故D正确。
3.在实验室利用浓盐酸和二氧化锰制氯气,制备装置中应使用分液漏斗而不能使用长颈漏斗,下列有关理由叙述错误的是 (　　)
A.防止氯气扩散到空气中造成污染
B.便于控制加入盐酸的量
C.长颈漏斗便于添加液体
D.尽量避免氯化氢挥发到空气中
【解析】选C。用分液漏斗既可防止氯化氢气体和氯气挥发污染环境,同时又可控制滴加盐酸的量和快慢,从而控制反应速率,提高盐酸的利用率。
4.有Na2CO3、AgNO3、BaCl2、HCl和NH4NO3五瓶无标签溶液,为鉴别它们,取四支试管,每支试管分别装入上述一种溶液,再向上述试管中加入少许剩下的一种溶液,下列叙述中错误的是 (　　)
A.若有三支试管出现沉淀时,则后加入的是AgNO3溶液
B.全部没有明显现象时,则后加入的是NH4NO3
C.一支试管出现气泡,两支试管出现沉淀时,则后加入的是HCl溶液
D.若只有两支试管出现沉淀时,则后加入的是BaCl2溶液
【解析】选C。因为AgNO3溶液与Na2CO3、BaCl2、HCl均有白色沉淀,和NH4NO3溶液不反应,A正确;NH4NO3和上述溶液均不反应,B正确;盐酸加入后,一种(Na2CO3)溶液出现气泡,AgNO3溶液出现沉淀,其他没有现象,C错误;加入BaCl2溶液,则Na2CO3、AgNO3两种溶液产生沉淀,D正确。
5.氯气和漂白粉是现代工业和生活中常用的杀菌消毒剂,某兴趣小组利用所给仪器和相关药品在实验室制备纯净干燥的氯气,并模拟工业制漂白粉。请回答下列问题:
Ⅰ.氯气的制备和收集
(1)实验仪器G的名称为　　　　　　　　　。
实验室利用上述装置和药品制取氯气的离子方程式为　。
制备氯气的反应中体现了浓盐酸的　　　　　　性和　　　　　　　　　性。
(2)装置F的作用为　　　　　　　　　　　　。
(3)从上图中选择合适装置制备并收集纯净干燥的氯气(仪器不重复使用),仪器连接顺序为
　　　　　　　　　　(用仪器下方字母表示)。
Ⅱ.漂白粉的制备
已知:
①氯气和石灰乳在反应的过程中会放出热量。
②6Cl2+6Ca(OH)25CaCl2+Ca(ClO3)2+6H2O
(4)①写出制取漂白粉的化学方程式,并用双线桥标注电子转移的方向和数目　　　　
　　　　　　　　　　　　　。
②兴趣小组制得的漂白粉中CaCl2的含量远超过预期,而Ca(ClO)2含量明显偏低。主要原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)为提高产品中有效成分Ca(ClO)2的含量,在不改变石灰乳浓度和体积的条件下可采取的措施是　　　　　　　　　　　　　(任写一种即可)。
【解析】在装置B中MnO2与浓HCl混合加热发生氧化还原反应产生Cl2,浓盐酸具有挥发性,挥发的HCl被装置F的饱和NaCl溶液除去,然后经装置E的浓硫酸干燥后,在装置D中用向上排空气的方法收集,最后用NaOH溶液进行尾气处理,然后再排放。
(1)根据装置图可知:实验仪器G的名称为分液漏斗;在实验室中用MnO2与浓HCl混合加热发生氧化还原反应产生Cl2,该反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O;在实验室制取Cl2的反应中,有一部分失去电子被氧化产生Cl2,表现还原性;还有一部分仍然以-1价的Cl-与金属阳离子结合形成盐,HCl又表现出酸性,故在制备氯气的反应中体现了浓盐酸的还原性和酸性;(2)装置F中含有饱和食盐水,其作用是除去氯气中的杂质HCl;(3)通过装置B制取Cl2,然后经过装置F除去HCl杂质,再经过装置E对Cl2进行干燥,经装置D用向上排空气的方法进行收集,最后用装置C进行尾气处理,故制备并收集纯净干燥的氯气的装置顺序为B→F→E→D→C;(4)①Cl2与石灰乳发生反应制取漂白粉,制取反应的化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。在该反应中,Cl2既是氧化剂,又是还原剂,反应过程中电子转移数目是2e-,用双线桥法表示电子转移为
;
②兴趣小组制得的漂白粉中CaCl2的含量远超过预期,而Ca(ClO)2含量明显偏低。主要原因可能是在反应放出热量的情况下,Cl2与Ca(OH)2发生歧化反应产生CaCl2、Ca(ClO3)2,该反应的化学方程式为6Cl2+6Ca(OH)25CaCl2+Ca(ClO3)2+6H2O,该反应的发生导致制取的漂白粉中CaCl2的量远大于Ca(ClO)2的量;(5)Cl2与Ca(OH)2反应,温度不同,反应产物不同。为避免温度高发生副反应,导致Ca(ClO)2含量偏低,在不改变石灰乳浓度和体积的条件下可采取的措施是用冰水或冷水冷却。
答案:(1)分液漏斗　MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O　还原　酸(两空顺序颠倒也可)　
(2)除去氯气中的HCl
(3)B→F→E→D→C
(4)①
②发生了副反应:6Cl2+6Ca(OH)25CaCl2+Ca(ClO3)2+6H2O,所以制得的漂白粉中CaCl2的量远大于Ca(ClO)2的量
(5)用冰水或冷水冷却(共56张PPT)
第二节　
氯及其化合物
第1课时　
氯及其化合物
01
02
04
03
备课教学指导
课前自主学习
课堂学业达标
课堂合作探究
课程标准 素养目标
1.了解氯气的物理性质和用途。 2.初步掌握氯气的化学性质,掌握氯气与水、碱反应及相关的生活生产应用。 3.认识氯水的组成和性质。 1.能根据氯原子的结构预测在特定条件下氯气可能具有的性质和可能发生的化学变化,形成“结构决定性质”的观念。(宏观辨识与微观探析)
2.通过对氯气的性质及氯水成分的探究,能依据探究目的,设计探究方案。(科学探究与创新意识)
01
备课教学指导
【教学建议】
1.氯气的性质
建议教师做好实验,引导学生思考、广泛交流,适当拓展,从离子反应、氧化还原反应等不同角度来理解和认识氯气的性质,充分运用实验,增强学生观察和分析问题的能力,并总结归纳氯气的主要性质及重要应用。
对于氯气与水的反应、氯气与碱的反应这些教学难点,建议教师首先让学生猜测Cl2与H2O反应可能形成的产物是什么,并设计各种实验方案,证明自己假设是否成立。通过假设、设计、验证、得出结论后,再让学生思考如果将Cl2通入NaOH溶液或Ca(OH)2溶液中会发生怎样的反应,调动学生主动参与探究学习的积极性,培养学生提出问题、分析问题,以及通过实验解决问题的能力。
2.氯水的成分及性质
建议教师引导学生分析氯水的成分,充分调动学生主动参与探究学习的积极性,设计实验使学生通过观察实验现象、讨论、辩论等多种方式探究氯水与不同物质反应时表现出的性质,归纳氯水的成分与其性质的联系。
对于新制氯水与久置氯水的区别,建议在分析氯水成分的基础上引导学生通过先思考推导再实验验证,以培养学生勤于实践、勇于创新的化学核心素养。
【情境导引】
模式一:
1915年4月22日,德军在比利时的伊普尔战役中首次大规模使用毒气(氯气)。这次攻击,英法守军共中毒15 000人,5 000多人死亡,德军亦有数千人中毒和死亡。这是战争史上的第一次化学战。
【思考】
(1)为什么氯气可作为生化武器
(2)为什么要逃往地势更高的地方
提示:氯气有毒,且密度大于空气。
模式二:
氯气是一种黄绿色的有毒气体,在第一次世界大战中首次作为毒气在战场上使用,造成成千上万人死亡,氯气泄漏事故在世界各国频繁发生,短期内吸入较大量氯气会引起呼吸道的严重损伤。
【思考】
(1)若遇到氯气泄漏怎么进行自救
(2)氯气有哪些重要的性质和应用
提示:遇到氯气泄漏,用湿毛巾捂住口鼻,迅速向地势高的地方转移。氯气具有强氧化性,是重要的化工原料。
02
课前自主学习
学习任务一　氯的存在及氯气的性质
任务驱动:舍勒在1774年制备出氯气以后,把它溶解在水里,发现这种水溶液对纸张、蔬菜和花都具有永久性的漂白作用。那么是氯气本身具有漂白性吗
1.氯的原子结构及存在
(1)原子结构:氯原子最外层有7个电子,容易_____一个电子而形成Cl-,
表现出典型的_______性。
(2)存在:氯在自然界中以_____态存在,主要以______的形式存在。
得到
强氧化
化合
NaCl
2.Cl2的物理性质
3.氯气的化学性质
(1)与金属单质反应(与变价金属反应生成高价金属氯化物)
颜色 状态 气味 毒性 溶解性(25 ℃)
_______ 气体 刺激性气味 _____ 1体积水溶解约2体积氯气
黄绿色
有毒
【微点拨】氯气能与绝大多数金属反应,一般把变价金属(如Fe、Cu)氧化到最高价。
(2)与非金属单质反应。
(3)与H2O反应。
化学方程式为____________________。
离子方程式为______________________。
Cl2+H2O HCl+HClO
Cl2+H2O H++Cl-+HClO
(4)①与NaOH溶液反应的化学方程式:
_______________________________。
②与Ca(OH)2反应——制漂白粉。
化学方程式:______________________________________。
漂白粉的成分为________________,有效成分为_________。
Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
2Ca(OH)2+2Cl2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
CaCl2、Ca(ClO)2
Ca(ClO)2
【情境·思考】1774年,舍勒发现氯气的同时也发现了氯水对纸张、蔬菜
和花具有永久性的漂白作用。1785年法国化学家贝托雷提出把漂白作
用应用于生产,并注意到氯气溶于草木灰水形成的溶液比氯水更浓,
漂白能力更强。1789年英国化学家耐特把氯气溶解在石灰乳中,制成
了漂白粉。现代工业上还是采用把氯气通入消石灰或石灰乳的方法制取漂白粉。
你知道家用漂白粉的制取和工作原理吗 能写出相应反应的化学方程式吗
提示:漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2,有效成分是Ca(ClO)2。制备过程涉及的化学反应为2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O; 家用漂白粉在使用时Ca(ClO)2发生反应:Ca(ClO)2+CO2+H2O===2HClO+CaCO3↓,产生次氯酸,起漂白作用。
学习任务二　次氯酸的性质
任务驱动:84消毒液的主要成分为NaClO,真正起到消毒作用的不是NaClO,而是NaClO与二氧化碳、水反应生成的HClO(次氯酸)。次氯酸具有什么性质呢
【微点拨】用Cl2对自来水消毒时,Cl2会与水中有机物反应,生成的有机氯化物可能对人体有害,现在已开始使用新的自来水消毒剂如ClO2、O3等
【想一想】
如何设计简单的实验证明次氯酸的酸性弱于碳酸
提示:向次氯酸钙溶液中通入CO2气体,产生白色沉淀, 发生的反应为
Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO。
【理解辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂。 ( )
提示:氯气与水、碱的反应中既表现氧化性,又表现还原性。
(2)过量的铁与Cl2在一定条件下反应生成FeCl2。 ( )
提示:氯气与变价金属反应时一般得到金属的最高价氯化物,如FeCl3,与铁的用量无关。
×
×
(3)1分子Cl2与水充分反应转移2个电子。( )
提示:Cl2与水反应中既表现氧化性,又表现还原性。1分子Cl2与水完全反应转移电子数为1个。
(4)漂白粉的有效成分为Ca(ClO)2和CaCl2。( )
提示:漂白粉的有效成分为Ca(ClO)2。
(5)HClO是一种氧化性很强的弱酸。( )
提示:HClO具有弱酸性、强氧化性和不稳定性。
×
×
√
03
课堂合作探究
探究任务一　 氯气与金属、非金属及碱的反应
【实验情境】
在纯净的氯气中分别点燃钠、铜、铁、氢气,
观察它们在氯气中燃烧的现象。
【问题探究】
1.铜和铁在足量氯气中燃烧,生成CuCl2、FeCl3,
试解释如果氯气的量不足,是否会生成CuCl、FeCl2
提示:不会。Cl2有很强的氧化性,能与多数金属反应生成相应的金属氯化物,尤其要注意的是它和变价金属铜和铁反应时,无论氯气是否足量,均生成高价的金属氯化物,即生成CuCl2、FeCl3。
2.通过金属和非金属在氯气中燃烧的实验,你对燃烧的条件及其本质有什么新的认识
提示:①燃烧不一定有O2参加;
②燃烧的本质是氧化还原反应;
③任何发光、发热的剧烈的化学反应都称为燃烧。
3.Cl2与足量NaOH溶液反应,氯气是氧化剂还是还原剂 用双线桥法表示该反应。
提示:氯气既是氧化剂又是还原剂。
4.漂白粉的有效成分是什么 露置于空气中会变质失效的原因是什么
提示:漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,在潮湿空气中发生反应:
Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO,
2HClO 2HCl+O2↑,从而失效。
【探究总结】
1.氯气化学性质的注意点
2.对燃烧定义的理解
任何发光、发热的剧烈的氧化还原反应都可以称为燃烧,即燃烧不一定要有氧气参加。
毒性 氯气有毒,在闻其气味及做相关实验时要注意安全,实验后剩余的氯气要进行尾气处理,实验室常用NaOH溶液吸收多余的氯气
强氧化性 氯气与变价金属铁、铜等反应时,生成金属的最高价氯化物
储存 常温下氯气与铁不反应,故可用钢瓶贮运液氯
3.漂白液与漂白粉
有效 成分 漂白液的有效成分为次氯酸钠(NaClO);漂白粉的有效成分为次氯酸钙[Ca(ClO)2]
漂白 原理 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)
变质 原理 漂白粉长期露置于空气中,最终会生成CaCl2,其反应原理为
Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO
2HClO 2HCl+O2↑
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
【探究训练】
1.(双选)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.ZnCl2 B.FeCl3 C.FeCl2 D.AlCl3
【解析】选A、D。锌与盐酸反应生成氯化锌,锌与氯气反应生成氯化锌,A正确;铁与盐酸反应只能生成氯化亚铁,铁与氯气反应生成氯化铁,B、C错误;铝与氯气反应生成氯化铝,铝与盐酸反应生成氯化铝,D正确。
√
√
2.(2025·东营高一检测)下列有关氯气及其性质、用途的叙述不正确的是(　　)
A.氯气分子是由两个氯原子构成的双原子分子
B.通常情况下,氯气呈黄绿色,有刺激性气味,比空气重,能溶于水
C.氯气能与大多数金属单质直接化合,生成金属氯化物
D.工业上常用氯气和澄清石灰水反应来制备漂白粉
√
【解析】选D。氯气分子的分子式为Cl2,氯气是由两个氯原子构成的双原子分子,故A正确;在通常情况下,氯气是一种黄绿色,具有刺激性气味的有毒气体,密度比空气大,能溶于水,故B正确;氯气能与大多数金属单质如Na、Fe、Cu等直接化合,生成NaCl、FeCl3、CuCl2等金属氯化物,故C正确;澄清石灰水浓度较低,因此工业生产中一般使用浓度更高的石灰乳与氯气反应来制备漂白粉,故D错误。
3.有某化工厂生产的漂白粉,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2 g,水1 000 mL,配成0.2%~0.3%的浊液。
将病人用具浸泡其中5~10分钟,如需要,浓度可提高,时间可延长。
【注意事项】……
请回答:
(1)请为漂白粉写一份保存、使用的注意事项(不超过30字)。
(2)用化学方程式表示出漂白粉的生产原理。
(3)一般情况下,漂白粉失效的主要原因是什么
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)2Ca(OH)2+2Cl2===Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O。
(3)Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO、
2HClO 2HCl+O2↑。
探究任务二　 氯水的成分和性质
【实验情境】
氯气能溶于水,其水溶液俗称氯水。按照表中要求完成氯水的性质实验,将实验现象及有关结论填入表中:
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
【问题探究】
1.向氯水中加入紫色石蕊溶液,会观察到怎样的现象
提示:先变红后褪色。
2.将盛有氯水的烧瓶置于阳光下照射,有气泡产生,此气泡成分是氯气吗 烧瓶内溶液的酸碱性有何变化
提示:因反应2HClO 2HCl+O2↑,放出O2,有HCl生成,酸性增强。
3.向含有酚酞的氢氧化钠溶液中滴加氯水,溶液红色褪去,如何验证是什么原因造成的
提示:氯水使其褪色。
可能有两种原因:一是氯水中含具有强氧化性的HClO,它的漂白性使溶液褪色;二是氯水中含有H+,能中和OH-使溶液褪色。通过向褪色后的溶液中再加入氢氧化钠溶液,看溶液是否重新变为红色来验证褪色的原因。
4.将氯水滴入NaHCO3溶液中,有何现象 为什么
提示:溶液中产生气泡,因为氯水中的H+与NaHCO3发生反应:HC+H+===H2O+CO2↑。
5.实验室里如何保存氯水
提示:氯水中的HClO见光或受热易分解,故新制氯水应密闭保存于棕色试剂瓶中,并置于冷暗处。
【探究总结】
氯水的性质
(1)性质:氯水成分的多样性
决定了其性质的多样性。
(2)涉及的重要的化学方程式或离子方程式。
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
Cl-+Ag+===AgCl↓
2HClO 2HCl+O2↑
C+2H+ ===H2O+CO2↑
Zn+2H+===Zn2++H2↑(合理即可)
【拓展提升】液氯、新制氯水和久置氯水的区别
项目 液氯 新制氯水 久置氯水
成分 Cl2 Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH- H+、Cl-、H2O
分类 纯净物 混合物 混合物
颜色 黄绿色 黄绿色 无色
性质 氧化性 酸性、氧化性、漂白性 酸性
【典例示范】
【典例】氯水中存在多种分子和离子,它们在不同的反应中表现各自的性质。下列实验现象和结论一致且正确的是(　　)
A.向氯水中放入有色布条,一会儿有色布条褪色,说明有Cl2存在
B.溶液呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明有HClO分子存在
C.先加入硝酸酸化,再加入AgNO3溶液产生白色沉淀,说明有Cl-存在
D.加入NaOH溶液,氯水黄绿色消失,说明有HClO分子存在
√
【解析】选C。次氯酸具有漂白性,则放入有色布条后,有色布条褪色,说明有HClO分子存在,故A错误;氯气为黄绿色气体,具有刺激性气味,则氯水呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2分子存在,故B错误;因AgCl不溶于硝酸,先加入硝酸酸化,再加入AgNO3溶液产生白色沉淀,说明有Cl-存在,故C正确;氯气和氢氧化钠能发生反应,因此加入NaOH溶液后氯水的黄绿色消失,不能说明有HClO存在,故D错误。
【延伸探究】(1)向饱和氯水中滴加NaHCO3溶液,会产生什么现象 写出相应的化学方程式。
提示:会有气泡产生;NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O。
(2)若将A选项中氯水改为长久放置的氯水,放入的有色布条是否会褪色
提示:不会。因为长久放置的氯水的主要成分为稀盐酸,没有漂白性,因此有色布条不会褪色。
【探究训练】
1.氯水中存在多种物质,它们在不同反应中表现出不同性质。下列结论正确的是(　　)
A.加入有色布条,片刻后有色布条褪色,说明有Cl2存在
B.溶液呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2存在
C.先加入盐酸酸化,再加入AgNO3溶液,生成白色沉淀,说明有HCl存在
D.加入NaOH溶液,氯水的浅黄绿色消失,说明有HClO存在
√
【解析】选B。次氯酸具有漂白性,使有色布条褪色的物质是HClO,A错误;氯气是黄绿色气体,且有刺激性气味,如果氯水溶液呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2存在,B正确;加盐酸酸化引入氯离子,不能证明氯水中是否含有HCl,C错误;氯水中氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠,氯水的浅黄绿色消失,不能说明有HClO存在,D错误。
2.(2025·合肥高一检测)下列实验中相关反应的离子方程式书写错误的是(　　)
装置 选项 物质X 离子方程式
A NaHCO3溶液 HC+H+===H2O+CO2↑
B 石灰乳 Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
C 镁粉 Mg+2H+===Mg2++H2↑
D AgNO3溶液 Ag++Cl-===AgCl↓
√
【解析】选B。氯水的成分为Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH-,
据此回答;向NaHCO3溶液中滴加氯水,会产生气泡,是因为氢离子与碳酸氢根离子反应生成二氧化碳和水,离子方程式为HC+H+===H2O+CO2↑,A正确;石灰乳在离子方程式中不能拆分,故氯水与石灰乳反应的离子方程式为
Cl2+Ca(OH)2===Cl-+ClO-+H2O+Ca2+,B错误;向镁粉中滴加氯水,氢离子与Mg发生置换反应,离子方程式为Mg+2H+===Mg2++H2↑,C正确;向AgNO3
溶液中滴加氯水,银离子与氯离子反应生成氯化银沉淀,离子方程式为
Ag++Cl-===AgCl↓,D正确。
04
课堂学业达标
1.下列关于氯气的叙述错误的是(　　)
A.干燥的氯气是一种黄绿色、有毒的气体
B.干燥的氯气可以储存于钢瓶中
C.常用向下排空气法收集氯气
D.新制氯水、久置氯水、液氯所含物质不同
【解析】选C。氯气是一种黄绿色的有毒气体,A正确;干燥的氯气可以储存在钢瓶中,B正确;氯气的密度比空气的大,应用向上排空气法收集,C错误;新制氯水是氯气的水溶液,是由多种成分组成的,所以属于混合物,久置氯水的成分主要是氯化氢的水溶液,液氯是氯气单质,属于纯净物,三者所含物质不同,D正确。
√
2.(双选)下列有关氯气的叙述,正确的是(　　)
A.液氯可使湿润的红布条褪色,所以液氯具有漂白性
B.氯气没有漂白性,但通入品红溶液中,品红的红色褪去
C.Cl2具有很强的氧化性,但可以在化学反应中作还原剂
D.氯气有毒,常用澄清石灰水吸收尾气
【解析】选B、C。液氯是液态的Cl2,Cl2与H2O反应生成的HClO(Cl2+H2O===HCl+HClO)有漂白性,可使红布条褪色,不是液氯的漂白性,A错误;Cl2没有漂白性,通入品红溶液后,生成有漂白性的HClO,使品红的红色褪去,B正确;Cl2具有很强的氧化性,但有些反应中Cl2中Cl的化合价可以升高,如反应2Ca(OH)2+2Cl2===Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O中Cl的化合价既有升高又有降低,故Cl2既是氧化剂又是还原剂,C正确;澄清石灰水的溶质为Ca(OH)2,它的溶解度较小,因此一般使用溶解度大的NaOH吸收尾气,D错误。
√
√
3.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.Ⅰ图中:实验现象证明氯气无漂白
作用,氯水有漂白作用
B.Ⅱ图中:闻Cl2的气味
C.Ⅲ图中:生成棕黄色的烟
D. Ⅳ图中:若气球干瘪,证明Cl2可与
NaOH反应
√
【解析】选D。氯气能使湿润的有色布条褪色,而不能使干燥的有色布条褪色,故说明氯气无漂白性,而有漂白性的是氯水,故A正确;闻有毒气体时,应用手轻轻在瓶口扇动,使少量的氯气飘进鼻孔,不能直接将鼻子趴在瓶口闻,故B正确;铜在氯气中燃烧生成氯化铜固体,表现为棕黄色的烟,故C正确;Cl2可与NaOH反应使得烧瓶内压强减小,则气球应该会膨胀,故D错误。
4.下列有关含氯化合物的说法正确的是(　　)
A.HClO是弱酸,所以NaClO是弱电解质
B.氯水中具有漂白性的物质是HClO
C.检验Cl2中是否混有HCl,可以用湿润的淀粉-KI试纸
D.NaClO和Ca(ClO)2的溶液能杀菌消毒的原理是二者溶液均呈碱性
【解析】选B。NaClO为盐,为强电解质,故A错误;检验HCl中是否混有Cl2,可以用湿润的淀粉-KI试纸,故C错误;能杀菌消毒的原理是次氯酸盐溶液反应生成HClO,故D错误。
√
5.漂白液、漂白粉、过氧乙酸等均可用于杀菌消毒,以下有关漂白粉的说法正确的是(　　)
A.漂白粉是氯气与氢氧化钠反应的产物
B.漂白粉能杀菌消毒的原因是漂白粉有毒,能毒死病菌
C.漂白粉放入稀酸中可以提高漂白速率
D.氯气与碱反应的产物没有杀菌消毒作用
√
【解析】选C。漂白粉是氯气与氢氧化钙反应后所得的混合物,主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2,A项错误;漂白粉能用来杀菌消毒的原因是Ca(ClO)2与空气中的CO2和H2O作用生成的HClO具有杀菌消毒的作用,B项错误;当漂白粉与酸接触时,也可生成HClO,且漂白粉与稀酸反应生成HClO的速率较快,漂白粉放入稀酸中提高漂白速率,C项正确;氯气与碱反应可生成氯化物和次氯酸盐,次氯酸盐可与CO2、H2O或与稀酸作用生成HClO,HClO具有杀菌消毒作用,D项错误。
6.(双选)为探究新制氯水的性质,某学生做了如下实验
实验 装置 试剂a 现象
① 紫色石蕊溶液 溶液先变红后褪色
② NaHCO3溶液 产生气泡
③ HNO3酸化的AgNO3溶液 产生白色沉淀
④ NaOH溶液 溶液无色
由上述实验可得新制氯水的性质与对应的解释或离子方程式相符的是(　　)
A.实验①说明新制氯水中含有H+、HClO
B.实验②发生的反应为HC+HClO===ClO-+CO2↑+H2O
C.实验③说明新制氯水中有Cl-,发生的反应为Cl-+Ag+===AgCl↓
D.实验④说明氯气具有酸性,发生的反应为H++OH-===H2O
√
√
【解析】选A、C。紫色石蕊溶液变红,表明溶液显酸性,褪色表明溶液具有强氧化性,由此得出,实验①说明新制氯水中含有H+、HClO,A符合题意;实验②中有气泡逸出,表明溶液中含有酸性比碳酸强的盐酸,发生反应的离子方程式为HC+H+===CO2↑+H2O,B不符合题意;实验③中有白色沉淀生成,则生成AgCl沉淀,说明新制氯水中有氯离子,发生反应:Cl-+Ag+===AgCl↓,
C符合题意;溶液无色说明氯气和氢氧化钠反应:Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O,
但是不能说明氯气具有酸性,D不符合题意。
7.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。如图是数字化实验得到的光照过程中氯水的pH变化情况。对此,下列有关说法正确的是(　　)
A.光照使氯水中的次氯酸分解为盐酸,溶液的酸性增强
B.随着对氯水光照时间的延长,氯水的漂白性将增强
C.光照过程中,氯水pH减小的同时,溶液中Cl-的浓度也不断减小
D.pH减小的主要原因是光照引起了Cl2溶解度的减小,氯气逸出,导致了溶液中H+浓度减小
√
【解析】选A。光照使氯水中的次氯酸分解为盐酸:
2HClO 2HCl+O2↑,HClO是弱酸、盐酸是强酸,则溶液的酸性增强,
故A正确;HClO具有漂白性,盐酸没有漂白性,光照条件下HClO分解生成HCl,导致溶液中c(HClO)减小,溶液的漂白性减弱,故B错误;光照条件下HClO分解生成HCl,HCl是强酸,能完全电离产生Cl-,则溶液中c(Cl-)增大,故C错误;氯水pH减小的主要原因是光照条件下HClO分解生成HCl,氢离子浓度增大,故D错误。
8.新制氯水含有的各种粒子中(用化学式或离子符号填写):
(1)使氯水呈黄绿色的是　　　　。
(2)能使AgNO3溶液产生白色沉淀的是　　　　。
(3)能使紫色石蕊溶液显红色的是　　　　。
(4)能使红纸褪色的是　　　　。
(5)能使无水CuSO4变蓝的是　　　　。
(6)能与NaHCO3溶液反应放出气体的是　　　。
【解析】根据新制氯水的成分进行分析,其中使红纸褪色的是HClO而非Cl2,由于HClO的酸性比H2CO3弱,故HClO与NaHCO3不发生反应,能与
NaHCO3反应放出气体的是HCl。
答案:(1)Cl2　(2)Cl-　(3)H+　(4)HClO　
(5)H2O　(6)H+九　氯及其化合物
【基础达标】 (25分钟　30分)
一、选择题(本题包括4小题,每小题4分,共16分)
1.下列关于氯气的叙述正确的是 (　　)
A.钠在氯气中燃烧产生白色烟雾
B.红热的铜丝在氯气中燃烧生成CuCl
C.纯净的氢气可以在氯气中安静地燃烧,发出黄色火焰
D.向田鼠洞里通入氯气杀灭田鼠,利用了氯气有毒和密度比空气大的性质
【解析】选D。A中钠在氯气中燃烧,生成NaCl固体小颗粒,形成白烟,没有雾出现(雾为小液滴),A错误;B中红热的铜丝在氯气中燃烧生成CuCl2,B错误;C中氢气在氯气中燃烧发出苍白色火焰,C错误;D中氯气有毒,密度比空气的大,可杀灭田鼠,D正确。
2.下列有关氯气及氯水的说法正确的是(　　)
A.新制氯水呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2分子存在
B.为了准确地了解氯水的酸性,可以用pH试纸准确测定其pH
C.氯气、次氯酸、次氯酸盐均具有漂白性,可以用于漂白所有产品
D.工业上将氯气通入澄清石灰水中制取漂白粉
【解析】选A。A.氯气为黄绿色气体,具有刺激性气味,则氯水呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2分子存在,故A正确;B.氯水具有漂白性,能够使pH试纸先变红后褪色,则不能用pH试纸测定其pH,故B错误;C.氯气不具有漂白性,次氯酸、次氯酸盐均具有漂白性,可以用于漂白织物,故C错误;D.工业上将氯气通入石灰乳中制取漂白粉,故D错误。
3.(2025·盐城高一检测)数字化实验将传感器、数据采集器和计算机相连,实现实验数据的即时采集和分析。如图为光照过程中氯水的pH变化情况。下列有关说法错误的是 (　　)
A.pH减小的主要原因是光照引起了Cl2溶解度的减小,氯气逸出
B.光照使氯水中的次氯酸分解产生了盐酸,溶液的酸性增强,导电能力也增强
C.随着光照时间的延长,氯水的颜色变浅,故氯水应该储存于棕色瓶中
D.新制氯水中逐滴加入稀NaOH溶液,可能发生化学反应NaOH+HCl===NaCl+H2O
【解析】选A。氯水中存在反应:Cl2+H2O HCl+HClO。在光照条件下,HClO分解生成HCl和O2,化学方程式为2HClO2HCl+O2↑,生成HCl,导致pH减小。若光照引起Cl2溶解度的减小,氯气逸出,则溶液中H+浓度减小,溶液的pH增大,错误,A符合题意;在光照条件下发生反应2HClO2HCl+O2↑,生成HCl,溶液中的H+和Cl-的浓度增大,溶液的酸性增强,导电性增强,正确,B不符合题意;随着光照时间的延长,HClO逐渐分解,Cl2逐渐被消耗,则氯水的颜色变浅,防止HClO见光分解,氯水应该储存于棕色瓶中,正确,C不符合题意;新制氯水中含有HCl,向其中逐滴加入稀NaOH溶液,先与HCl反应,因此可能发生化学反应NaOH+HCl===NaCl+H2O,正确,D不符合题意。
4.(2025·山东百师联盟高一检测)氯元素可形成多种物质,为了研究方便,绘制氯及其化合物的价类二维图如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.a溶液与e溶液混合在一定条件下不会发生氧化还原反应
B.可用pH试纸测定b的水溶液的pH
C.c溶液中通入二氧化碳可增强其漂白、杀菌消毒的能力
D.d在化学反应中只体现氧化性,作氧化剂
【解析】选C。从图中可以看出,a、b、c、d、e中Cl元素的化合价分别为-1、0、+1、+4、+5,结合物质类别,则对应物质分别为HCl、Cl2、次氯酸盐、ClO2、氯酸盐。根据氧化还原反应规律,-1价的氯和+5价的氯在一定条件下可发生氧化还原反应生成中间价态的氯,A错误;氯水具有漂白性,会使得有色物质褪色,不能用pH试纸测定其pH,B错误;向次氯酸盐中通入CO2,根据强酸制弱酸的原理,可生成HClO,可增强其漂白、杀菌消毒的能力,C正确;d为ClO2,其中的Cl处于中间价态,既可体现氧化性又可体现还原性,D错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共14分)
5.(2025·枣庄高一检测)含氯化合物在生活生产中具有广泛作用。如图所示是一些含氯产品。
请回答下列问题:
(1)液氯是　纯净物　(填“纯净物”或“混合物”)。
【解析】(1)液氯是液态的氯气,故液氯是纯净物;
(2)氯水久置易变质,检验一瓶氯水是否已经完全变质,可选用的试剂是　D　(填字母)。
A.硝酸银溶液　　　B.酚酞溶液 C.碳酸钠溶液 D.紫色石蕊溶液
【解析】(2)新制的氯水存在三分子四离子:Cl2、H2O、HClO、H+、OH-、Cl-、ClO-,久置的氯水是HCl溶液,检验一瓶氯水是否已经完全变质实质是检验氯水是否含有HCl之外的成分:氯水和久置氯水均含Cl-,加AgNO3溶液都能生成白色沉淀,A错误;氯水、久置氯水遇酚酞溶液均不变色,B错误;氯水、久置氯水遇碳酸钠溶液均产生气泡,C错误;氯水遇紫色石蕊溶液先变红后褪色,若完全变质则变红,D正确;
(3)将氯气持续通入紫色石蕊溶液中,溶液颜色变化如图所示:
,
溶液中导致变色的微粒Ⅱ是　HClO　(填微粒符号,下同),Ⅲ是　Cl2　。
【解析】(3)氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,氢离子使紫色石蕊溶液变红色,次氯酸具有漂白性使溶液褪色,形成饱和氯水,过量的氯气使溶液显浅黄绿色,故溶液中导致变色的微粒Ⅱ是HClO,Ⅲ是Cl2;
(4)用坩埚钳夹住一束铁丝,灼烧后立刻放入充满氯气的集气瓶中,反应的现象为　剧烈燃烧,产生红棕色的烟,加水后溶液呈棕黄色　。
【解析】(4)铁可以在氯气中燃烧,生成氯化铁,现象为剧烈燃烧,产生红棕色的烟,加水后溶液呈棕黄色。
【能力提升】 (15分钟　20分)
1.(5分)(2025·枣庄高一检测)用如图所示装置制备氯化铜并探究氯气的某些性质,下列说法错误的是 (　　)
A.加热之前应通入干燥的氯气排出装置中的空气
B.空试管没有用处,可以去掉
C.持续通入氯气后紫色石蕊溶液先变红后褪色
D.为防止氯气污染环境,实验装置末端处应连接一个尾气处理装置
【解析】选B。氯气和铜加热反应生成氯化铜,氯气和水反应生成HCl和次氯酸,通入紫色石蕊溶液先变红后褪色,氯气与硝酸银溶液反应生成氯化银沉淀,为了防止空气中的O2与Cu反应,加热之前应通入干燥的氯气排出装置内的空气,A正确;加热时试管内的气压不稳定,空试管能防止液体倒吸入装有铜粉的硬质玻璃管中,B错误; 氯气与水反应生成HCl和HClO,盐酸和次氯酸具有酸性,紫色石蕊溶液先变红,HClO有漂白性,持续通入后石蕊溶液又褪色,C正确;氯气是有毒气体,能与碱液反应被吸收,为防止氯气污染环境,实验装置末端处应连接一个盛有NaOH溶液的尾气处理装置,D正确。
【补尝训练】(双选)向盛有紫色石蕊溶液的试管中持续通入氯气至过量,溶液颜色可能出现无色、浅黄绿色、红色等变化。下列叙述不正确的是 (　　)
A.过程Ⅰ溶液由紫色变成红色,起作用的微粒是H+
B.过程Ⅱ溶液由红色变成无色,证明试管②中溶液不再呈酸性
C.过程Ⅲ溶液颜色由无色变成浅黄绿色,证明溶液中有Cl2
D.若向紫色石蕊溶液中持续加入Na2O2粉末,会出现相同的颜色变化
【解析】选B、D。过程Ⅰ溶液由紫色变成红色,起作用的微粒是H+,A正确;过程Ⅱ溶液由红色变成无色,是HClO漂白作用的结果,溶液中仍然含有盐酸,B错误;过程Ⅲ形成饱和氯水溶液,显浅黄绿色,C正确;Na2O2与H2O反应生成NaOH,溶液呈蓝色,Na2O2具有漂白性,使蓝色褪去,D错误。
2.(15分)某实验小组对氯水成分和性质进行研究,实验如下:
(1)氯水呈黄绿色,说明其中含有　Cl2　(填化学式)。
【解析】(1)氯气呈黄色,氯水中其他成分都呈无色,所以氯水呈黄绿色,说明其中含有Cl2;
(2)实验一的现象表明氯水具有酸性和　漂白或氧化　性。
【解析】(2)实验一:酸能使紫色石蕊溶液变红色,氯水能使红色的溶液褪色,氯水中加入紫色石蕊溶液后变红色说明溶液呈酸性,后来溶液褪色,说明具有漂白或氧化性;
(3)实验二中“红色不褪去”的原因是　2HClO2HCl+O2↑　(用化学方程式表示)。
【解析】(3)红色不褪去,说明溶液光照后不存在HClO,则HClO不稳定,光照易分解生成HCl和氧气,反应方程式为2HClO2HCl+O2↑;
(4)实验四证明了实验三中“红色不褪去”不是因为氯水被稀释所致补充所加试剂和现象。
[实验四]
①加入:　 1 mL蒸馏水　,现象:　 红色褪去　。
【解析】(4)实验四证明了实验三中“红色不褪去”不是因为氯水被稀释所致,应该加入溶剂使溶液变稀检验红色是否褪去,所以需要补充的实验是加入1 mL蒸馏水,溶液红色褪去;
(5)进一步探究实验三中“红色不褪去”的原因。
[实验五]取实验三的白色沉淀洗涤,用饱和氯化钠溶液浸泡取上层清液滴加2滴紫色石蕊溶液,一段时间后,颜色褪去。写出氯水和硝酸银溶液反应的化学方程式:　 Cl2+2AgNO3+H2O===AgCl↓+AgClO↓+2HNO3　。
【解析】(5)取实验三的白色沉淀,洗涤,用饱和氯化钠溶液浸泡,取上层清液,滴加2滴紫色石蕊溶液,一段时间后,颜色褪去,说明沉淀中应该含有AgClO,反应方程式为Cl2+2AgNO3+H2O=== AgCl↓+AgClO↓+2HNO3。(共67张PPT)
第2课时　氯气的实验室制法　氯离子的检验
01
02
04
03
备课教学指导
课前自主学习
课堂学业达标
课堂合作探究
课程标准 素养目标
1.了解实验室制取Cl2的原理和实验装置。 2.掌握Cl-的检验方法。 1.能结合实验室制氯气的装置特点设计制取其他气体的实验装置,提升实验能力。(科学探究与创新意识)
2.学会通过分析、推理等方法研究Cl-检验的认知模型,运用模型来解决具体问题。(证据推理与模型认知)
01
备课教学指导
【教学建议】
1.氯气的实验室制法
注意引导学生从化合价变化角度分析制Cl2的反应原理,让学生进一步巩固所学氧化还原反应,并会进一步应用。让学生通过已经熟悉的制H2、O2的装置找出氯气的制取装置并说明选择理由。引导学生分析总结装置的优缺点,介绍绿色化、微型化实验思想的同时给出重新设计的氯气制备及性质验证实验装置。学生分组实验时,让学生在预期实验现象与实际实验现象的比较中发现问题、提出假设、设计实验探究方案、动手实验、观察实验现象、验证假设,重新建构有关氯气的核心知识。
2.Cl-的检验
建议教师充分发挥实验的探究功能,通过演示实验或分组实验,引导学生自我完成Cl-检验的实验探究,总结归纳Cl-检验的原理及操作规范。对使用AgNO3溶液检验Cl-时需要滴加稀硝酸酸化的理由,教学中要注意通过对比实验来解决。还可以以Na2CO3溶液为例,对稀硝酸加在AgNO3溶液前和后有什么影响展开讨论。
【情境导引】
模式一:
卫生监督所在某宾馆检查卫生中发现,一名服务人员在清理客房卫生间的过程中,因将消毒剂与清洁剂混合使用,造成眼睛、鼻子、咽喉不同程度的伤害,并因呼吸困难送入医院治疗。据卫生监督所专家介绍,含氯的消毒剂(如84消毒液、漂白粉等)与含酸的清洁剂(如洁厕灵、卫生间清洗剂等)合用可以产生有毒气体,刺激人的呼吸道,引起炎症等,如果通风不良则会造成更大伤害。
【思考】
(1)消毒剂与清洁剂混合使用产生的有毒气体是什么气体
(2)消毒剂与清洁剂混合使用产生有毒气体的原理是什么
提示:消毒剂与清洁剂混合使用产生的有毒气体是氯气,原因是含氯的消毒剂与含酸的清洁剂混合使用,两者会发生氧化还原反应并产生氯气。
模式二:
舍勒发现氯气是在1774年,当时他正在研究软锰矿(二氧化锰)。当他使软锰矿与浓盐酸混合并加热时,产生了一种黄绿色的气体,这种气体的强烈的刺激性气味使舍勒感到极为难受。1810年,戴维经过大量实验研究,才确认这种气体是由一种化学元素组成的物质。他将这种元素命名为 chlorine。这个名称来自希腊文,有“绿色的”意思。中国早年的译文将其译作“绿气”,后改为氯气。至今,实验室制取氯气仍然沿用舍勒的方法。
【思考】
(1)舍勒在实验室制取氯气的反应有没有发生氧化还原反应
(2)氯气有毒,实验室制取时为防止污染或中毒,需怎么做
提示:舍勒在实验室制取氯气的反应中氯元素由化合态变为游离态,发生了氧化还原反应。实验室制取氯气时,多余的氯气应用氢氧化钠溶液吸收。
02
课前自主学习
学习任务一　氯气的实验室制法
任务驱动:氯气用于自来水消毒已100多年,目前仍然有很多地方大量采用,
工业制取氯气用电解饱和食盐水的方法,那么在实验室中怎么制取氯气呢
1.反应原理
实验室用MnO2和浓盐酸加热反应制取Cl2,反应的化学方程式为
____________________________________。
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
2.实验装置
(1)烧瓶中反应的离子方程式为_____________________________________。
(2)收集氯气的方法是_____________。
(3)烧杯中NaOH溶液的作用是__________________________。
MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O
向上排空气法
吸收多余的Cl2,以防污染环境
【情境·思考】某化学兴趣小组在实验室制取氯气时,用含有 HCl 291 g的浓盐酸与足量的MnO2反应,能生成71 g Cl2吗
提示:不能。因为随着反应的进行,盐酸的浓度变小,MnO2与稀盐酸不再反应,故生成的Cl2小于71 g。
学习任务二　Cl-的检验
任务驱动:用氯气消毒过的自来水含有氯离子,怎么检验其中含有的氯离子呢
氯离子(Cl-)的检验:
【想一想】
检验Cl-时,能否用稀盐酸进行酸化
提示:不能。因为盐酸中含有Cl-,影响Cl-的检验。
【理解辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)制氯气时,用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体。( )
提示:饱和NaHCO3溶液与Cl2反应生成CO2,引入新杂质。
(2)尾气Cl2可以用澄清石灰水吸收。( )
提示:澄清石灰水的浓度太小。
(3)Cl2中的HCl可以通过NaOH溶液除去。( )
提示:Cl2也能与NaOH溶液反应。
(4)溶液中加AgNO3溶液,有白色沉淀产生,说明溶液中一定含Cl-或C。( )
提示:加AgNO3溶液能够产生白色沉淀的离子除Cl-、C外,还有OH-等离子。
×
×
×
×
03
课堂合作探究
探究任务一　氯气的实验室制法
【实验情境】
化学兴趣小组在教师的指导下对实验室制取氯气的原理进行了分析,并对实验室制取装置进行了改良。改良后的装置分为发生装置、净化装置、收集装置、尾气处理装置四部分。如图:
【问题探究】
1.原理
化学方程式:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(1)反应中的氧化剂、还原剂是什么
提示:由MnO2与浓盐酸反应的化学方程式可知,锰元素化合价降低,被还原,MnO2是氧化剂,氯元素的化合价升高,被氧化,HCl是还原剂。
(2)反应中氧化剂和还原剂的质量之比是多少
提示:根据氧化产物和还原产物的量可知氧化剂和还原剂的质量之比是87∶73。
2.装置
(1)发生装置(Ⅰ)。
①特点:固体+液体 气体。
②仪器:铁架台、酒精灯、陶土网、A:_________(填写仪器名称,下同);
B:_________等。
③试剂:A中盛放_______(填写试剂名称,下同),B中盛放_________。
(2)净化装置(Ⅱ)。
组成 盛放试剂 试剂的作用
C _______________ ___________________
D _______ _________
分液漏斗
圆底烧瓶
浓盐酸
二氧化锰
饱和氯化钠溶液
除去氯气中的氯化氢
浓硫酸
干燥氯气
(3)收集装置(Ⅲ)。
收集方法:___________法(装置E,Cl2的密度大于空气的密度)。
(4)尾气处理装置(Ⅳ)。
①多余的氯气能否直接排入空气中 应如何处理 F中试剂是什么
提示:Cl2有毒,多余的Cl2不能直接排入空气中,应用碱性溶液(常用NaOH溶液)吸收。
F中盛放的试剂:氢氧化钠溶液,作用:吸收过量的氯气,防止污染环境。
向上排空气
②用NaOH溶液吸收多余的Cl2时,为什么不用采取防倒吸装置
提示:用NaOH溶液吸收多余的Cl2时,二者发生的氧化还原反应进行得比较缓慢,不会引起倒吸,因此导管可直接插入NaOH溶液中,不需要采取防倒吸装置。
(5)注意事项。
①实验室制取氯气时,需要加热,加热温度是否越高越好
提示: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。
②实验室制取氯气结束后,为了防止氯气对环境的污染,应如何操作
提示:实验结束后,先使反应停止并排出残留的Cl2,再拆卸装置,避免污染空气。
【探究总结】
氯气的实验室制法
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等)来制取。
如MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓)===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体发生装置。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,密度比空气的大,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
常用湿润的淀粉碘化钾试纸或湿润的蓝色石蕊试纸检验Cl2。方法是将湿润的淀粉碘化钾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。
【拓展提升】(1)实验室制备Cl2的注意事项
①必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应。
②为了减少制得的Cl2中HCl的含量,加热温度不宜过高,减少HCl的挥发。
③实验结束后,先使反应停止并排出装置中残留的Cl2,再拆卸装置,避免污染空气。
④尾气吸收时,不能用澄清石灰水吸收Cl2,因为溶液中Ca(OH)2浓度小,吸收不完全。
(2)气体净化装置的选择
气体净化装置的设计必须同时考虑主要成分和杂质成分的性质,以便选择适当的装置除去杂质。用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时,氯气中混有HCl和水蒸气等杂质,除去氯气中的HCl可以用饱和食盐水(如图中Ⅰ所示);除去氯气中的水蒸气可用浓硫酸(如图中Ⅱ所示)或干燥的CaCl2(如图中Ⅲ所示)。
(3)MnO2与浓盐酸反应特点
①浓盐酸中,部分Cl-的化合价升高,被氧化的Cl-为参加反应的Cl-的一半。
②随着反应的进行盐酸浓度变小,故MnO2足量时,盐酸不能完全反应,反应后溶液为盐酸和MnCl2的混合液。
【典例示范】
【典例】实验室制取氯气时,如图所示操作错误的是　　　　(填字母)。

A.用装置Ⅰ制取少量氯气 B.用装置Ⅱ除去氯气中混有的少量氯化氢
C.用装置Ⅲ制取氯气 D.用装置Ⅳ干燥氯气
【解析】实验室用浓盐酸和MnO2混合加热制Cl2,装置Ⅰ中用的是稀盐酸,不能与MnO2反应生成Cl2,A项错误;NaHCO3能与HCl反应产生CO2,引入新的杂质,且Cl2也能与NaHCO3反应,应用饱和食盐水除去Cl2中混有的少量HCl,且气体应长进短出,B项错误;实验室用浓盐酸和MnO2反应制Cl2,需要在加热条件下才能进行,装置Ⅲ中缺少加热装置,C项错误;用装置Ⅳ干燥Cl2时,Cl2应长进短出,D项错误。
答案:A、B、C、D
【思维建模】
实验室制取气体装置的设计模型
【探究训练】
1.(双选)实验室制取Cl2时,净化与收集Cl2所需装置如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.装置接口连接顺序为c→d→b→a→e
B.饱和食盐水可用来除去HCl杂质
C.干燥纯净的Cl2能使鲜花褪色,所以Cl2具有漂白性
D.烧杯中发生反应的化学方程式:Cl2+2NaOH===NaClO+NaCl+H2O
√
√
【解析】选A、C。制取的Cl2需要除去杂质HCl和H2O,先通过饱和食盐水,再通过浓硫酸洗气,装置接口连接顺序为d→c→b→a→e,A错误;饱和食盐水可用来除去HCl杂质,B正确;干燥纯净的Cl2能使鲜花褪色,是因为Cl2与水反应生成的HClO具有漂白性,Cl2不具有漂白性,C错误;Cl2与NaOH反应的化学方程式为Cl2+2NaOH===NaClO+NaCl+H2O,D正确。
2.(2025·青岛高一检测)某化学兴趣小组设计了如图所示装置,该装置能制取Cl2,并进行相关性质实验。下列说法正确的是 (　　)
A.按照图示连接仪器,装入试剂,检验装置气密性后再进行实验
B.实验过程中应先点燃E处的酒精灯,再点燃A处的酒精灯
C.装置D中的现象是先变蓝后褪色
D.装置G可以储存多余的氯气
√
【解析】选D。装置A制取氯气,装置B氯气和氯化亚铁反应,装置C氯气和碘化钾反应,装置D验证氯水的性质,装置E验证氯气和金属的反应,装置F吸收尾气,装置G可以储存多余的氯气,据此分析回答。连接好仪器后,应该先检查装置的气密性,再装试剂进行实验,A错误;应该先点燃A处的酒精灯,产生氯气,一段时间后,再点燃装置E的酒精灯,B错误;氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,所以紫色石蕊溶液先变红,由于次氯酸具有漂白性,所以后褪色,C错误;装置G中的溶液为饱和食盐水,由于氯气在饱和食盐水中的溶解度不大,实验结束后,关闭活塞K,G可以储存多余的氯气,D正确。
3.用MnO2和浓盐酸制取纯净干燥的氯气,并让氯气与铜粉反应制取纯净的无水CuCl2,装置如图所示。
回答下列问题:
(1)在A中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　;体现的浓盐酸的性质为　　　　　　。
(2)B中选用的试剂是　　　　　　　　　　　　　, 其作用是　　　　　　　　　　　　　; C中选用的试剂是　　　,其作用是　　　　　　　　　　　　　。
(3)D中反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　。
(4)E中反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　。
【解析】(1)浓盐酸和二氧化锰在加热条件下能发生氧化还原反应生成氯化锰、氯气、水,离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O,
生成氯气体现HCl的还原性,生成氯化锰体现酸性。
(2)浓盐酸具有挥发性,所以混合气体中含有氯化氢、水蒸气;氯化氢极易溶于水,氯气的溶解度较小,所以可用B中盛有的饱和食盐水除去混合气体中的氯化氢;C中的浓硫酸具有吸水性,能够干燥氯气。
(3)铜与氯气在加热条件下生成氯化铜,化学方程式:Cu+Cl2 CuCl2。
(4)氯气和氢氧化钠反应可防止氯气污染空气,E为尾气吸收,反应的化学方程式为Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
探究任务二　Cl-的检验
【实验情境】
在四支试管中分别加入2~3 mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液、自来水,然后各滴入几滴AgNO3溶液,再分别加入少量稀硝酸,观察现象。
【问题探究】
1.根据观察填写下表。
2~3 mL试样 现象 解释或离子方程式
AgNO3溶液 稀硝酸 稀盐酸 _________ _______ _________________
NaCl溶液 _________ _______ _________________
Na2CO3溶液 _________ ___________ _________ _________________________
_______________________________
自来水 浑浊 浑浊 自来水中含有少量Cl-
白色沉淀
不溶解
Ag++Cl-===AgCl↓
白色沉淀
不溶解
Ag++Cl-===AgCl↓
白色沉淀
沉淀溶解并
产生气泡
2Ag++C===Ag2CO3↓、
Ag2CO3+2H+===2Ag++H2O+CO2↑
2.若在某无色溶液中加入AgNO3溶液,产生白色沉淀,则溶液中一定含有Cl-吗 为什么
提示:不一定含Cl-,因为C与Ag+反应也生成白色沉淀。
3. 检验Cl-时为何要加入稀硝酸酸化
提示:加稀硝酸酸化目的是排除C等的干扰,因为Ag2CO3可溶于稀硝酸,而AgCl不溶。
4.若被检验的溶液中含有S,应如何检验溶液中是否含有Cl-
提示:因为Ag2SO4微溶,S的存在会干扰Cl-的检验,故先加入Ba(NO3)2溶液除去溶液中的S,然后加入硝酸酸化的AgNO3溶液检验Cl-的存在。
【探究总结】
1.氯离子的检验及答题规范
2.氯离子检验注意事项
(1)检验时要加稀硝酸,以排除C等离子的干扰。不能用稀硫酸,因为Ag2SO4微溶,会干扰实验。更不能用盐酸,因为盐酸中含有Cl-。
(2)若被检液中含有S,需先用Ba(NO3)2溶液除去S,然后再加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液,检验Cl-的存在。
【拓展提升】Br-和I-的检验
(1)被检液加稀硝酸酸化后,再加AgNO3溶液,产生浅黄色沉淀,则被检液中含有Br-,Ag++Br-===AgBr↓(浅黄色,不溶于稀硝酸)。
(2)被检液加稀硝酸酸化后,再加AgNO3溶液,产生黄色沉淀,则被检液中含有I-,Ag++I-===AgI↓(黄色,不溶于稀硝酸)。
【典例示范】
【典例】在某未知溶液中加入AgNO3溶液有白色沉淀生成,加入稀硝酸后,沉淀部分溶解,有无色无味的气体生成,将气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,由此判断该未知溶液中含有(　　)
A.Cl-、S　　　　　　 B.Cl-、N
C.Cl-、C D.Cl-、OH-
【解析】选C。能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体应是CO2,又因为加入稀硝酸后沉淀部分溶解,故原溶液中除含有C外,还有Cl-。
√
【延伸探究】(1)若将上题中的稀硝酸改为稀盐酸,是否能够确定溶液中的离子
提示:能够确定C,不能确定Cl-。
(2)若将硝酸银和稀硝酸的滴加顺序颠倒,会有什么现象
提示:滴加稀硝酸产生气体,滴加硝酸银生成白色沉淀。
【探究训练】
1. (2025·威海高一检测)欲确定某溶液中是否含有Cl-,下列试剂或仪器通常不会被使用的是(　　)
A.AgNO3溶液　　　　　 B.稀硝酸
C.胶头滴管 D.球形冷凝管
【解析】选D。检验Cl-必须使用AgNO3溶液,A错误;为排除C等离子的干扰还需要用到稀硝酸,B错误;检验时所用试剂量较少,通常使用胶头滴管取用,反应容器通常用试管,C错误;不需要使用球形冷凝管,D正确。
√
2.(双选)某溶液仅由Na+、K+、Ba2+、Fe3+、C、S、Cl-中的若干种离子组成,且各离子浓度相等,取适量溶液进行如下实验:
①加过量盐酸无明显变化,得到无色溶液;
②取操作①后的溶液,加入过量的Ba(OH)2,产生白色沉淀1;
③取操作②后的滤液,加入过量的HNO3和AgNO3溶液,产生白色沉淀2;
根据以上实验判断,下列推断错误的是(　　)
A.根据操作①现象,推断一定不存在C
B.原溶液中一定存在Na+和K+
C.白色沉淀2是AgCl,证明原溶液中含有Cl-
D.原溶液中可能存在Cl-
√
√
【解析】选C、D。某溶液仅由Na+、K+、Ba2+、Fe3+、C、S、Cl-中的若干种离子组成,且各离子浓度相等。①加过量盐酸无现象,得到无色溶液,则没有Fe3+、C,且Ba2+、S不能同时存在;②取操作①后的溶液,加入过量的Ba(OH)2,产生白色沉淀1,说明含有S,则没有Ba2+,白色沉淀1为硫酸钡;③取操作②后的滤液,加入过量的HNO3和AgNO3溶液,产生白色沉淀2,白色沉淀2为氯化银,由于①中加入了盐酸,因此无法判断原溶液中是否存在Cl-,应结合电荷守恒分析判断。由分析可知,原溶液中一定不存在C,A正确;根据上述分析,原溶液不存在Ba2+、Fe3+、C,存在S,无法判断Cl-是否存在,根据溶液显电中性,由于各离子浓度相等,根据电荷守恒,Na+、K+一定存在,则一定不存在Cl-,B正确;白色沉淀2为氯化银,由于①中加入了盐酸,无法判断原溶液中是否存在Cl-,C错误;根据选项B的分析可知,原溶液中不存在Cl-,D错误。
3.某溶液中可能含有K+、Na+、C、Cl-中的一种或几种,为鉴别其中所含离子,现进行如下实验:
序号 实验操作及现象
步骤① 取原溶液,进行焰色试验,显黄色,透过蓝色钴玻璃观察无紫色
步骤② 取原溶液,向溶液中加入盐酸,有气体产生
请回答下列问题:
(1)原溶液中一定存在的离子是　　　　(填离子符号,下同),一定不存在的离子是　　　　,可能存在的离子是　　　　。
(2)为进一步确定原溶液中可能存在的离子是否存在,应进行的实验操作及判断依据是　　　　　　　　　　　　　　　　。
【解析】由步骤①确定原溶液中含有Na+不含K+,由步骤②确定原溶液中含有C,但不能判断原溶液中是否含有Cl-,需要用AgNO3和稀硝酸检验Cl-的存在。
答案:(1)Na+、C　K+　Cl-
(2)取原溶液,向溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成,再加入足量稀硝酸,若白色沉淀不消失,则原溶液中存在Cl-,若白色沉淀消失,则原溶液中不存在Cl-
04
课堂学业达标
1.(2025·武汉高一检测)实验室制取Cl2的原理及装置均正确的是 (　　)
【解析】选A。浓盐酸和漂白粉中次氯酸钙发生氧化还原反应生成氯气,可用于氯气制备,该操作能达到实验目的,故A正确;氯气与碳酸氢钠溶液反应,则不能用该装置除去氯气中混有的氯化氢气体,应用饱和食盐水,故B错误;氯气的密度大于空气,用向上排空气法收集,氯气应该长进短出,故C错误;氯气属于酸性气体,能够与碱石灰反应,不能使用碱石灰干燥,故D错误。
√
2.实验室欲用如图装置来制备纯净的Cl2,下列说法正确的是 (　　)
A.①装置烧瓶中的固体是MnO2
B.可以把②③两个装置合并改为装有碱石灰的干燥管
C.④是收集Cl2的装置,也可以用该装置来收集NO
D.⑤中盛装氢氧化钠溶液,吸收多余的Cl2,防止污染环境
√
【解析】选D。MnO2与浓盐酸制氯气需要加热,①的烧瓶中装高锰酸钾或氯酸钾,故A错误;碱石灰也可以吸收氯气,所以不能改为碱石灰,故B错误;NO易与氧气反应,不能用排空气法收集,故C错误;氯气有毒,⑤中盛装氢氧化钠溶液,吸收多余的Cl2,防止污染环境,故D正确。
3.在实验室利用浓盐酸和二氧化锰制氯气,制备装置中应使用分液漏斗而不能使用长颈漏斗,下列有关理由叙述错误的是 (　　)
A.防止氯气扩散到空气中造成污染
B.便于控制加入盐酸的量
C.长颈漏斗便于添加液体
D.尽量避免氯化氢挥发到空气中
【解析】选C。用分液漏斗既可防止氯化氢气体和氯气挥发污染环境,同时又可控制滴加盐酸的量和快慢,从而控制反应速率,提高盐酸的利用率。
√
4.有Na2CO3、AgNO3、BaCl2、HCl和NH4NO3五瓶无标签溶液,为鉴别它们,取四支试管,每支试管分别装入上述一种溶液,再向上述试管中加入少许剩下的一种溶液,下列叙述中错误的是 (　　)
A.若有三支试管出现沉淀时,则后加入的是AgNO3溶液
B.全部没有明显现象时,则后加入的是NH4NO3
C.一支试管出现气泡,两支试管出现沉淀时,则后加入的是HCl溶液
D.若只有两支试管出现沉淀时,则后加入的是BaCl2溶液
【解析】选C。因为AgNO3溶液与Na2CO3、BaCl2、HCl均有白色沉淀,和NH4NO3溶液不反应,A正确;NH4NO3和上述溶液均不反应,B正确;盐酸加入后,一种(Na2CO3)溶液出现气泡,AgNO3溶液出现沉淀,其他没有现象,C错误;加入BaCl2溶液,则Na2CO3、AgNO3两种溶液产生沉淀,D正确。
√
5.氯气和漂白粉是现代工业和生活中常用的杀菌消毒剂,某兴趣小组利用所给仪器和相关药品在实验室制备纯净干燥的氯气,并模拟工业制漂白粉。请回答下列问题:
Ⅰ.氯气的制备和收集
(1)实验仪器G的名称为　　　　　　　　　。
实验室利用上述装置和药品制取氯气的离子方程式为　　　　　　。
制备氯气的反应中体现了浓盐酸的　　　　　　　　　　　性和
　　　　　　　　　性。
(2)装置F的作用为　　　　　　　　　　　　。
(3)从上图中选择合适装置制备并收集纯净干燥的氯气(仪器不重复使用),仪器连接顺序为　　　　　　　　　　(用仪器下方字母表示)。
Ⅱ.漂白粉的制备
已知:
①氯气和石灰乳在反应的过程中会放出热量。
②6Cl2+6Ca(OH)2 5CaCl2+Ca(ClO3)2+6H2O
(4)①写出制取漂白粉的化学方程式,并用双线桥标注电子转移的方向和数目　　　　　　　　　　　　　。
②兴趣小组制得的漂白粉中CaCl2的含量远超过预期,而Ca(ClO)2含量明显偏低。主要原因可能是___________________________________________
　　　　　　。
(5)为提高产品中有效成分Ca(ClO)2的含量,在不改变石灰乳浓度和体积的条件下可采取的措施是　　　　　　　　　　　　　(任写一种即可)。
【解析】在装置B中MnO2与浓HCl混合加热发生氧化还原反应产生Cl2,浓盐酸具有挥发性,挥发的HCl被装置F的饱和NaCl溶液除去,然后经装置E的浓硫酸干燥后,在装置D中用向上排空气的方法收集,最后用NaOH溶液进行尾气处理,然后再排放。
(1)根据装置图可知:实验仪器G的名称为分液漏斗;在实验室中用MnO2与浓HCl混合加热发生氧化还原反应产生Cl2,该反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O;在实验室制取Cl2的反应中,有一部分失去电子被氧化产生Cl2,表现还原性;还有一部分仍然以-1价的Cl-与金属阳离子结合形成盐,HCl又表现出酸性,故在制备氯气的反应中体现了浓盐酸
的还原性和酸性;(2)装置F中含有饱和食盐水,其作用是除去氯气中的杂质HCl;(3)通过装置B制取Cl2,然后经过装置F除去HCl杂质,再经过装置E对Cl2进行干燥,经装置D用向上排空气的方法进行收集,最后用装置C进行尾气处理,故制备并收集纯净干燥的氯气的装置顺序为B→F→E→D→C;(4)①Cl2与石灰乳发生反应制取漂白粉,制取反应的化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。在该反应中,Cl2既是氧化剂,又是还原剂,反应过程中电子转移数目是2e-,用双线桥法表示电子转移为
②兴趣小组制得的漂白粉中CaCl2的含量远超过预期,而Ca(ClO)2含量明显偏低。主要原因可能是在反应放出热量的情况下,Cl2与Ca(OH)2发生歧化反应产生CaCl2、Ca(ClO3)2,该反应的化学方程式为6Cl2+6Ca(OH)2
5CaCl2+Ca(ClO3)2+6H2O,该反应的发生导致制取的漂白粉中CaCl2的量远大于Ca(ClO)2的量;(5)Cl2与Ca(OH)2反应,温度不同,反应产物不同。为避免温度高发生副反应,导致Ca(ClO)2含量偏低,在不改变石灰乳浓度和体积的条件下可采取的措施是用冰水或冷水冷却。
答案:(1)分液漏斗　MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O　还原　酸(两空顺序颠倒也可)　
(2)除去氯气中的HCl
(3)B→F→E→D→C
(4)①
②发生了副反应:6Cl2+6Ca(OH)2 5CaCl2+Ca(ClO3)2+6H2O,所以制得的漂白粉中CaCl2的量远大于Ca(ClO)2的量
(5)用冰水或冷水冷却

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