富集在海水中的元素氯.docx

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富集在海水中的元素氯

富集在海水中的元素——氯

教学目标：

1．了解氯气的物理性质

2．掌握氯气的化学性质和用途

重点：

1．氯气的化学性质

2．氯气与水反应，氯气与碱反应

难点：

1．氯气的化学性质

2．氯气与水反应，氯气与碱反应

知识点详解

知识点1、氯元素的存在

氯元素主要以NaCl的形式存在于海水及陆地的盐矿中，所以说海水中富集了丰富的氯。

知识点2、原子结构

氯原子结构示意图为：

性质：

A、化合价：

-1，+1，+2，+3，+4，+5，+6，+7；得电子能力强，单质氧化性强。

B、最外层有7e-，易得到1个电子形成Cl-，性质很活泼，表现为典型的非金属性。

知识点3、氯气（Cl2）

（一）物理性质：

（色、状、味、水溶性、密度、毒性）

（1）氯气是黄绿色有刺激性气味的有毒气体

（2）氯气可溶于水，氯水呈浅黄绿色（常温常压下，1体积水可溶解2体积氯气）

（3）密度比空气大

（二）化学性质：

⑴和金属反应（与变价金属反应，均使金属达高价态）

2Na+Cl2

2NaCl（白烟）

Cu+Cl2

CuCl2（剧烈燃烧，棕黄色烟）

2Fe+3Cl2

2FeCl3（剧烈燃烧，棕褐色烟）

提示：

变价金属与氯气反应时生成高价金属氯化物。

⑵与氢气等非金属反应

（1）在空气中点燃验纯后的H2，然后把导管伸入盛满氯气的集气瓶中，观察现象。

现象：

苍白色火焰，瓶口有白雾

化学方程式：

H2+Cl2

2HCl

Ø在点燃（或光照）下氯气均能与氢气反应

化学方程式：

生成的气体HCl极易溶于水，其水溶液叫盐酸，我们观察到的白雾就是HCl气体跟空气中的水蒸气结合所形成的盐酸小液滴。

注意：

光照H2和Cl2的混合气时，发生爆炸，因此工业生产中不能用光照的方法来制取盐酸。

◆实验证明：

在一定条件下，Cl2还能与P、S、C等非金属直接化合。

探究：

通过以上实验，你对燃烧条件和本质有什么新的认识？

参考答案：

①燃烧不一定有氧气参加，物质并不是只有在氧气中才可以燃烧。

②燃烧的本质是氧化还原反应，所有发光发热的剧烈的化学反应都称为燃烧

（3）和还原性物质反应

Cl2+2FeCl2==2FeCl3（溶液呈浅绿色变为棕黄色）

Cl2+2KI==2KCl+I2

Cl2+SO2+2H2O=2HCl+H2SO4

Cl2+Na2SO3+H2O==Na2SO4+2HCl（除去工业废水中多余的氯）

（4）氯气与水的反应

化学方程式：

Cl2+H2O==HCl+HClO

离子方程式：

●氯水的成份:

（1）新制:

Cl2,H2O,HClO,H+,Cl-,ClO-和极少量的OH-；浅黄绿色

（2）久制:

H2O,H+,Cl-和极少量的OH-；无色（酸性增强,很稀的盐酸）这是因为新制氯水久置后，由于HClO不稳定，见光易分解成HCl和O2，致使HClO含量逐渐减少，而HClO的减少又引起了Cl2与水的不断反应，最后HClO和Cl2均不再含有，所以久置氯水变成了稀盐酸。

（讨论）实验室为何常用新制氯水代替氯气？

●总结次氯酸HC1O的四性：

（1）弱酸性：

较碳酸弱Ca（ClO）2+H2O+CO2==CaCO3↓+2HClO

（2）不稳定性

自身氧化还原反应

（3）强氧化性

（4）漂白性

次氯酸是一种强氧化剂,能杀菌,消毒。

它能使染料和有色布条、品红等有机色质褪色,起漂白作用。

注意：

干燥的氯气无漂白作用。

●在不同的情况下，氯水可表现不同的化学性质。

归纳如下：

氯水表现的性质

例子

Cl2的性质

氯水与碘化钾的反应：

Cl2+2KI==I2+2KCl

HClO性质

用氯水漂白有色物质或消毒杀菌时，就是利用氯水中HClO的强氧化性，氧化色素或杀死水中病菌。

干燥的氯气及久置的的氯水无漂白作用。

H+性质

向碳酸钠溶液中滴加氯水，有大量气体产生：

Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑

Cl-的性质

向AgNO3溶液中滴加氯水：

AgNO3+HCl==AgCl↓+HNO3

H++HClO性质

新制氯水中加入石蕊试液，溶液先变红后退色。

变红是因为氯水中H+表现的酸性，而褪色则是因为氯水中HClO具有的强氧化性。

◆有关用自来水用氯气消毒的一些说明：

（1）由于很多自来水厂是用氯气来杀菌消毒的，打开水龙头后我们偶尔闻到的刺激性气味是自来水中散发出来的余氯的气味。

（2）尽管氯气有毒，但它不能直接用来给自来水杀菌消毒，而是靠氯气与水反应生成的具有强氧化性的HClO所致。

（5）氯气与碱的反应

氯气与碱溶液起反应，生成次氯酸盐、金属氯化物和水。

例如：

氯气与NaOH的反应：

2NaOH+Cl2==NaClO+NaCl+H2O（NaClO是漂白液的主要成分）

次氯酸盐比次氯酸稳定，容易储运。

漂粉精和漂白粉的有效成分就是次氯酸钙。

工业生产漂粉精是通过氯气与石灰乳作用制成的。

工业上制漂白粉的反应：

2Cl2+2Ca（OH）2==CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O

例1．氯气可用于消灭田鼠，为此，可将氯气用软管通入到田鼠洞中，这是利用了氯气下列性质中的（　　）

①黄绿色　②密度比空气大　③有毒④易液化　⑤溶于水

A．①②B．②③C．①②③D．③④⑤

例2．下列化合物中，不能通过单质间化合直接制取的是（）

A．FeCl3B．CuCl2C．HClD．FeCl2

例3．下列溶液能使红色花瓣快速褪色的是（　　）

A．稀盐酸B．新制氯水C．氯化钙稀溶液D．生理盐水

例4．传统饮用水的消毒剂是氯气，二十世纪80年代初期科研人员在英国某城调查发现，儿童患白血病发病率高源于饮用了使用氯气消毒的饮用水，这是因为（　　）

A．氯气有氧化性，作用于正常细胞而癌化

B．氯水中的次氯酸具有杀菌性，氧化了正常细胞，异化为癌细胞

C．氯气有毒，杀死正常细胞，不杀灭癌细胞

D．氯气作用于水中有机物，生成有机氯化物而致癌

例5．下列离子方程式书写正确的是（　　）

A．氯气溶于水：

Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO

B．氯气和烧碱作用：

Cl2＋OH－===2Cl－＋H2O

C．浓盐酸制取氯气：

MnO2＋2H＋＋2Cl－

Cl2↑＋Mn2＋＋H2O

D．钠和水作用：

Na＋2H2O===Na＋＋H2↑＋2OH－

例6．下列说法中，正确的是（　　）

A．液氯和氯水都含有氯离子B．氯气和液氯都能使干燥的有色布条褪色

C．盐酸和氯水都含有氯离子D．盐酸和氯水都能使湿润的有色布条褪色

练习：

1．现有盐酸、氯化钠、氢氧化钠和氯水四种溶液，可用来区别它们的一种试剂是（　　）

A．AgNO3溶液B．酚酞试液C．紫色石蕊试液D．饱和食盐水

2．下列物质能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色的是（　　）

①氯气　②液氯　③新制氯水　④氯气的四氯化碳溶液　⑤盐酸　⑥盐酸与少量漂白粉的混合溶液

A．①②③B．①②③⑥C．③⑥D．③④⑥

3．今有H2、Cl2混合气100mL（标准状况），其中一种气体体积为45mL。

光照使两种气体发生反应后恢复到标况，气体体积为________mL。

为了说明反应后气体中H2或Cl2有剩余，使气体通过10mL水，并使剩余气体干燥后恢复到标况，若

（1）剩余________mL，证明有________剩余；理由是_________________________________。

（2）溶液有________性质，证明有________剩余；理由是_____________________。

4．有X、Y、Z三种元素，已知：

①X、Y、Z的单质在常温下均为气体；②X的单质可在Z的单质中燃烧，生成XZ，火焰为苍白色；③XZ极易溶于水，电离出X＋和Z－，其水溶液可使蓝色石蕊试纸变红；④每2个X2分子可与1个Y2分子化合生成2个X2Y分子，X2Y在常温下为液体；⑤Z单质溶于X2Y中，所得溶液具有漂白作用。

（1）推断X、Y、Z三种元素的名称为：

X______________Y____________，Z____________。

（2）化合物的化学式XZ为________，X2Y为________。

（3）五个过程中涉及的化学反应的方程式为___________________________________、

______________________________________、_____________________________________。

5．一定量的氢气在氯气中燃烧，所得混合物用100mL3.00mol·L－1的NaOH溶液（密度为1.12g·mL－1）恰好完全吸收，测得溶液中含有NaClO的物质的量为0.0500mol。

（1）原NaOH溶液的质量分数为________。

（2）所得溶液中Cl－的物质的量为________mol。

（3）所用氯气和参加反应的氢气的物质的量之比n（Cl2）∶n（H2）＝________。

答案：

例1、B例2、D例3、B例4、D例5、A例6、C练习：

1、C2、C

3、答案：

100　

（1）10　H2　H2不溶于水

（2）漂白　Cl2　Cl2溶于水生成有漂白性的HClO

4、答案：

（1）氢　氧　氯

（2）HCl　H2O（3）H2＋Cl2

2HCl　2H2＋O2

2H2O　Cl2＋H2O===HCl＋HClO

5、答案：

（1）10.7%　

（2）0.25　（3）3∶2

（三）关于漂白粉的制取、成分、漂白原理

2Ca（OH）2+2Cl2===CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O

漂白粉的成分：

CaCl2和Ca（ClO）2的混合物

漂白粉的有效成分：

Ca（ClO）2

漂白粉漂白的原理：

在潮湿的空气里，次氯酸钙与空气里的二氧化碳和水蒸气反应，生成次氯酸。

这是漂白精和漂白粉具有漂白作用的原理。

Ca（ClO）2+CO2+H2O==CaCO3↓+2HclO

知识点4、氯气的实验室制法

（1）反应原理

实验室制氯气，通常情况下是在酸性条件下用强氧化剂将氯化物中含有－1价氯元素氧化而成。

一般用MnO2和浓盐酸混合共热制得。

MnO2+4HCl（浓）

MnCl2+Cl2↑+2H2O。

（2）实验装置

欲制备干燥纯净的Cl2，其装置应包括四个部分：

气体发生装置→气体净化装置→气体收集装置→尾气处理装置。

图4－11为实验室制取Cl2的全套装置（用MnO2和浓盐酸制取，其它方法制取不需要加热）。

浓盐酸具有挥发性，发生装置必须使用分液漏斗，且盖上玻璃塞。

（3）气体的净化与干燥

Cl2的净化用饱和食盐水洗气，除去混在Cl2中的HCl气体；用浓H2SO4除去混在Cl2中的水蒸气。

（4）气体的收集

1向上排气法（C12比空气重）②排饱和食盐水法（C12难溶于饱和食盐水）

（5））氯气的检验和验满:

检验:

黄绿色且使润湿的淀粉KI试纸变蓝.

验满:

①将润湿的淀粉KI试纸置于瓶口,变蓝则满

2将润湿的蓝色石蕊试纸置于瓶口,变红则满

（6）尾气的处理

由于Cl2有毒，多余的Cl2不能直接排放，一般用浓NaOH溶液吸收，而不能用水或澄清石灰水吸收。

因Cl2在水中溶解度不大，澄清石灰水中溶解的Ca（OH）2的量很少，只能吸收少量的Cl2。

Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O

（7）.氯离子（Cl―）的检验方法：

往某溶液中加入AgNO3溶液，若产生白色沉淀，再加稀硝酸后，白色沉淀不溶解，则证明含有Cl―；反之，加稀硝酸后，白色沉淀溶解，则证明不含有Cl―。

例1．已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。

若用下图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并检验它与金属的反应。

每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是

A．①和②处B．②处C．②和③处D．②③④处

例2．（双选）由一种阳离子与两种酸根离子组成的盐称为混盐。

混盐CaOCl2在酸性溶液中可以产生Cl2。

下列关于混盐CaOCl2的有关判断正确的是（NA为阿伏加德罗常数）（　　）

A．该混盐在酸性溶液中产生1molCl2时转移的电子数为2NA

B．该混盐具有与漂白粉相似的化学性质

C．该混盐中氯元素的化合价为＋1和－1价

D．该混盐具有较强的还原性

例3．浓盐酸与次氯酸钙能发生如下反应：

Ca（ClO）2＋4HCl（浓）===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O，用贮存很久的漂白粉与浓盐酸反应制得的氯气中，可能含有的杂质是（　　）

①CO2　　　②HCl　　　③H2O（g）　　　④O2

A．①②③B．②③④C．②③D．①④

例4．在制氯气时有如下操作，操作顺序正确的是（　　）

①连接好装置，检查气密性；②缓缓加热，加快反应，使气体均匀逸出；

③在圆底烧瓶中加入二氧化锰粉末；④从盛有浓盐酸的分液漏斗中将浓盐酸缓缓滴入烧瓶中；⑤将多余的Cl2用NaOH溶液吸收；⑥用向上排空气法收集氯气。

A．①②③④⑤⑥B．③④②①⑥⑤C．①④③②⑥⑤D．①③④②⑥⑤

例5．能证明某溶液中含有NaCl的是（　　）

A．焰色反应呈黄色B．溶液有咸味

C．取少量溶液于试管中，滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液，出现白色沉淀

D．焰色反应呈黄色，同时又能与硝酸酸化的硝酸银溶液反应生成白色沉淀

变式1．某同学应用如图所示的方法研究物质的性质，其中气体a的主要成分是氯气，杂质是空气和水蒸气。

（1）该实验的主要目的是__________________________________。

（2）浓硫酸的作用是_____________________________________，

与研究目的直接相关的实验现象是________________________。

（3）从物质性质的方面来看，这样的实验设计存在着事故隐患，事故隐患表现是__________________________，请在图中D框中以图的形式表明克服事故隐患的措施。

变式2．F为有磁性的化合物。

它们之间存在如下关系（反应中生成的水及次要产物均已略去）：

（1）写出下列物质的化学式：

B________，E________。

（2）指出MnO2在相关反应中的作用：

反应①中是________剂，反应②中是________剂。

（3）若反应①是在加热条件下进行，则A是________（填化学式）；若反应①是在常温条件下进行，则A是________________________（填化学式）；如在上述两种条件下得到等质量的C单质，反应中转移的电子数之比为________。

答案：

例1、D例2、BC例3、A例4、D例5、D

变式1、答案：

（1）比较Cl2和HClO谁有漂白性

（2）吸收气体a中的水蒸气　B瓶内布条不褪色，C瓶内的布条褪色

（3）多余的Cl2污染空气　答案如图

变式2、答案：

（1）HCl　Fe　

（2）催化　氧化　（3）KClO3　H2O2　2∶1

教师备选资料

（一）卤族元素

1.单质（X2）的物理性质:

F2Cl2Br2I2

（通常状况下）颜色状态:

淡黄绿色气黄绿色气深红棕色液紫黑色固（有金属光泽）

熔沸点:

递减（又称液溴）

水溶性:

递减

●Cl2易液化Br2易挥发I2易升华（碘离子不具备升华现象）

●X2均有毒注意:

氯水与液氯区别液溴与溴水区别

●CC14较水重汽油,苯较水轻

●Br2在有机溶剂中为橙黄→橙红色有“橙”字即给分

●I2在有机溶剂中为浅紫→紫色有“紫”字即给分

●工业上氯气用干燥的钢瓶保存

●实验室中液溴的保存:

水封不能用胶塞

●碘单质的保存:

密闭阴凉避光

2.单质（X2）的化学性质:

卤素单质的氧化性（活动性）顺序：

F2>Cl2>Br2>I2

卤素离子的还原性顺序：

F-

●卤素元素的主要化合价:

由它们结构的相似性最低价均为-1价（负价是唯一的）

最高正价为+7价（由于氟的氧化性最强,无正价）

Cl,Br,I还有+1,+3,+5等价态

如:

HC1OHC1O2HC1O3HC1O4

次氯酸亚氯酸氯酸高氯酸

C1O-C1O2-C1O3-C1O4-

次氯酸根亚氯酸根氯酸根高氯酸根

●例外:

氧化性:

HC1O>HC1O2>HC1O3>HC1O4

卤族元素最高正价氧化物:

HClO4HBrO4HIO4

最强含氧酸强酸强酸

酸性---------------→递减

●氟元素没有含氧酸

（1）与金属反应:

通式:

X2+金属→金属卤化物

应记的方程式:

1.钠与氯气反应及现象

2.铜与氯气反应及现象

3.铁与氯气反应及现象

[练习]Fe+Br2→

特殊方程式:

铁与碘单质Fe+I2===FeI2碘化亚铁

铁与铜单质2Cu+I2===2CuI碘化亚铜

●涉及的方程式要会标电子转移方向及数目；单、双线桥都应掌握

（2）与某些非金属反应：

●与氢气反应：

X2+H2===2HX

●HX均为无色有刺激性气味气体极易溶于水瓶口有白雾（酸雾,氢卤酸的小液滴分散在空气中）

暗处

四个方程式都应该会写,特别注意F2,C12与H2反应的条件,现象

点燃或光照

H2+F2===2HF（爆炸）HF很稳定,即使在2000℃下也不分解

高温

H2+C12===2HC1（爆炸或安静燃烧）HC1稳定,1000℃时分解4%

高温

H2+Br2===2HBr（高温下缓慢化合）HBr较不稳定550℃分解

H2+I2===2HI（持续加热,缓慢化合）（可逆反应）

Ø气态氢化物的稳定性:

HF>HCl>HBr>HI

还原性:

HF

氢卤酸的酸性:

HF

弱酸强酸强酸强酸

1氢氟酸为弱酸,其它氢卤酸为强酸；HF剧毒

2氢氟酸能腐蚀玻璃,而其它氢卤酸无此性质；HF可用于雕刻玻璃

3氟离子不具有还原性,其它卤离子均有还原性

4HF的保存:

塑料瓶（注意:

不能放在玻璃瓶中）

（3）与水反应:

通式:

X2+H2O===HX+HXO属于歧化反应；X2即是氧化剂又是还原剂

●特殊:

2F2+2H2O===4HF+O2剧烈反应爆炸

F2为氧化剂,H2O为还原剂.不属于歧化反应是置换反应

（4）与碱反应:

除F2外:

X2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O歧化反应

●氟首先与水剧烈反应

●X2的尾气吸收:

用NaOH液

●漂白粉的保存:

不能与酸接触,也不能长期露置空气中,应密封,放有阴凉干燥处

要掌握的方程式:

（1）氯气与消石灰反应（歧化反应）是工业上制漂白粉方法

（2）Ca（ClO）2+HCl→

（3）Ca（ClO）2+H2O+CO2→

（4）Cl2,Br2,I2分别与NaOH或KOH反应

3.Cl-,Br-,I-的检验:

方法一:

氧化法:

分别通入氯水,再加入萃取剂（如四氯化碳）；萃取层变棕红色的,原溶液含Br-；变紫红色的,原溶液含I-；无明显变化的,原溶液含Cl-

方法二:

硝酸银,稀硝酸法:

向三支试管中分别加入AgNO3和稀HNO3

产生白色沉淀的是C1-Ag++Cl-===AgCl↓

产生淡黄色沉淀的是Br-Ag++Br-===AgBr↓

产生黄色沉淀的是I-Ag++I-===AgI↓

（二）拟卤族和卤素互化物

1.与卤素单质的性质相似，其原子团是化合物中的阴离子，也有与卤素阴离子相似的性质。

如：

氰（CN）2，硫氰（SCN）2等物质，称为拟卤素。

2.不同的卤素之间可以互相化合，形成一系列化合物，如IBr等，这类化合物称为卤素互化物，与卤素单质的性质相似。

与水反应：

IBr＋H2O＝HBr＋HIO

与碱反应：

IBr＋2NaOH＝NaBr＋NaIO＋H2O其中非金属性弱的卤素显正价。

例1．溴化碘（IBr）的化学性质跟卤素单质相似,它跟水反应的化学方程式为：

IBr+H2O=HBr+HIO。

下列有关的叙述中，不正确的是（）

A．IBr是双原子分子B．在很多反应中，IBr是氧化剂

C．和NaOH反应能生成NaBrD．和H2O反应时，IBr既是氧化剂又是还原剂

例2．向NaI和NaBr的混合溶液中通入足量的氯气，充分反应后将溶液蒸干，灼烧上述残留物，最后得到的物质是（）

A．NaCl、I2B．NaCl、NaBrC．NaBr、I2D．NaCl

例3．将下列物质分别滴加到干燥的有色布条上，不能使其褪色的是（）

A．新制的氯水B．液氯C．次氯酸钙溶液D．盐酸和次氯酸钠的混合溶液

例4．下列反应不属于氧化还原反应的是（）

A．2F2+2H2O=4HF+O2B．Cl2+H2O=HCl+HClO

C．BrCl+H2O=HCl+HBrOD．2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O

例5．溴化碘（IBr）的化学性质很像卤素单质，它能与大多数金属、非金属化合生成卤化物，也能与水发生如下反应：

IBr＋H2O===HBr＋HIO，下列有关IBr的叙述中不正确的是（　　）

A．在很多反应中是强氧化剂B．在与水反应时既作氧化剂，又作还原剂

C．IBr与AgNO3溶液反应会生成AgBr沉淀D．IBr与NaOH反应时，生成NaBr和NaIO

例6．把滤纸用淀粉和碘化钾的溶液浸泡，晾干后就是实验室常用的淀粉碘化钾试纸，这种试纸润湿后遇到氯气会发生什么变化？

为什么

答案：

1、D2、D3、B4、C5、B6.试纸会变蓝色，因为Cl2能将KI中的I-氧化为I2，I2使淀粉变蓝色

课后提升

一、必做题

1、下列氯化物中，既能由金属和氯气直接参与化合制得，又能由金属和盐酸反应制得的是（）

A．CuCl2B．FeCl2C．MgCl2D．FeCl3

2、下列物质中同时含有氯分子（Cl2）和氯离子（Cl―）的是（）

A．液氯B．新制氯水C．CaCl2溶液D．次氯酸

3、下列各组离子在溶液中能大量共存的是（）

A．Ba2+、Cu2+、NO3―、SO42―B．CO32―、H+、Na+、K+

C．K+、Na+、SO42―、Cl―D．H+、Cl―、NO3―、Ag+

4、为了证明氯酸钾晶体中含有氯元素，选用给出的试剂和操作，其操作顺序正确的是（）

滴加AgNO3溶液

加水溶解

过滤、取滤液

与二氧化锰混合加热

加稀HNO3