第11讲 氯气及其化合.docx
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第11讲氯气及其化合
氯及其化合物
1.实验室制氯气:
______________________________________
离子方程式:
______________________
2.钠在氯气中燃烧:
____________________________________
铁在氯气中燃烧:
____________________________________
铜在氯气中燃烧:
___________________________________
氢气在氯气中燃烧:
___________________________
3.氯气和水反应:
______________________________
离子方程式:
_____________________________
4.次氯酸光照分解:
__________________________________
5.氯水中通入二氧化硫:
___
离子方程式:
_________________________
6.氯气与氢氧化钠溶液:
________________________________
离子方程式:
_______________________
7.工业生产漂白粉:
__________________________________________________
8.漂白粉漂白原理:
________________________________________________________
9.向漂白粉溶液中加入稀盐酸:
10.氯气通入溴化钾溶液:
离子方程式:
_____________________
氯气通入碘化钾溶液:
离子方程式:
_____________________
溴水和碘化钾溶液反应:
离子方程式:
_____________________
11.氯化钠和硝酸银溶液:
离子方程式:
_____________________
溴化钠和硝酸银溶液:
离子方程式:
_____________________
碘化钠和硝酸银溶液:
离子方程式:
_____________________
第11讲
氯及其化合物的性质和应用
[基础全扫描]
1.物理性质
氯气是一种黄绿色有刺激性气味的气体,密度比空气大,有毒,能溶于水。
2.化学性质
(1)与金属反应:
与变价金属反应生成高价金属氯化物。
①与铁反应:
2Fe+3Cl2
2FeCl3。
②与铜反应:
Cu+Cl2
CuCl2。
(2)与非金属反应:
与H2反应:
H2+Cl2
2HCl,
现象燃烧时
光照时
(3)与水反应:
溶于水的氯气部分与水反应,离子方程式为Cl2+H2O=H++Cl-+HClO。
(4)与碱反应:
与NaOH溶液反应,离子方程式为Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O。
(5)与还原性无机化合物反应:
①与碘化钾溶液反应:
2KI+Cl2===I2+2KCl。
②与SO2水溶液反应:
Cl2+SO2+2H2O===H2SO4+2HCl。
③与FeCl2溶液反应:
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
3.氯气的制法
(1)实验室制法:
化学方程式:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)工业制法:
化学方程式:
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑。
[认知无盲区]
(1)氯气与变价金属反应时均生成高价态的金属氯化物。
如Fe
FeCl3,Cu
CuCl2。
(2)Cl2可使湿润的有色布条褪色,不能使干燥的有色布条褪色,说明Cl2没有漂白性,而是HClO起漂白作用。
(3)Cl2可使湿润石蕊试纸先变红后褪色,原因是Cl2与水反应生成的酸使石蕊先变红,HClO使变色后的石蕊褪色。
(4)常温下液态氯与铁不反应,故可用钢瓶贮运液氯。
(5)HClO是弱酸,Cl2与水的反应离子方程式不能错写为Cl2+H2O=2H++Cl-+ClO-。
[练习点点清]
1.(2012·崇明模拟)某兴趣小组设计如图所示装置进行氯气与金属钠的反应,先将钠预热,在钠熔融成小球时,撤火,并通入氯气即发生反应,下列叙述中错误的是( )
A.钠在氯气中燃烧产生黄色的火焰
B.反应产生的大量白烟是氯化钠固体
C.棉球①的作用是吸收过量氯气防止产生污染
D.棉球②变蓝色则证明氯气已被碱液完全吸收
2.为了讲授“氯气的性质和用途”,张老师以二氧化锰和浓盐酸为主要原料,设计了如图所示装置(其中A是连有注射器针头的橡皮管,针头已插入并穿过橡皮塞)进行了教学。
试回答下列问题:
(1)乙中的现象是________________,丙中的现象是________________,丁中的现象是________________,分离丁中液体的方法是________________________________________;
(2)橡胶塞连通后,分液漏斗中气体的压强p1与烧瓶中气体的压强p2的关系为________(填“>”“<”或“=”),连接橡胶管的目的是_________________________________;
(3)烧瓶内发生反应的离子方程式为___________________________________________。
1.次氯酸
(1)不稳定性:
2HClO
2HCl+O2↑。
氯水须现用现配,保存在棕色瓶中,置于冷暗处。
(2)强氧化性:
①能将有色物质氧化为无色物质作漂白剂。
②杀菌、消毒。
(3)弱酸性:
NaClO溶液中通少量CO2,化学方程式为:
2NaClO+CO2+H2O===Na2CO3+2HClO。
2.漂白粉
漂白粉制取原理2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
成分
化学性质
失效原因Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO,HClO
易分解。
[认知无盲区]
(1)HClO不稳定,不能单独存在,只存在于氯水或次氯酸盐溶液或次氯酸盐与酸反应的混合物里。
(2)次氯酸是一元弱酸,其酸性比碳酸弱。
(3)工业上制取漂白粉,是用Cl2与石灰乳反应制得而不是Cl2与石灰水反应。
(4)漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,漂白液、84消毒液的有效成分是NaClO,漂白粉、漂白液的漂白、消毒原理相同,即在酸性条件下生成有漂白、消毒作用的次氯酸。
(5)漂白粉长期露置于空气中会失效,漂白粉中的Ca(ClO)2能与空气中的CO2反应,最终得到的是CaCl2。
[练习点点清]
3.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CaCl2
B.漂白粉在空气中久置后会变质
C.漂白粉是由Cl2与烧碱制得的
D.在使用漂白粉时应用浓盐酸
4.84消毒液的有效成分是________。
向稀释后的84消毒液中加入3~4滴紫色石蕊试液的现象为________________________________________________________________
_______________________________________________________________________,
原因是(用离子方程式表示)________________________________________________
________________________________________________________________________。
1.元素性质的递变规律
包含元素为:
氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At),原子半径逐渐增大,非金属性逐渐减弱。
2.单质物理性质的递变规律
(1)单质颜色逐渐加深(F2:
浅黄绿色气体;Cl2:
黄绿色气体;Br2:
深红棕色液体;I2:
紫黑色固体)。
(2)密度逐渐增大;熔、沸点逐渐升高。
3.单质及化合物的化学性质
(1)单质(从F2至I2):
氧化性逐渐减弱,与氢气化合由易到难,与H2O反应逐渐减弱。
(2)化合物(从F至I):
HX稳定性逐渐减弱,X-的还原性逐渐增强。
4.卤素单质性质的特殊性
(1)Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质;液溴易挥发且有毒,通常用水液封来保存。
(2)I2易升华,I2遇淀粉变蓝。
(3)Br2和I2都可被某些有机溶剂(如四氯化碳、苯)萃取。
(4)氟元素无正价,F2与H2O发生置换反应生成O2(2F2+2H2O===4HF+O2)。
5.卤素离子的检验
[认知无盲区]
(1)卤族元素单质能将同主族原子序数大的元素从其盐溶液中置换出来,但氟不能进行相应的置换;原因是F2能与NaX溶液中的水发生反应。
(2)卤族元素的单质F2、Cl2、Br2均能将Fe氧化为Fe3+,而I2只能把铁氧化为Fe2+。
(3)卤族元素单质的特征颜色是无机框图推断的重要突破口。
(4)加碘食盐中的碘是KIO3而不是KI。
(5)用有机溶剂萃取法也可检验卤素离子。
具体方法为:
呈
[练习点点清]
5.[双选题](2010·广东理综卷)对实验Ⅰ~Ⅳ的实验现象预测正确的是( )
A.实验Ⅰ:
液体分层,下层呈无色
B.实验Ⅱ:
烧杯中先出现白色沉淀,后溶解
C.实验Ⅲ:
试管中溶液颜色变为红色
D.实验Ⅳ:
放置一段时间后,饱和CuSO4溶液中出现蓝色晶体
6.下列能够检验出KI中是否含有Br-的实验是( )
A.加入足量的新制氯水,溶液变色则有Br-
B.加入酸性KMnO4溶液,观察溶液颜色是否褪去
C.加入少量的碘水,再加入CCl4振荡,有机层有色,则有Br-
D.加入足量FeCl3溶液,用CCl4萃取后,取无色的水层并加入AgNO3溶液,有淡黄色沉淀生成,则含有Br-
[考点一 氯水的成分与性质][动态课件+flash演示见光盘]
1.新制的氯水含有哪些微粒?
久置的氯水含有哪些微粒?
新制氯水含有Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH-等微粒;久置氯水含有H2O、H+、Cl-、OH-等微粒。
2.向新制氯水和久置氯水中分别滴加数滴石蕊试液,现象有何不同?
新制氯水先变红后褪色,久置氯水只变红不褪色。
3.向新制氯水中加入碳酸钙粉末,能增加氯水中HClO的浓度吗?
为什么?
能;原因是氯水中存在平衡:
Cl2+H2OHCl+HClO。
加入的CaCO3粉末会与HCl反应,从而使平衡右移,提高了HClO的浓度。
4.能否用pH试纸测量氯水的pH?
为什么?
不能;原因是氯水中含有HClO,能将pH试纸氧化而褪色。
氯水的成分与性质
成分
性质
表现
Cl2
氧化性
能够氧化Fe2+、Br-、I-等
Cl-
生成沉淀
加入硝酸银溶液产生白色沉淀
HClO
不稳定性
在强光照射下氯水中有气泡产生
HClO
漂白性
①使湿润的有色布条或品红溶液褪色;
②使紫色石蕊溶液先变红后褪色
H+
酸性
①使紫色石蕊溶液变红;
②加碳酸盐产生气泡
[例1] (2013·广州大学附中模拟)某学习小组设计以下四个实验探究氯水的成分,请根据下表回答问题:
实验序号
实验方法
实验现象
结论
①
将氯水滴加到AgNO3溶液中
生成白色沉淀
②
将氯水滴加到含有酚酞的NaOH溶液中
③
KI淀粉试纸变蓝色
氯水中含有Cl2
④
将足量的氯水滴加到Na2CO3溶液中
氯水中含有H+
⑤
将SO2气体通入到氯水中
浅黄绿色逐渐消失
(1)实验①得出的结论_____________________________________________________。
(2)指出实验②和实验④中的“实验现象”:
②____________________,④_______________________________________________。
(3)实验③中“实验方法”的具体操作过程是________________________________
________________________________________________________________________。
(4)实验⑤中的结论是________,对应的化学反应方程式为________________________________________________________________________。
1.在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.向氯水中加入有色布条,一会儿有色布条褪色,说明溶液中有Cl2存在
B.溶液呈黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2分子存在
C.先加入盐酸酸化,再加入AgNO3溶液产生白色沉淀,说明溶液中有Cl-存在
D.加入NaOH溶液,氯水黄绿色消失,说明有HClO分子存在
2.用经Cl2消毒的自来水配制下列溶液:
①Na2SO3;②KI;③AlCl3;④FeCl2;⑤AgNO3;⑥稀盐酸,发现部分药品变质,它们是( )
A.①②④⑤ B.①②③④
C.①②④D.③⑥
[考点二 氯气的实验室制法][动态课件+flash演示见光盘]
—————————————————————————————————————
1.实验室制取氯气的反应原理是什么?
用MnO2和浓盐酸共热,化学方程式为:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O。
2.用浓盐酸和MnO2共热制得的氯气中混有的杂质气体是什么?
如何除去?
氯化氢和水蒸气;先用饱和食盐水除去氯化氢,再用浓H2SO4除去水蒸气。
3.进行Cl2的性质实验时,多余的Cl2如何吸收?
能否用澄清石灰水吸收?
用NaOH溶液吸收;不能用澄清石灰水吸收,原因是澄清石灰水中Ca(OH)2量少,吸收不完全。
4.含0.4molHCl的浓盐酸与足量的MnO2共热,能否得到0.1molCl2?
为什么?
不能;因为浓盐酸与MnO2反应制取Cl2时,随着反应的进行盐酸的浓度降低,而MnO2与稀盐酸不反应,故产生的Cl2小于0.1mol。
氯气的制取与收集
(1)制备流程:
(2)验满:
把湿润的KI淀粉试纸(或湿润的蓝色石蕊试纸)靠近集气瓶口,若试纸变蓝(或先变红又褪色),则证明已集满。
(3)注意事项:
①必须用浓盐酸,稀盐酸不反应。
②为减少HCl挥发,加热温度不宜过高。
③实验结束后,先使反应结束并排除残留Cl2,再拆卸装置,以免污染空气。
[例2]
(1)(2012·山东高考)无水AlCl3(183℃升华)遇潮湿空气即产生大量白雾,实验室可用下列装置制备。
装置B中盛放饱和NaCl溶液,该装置的主要作用是____________。
F中试剂的作用是________。
用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用,所装填的试剂为________。
(2)(2012·福建高考)实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2(发生装置如右图所示)。
制备实验开始时,先检查装置气密性,接下来的操作依次是________(填序号)。
A.往烧瓶中加入MnO2粉末
B.加热
C.往烧瓶中加入浓盐酸
(3)(2011·全国高考)下图是用KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。
装置B、C、D的作用分别是:
B________________________________________________________________________;
C________________________________________________________________________;
D________________________________________________________________________。
3.某学生在实验室制取Cl2时可能进行如下操作:
①连接好装置检查气密性 ②缓慢加热 ③加入MnO2粉末 ④由分液漏斗向烧瓶里加浓盐酸 ⑤多余的Cl2用NaOH吸收 ⑥用向上排空气法收集Cl2
其正确操作顺序是( )
A.①②③④⑤⑥ B.③④②①⑥⑤
C.①③④②⑥⑤D.③①④②⑥⑤
4.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,并使它与金属反应。
每个虚线框表示一个单元装置,其中错误的是( )
A.只有①和②处B.只有②处
C.只有②和③处D.只有②③④处
(2012·上海高考)下图所示是验证氯气性质的微型实验,a、b、d、e是浸有相关溶液的滤纸。
向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后,立即用另一培养皿扣在上面。
已知:
2KMnO4+16HCl―→2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O
对实验现象的“解释或结论”正确的是( )
选项
实验现象
解释或结论
A
a处变蓝,b处变红棕色
氧化性:
Cl2>Br2>I2
B
c处先变红,后褪色
氯气与水生成了酸性物质
C
d处立即褪色
氯气与水生成了漂白性物质
D
e处变红色
还原性:
Fe2+>Cl-
1.干燥的氯气能否漂白物质
将有色纸条、布条、有色花瓣放入盛满干燥氯气的集气瓶中,盖上玻璃片。
观察现象。
现象
结论与解释
2.氯水的漂白作用
将有色纸条或布条、有色花瓣放入盛有1/3容积新制氯水的广口瓶中,盖上玻璃片,观察现象:
现象
结论与解释
[高考源于教材]
氯气的制备与性质验证是元素化合物知识中的重要组成部分,几乎在每年的高考试题中都有所体现。
教材中主要通过对比氯气和氯水能否使有色物质褪色的实验来证明干燥氯气没有漂白性,而氯水中的HClO具有漂白性,进而得出氯水性质与氯气性质的差异。
而高考命题则将这一知识点迁移至氯气氧化性的实验探究、涉及氯气制备、净化和金属氯化物制备相结合的综合实验、氯水成分的实验探究,实验室制取氯气的操作流程等内容。
[迁移·发散·整合]
一、高考还可能这样考
在实验素材不变的情况下,高考还有可能从以下出题点设题:
1.氯水的漂白原理和二氧化硫的漂白原理相同吗?
提示:
不相同;氯水的漂白是由于HClO的强氧化性,而SO2的漂白是SO2与有色物质化合。
2.如何通过实验证明Cl2的氧化性大于I2?
提示:
向含有淀粉的KI溶液中通入Cl2,若溶液变成蓝色,则证明Cl2的氧化性大于I2。
3.能否用盐酸酸化KMnO4溶液?
原因是什么?
提示:
不能;原因是KMnO4能将HCl氧化成Cl2。
反应方程式为2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
4.为什么饱和食盐水能除去Cl2中的HCl气体?
试从平衡移动的角度解释这一问题。
提示:
Cl2在水中存在:
Cl2+H2OH++Cl-+HClO,饱和食盐水中c(Cl-)较大,能使上述平衡左移,减少了Cl2与水的反应,故可以用饱和食盐水吸收Cl2中的HCl。
5.向含酚酞的NaOH溶液中滴加氯水,溶液由红色变为无色,其原因可能有二:
一是氯水中含有HClO,因HClO漂白作用使溶液褪色;二是氯水中含有H+,因发生中和反应使溶液褪色。
请设计简单的实验证明哪种原因是合理的。
提示:
向褪色后的溶液中滴加NaOH溶液至溶液显碱性,若溶液不再显红色,证明红色消失是HClO的漂白作用引起的;若溶液重新显红色,证明是H+的中和作用引起的。
二、相关实验知识归纳
氯气性质验证实验方案设计方法:
图示:
装置
试剂
实验现象
实验目的
A
浓硫酸
验证干燥的氯气无漂白作用,湿润的氯气有漂白作用
B
干燥红布条
无明显变化
C
湿润红布条
红布条褪色
D
FeCl2溶液
溶液由浅绿
色变棕黄色
验证氯气具有强氧化性,可与金属及还原性化合物反应
E
淀粉KI溶液
溶液变蓝色
F
铁粉
产生棕色烟
G
NaOH溶液
吸收多余的氯气
[随堂基础落实]
1.下列变化过程不能直接实现的是( )
①HCl ②Cl2 ③Ca(ClO)2 ④HClO ⑤CO2
A.①→② B.②→③
C.③→④D.④→⑤
2.(2012·濠江高三考试)下列离子方程式书写不正确的是( )
A.氯水和碘化钾反应:
Cl2+2I-===2Cl-+I2
B.二氧化锰和盐酸制氯气:
MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O
C.氢氧化钙溶液吸收氯气:
Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
D.氯气和水反应:
Cl2+H2O2H++Cl-+ClO-
3.检验氯化氢气体中是否混有Cl2,可采用的方法是( )
A.用干燥的蓝色石蕊试纸
B.用干燥的有色布条
C.用湿润的淀粉碘化钾试纸
D.将气体通入硝酸银溶液中
4.氯水中含有多种成分,因而具有多种性质,根据氯水分别与如右图四种物质发生的反应填空(a、b、c、d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”、或“d”)。
(2)c过程中的现象是________________________________________________________,
b过程中反应的离子方程式为________________________________________________。
(3)a过程中反应的化学方程式为______________________________________________。
一、单项选择题(本题包括6小题,每小题4分,共24分)
1.向盛有Cl2的三个集气瓶甲、乙、丙中各注入下列液体中的一种,经过振荡,现象如下图所示,则甲、乙、丙中注入的液体分别是( )
①AgNO3溶液 ②NaOH溶液 ③水
A.①②③ B.②①③
C.③②①D.①③②
2.(2012·华师大一模)物质X是某反应中的生成物,其质量变化为先增大,然后减小,下列各操作中指定物质数量变化符合此特征的是( )
A
B
C
D
操作
向NaClO溶液中通入SO2
向Na2CO3溶液中滴加盐酸
向NaHCO3溶液中滴加石灰水
向KBr溶液中滴加稀氯水
X
Na2SO3
NaCl
Na2CO3
Br2
3.下列离子方程式正确的是( )
①氯气与水反应:
Cl2+H2O===2H++Cl-+ClO-
②氯气与氢氧化钠溶液反应:
Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
③浓盐酸与二氧化锰共热:
MnO2+4HCl
Mn2++2Cl-+Cl2↑+2H2O
④漂白粉溶液中通入少量的二氧化碳气体:
Ca2++2ClO-+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO
A.①③B.②④
C.②③D.①④
4.如下图所示,A处通入干燥Cl2,关闭B阀时,C处的红色布条看不到明显现象,打开B阀后,C处红色布条逐渐褪色,则D瓶中装的是( )
A.浓H2SO4B.NaOH溶液
C.浓盐酸D.饱和NaCl溶液
5.甲、乙、丙三种溶液中各含有一种X-(X-为Cl-、Br-、I-
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- 第11讲 氯气及其化合 11 氯气 及其 化合