【2020秋備課】高中化學學案新人教版必修1-4.2-富集在海水中的元素-氯

4.2富集在海水中的元素——氯【學習目標】1．了解氯氣的物理性質(zhì)，理解氯氣的化學性質(zhì)。

2．了解氯氣的試驗室制法和用途。3．了解Cl－檢驗。

【要點梳理】要點一、氯元素在自然界中的存在和氯氣的物理性質(zhì)1．氯元素的存在

在自然界里，氯元素以化合態(tài)存在，游離態(tài)的氯只能通過人工方法制得。氯元素是最重要的“成鹽元素”，主要以NaCl的形式存在于海水和陸地的鹽礦中。海洋中含鹽3%，主要是NaCl，還含有MgCl2、MgSO4等鹽類，致使海水既咸又苦，不能直接飲用。

人體體液中的Na+和Cl―對于調(diào)整體液的物理和化學特性，保證體內(nèi)正常的生理活動和功能發(fā)揮著重要作用。人體每天必需經(jīng)過食物和食鹽來補充人體所缺失的Na+和Cl－。

2．氯氣的物理性質(zhì)氯氣是一種黃綠色、具有猛烈刺激性氣味的有毒氣體，在低溫存加壓狀況下可以轉(zhuǎn)化為液態(tài)（液氯）和固態(tài)。氯氣能溶于水，25°C時，在試驗室聞氯氣氣味時，應(yīng)當用手輕輕在瓶口扇動，僅使極少量的氯氣飄過鼻孔，如右圖所示，聞其他氣體的氣味時也應(yīng)接受這種方法。留意：應(yīng)留意氣體溶解度的表示方法與固體不同，固體的溶解度是在確定溫度下，溶液達到飽和狀態(tài)時，100g溶劑（水）中溶解的溶質(zhì)的質(zhì)量（g）。氣體的溶解度用體積比表示，與溫度、壓強有關(guān)，如常溫（25°C）常壓下，氯氣可以１∶２溶解于水，應(yīng)理解為1L水中可溶解要點二、氯氣的化學性質(zhì)要點詮釋：氯是第17號元素，其原子的最外層有７個電子，在化學反應(yīng)過程中很簡潔得一個電子形成氯離子（Cl—）即達到８個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為典型的非金屬性。氯氣是雙原子分子，其分子雖已達到８電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)但不是最穩(wěn)定狀態(tài)，在確定條件下易與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)，通常做氧化劑，且是強氧化劑。氯氣格外活潑，因而在自然界中無游離態(tài)的氯存在，化合態(tài)的氯主要以-1價的氯化物形式存在于自然界中。1．與金屬的反應(yīng)大多數(shù)金屬在點燃或灼熱的條件下，都能與氯氣發(fā)生反應(yīng)生成氯化物。對于有變價的金屬元素和氯氣發(fā)生反應(yīng)時生成其高價氯化物。如Fe與Cl2反應(yīng)不管Fe是否過量都只能生成FeCl3。Cl2+2Na2NaCl

3Cl2+2Fe2FeCl3

Cl2+CuCuCl2但在常溫下干燥的氯氣不與鐵反應(yīng)，所以可以將液氯儲存在鋼瓶里。2．與非金屬反應(yīng)H2+Cl22HCl?，F(xiàn)象：氫氣在氯氣中安靜燃燒，發(fā)出蒼白色火焰，瓶口上方有白霧。留意：（1）光照H2和Cl2的混合氣體時，會發(fā)生爆炸，因此工業(yè)生產(chǎn)是用點燃的方法來生產(chǎn)鹽酸，確定不能用光照的方法。（2）工業(yè)鹽酸呈黃色是因其中混有FeCl3。3．與水反應(yīng)（1）氯氣與水反應(yīng)的狀況在常溫下，溶于水中的部分Cl2與水發(fā)生反應(yīng)，生成鹽酸（HCl）和次氯酸（HClO）：Cl2+H2O==HCl+HClO。Cl2既被氧化又被還原，氧化劑、還原劑都是Cl2。（2）次氯酸的重要性質(zhì)①強氧化性：HClO中+1價Cl表現(xiàn)出很強的得電子力氣，得電子還原成Cl－，其氧化性比Cl2還強。HClO以其強氧化性殺死水中的病菌，起到消毒的作用，還能使染料和有機物質(zhì)褪色而具有漂白作用。②弱酸性：HClO是一元弱酸，酸性比碳酸還弱，在水中只有少部分發(fā)生電離：HClOH++ClO－。③不穩(wěn)定性：HClO只存在于水溶液中，在光照下易分解放出氧氣：2HClO2HCl+O2↑。4．與堿反應(yīng)Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O（可作漂白液，有效成分為NaClO）。2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。漂白粉（或漂粉精）的有效成分均為Ca(ClO)2。要點三、氯水的成分和性質(zhì)富集在海水中的元素——氯ID：395509#練習題】1．氯水及液氯的區(qū)分液氯新制氯水久置氯水成分Cl2Cl2、HClO、H2O、H+、Cl－、ClO－、OH－H+、Cl－、H2O分類純潔物混合物混合物顏色黃綠色黃綠色無色性質(zhì)氧化性酸性、氧化性、漂白性酸性要點詮釋：氯水久置，會因HClO的分解導(dǎo)致其中的Cl2全部與H2O反應(yīng)，HClO完全分解成鹽酸和O2，使溶液酸性增加，失去強氧化性而變質(zhì)（久置氯水實為極稀的鹽酸）。2．氯水的性質(zhì)氯水的多種成分打算了它具有多重性質(zhì)：①Cl2的強氧化性；②HCl的強酸性；③HClO的強氧化性、弱酸性；④Cl－的性質(zhì)。在不同的反應(yīng)中，氯水起作用的成分不同，現(xiàn)列表如下：所加試劑參與反應(yīng)的微粒試驗現(xiàn)象離子方程式或解釋AgNO3溶液Cl－白色沉淀Cl－+Ag+==AgCl↓Na2CO3固體H+有氣泡產(chǎn)生2H++CO32－==CO2↑+H2O有色布條HClO布條顏色褪去發(fā)生氧化還原反應(yīng)FeCl2溶液Cl2溶液變棕黃色2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl－石蕊溶液HClO、H+先變紅后褪色酸性和漂白性鎂粉Cl2、H+氯水的顏色褪去并有氣泡產(chǎn)生Mg+Cl2==Mg2++2Cl－Mg+2H+==Mg2++H2↑要點四、氯氣的試驗室制法富集在海水中的元素——氯ID：395509#氯氣的試驗室制法】1、原理：MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O或：2KMnO4+16HCl(濃)==2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O注：若用KMnO4制Cl2，則不需加熱。2、發(fā)生裝置：固+液加熱型3、凈化：將氣體通過盛有飽和食鹽水的洗氣瓶4、干燥：將氣體通過盛有濃硫酸的洗氣瓶5、收集：用向上排空氣法或排飽和食鹽水法。6、尾氣吸取：用NaOH溶液吸取多余的氯氣，防止污染空氣。注：Ca(OH)2的溶解度太小，所以尾氣吸取時不用石灰水，而用NaOH溶液。7、驗滿方法①將潮濕的淀粉-KI試紙靠近盛Cl2的瓶口，觀看到試紙馬上變藍，則證明已集滿。②將潮濕的藍色石蕊試紙靠近盛Cl2的瓶口，觀看到試紙先變紅后褪色，則證明已集滿。要點五、氯離子的檢驗

1．試劑：稀硝酸、AgNO3溶液。2．操作：取待測液2mL加入試管中，先滴入少量稀硝酸，然后再滴入AgNO3溶液。

3．現(xiàn)象及結(jié)論：產(chǎn)生白色沉淀，該溶液中含有Cl－。4．原理：Ag++Cl－==AgCl↓。要點詮釋：（1）加稀硝酸的目的是排解CO32－的干擾，由于Ag2CO3是可以溶于稀硝酸的白色不溶物。因此，鑒定時可以將加試劑的挨次顛倒，即可以先加AgNO3，再加稀硝酸。若生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，同樣可以證明溶液中有Cl－。（2）不用稀鹽酸、稀硫酸酸化，否則引入Cl－、SO42－產(chǎn)生干擾。【典型例題】類型一、氯氣的物理性質(zhì)

例1、下列說法正確的是（）

A．液氯的成分是氯分子和水

B．可用鼻子直接靠在集氣瓶口聞氯氣的氣味

C．可用向上排空氣法收集氯氣

D．試驗中，可用水吸取剩余的氯氣

【思路點撥】氯氣的物理性質(zhì)：氯氣是一種黃綠色、具有刺激性氣味的有毒氣體，密度大于空氣，在水中溶解性不大，易液化。【答案】C

【解析】氯氣在低溫存加壓時會變?yōu)橐后w，稱為液氯，是一種純潔物，所以A錯誤；氯氣有毒，聞其氣味的方法：用手在集氣瓶口輕輕扇動，使極少量的氯氣飄進鼻孔，所以B錯誤；氯氣的密度比空氣大，所以可以用向上排空氣法收集，因此C正確；由于氯氣在水中的溶解性不大，所以不能用水吸取余氯，所以D錯誤。

【總結(jié)升華】本題是對氯氣物理性質(zhì)的直接考查。對于物理性質(zhì)，不僅要記住，還要會應(yīng)用，如顏色、氣味、狀態(tài)、密度、溶解性等性質(zhì)在氯氣制取中收集方法的選擇上的應(yīng)用。

舉一反三：【變式1】可以用氯氣灌洞的方法來毀滅田鼠，這是利用了氯氣的（）。①密度比空氣大②易液化③能溶于水④有毒A．①②B．③④C．①③④D．①④【答案】D【解析】灌洞類似于“灌水”利用的是密度比空氣大的性質(zhì)；毀滅田鼠，利用了氯氣的毒性。啟示：因氯氣密度比空氣大，故當發(fā)生氯氣泄漏時，人應(yīng)逆風往高處“跑”。【變式2】下列關(guān)于液氯和氯氣的說法正確的是（）。A．液氯和氯氣不是同種物質(zhì)B．標準狀況下Cl2的密度為3.17g·C．液氯不導(dǎo)電，是非電解質(zhì)，氯氣能導(dǎo)電，是電解質(zhì)D．液氯是混合物，氯氣是純潔物【答案】B【解析】標準狀況下Cl2的密度約為：71g/(22.4L·mol-1)=3.17g·L－1【變式3】關(guān)于氯氣的敘述中，下列正確的是（）

A．氯氣是一種黃綠色、有毒的氣體

B．氯氣在自然界中既可以以化合態(tài)存在，也可以以游離態(tài)存在

C．氯氣不能溶解于水，所以可用排水法收集氯氣

D．氯氣、氯水、液氯是同一種物質(zhì)，只是狀態(tài)不同，都屬于純潔物【答案】A類型二、氯氣的化學性質(zhì)例2、下列氯化物中，既能由金屬和氯氣直接反應(yīng)制得，又能由金屬和鹽酸反應(yīng)制得的是（）

A．CuCl2B．FeCl2C．FeCl3D．AlCl3

【思路點撥】具有可變價態(tài)的金屬（如Fe、Cu等）與氯氣反應(yīng)，生成高價態(tài)金屬氯化物；活潑的金屬與鹽酸反應(yīng)，生成低價態(tài)金屬氯化物，而不活潑的金屬與鹽酸不反應(yīng)。

【答案】D【解析】銅與氯氣反應(yīng)，生成CuCl2，與鹽酸不反應(yīng)，所以A錯誤；鐵與氯氣反應(yīng)生成FeCl3，與鹽酸反應(yīng)生成FeCl2，所以B、C錯誤；鋁與氯氣反應(yīng)生成AlCl3，與鹽酸反應(yīng)生成AlCl3和H2，所以D正確。

【總結(jié)升華】氯氣與大多數(shù)金屬反應(yīng)，生成高價態(tài)金屬氯化物；只有金屬活動挨次表中氫以前的金屬，才能跟鹽酸反應(yīng)，并且一般生成低價態(tài)金屬氯化物和氫氣，所以符合題意的是具有不變價態(tài)、且在金屬活動挨次表中排在氫以前的金屬的氯化物。舉一反三：【變式1】氯氣跟下列物質(zhì)反應(yīng)時，能產(chǎn)生白霧的是（）；能產(chǎn)生白煙的是（）；產(chǎn)物溶于水后，溶液呈藍色的是（）

A．NaB．CuC．H2D．Fe

【答案】CAB

【變式2】當不慎有大量Cl2集中到四周環(huán)境，處在該環(huán)境中的人可以用浸有確定濃度某種物質(zhì)的水溶液的毛巾捂住鼻子，快速逃離該環(huán)境。該物質(zhì)最適宜接受的是（）

A．NaOHB．NaClC．Na2CO3D．NH3·H2O

【答案】C

類型三、氯水的性質(zhì)例3、下列關(guān)于氯水的敘述，正確的是（）。A．新制氯水中只含Cl2和H2O分子B．新制氯水可使藍色石蕊試紙先變紅后褪色C．光照氯水有氣泡逸出，該氣體是Cl2D．氯水久置后，由于Cl2揮發(fā)，酸性減弱【思路點撥】解題的關(guān)鍵是明確氯水的各種組成成分，這些組成成分打算了其性質(zhì)的多樣性。【答案】B【解析】在新制的氯水中溶有大量Cl2分子，其中小部分Cl2與水發(fā)生反應(yīng)生成HCl和HClO，HCl完全電離產(chǎn)生H+和Cl－，HClO部分電離產(chǎn)生H+、ClO－。所以氯水中有三種分子H2O、Cl2、HClO和四種離子H+、Cl－、ClO－、OH－，故A項錯誤。HClO有強氧化性、漂白性，所以新制氯水可使藍色石蕊試紙先變紅后褪色，故B項正確。HClO見光易分解放出O2，故C項錯誤。氯水放置數(shù)天后HClO分解接近完全，轉(zhuǎn)化為鹽酸，酸性增加，故D項錯誤?！究偨Y(jié)升華】（1）氯水含有HClO，常用于漂白、殺茵、消毒等。（2）氯水含有Cl2，能與大多數(shù)的還原性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。（3）常溫下，氯水與堿反應(yīng)生成氯化物、次氯酸鹽及水。（4）在氯水中加入指示劑，先因H+的存在而變色，然后被次氯酸氧化而褪色。（5）Ag+與氯水中的Cl－反應(yīng)而產(chǎn)生白色沉淀，而碳酸鹽與氯水反應(yīng)則因鹽酸的存在而放出CO2。（6）光照氯水時，因次氯酸易分解而放出O2。舉一反三：【變式1】自來水一般是用少量的氯氣消毒。假照試驗室中臨時沒有蒸餾水，可以用自來水配制某些急需的藥品，但有些藥品若用自來水配制，則明顯會導(dǎo)致藥品變質(zhì)。下列哪些藥品不能用自來水配制的是（）。A．Na2SO4B．NaClC．AgNO3D．K2CO3【答案】CD【變式2】新制氯水中存在H2O、Cl2、HClO、HCl，其中能起殺菌消毒作用的是________，能與鋅反應(yīng)生成氫氣的是________，能與硝酸酸化的硝酸銀溶液作用生成白色沉淀的是________，能使染料和有機物質(zhì)褪色的是________，能與FeCl2反應(yīng)的是________。

【答案】HClOHClHClHClOCl2

【解析】HClO具有強氧化性，可殺菌消毒和漂白有機物質(zhì)；HCl具有強酸性，能與活潑金屬反應(yīng)生成H2，并且HCl電離產(chǎn)生的Cl－可與硝酸酸化的硝酸銀溶液反應(yīng)，生成白色沉淀；Cl2具有強氧化性，可與具有還原性的物質(zhì)反應(yīng)。類型四、氯氣的試驗室制法例4、試驗室用二氧化錳和濃鹽酸加熱來制取氯氣，反應(yīng)的化學方程式為________________，其中二氧化錳的作用是____________。按上述方法制得的氯氣中，可能含有的雜質(zhì)氣體有________、________。若需制得純潔、干燥的氯氣，應(yīng)將由發(fā)生裝置導(dǎo)出的氣體依次通過分別盛有________、________的洗氣瓶。為防止氯氣污染空氣，多余的氯氣通常可用________吸取，這個反應(yīng)的離子方程式為________________。

【思路點撥】本題考查氯氣的試驗室制法，在除雜過程中抓住每個雜質(zhì)氣體的特殊性質(zhì)進行處理?！敬鸢浮縈nO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O氧化劑HClH2O（g）飽和食鹽水濃硫酸NaOH溶液Cl2+2OH－==Cl－+ClO－+H2O

【解析】試驗室制取氯氣的反應(yīng)為：MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O，由此分析從氣體發(fā)生裝置出來的氯氣中有HCl和H2O（g）雜質(zhì)，所以需用飽和食鹽水洗去HCl，用濃硫酸干燥氯氣；由氯氣的密度和溶解性，可選擇向上排空氣法收集氯氣；依據(jù)氯氣的性質(zhì)，可用潮濕的KI淀粉試紙檢驗集氣瓶是否布滿，剩余的氯氣可用NaOH溶液吸取。

【總結(jié)升華】對氣體的試驗室制法，一般應(yīng)從以下幾個方面考慮分析：①反應(yīng)原理②反應(yīng)裝置及儀器③除雜裝置④干燥裝置⑤氣體收集方法及裝置⑥驗滿方法⑦余氣處理裝置。要擅長運用所學的試驗學問和氯氣的性質(zhì)，通過分析整理出有關(guān)氣體的試驗室制法的七個方面的內(nèi)容，使之成為理性記憶分析力氣。

舉一反三：【變式1】某同學設(shè)計如下試驗裝置用于制備純潔的Cl2。（1）裝置中有五處錯誤，請指出①________，②________，③________，④________，⑤________。（2）在更正后的裝置圖中，洗氣瓶（凈化氣體）中的飽和食鹽水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液的作用分別是：①飽和食鹽水的作用：________；②濃硫酸的作用：________；③氫氧化鈉的作用：________?！敬鸢浮浚?）①用長頸漏斗錯誤，應(yīng)用分液漏斗②不能用稀鹽酸，應(yīng)用濃鹽酸③沒有用酒精燈，應(yīng)用酒精燈加熱④盛濃硫酸的洗氣瓶和盛飽和食鹽水的洗氣瓶位置顛倒，應(yīng)予更換位置⑤盛飽和食鹽水洗氣瓶中的進氣導(dǎo)管未插入液面下，出氣導(dǎo)管插入液面下，應(yīng)進