人教版 (2019)必修 第一册第二节 氯及其化合物学案及答案

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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：
在探究新制氯水成分及性质的实验中，依据下列方法和现象，不能得出相应结论的是 ( )
B [Cl2是黄绿色气体，氯水呈黄绿色，是由于溶于水的Cl2仅部分与水反应，氯水中含有Cl2，A对；饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水，有气泡产生，是因为HCOeq \\al(－,3)与氯水中的H＋反应生成CO2和H2O，B错；向红色纸条上滴加氯水，红色纸条褪色，说明氯水具有漂白性，C对；向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液变成棕黄色，是因为发生反应2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，说明氯水具有氧化性，D对。]
[借题发挥]
写出B、D项涉及反应的离子方程式_________________________________
________________________________________________________________。
[答案] HCOeq \\al(－,3)＋H＋===CO2↑＋H2O
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
1．氯气能使湿润的红色布条褪色。对于使红色布条褪色的物质，同学们的看法不一致，认为氯水中存在的几种粒子都有可能。请你设计实验，得出正确结论。
[解析] 氯气溶于水发生反应Cl2＋H2O===HCl＋HClO，新制氯水中的成分有氯气、水、次氯酸分子和H＋、Cl－、ClO－、OH－离子，根据氯水中的成分进行假设：①氯气使布条褪色；②HClO使布条褪色；③盐酸使布条褪色。干燥的氯气和稀盐酸都不能使有色布条褪色，把红色布条伸入新制氯水中，红色布条褪色，利用对比实验，得出结论：次氯酸可使有色布条褪色。
[答案] 氯气使布条褪色 HClO使布条褪色 盐酸使布条褪色 把红色布条伸入新制氯水中，红色布条褪色 次氯酸使布条褪色
1．常见的气体发生装置
① ② ③
①适用于用KClO3(MnO2)、KMnO4加热制O2
②适用于用MnO2与浓HCl共热制Cl2
③适用于H2O2制O2，CaCO3与酸反应制CO2
2．常见的除杂装置——用于除去气体中的杂质气体
3．常见的气体收集装置
4．尾气处理装置
①点燃法：如CO、H2、CH4等易燃性气体，可用此法。
②吸收法：如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用碱液吸收。
③转化法：采用一定的方法，使有毒气体转化为无毒气体后再排放，如NO、NO2若能转化为N2，即可排放。
实验室用浓盐酸和MnO2制Cl2，并以干燥的Cl2为原料进行实验，已知FeCl3易潮解。装置如图所示：
(1)装置B、C中应盛放的试剂名称分别为________、________；从A装置导出的气体若不经过B、C装置而直接进入D管，将对实验产生的不良后果是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)实验时，先点燃A处的酒精灯，让Cl2充满装置，再点燃D处酒精灯，写出D中反应的化学方程式：__________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)F装置所起的作用是___________________________________________。
(4)用石灰乳吸收氯气可制得漂粉精，写出工业制漂粉精反应的化学方程式：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] (1)浓盐酸具有挥发性，Cl2中含有HCl、H2O(g)，依次通过盛有饱和食盐水、浓硫酸的洗气瓶除去HCl、H2O(g)，得到干燥的Cl2。HCl、H2O(g)都能与铁反应生成H2，H2和Cl2混合在加热时会发生爆炸。
(2)铁粉与Cl2在加热条件下反应生成氯化铁，化学方程式为2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up10(△))2FeCl3。
(3)Cl2有毒，污染环境，所以不能直接排放到空气中，碱石灰的成分是氧化钙和氢氧化钠，Cl2和氧化钙、氢氧化钠能反应，所以可用碱石灰处理尾气，空气中有水蒸气，碱石灰还能吸收水蒸气，防止空气中的水蒸气进入E中，所以可作干燥剂。
(4)Cl2和氢氧化钙反应生成氯化钙、次氯酸钙和水，化学方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
[答案] (1)饱和食盐水 浓硫酸 未经除去的氯化氢和水蒸气随Cl2进入D中和铁能反应生成H2，H2和Cl2混合会发生爆炸
(2)2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up10(△))2FeCl3
(3)吸收多余的Cl2，防止污染环境；防止空气中的水蒸气进入E中
(4)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O
1利用Cl2制取氯化物时，要注意先排除装置中的空气。
2制备的物质若易吸水或潮解时，要注意制备该物质装置前后要防止H2Og进入。
2．实验室用如图装置制取氯气，并用氯气进行实验。回答下列问题：
(1)A中盛有浓盐酸，B中盛有MnO2。D中盛放浓H2SO4的目的是________________________________________________________________。
(2)E中为红色干布条，F中为红色湿布条，可观察到的现象是_________________________________________________________________，
对比E和F中现象的差异可得出的结论是____________________________
________________________________________________________________。
(3)G处的现象是_________________________________________________。
(4)用化学方程式表示H处尾气吸收装置中的反应原理：____________________________________________________________________。
[解析] (1)根据实验装置图知，D中盛放浓H2SO4的目的是除去氯气中的水蒸气。
(2)E中为红色干布条，F中为红色湿布条，氯气和水反应生成次氯酸，而次氯酸有强氧化性，具有漂白作用，所以可观察到的现象是E中布条不褪色，F中布条褪色，对比E和F中现象的差异可得出的结论是干燥的氯气没有漂白性，氯气和水反应生成的次氯酸有漂白性。
(3)如图所示，生成的氯气与碘化钾溶液反应生成单质碘，淀粉遇碘变蓝，所以G处的现象是棉花团变为蓝色。
(4)尾气处理时可用氢氧化钠溶液吸收氯气，反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。
[答案] (1)除去氯水中的水蒸气
(2)E中布条不褪色，F中布条褪色 干燥的氯气没有漂白性，氯气和水反应生成的次氯酸有漂白性
(3)棉花团变为蓝色
(4)Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O(合理即可)
素材1 你知道如何用自来水养金鱼吗？
首先，用容器取适量的自来水，将其放置在阳光照射的地方两天以上(三天更好)，再将其倒进鱼缸里面。这是因为自来水为了适合人类饮用，都经过了处理，其中含有氯气，此气体对于金鱼的生长不利，时间久了很容易造成金鱼中毒。将其放置在阳光照射的地方，是因为在阳光照射下，可以使得有毒物质减少，从而使得金鱼慢慢适应新的水源。
(1)自来水用Cl2消毒的原理是什么？写出化学方程式。
(2)用Cl2消毒的自来水，为了增强消毒性有哪些方法？举例说明。
(3)自来水晒过一段时间后，可以减少水中的有毒物质，发生了哪些化学反应？
[答案] (1)Cl2通入水中发生反应，生成具有强氧化性的次氯酸能够杀菌、消毒。Cl2＋H2O===HCl＋HClO。
(2)向自来水中加少量CaCO3或NaHCO3。
(3)氯气对自来水消毒后，含有少量氯气和次氯酸。经过阳光照射后，发生的化学反应有2HClOeq \(=====,\s\up10(光照))2HCl＋O2↑。
素材2 漂白粉是常用消毒剂。如果储存不当，在空气中久置后，易出现板结现象。
(1)写出工业制漂白粉的化学方程式。
(2)请根据所学知识预测该结块中所含固体物质可能有哪些？并分析漂白粉失效的原因。
(3)若探究该结块中是否含碳酸钙，请写出你所用的试剂(除水外)。
[答案] (1)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O
(2)CaCl2、CaCO3。漂白粉能与空气中的CO2反应：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3＋2HClO，次氯酸易分解而失效。
(3)盐酸、澄清石灰水。
通过本情境素材1中自来水养金鱼方法和素材2中漂白粉的应用，理解氯及其化合物的重要性质及应用。提升学生“科学态度与社会责任”的核心素养。
1．城市生活用水可用漂白粉杀菌、消毒。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．将Cl2制成漂白粉的主要目的是使它转化为较稳定的物质，便于保存和运输
C．漂白粉是由Cl2与烧碱反应制得的
D．在使用漂白粉时最好与浓盐酸共用
B [A．漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2，故A错误；B．氯水中的HClO能漂白，但易分解且不易保存、运输，所以制成固态漂白粉，故B正确；C．氯气与烧碱反应生成NaCl、NaClO和H2O，故C错误；D．漂白粉与浓盐酸发生反应生成氯气，氯气有毒，故D错误。]
2．经氯气消毒的自来水，若用于配制以下溶液：①KOH；②AgNO3；③NaHCO3；④FeCl2；⑤Na2CO3，会使配制的溶液变质的是( )
A．全部 B．②④⑤
C．②⑤D．④
A [经氯气消毒的自来水相当于较稀的氯水，含有H＋，可与KOH、NaHCO3、Na2CO3发生反应；含有Cl－，可与AgNO3反应生成AgCl；含有Cl2、HClO等氧化性物质，可将FeCl2氧化成FeCl3，故使题述溶液均变质，选A。]
3．(素养题)(双选)科学家发现，自来水用ClO2处理成饮用水更能提升自来水的品质。下列说法正确的是( )
A．ClO2、HClO的消毒原理相同
B．ClO2、Cl2稀溶液用于环境消毒，具有广谱高效的特点，对人畜无任何危害
C．ClO2在常温下为气体，在自然环境中最终转化为Cl2
D．用AgNO3溶液和稀HNO3不能确定自来水中只含有Cl－
AD [选项A，ClO2、HClO能消毒都在于其具有强氧化性；选项B，ClO2、Cl2都是有毒物质，对人畜都有危害；选项C，因为氯气性质活泼，ClO2在常温下为气体，在自然环境中最终转化产物不可能是Cl2，应该是含氯化合物；选项D，若自来水中含有SOeq \\al(2－,4)，加入AgNO3溶液时，也会产生不溶解于HNO3的Ag2SO4沉淀。]
4．(素养题)某校化学兴趣小组为研究Cl2的性质，设计如图所示装置进行实验。装置Ⅲ中夹持装置已略去，其中a为干燥的品红试纸，b为湿润的品红试纸。
Ⅰ Ⅱ Ⅳ Ⅴ
(1)实验室用MnO2和浓盐酸制备Cl2的离子方程式为
________________________________________________________________。
(2)实验过程中装置Ⅳ中的实验现象为____________。
(3)实验结束后，该组同学在装置Ⅲ中观察到b的红色褪去，但并未观察到“a无明显变化”这一预期现象。为了达到这一实验目的，你认为还需在装置Ⅱ与Ⅲ之间添加如图中的________(填序号)装置。
(4)装置Ⅴ的目的是防止尾气污染空气，写出装置Ⅴ中发生反应的离子方程式____________。
[解析] (1)实验室以MnO2和浓盐酸制备Cl2的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up10(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。(2)Cl2具有氧化性，能与KI反应生成碘单质，淀粉遇I2变蓝，所以装置Ⅳ中通入Cl2后，无色溶液变为蓝色。(3)干燥的Cl2不具有漂白性，可在装置Ⅱ和Ⅲ之间添加干燥装置，除去Cl2中的H2O(g)，根据Cl2的化学性质可知，应选浓硫酸作干燥剂，故选④。(4)装置Ⅴ盛放的是NaOH溶液，目的是防止尾气污染空气，发生反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。
[答案] (1)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up10(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O (2)无色溶液变为蓝色 (3)④ (4)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O探 究 任 务
1．氯水的性质实验探究。
2．以Cl2制备为载体的性质实验探究。
氯水的性质实验探究
所加试剂
参与反应的微粒
实验现象
离子方程式或解释
AgNO3
溶液
Cl－
白色沉淀
Cl－＋Ag＋===AgCl↓
Na2CO3
固体
H＋
有气泡产生
2H＋＋COeq \\al(2－,3)===CO2↑＋H2O
有色
布条
(湿润)
HClO
布条颜色褪去
漂白性
FeCl2
溶液
Cl2
溶液变棕黄色
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
石蕊
溶液
HClO、H＋
先变红后褪色
酸性和漂白性
选项
方法
现象
结论
A
观察氯水颜色
氯水呈黄绿色
氯水中含Cl2
B
向饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水
有无色气体产生
氯水中含HClO
C
向红色纸条上滴加氯水
红色纸条褪色
氯水具有漂白性
D
向FeCl2溶液中滴加氯水
溶液变成棕黄色
氯水具有氧化性
提出问题
收集资料
提出假设
验证假设
得出结论
氯水中哪种物质能使湿润的红色布条褪色
①氯气有强氧化性；
②氯气与冷水反应生成盐酸和次氯酸；
③次氯酸有强氧化性
①__________；
②__________；
③__________
实验①：把红色干布条放入充满干燥氯气的集气瓶中，布条不褪色；
实验②：________；
实验③：把红色布条放入稀盐酸中，布条不褪色
________
________
________
常见气体的实验室制法及其性质探究