高考化学一轮复习第5章非金属及其化合物第18讲氯及其化合物学案

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1．了解氯及其化合物的主要性质、应用以及对生态环境的影响。
2．掌握实验室制取氯气的原理、装置、操作及注意事项，增强绿色环保意识。
考点一 氯及其化合物的性质和应用
1．氯气的物理性质
氯气是一种 eq \(□,\s\up1(1)) ________色、有 eq \(□,\s\up1(2)) ________气味的气体，密度比空气的 eq \(□,\s\up1(3)) ________，沸点为－34.6 ℃， eq \(□,\s\up1(4)) ______液化。1体积的水可溶解约2体积的氯气；氯气难溶于饱和食盐水。
[特别提醒]
实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是用手在瓶口轻轻扇动，仅使极少量气体飘进鼻孔，如右图所示。
2．氯气的化学性质
(1)从原子结构的角度认识氯气的氧化性。

(2)从化合价的角度认识Cl2的歧化反应。
①氯气溶于水，部分氯气与水反应，离子方程式为 eq \(□,\s\up1(13)) ________________________________________________________。
②Cl2与NaOH溶液反应的离子方程式为 eq \(□,\s\up1(14)) __________________________________________________________。
③Cl2与石灰乳反应的化学方程式为 eq \(□,\s\up1(15)) __________________________________________________________。
3．从平衡的角度理解氯水的成分和性质
(1)氯水中的三个平衡、七种微粒。
(2)氯水性质的多样性。
4．次氯酸和次氯酸盐
(1)
(2)
(3)
[答案自填] eq \(□,\s\up1(1)) 黄绿 eq \(□,\s\up1(2)) 刺激性 eq \(□,\s\up1(3)) 大 eq \(□,\s\up1(4)) 易 eq \(□,\s\up1(5)) 2Fe＋3Cl2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2FeCl3 eq \(□,\s\up1(6)) 棕红 eq \(□,\s\up1(7)) Cu＋Cl2 eq \(=====,\s\up7(△)) CuCl2 eq \(□,\s\up1(8)) 棕黄
eq \(□,\s\up1(9)) 苍白 eq \(□,\s\up1(10)) Cl2＋2KI===2KCl＋I2 eq \(□,\s\up1(11)) Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl eq \(□,\s\up1(12)) Cl2＋2FeCl2===2FeCl3 eq \(□,\s\up1(13)) Cl2＋H2O⇌H＋＋Cl－＋HClO eq \(□,\s\up1(14)) Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O eq \(□,\s\up1(15)) 2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O eq \(□,\s\up1(16)) 弱 eq \(□,\s\up1(17)) 2HClO eq \(=====,\s\up7(光照)) 2HCl＋O2↑ eq \(□,\s\up1(18)) 棕色
eq \(□,\s\up1(19)) NaClO eq \(□,\s\up1(20)) 2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
eq \(□,\s\up1(21)) CaCl2和Ca(ClO)2 eq \(□,\s\up1(22)) Ca(ClO)2 eq \(□,\s\up1(23)) 2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O eq \(□,\s\up1(24)) 碱 eq \(□,\s\up1(25)) 氧化 eq \(□,\s\up1(26)) Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3＋2HClO eq \(□,\s\up1(27)) Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3＋2HClO、2HClO eq \(=====,\s\up7(光照)) 2HCl＋O2↑
[易错秒判]
(1)标准状况下，11.2 L Cl2与水充分反应转移的电子数为0.5NA( )
(2)氯水显酸性，可用pH试纸测定氯水的pH( )
(3)氯气可以使湿润的有色布条褪色，所以氯气具有漂白性( )
(4)向新制氯水中加入碳酸钙粉末或亚硫酸钙粉末，能增强氯水的漂白效果( )
(5)NaClO是“84”消毒液的有效成分，在使用“84”消毒液时，将其在空气中放置一段时间后漂白效果更好( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
1．氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质，它具有较强的氧化性。下列叙述中不正确的是( )
A．红热的铜丝在氯气中剧烈燃烧，生成棕黄色的烟
B．通常状况下，干燥的氯气能与Fe反应
C．金属钠在氯气中燃烧，生成白烟
D．镁可以在氯气中燃烧，生成氯化镁
答案：B
2．(2024·佛山模拟)常用的含氯消毒剂有液氯、漂白粉、“84”消毒液、二氧化氯等。下列说法错误的是 ( )
A．工业制取“84”消毒液的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
B．漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2
C．工业上制取漂白粉是将Cl2通入澄清石灰水中
D．漂白粉久置失效是因为有效成分与空气中的CO2和水反应生成的HClO见光分解
解析：选C。氯气与NaOH溶液反应制备“84”消毒液，反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，故A正确；工业上采用氯气与石灰乳反应制备漂白粉，漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2，故B正确、C错误；次氯酸钙与空气中的二氧化碳、水反应生成HClO，HClO见光易分解，则漂白粉久置失效是因为有效成分与空气中的CO2和水反应生成的HClO见光分解，故D正确。
3．根据下列装置图回答问题：
(1)装置A、B通入干燥的Cl2后，观察到的现象是_____________________________________________________________
________________________________________________________，
根据现象可得出的结论是_____________________________________________________________
_______________________________________________________。
(2)装置B中发生反应的离子方程式是_____________________________________________________________
_____________________________________________________。
(3)实验开始后，观察到装置C中的现象是_____________________________________________________________
_____________________________________________________。
(4)装置D中发生反应的离子方程式是_____________________________________________________。
(5)装置E中发生反应的离子方程式是________________________________________________________。
(6)装置F的作用是______________________________________。
答案：(1)装置A中干燥的红色布条不褪色，装置B中湿润的红色布条褪色 Cl2无漂白性，Cl2与水反应生成的HClO具有漂白性 (2)Cl2＋H2O⇌H＋＋Cl－＋HClO
(3)溶液先变为红色，后褪色 (4)Cl2＋SO eq \\al(2－,3) ＋H2O===2H＋＋SO eq \\al(2－,4) ＋2Cl－ (5)2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－
(6)吸收氯气，防止污染环境
4．二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色易溶于水的气体，常用于饮用水消毒；NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，常用来漂白织物等。
(1)NaClO2在酸性条件下反应生成ClO2和NaCl，写出反应的离子方程式： ________________________________________________
_________________________________________________。
(2)ClO2在强碱性环境中易失效，可能的原因是ClO2会发生歧化反应生成ClO eq \\al(－,3) 和ClO eq \\al(－,2) ，写出反应的离子方程式：_____________________________________________________________
__________________________________________________。
(3)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为____________(计算结果保留两位小数)。
解析：(3)NaClO2在杀菌消毒的过程中被还原为Cl－，1 ml NaClO2得到电子的物质的量为4 ml，1 ml Cl2被还原为Cl－时得到电子的物质的量为2 ml，故1 g NaClO2得到电子的物质的量为 eq \f(4,90.5) ml，根据“有效氯含量”的定义可知，NaClO2的有效氯含量为 eq \f(4,90.5) ml× eq \f(1,2) ×71 g/ml≈1.57 g。
答案：(1)5ClO eq \\al(－,2) ＋4H＋===Cl－＋4ClO2↑＋2H2O
(2)2ClO2＋2OH－===ClO eq \\al(－,3) ＋ClO eq \\al(－,2) ＋H2O
(3)1.57
考点二 氯气的实验室制法
1．制取原理
写出下列有关反应的离子方程式：
(1)MnO2和浓盐酸： eq \(□,\s\up1(1)) _______________________________。
(2)Ca(ClO)2与浓盐酸： eq \(□,\s\up1(2)) _________________________
________________________________________________。
(3)KClO3与浓盐酸： eq \(□,\s\up1(3)) ________________________________
_________________________________________________。
(4)KMnO4与浓盐酸： eq \(□,\s\up1(4)) __________________________
_______________________________________。
2．实验装置
3．注意事项
(1)反应物的选择：必须用浓盐酸，稀盐酸与MnO2不反应，且随着反应的进行，浓盐酸变为稀盐酸时，反应停止，故盐酸中的HCl不可能全部参与反应。
(2)加热温度：不宜过高，以减少HCl挥发。
(3)实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2后，再拆卸装置，避免污染空气。
(4)尾气吸收时，用NaOH溶液吸收Cl2，不能用澄清石灰水吸收，因为澄清石灰水中Ca(OH)2 的含量少，Cl2吸收不完全。
[答案自填] eq \(□,\s\up1(1)) MnO2＋4H＋＋2Cl－ eq \(=====,\s\up7(△)) Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O eq \(□,\s\up1(2)) ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O eq \(□,\s\up1(3)) ClO eq \\al(－,3) ＋5Cl－＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O eq \(□,\s\up1(4)) 2MnO eq \\al(－,4) ＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O eq \(□,\s\up1(5)) 饱和食盐水 eq \(□,\s\up1(6)) 浓硫酸 eq \(□,\s\up1(7)) 向上排空气 eq \(□,\s\up1(8)) 排饱和食盐水 eq \(□,\s\up1(9)) 淀粉KI
eq \(□,\s\up1(10)) 品红
[易错秒判]
(1)用MnO2制备氯气时，若无浓盐酸，则可用稀盐酸代替( )
(2)用饱和Na2CO3溶液可以除去Cl2中混有的HCl( )
(3)浓硫酸和碱石灰都可用于干燥Cl2( )
(4)用干燥的淀粉碘化钾试纸检验Cl2是否收集满( )
(5)含0.4 ml HCl的浓盐酸与足量的MnO2共热，能得到0.1 ml Cl2( )
(6)Cl2能和碱溶液发生反应，故实验室中尾气处理时可用澄清石灰水( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
1．(2024·汕头统考)实验室利用反应KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O制取Cl2时，下列装置不能达到相应实验目的的是( )
解析：选B。A.常温下，KClO3固体能和浓盐酸反应制取氯气，A项能达到相应实验目的；B.氯气和氯化氢气体均能与饱和NaHCO3溶液反应，要除去氯气中混有的氯化氢气体，洗气瓶中的试剂应是饱和食盐水，B项不能达到相应实验目的；C.浓硫酸可用来干燥氯气，C项能达到相应实验目的；D.氯气的密度比空气的大，可采用向上排空气法收集氯气，D项能达到相应实验目的。
2．某同学利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4的装置如下图所示(夹持装置略)：
已知：锰酸钾(K2MnO4)在浓强碱溶液中可稳定存在，碱性减弱时易发生反应：3MnO eq \\al(2－,4) ＋2H2O===2MnO eq \\al(－,4) ＋MnO2↓＋4OH－。
(1)装置A中支管a的作用是_________________________；
装置C中的试剂为________________；装置A中制备Cl2的化学方程式为___________________________________________。
(2)上述装置存在一处缺陷，会导致KMnO4产率降低，改进的方法是______________________________________________。
解析：(1)装置A中盛装浓盐酸的仪器为恒压滴液漏斗，支管a的作用是平衡气压，使浓盐酸顺利滴下；装置C的作用是吸收未反应的Cl2，应选用NaOH溶液；Ca(ClO)2和浓盐酸在装置A中发生归中反应产生Cl2，反应的化学方程式为Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O。(2)锰酸钾在浓强碱溶液中可稳定存在，碱性减弱时易发生反应3MnO eq \\al(2－,4) ＋2H2O===2MnO eq \\al(－,4) ＋MnO2↓＋4OH－，一部分MnO eq \\al(2－,4) 转化为MnO2，导致最终KMnO4的产率低，而浓盐酸易挥发，会中和装置B中的碱，导致装置B中浓强碱溶液的浓度减小，故改进措施是在装置A、B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶吸收挥发出来的HCl。
答案：(1)平衡气压，使浓盐酸顺利滴下 NaOH溶液
Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O
(2)在装置A、B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶
1.(2023·新高考江苏卷)实验室制取Cl2的实验原理及装置均正确的是( )
答案：C
2．(2022·浙江6月选考)关于反应Cl2(g)＋H2O(l)⇌HClO(aq)＋H＋(aq)＋Cl－(aq) ΔH