鲁科版 (2019)必修 第一册第2节 研究物质性质的方法和程序第2课时导学案

第2课时　研究物质性质的基本程序

1．能根据氯水中的微粒种类和性质，预测氯水的性质，以培养证据推理与模型认知的化学核心素养。

2．设计实验验证氯水的性质，以培养学生科学探究与创新意识的化学核心素养。

3．通过氯气泄漏自救方案的设计，培养科学态度与社会责任的化学核心素养。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．研究物质性质的基本程序

2．氯气的物理性质

[问题探讨]　如何闻氯气的气味？

提示：Cl2有毒，不能直接闻味；取一个盛满氯气的集气瓶，稍打开玻璃片，用手轻轻地在瓶口扇动，使极少量的氯气飘进鼻孔。

3．氯气的化学性质

(1)与单质的反应

[名师点拨]

Cl2与变价金属反应时，一般生成高价金属的氯化物，与Cl2量的多少无关，如Cl2与Fe反应无论Cl2过量还是不足，生成的都是FeCl3。

(2)与水的反应

(3)与碱溶液的反应

①Cl2与NaOH溶液反应的化学方程式为2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O。利用此反应可以吸收尾气中的有毒气体Cl2，也可以制取以NaClO为有效成分的漂白液。

②工业上用Cl2和石灰乳制取漂白粉的原理与上述反应原理相似，反应的化学方程式为 2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。

1．下列说法不正确的是(　　)

A．假说经过反复验证和修正，才发展成为科学的理论

B．化学模型在研究物质的结构和性质变化时有很重要的作用

C．研究物质的性质常用观察、实验、分类、比较等方法

D．探究物质性质的基本程序是做实验并观察实验现象→分析、解释，得出结论

解析：选D　探究物质性质的基本程序是观察物质的外部特征→预测物质的性质→实验和观察→解释和结论，D选项错误。

2．下列实验现象的叙述中，不正确的是(　　)

A．将氯水滴入Na2CO3溶液中有气泡产生

B．铁丝在Cl2中燃烧，产生棕褐色的烟

C．钠在Cl2中燃烧，生成白色的雾

D．铜丝在Cl2中燃烧，生成棕黄色的烟

解析：选C　氯水中含有HCl，HCl可以与碳酸钠反应生成氯化钠、二氧化碳和水，因此溶液中有气泡产生，故A正确；铁与氯气反应生成氯化铁，产生棕褐色的烟，故B正确；钠在氯气中燃烧生成氯化钠，产生白色的烟，故C错误；红热的铜丝在氯气中燃烧，生成氯化铜，产生棕黄色的烟，故D正确。

3．下列关于氯及其化合物的叙述中，正确的是(　　)

①氯气的性质很活泼，它与氢气混合光照后会发生爆炸

②实验室制氯气时，为了防止环境污染，多余氯气用氢氧化钙溶液吸收

③向久置的氯水中滴入紫色石蕊试液，溶液将先变红后褪色

④检验HCl气体中是否混有Cl2的方法是将气体通入硝酸银溶液

⑤除去Cl2中的HCl，可使气体通过饱和碳酸氢钠溶液

⑥在含有NaOH的酚酞试液中加入新制氯水，红色褪去，说明氯水中含有HClO

A．①　　　　　　　　　 B．③④⑥

C．②⑤ D．①⑤⑥

解析：选A　②实验室制氯气时，为了防止污染环境，多余氯气常用氢氧化钠溶液吸收，因氢氧化钙溶解度较小，吸收效率差，所以不能用氢氧化钙溶液吸收多余氯气，故错误；③久置氯水的主要成分是稀盐酸，滴入紫色石蕊试液，溶液只会变红，不会褪色，故错误；④氯化氢和氯气都能与硝酸银溶液生成氯化银白色沉淀，检验氯化氢气体中是否混有氯气，应将气体通入淀粉碘化钾溶液中，观察溶液是否变蓝色，故错误；⑤氯化氢和氯气都能与饱和碳酸氢钠溶液反应，除去氯气中的氯化氢气体的方法是使气体通过饱和食盐水溶液，故错误；⑥新制氯水中含有盐酸和次氯酸，在含有NaOH的酚酞试液中加入新制氯水，红色褪去的原因可能是盐酸和次氯酸与氢氧化钠溶液发生中和反应的缘故，也可能是次氯酸具有强氧化性使有机色质漂白褪色，则红色褪去不能说明氯水中含有次氯酸，应向褪色的溶液中再加入氢氧化钠溶液，若溶液不变红色，说明氯水中含有次氯酸，故错误；①正确，故选A。

[实验]　探究氯水的性质

(1)向紫色石蕊试液中滴入氯水，溶液先变红后褪色，证明氯水中含有H＋、HClO。

(2)向AgNO3溶液中滴入氯水，溶液中出现白色沉淀，说明氯水中含有Cl－，反应的化学方程式为AgNO3＋HCl===AgCl↓＋HNO3。

(3)向CaCO3固体中加入氯水，CaCO3固体逐渐溶解，表面产生气泡。将气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊。说明氯水中含有H＋，反应的化学方程式为CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O。

(4)光照氯水产生气泡，颜色变浅，说明氯水中含有HClO，且HClO不稳定，光照下分解：2HClO2HCl＋O2↑。

[问题探讨]

(1)氯气、液氯和氯水有什么区别？

提示：

(2)氯气有漂白性吗？

提示：干燥的氯气不能使有色布条褪色，所以氯气没有漂白性，氯气与水反应生成的HClO才有漂白性。

(3)新制氯水和久置氯水的成分一样吗？为什么？新制氯水如何保存？

提示：不一样。①由于溶解于水的氯气只有少量与水发生反应：Cl2＋H2O===HCl＋HClO，所以氯水中的微观粒子有七种，它们分别为H2O、Cl2、HClO、H＋、Cl－、ClO－、OH－。②氯水久置时，由于HClO不稳定，见光或受热易分解，促使Cl2继续与H2O反应，最终使Cl2消耗完全，使溶液变为稀盐酸。③新制氯水要盛放在棕色试剂瓶中，并将试剂瓶放置在阴凉处保存。

(4)怎样用实验证明氯气与水发生了反应？

提示：将干燥的氯气依次通过盛有干燥红纸条的集气瓶和盛有湿润红纸条的集气瓶，干燥红纸条不褪色说明氯气与红纸条不反应。湿润红纸条褪色说明氯气能与水反应，且有一种生成物能使有色物质褪色。

1．氯水的成分

2．新制氯水的多重性质

[名师点拨]　

(1)新制氯水为混合物，由H2O、Cl2、HClO、Cl－、H＋、ClO－、OH－(极少量)组成。新制氯水在与不同物质发生反应时，表现出不同成分的相关性质，即新制氯水组成的多样性，表现为性质的复杂性。

(2)次氯酸的特殊性

①弱酸性：酸性：HClO<H2CO3。

②不稳定性(见光易分解)：2HClO2HCl＋O2↑。

③具有漂白性和消毒作用。

(3)由于HClO见光易分解生成HCl和O2，故新制氯水久置会变成稀盐酸。

1.某同学在一pH试纸上滴几滴新制氯水，现象如图所示，下列有关该实验的说法中正确的是(　　)

A．该实验说明Cl2分子具有漂白性

B．该实验说明H＋扩散速度比HClO分子快

C．将实验后的pH试纸在酒精灯上微热，试纸又恢复为原来的颜色

D．若用久置的氯水进行实验，会产生相同的实验现象

解析：选B　HClO具有漂白性，Cl2无漂白性，A错误；由实验可知，滴加氯水的区域变成白色，而周围变成红色，可说明H＋的扩散速度比HClO分子快，B正确；HClO的漂白性持久、稳定，实验后的pH试纸加热不会恢复原来的颜色，C错误；久置的氯水主要成分为稀盐酸，无漂白性，故不会产生相同的实验现象，D错误。

2．在氯水中存在多种分子和离子，它们在不同的反应中表现出各自的性质。下列实验现象和结论一定正确的是(　　)

A．氯水和液氯都是混合物

B．向氯水中滴加石蕊试液，溶液先变红后褪色，说明溶液中有盐酸和次氯酸

C．加入盐酸酸化，再加入硝酸银溶液产生白色沉淀，说明氯水中有Cl－存在

D．加入NaOH溶液，氯水浅黄绿色消失，说明有HClO分子存在

解析：选B　氯水属于混合物，但是液氯的成分只有氯气分子，属于纯净物，故A错误；氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，其中H＋可使石蕊试液变红，HClO可使石蕊试液褪色，故B正确；加入盐酸，会引入氯离子，不能确定氯水中含有Cl－，故C错误；加入NaOH溶液，氯水浅黄绿色消失，是由于氯气和氢氧化钠溶液反应，不能证明有HClO分子存在，故D错误。

3．氯水中含有多种成分，因而具有多种性质，根据新制氯水分别与如图所示四种物质发生的反应填空(a、b、c、d、e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“b”“c”“d”或“e”)。

(2)c过程中的现象是_____________________________，e过程中的现象是____________________，e过程中反应的化学方程式为________________________________，b过程中反应的化学方程式为___________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)久置的氯水变为__________，用化学方程式表示为____________________________。

(4)实验室保存饱和氯水的方法是_______________________________________________

_________________________________________。

解析：氯水中的HClO有漂白性，可以使有色物质褪色，且HClO见光易分解。氯水中含有Cl－、H＋等。氯水中的HClO见光分解，故应置于棕色试剂瓶中避光保存。

答案：(1)d　(2)有白色沉淀产生　氯水的浅黄绿色消失　Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O　Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O　(3)稀盐酸　2HClO2HCl＋O2↑

(4)置于棕色试剂瓶中密封避光保存

4．某同学在一次实验中发现：将新制氯水逐滴加入含有酚酞的氢氧化钠溶液中，当加到最后一滴时溶液的红色突然消失。

(1)知识储备：将氯气通入水中的化学方程式为________________________。

(2)探究“溶液的红色突然消失”的原因。

①猜想：a.氯水中的盐酸中和了NaOH，使酚酞由红色变成无色；

b．______________________。

②设计实验：向已褪色的溶液中继续滴加NaOH溶液至过量，若现象为________________，则证明“猜想a”正确；若现象为____________________，则证明“猜想b”正确。

解析：(1)氯气与水反应的化学方程式为Cl2＋H2O===HCl＋HClO。

(2)①氯水中含有盐酸，盐酸具有酸性，能够与氢氧化钠发生中和反应，酚酞在碱性环境下才显示红色；次氯酸具有漂白性，能使红色的酚酞变成无色。②要证明红色褪去的原因是a或b，可以通过以下实验：向已经褪色的溶液中继续加入NaOH溶液，直至溶液呈碱性，若溶液恢复红色，则说明是溶液的碱性被中和导致褪色，反之，则是酚酞被漂白而褪色。

答案：(1)Cl2＋H2O===HCl＋HClO

(2)①氯水中的HClO有漂白性，使酚酞褪色　②红色重新出现　红色不再出现(或不变色)

随着新型冠状病毒感染的肺炎确诊病例越来越多，消毒成了人们关注的话题。冠状病毒属于有包膜的亲脂类病毒。就目前的认知来说，它也是最容易被杀灭的微生物。含氯消毒剂能杀灭病毒，常用的含氯消毒剂有液氯、漂白粉、84消毒液、二氧化氯等。

1．日常生活中84消毒液常用于生活用具的消毒，其主要成分是什么？

提示：NaClO。

2．工业上以氯气为原料制备漂白液、漂白粉，其主要成分是什么？漂白粉的有效成分是什么？

提示：漂白液的主要成分是NaClO、NaCl；漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2、CaCl2，其有效成分是Ca(ClO)2。

3．氯气有毒，实验室制取氯气时，多余的氯气怎样处理？

提示：常用NaOH溶液吸收。

4．漂白粉中起漂白作用的是HClO，为什么工业上都不保存HClO，而保存漂白粉？

提示：HClO不稳定，见光易分解，久置后会变质，所以制备稳定的次氯酸盐更便于储存和运输。

1．次氯酸的漂白原理、特点及应用范围

2．次氯酸盐

(1)84消毒液与漂白粉的对比

(2)漂白粉的漂白原理及失效原因

①漂白原理：漂白粉与稀盐酸或空气中的水和二氧化碳反应，生成HClO。

Ca(ClO)2＋2HCl===CaCl2＋2HClO，Ca(ClO)2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO。

②失效原因：Ca(ClO)2在空气中与CO2和H2O反应生成HClO和CaCO3，HClO不稳定，见光或受热易分解。因此，漂白粉放置久了易变质失效，应密封保存。

[名师点拨]

(1)干燥的氯气没有漂白性，湿润的氯气有漂白性是由于氯气与水反应生成了具有漂白性的HClO。

(2)次氯酸是一元弱酸，其酸性比碳酸弱。

(3)工业上制备漂白粉是用Cl2与石灰乳反应而不是与澄清石灰水反应。

(4)次氯酸盐的漂白和消毒作用通常是靠转化为HClO来实现的。

3．二氧化氯

二氧化氯(ClO2)也可用于漂白和消毒。其漂白能力和消毒能力比氯气强且使用起来更加安全。

1．下列物质中，不能使有色布条褪色的是(　　)

A．次氯酸钠溶液　　　　　 B．次氯酸钙溶液

C．氯水 D．氯化钙溶液

解析：选D　氯水中含有HClO，次氯酸钠、次氯酸钙溶液与空气中的CO2反应可产生HClO，故上述三者均有漂白性，氯化钙溶液中不含有也不能生成HClO，其没有漂白性。

2．下列说法正确的是(　　)

A．漂白粉是纯净物，84消毒液是混合物，两者都可以长期保存

B．漂白粉中含有次氯酸，所以漂白粉能使有机色质褪色

C．工业上将氯气通入澄清石灰水中制取漂白粉

D．漂白粉在空气中容易失效的原因是Ca(ClO)2与CO2、H2O反应生成的HClO不稳定

解析：选D　漂白粉和84消毒液均是混合物，二者长期保存均可变质；漂白粉中不含HClO，其与空气中的CO2和H2O反应后才会产生HClO；工业上制取漂白粉是用Cl2与石灰乳反应；漂白粉在空气中容易失效的原因是Ca(ClO)2易与空气中的CO2和H2O反应生成HClO，HClO不稳定易分解。

3．在抗击新冠病毒疫情中，要将大量漂白粉和漂白液用于环境杀菌、消毒。下列说法正确的是(　　)

A．漂白粉是纯净物，漂白液是混合物

B．漂白粉的有效成分是CaCl2

C．漂白液的有效成分是Na2O2

D．漂白粉发生漂白作用时主要反应为Ca(ClO)2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO

解析：选D　漂白粉是CaCl2和Ca(ClO)2的混合物，有效成分是Ca(ClO)2，漂白液是效成分为NaClO的溶液，也是混合物，A、B、C项错误；漂白粉与空气中的CO2、H2O反应：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，生成的HClO具有漂白作用，D项正确。

[分级训练·课课过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质，下列说法不正确的是(　　)

A．红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧，产生棕黄色的烟

B．钠在氯气中燃烧，产生白色的烟

C．纯净的H2在Cl2中安静地燃烧，产生苍白色火焰，集气瓶口出现白色烟雾

D．氯气能与水反应生成次氯酸和盐酸，久置的氯水最终变为稀盐酸

解析：选C　红热的铜丝在氯气中剧烈燃烧，产生棕黄色的烟，故A正确；钠在氯气中燃烧生成氯化钠，产生白色的烟，故B正确；纯净的H2在Cl2中安静地燃烧，发出苍白色火焰，生成的氯化氢易挥发，在集气瓶口出现白雾，不是烟，故C错误；氯气能与水反应生成次氯酸和盐酸，次氯酸见光易分解生成氧气和氯化氢，因此久置的氯水最终变为稀盐酸，故D正确。

2．非金属单质溴与氯气的性质很相似。在探究溴单质的性质时，其基本程序应该是(　　)

A．做实验并观察实验现象→分析、解释，得出结论

B．观察溴的外观性质→做实验并观察实验现象→分析、解释，得出结论

C．观察溴的外观性质→预测溴的化学性质→做实验并观察实验现象→分析、解释，得出结论

D．预测溴的性质→做实验并观察实验现象→分析、解释，得出结论→观察溴的外观性质

解析：选C　研究物质性质的基本程序：①观察物质的外观性质，②预测物质的性质，③实验和观察，④解释及得出结论。

3．下列关于氯水的说法正确的是(　　)

A．新制氯水应保存在无色试剂瓶中

B．氯水放置数天后酸性增强

C．将氯水滴在pH试纸上，试纸一定显红色，因为氯水中含有HCl

D 向氯水中加入NaHCO3粉末，有气泡产生，说明氯水中含有HClO

解析：选B　新制氯水中含有HClO，HClO见光易分解，从而导致其变质，所以新制氯水应该避光保存，保存在棕色玻璃试剂瓶中，故A错误；氯水中含有HClO，HClO具有漂白性，会将试纸漂白，所以不一定显红色，故C错误；HClO的酸性比碳酸弱，无法与碳酸氢钠反应生成二氧化碳，加入NaHCO3粉末，有气泡产生是因为氯水中含有HCl，故D错误。

4．下列说法不正确的是(　　)

A．用氯气制漂白粉的主要目的是转变为较稳定便于贮存的物质

B．漂白粉在空气中容易失效的原因是次氯酸钙易和空气中的水及二氧化碳反应

C．氯原子最外层有7个电子，故在化学反应中易结合一个电子而形成Cl－

D．次氯酸是一种弱酸是因为次氯酸不稳定，易分解

解析：选D　次氯酸钙的稳定性大于次氯酸，故A正确；次氯酸钙易和空气中的水及二氧化碳反应生成碳酸钙和次氯酸，故B正确；氯原子最外层有7个电子，在化学反应中易结合一个电子而形成Cl－，故C正确；因为次氯酸在水中只能部分电离，所以次氯酸是弱酸，故D错误。

5．高一3班某同学设计如图所示装置研究氯气能否与水发生反应。

气体a是含有少量空气和水蒸气的氯气。请回答下列问题：

(1)浓硫酸的作用是____________________________________________________。

(2)与本实验研究结论相关的实验现象为______________________________________

________________________________________________________________________。

(3)从物质性质的方面来看，这样的实验设计存在缺陷。请用化学方程式表达图中D框克服事故隐患的措施：__________________________________。

(4)工业上利用Cl2制盐酸，其化学方程式为______________________。检验一瓶氯水是否已经完全变质，可选用的试剂是____________(填字母)。

A．硝酸银溶液　　　　　　　 B．酚酞溶液

C．碳酸钠溶液 D．紫色石蕊溶液

解析：(1)a气体中含有氯气和水蒸气，需要用浓硫酸干燥；(2)干燥的氯气不具有漂白性，氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，化学方程式为Cl2＋H2O===HCl＋HClO，次氯酸具有漂白性，故答案为装置B中的有色布条不褪色，装置C中的有色布条褪色；(3)氯气有毒，应进行尾气处理，不能随意排放到空气中，可用碱溶液来吸收：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O；(4)氢气与氯气反应生成HCl，溶于水得到盐酸，发生的反应为H2＋Cl22HCl；久置氯水的成分为稀盐酸，新制氯水的主要成分为Cl2、HCl、HClO，新制氯水和稀盐酸均能与AgNO3溶液反应生成白色沉淀，均能与Na2CO3溶液反应放出CO2气体，遇酚酞溶液均无明显现象。新制氯水中加入紫色石蕊溶液先变红后褪色，而稀盐酸中加入紫色石蕊溶液只变红色。

答案：(1)除去氯气中的水蒸气，干燥氯气　(2)装置B中的有色布条不褪色，装置C中的有色布条褪色　(3)没有尾气吸收装置；Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O

(4)H2＋Cl22HCl　D