人教版 (2019)必修 第一册第二节 氯及其化合物第一课时导学案

第一课时　氯气的性质

1．能从原子结构的视角认识氯元素是一种很活泼的非金属元素，其单质具有强氧化性。

2．通过实验探究氯气的化学性质，掌握氯气与金属单质、非金属单质及水、碱的反应，以促进科学探究与创新意识化学核心素养的发展。

1．氯气的发现

18世纪70年代，瑞典化学家舍勒(K.W.Scheele,1742—1786)将软锰矿(主要成分是MnO2)与浓盐酸混合加热，产生了一种能溶于水的黄绿色、有刺激性气味的气体。受当时流行学说的影响，舍勒未能确认这种气体。

2．氯气的命名

1810年，英国化学家戴维(S.H.DaVy，1778—1829)以大量事实为依据，确认这种黄绿色气体是一种新元素组成的单质，并将这种元素命名为chlorine。这一名称来自希腊文，有“绿色”的意思。中文译名曾为“绿气”，后改为“氯气”。

氯气性质的相关数据：

[问题探讨]

1．依据上述信息中提供的氯气的性质，你如何收集一瓶这种黄绿色气体？

提示：因Cl2的密度大于空气的密度，故可用向上排空气法收集，但不能用排水法收集。

2．氯气有毒，若遇到氯气泄漏，你应如何处理？

提示：逆风向高处撤离并报警。

3．从氯气的发现到氯被确认为一种新元素，时间长达三十多年，其间经历了数位科学家的不懈探索。你从这一史实中得到什么启示？

提示：①科学研究需要有正确的理论做指导，错误的理论只能浪费时间和精力；②科学研究需要以大量事实为依据，只有大量事实才能推翻错误的理论，建立正确的理论或推动科学理论的发展；③科学研究需要有热爱科学的思想和奉献科学的精神。

2．氯的原子结构

氯的原子结构示意图为，氯原子的最外层上有7个电子，在化学反应中很容易得到1个电子，使最外层达到8个电子的稳定结构。因此，氯气是很活泼的非金属单质，具有强氧化性。

3．氯气的物理性质

[名师点拨]

(1)闻气体时的操作方法如右图所示。用手轻轻在集气瓶口扇动，使极少量的气体飘进鼻孔。

(2)低温和加压的条件下，氯气(Cl2)可转变为液态(称为液氯)和固态，二者都是纯净物。

(3)氯气有毒，人吸入少量氯气会使鼻和喉头的黏膜受到刺激，引起咳嗽和胸部疼痛，吸入大量氯气会中毒致死。因此做氯气相关实验时要注意安全。

1．下列说法正确的是(　　)

A．实验室用排水法收集氯气

B．闻氯气气味时，用手轻轻在集气瓶口扇动，使极少量氯气飘进鼻孔

C．Cl－和Cl2均有毒

D．Cl－和Cl2均呈黄绿色

解析：选B　氯气能溶于水，密度比空气的大，不能用排水法收集氯气，应该用向上排空气法收集。Cl－无色、无毒。

2．将氯气通过软管灌入田鼠洞中可用于消灭田鼠，这是利用了Cl2的哪些性质(　　)

①黄绿色　②密度比空气大　③有毒　④容易液化

A．①② B．②③

C．③④ D．①④

解析：选B　氯气可以用来消灭田鼠利用了它的毒性，使田鼠中毒死亡；将氯气通过软管灌入田鼠洞中，氯气的密度比空气的大，与空气混合时，在混合气体的下部，所以能够被田鼠吸入，从而达到灭鼠的目的。

[实验1]　探究氯气与金属单质的反应

[问题探讨]

(1)能否通过两种单质直接化合的方法制取FeCl2？说明理由。

提示：不能；因为Fe与Cl2化合生成的是FeCl3而不是FeCl2。

(2)常温下，能不能用钢瓶储运液氯？说明理由。

提示：能；原因是常温下，干燥的Cl2与Fe不反应。

[实验2]　探究氯气与非金属单质(如H2)的反应

[问题探讨]

(1)在点燃氢气前，需要进行的实验操作是什么？

提示：检验氢气的纯度。

(2)通过H2在Cl2中的燃烧，你对燃烧的条件及其本质有什么新的认识？

提示：H2在O2中可以燃烧，在Cl2中也可以燃烧，由此可知燃烧不一定有O2参加，燃烧的本质是氧化还原反应，所有的发光、发热的剧烈的氧化还原反应都称为燃烧。

氯气与单质的反应

[名师点拨]

(1)Cl2是具有强氧化性的非金属单质，与变价金属反应时，生成高价态的金属氯化物，如与Fe反应生成FeCl3而不是FeCl2，Cu与Cl2反应生成的是CuCl2而不是CuCl(氯化亚铜)。

(2)任何发光、发热的剧烈的氧化还原反应都称为燃烧。

(3)描述现象时，固体小颗粒分散在空气中形成“烟”，液体小液滴分散在空气中形成“雾”。

1．下列关于对燃烧现象的认识中，不正确的是(　　)

A．燃烧一定是氧化还原反应

B．燃烧一定发光放热

C．燃烧一定是化学反应

D．燃烧一定有氧气参与

解析：选D　燃烧是剧烈的发光、发热的氧化还原反应，故A、B、C正确；但燃烧不一定有氧气参与，如铁在氯气中燃烧生成氯化铁，故D错误。

2．下列化合物中，不能通过两种单质间化合直接制取的是(　　)

A．FeCl3　　　 B．CuCl2　　　

C．HCl　　　 D．FeCl2

解析：选D　Cl2与金属反应生成高价态的氯化物，所以FeCl2不能由两种单质直接化合制取。

3．下列实验现象的描述正确的是(　　)

A．氢气在氯气中燃烧，发出苍白色火焰，瓶口上方有白色烟雾

B．铜在氯气中燃烧，产生棕黄色烟，产物溶于水，溶液呈蓝绿色

C．铁丝在氯气中燃烧，产生棕红色的浓烟，产物溶于水，溶液呈浅绿色

D．钠在空气中燃烧，发出黄色的火焰，生成白色固体

解析：选B　氢气在氯气中燃烧生成氯化氢，可形成白雾，不会出现烟，A项错误；氯气具有强氧化性，红热的铜丝在氯气中燃烧，生成氯化铜，现象为产生棕黄色的烟，加入少量水形成蓝色溶液，B项正确；铁与氯气反应生成棕褐色的氯化铁，可发出棕褐色的烟，产物溶于水，溶液呈棕黄色，C项错误；钠在空气中燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体，D项错误。

(一)氯气与水的反应

[实验]　探究氯水的漂白性

[问题探讨]

1．为什么干燥的Cl2无漂白性，湿润的Cl2有漂白性？

提示：湿润的Cl2有漂白性的原因是Cl2与水反应生成了HClO，HClO具有强氧化性，能漂白有色物质。

2．能否用pH试纸测定氯水的pH？为什么？

提示：不能；因为氯水中含有HClO，能将pH试纸漂白，不能测得溶液的pH。

3．Cl2与H2O的反应是氧化还原反应吗？若是，写出反应的化学方程式并分析氧化剂、还原剂分别是什么物质？

提示：Cl2与H2O的反应中存在元素化合价的变化，是氧化还原反应，发生化合价升高和降低的都是氯元素，故Cl2既是氧化剂又是还原剂。化学方程式为Cl2＋H2O===HCl＋HClO。

(二)氯气与碱的反应

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。

[问题探讨]

1．84消毒液的有效成分是NaClO，工业制取该漂白液的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。

2．漂白粉的成分是CaCl2、Ca(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2，工业制取漂白粉的化学方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。

3．漂白粉应密封并置于阴凉处保存的原因是什么？

提示：Ca(ClO)2与空气中的CO2和水反应生成不稳定的HClO而变质失效。

4．工业上制取漂白粉是将Cl2通入澄清石灰水还是石灰乳中？为什么？

提示：将Cl2通入石灰乳中；原因是Ca(OH)2微溶于水，澄清石灰水中Ca(OH)2的量少，不适合工业大规模生产。

1. 氯气与H2O的反应

(1)在25 ℃时，1体积的水可溶解约2体积的氯气，氯气的水溶液称为氯水。Cl2溶于水同时与水发生反应，化学方程式为Cl2＋H2O===HCl＋HClO。氯气不具有漂白性，氯水具有漂白性，是因为氯水中含有HClO。

(2)氯水的性质

2．氯气与碱溶液的反应

(1)与NaOH溶液的反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，利用此反应原理可以吸收尾气中的有毒气体Cl2，也可以制取漂白液，这种液体的主要成分是NaCl和NaClO，有效成分是NaClO。

(2)与石灰乳反应：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O，利用此反应原理可以制取漂白粉，其主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2。如果Cl2与Ca(OH)2反应充分，并使Ca(ClO)2成为主要成分，则得到漂粉精。

3．漂白液和漂白粉的漂白原理及保存

(1)均利用“强酸制弱酸”的反应原理使其有效成分NaClO或Ca(ClO)2与较强的酸反应转化为HClO来进行漂白或消毒，如Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，Ca(ClO)2＋2HCl===CaCl2＋2HClO。

(2)由于漂白液和漂白粉中的有效成分NaClO或Ca(ClO)2能够与空气中的CO2和H2O反应生成不稳定的HClO，漂白液和漂白粉应密封、避光并置于阴凉干燥处保存。

4．氯气的用途

(1)用于工业制盐酸；

(2)制漂白液、漂白粉和漂粉精；

(3)用于自来水的杀菌、消毒；

(4)用作制取其他含氯工业产品的原料。

[名师点拨]

(1)实验室中氯水需现用现配。保存氯水时，应避免光照、受热，实验室通常将氯水置于棕色试剂瓶中密封保存。

(2)光照氯水，浅黄绿色逐渐褪去，溶液的pH逐渐减小(HClO能转化为强酸HCl)：2HClO2HCl＋O2↑。

(3)Cl2可使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色，其原因是Cl2与水反应生成的HCl使蓝色石蕊试纸变红，具有强氧化性的HClO又将变色后的石蕊试纸氧化褪色(漂白)。

(4)在Cl2与碱溶液的反应中，Cl2既是氧化剂又是还原剂。

(5)漂白液、漂白粉和漂粉精既可作漂白棉麻、纸张的漂白剂，又可用作游泳池等场所的消毒剂。

1．下列有关新制氯水的说法错误的是(　　)

A．加入CaCO3不发生反应 B．具有酸性和氧化性

C．强光照射有气体产生 D．具有漂白性

解析：选A　加入CaCO3与盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，故A错误；氯水中含盐酸和次氯酸，所以具有酸性和氧化性，故B正确；在光照时HClO会分解：2HClO2HCl＋O2↑，故C正确；次氯酸具有漂白性，故D正确。

2．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，三者均有漂白性，氯化钙溶液中不含有也不能生成HClO，没有漂白性。

[问题探讨]

1．2 mL新制氯水呈黄绿色，说明氯水中含有什么物质？

提示：Cl2呈黄绿色，说明新制氯水中含有Cl2。

2．实验一中产生气泡的成分是什么？由实验一中的现象，说明氯水中含有的微粒是什么？写出该反应的离子方程式。

提示：CO2气体；说明氯水中含有H＋，反应的离子方程式为CO＋2H＋===H2O＋CO2↑。

3．由实验二中的现象，说明氯水有哪些性质？

提示：氯水能使紫色石蕊溶液变红，说明氯水具有酸性，一段时间后红色褪去，说明氯水具有漂白性。

4．实验三中2 mL新制氯水在太阳光下放置发生的反应是什么？实验中“红色不褪去”的原因是什么？

提示：氯水中的HClO光照发生分解，反应的化学方程式为2HClO2HCl＋O2↑；长时间放置氯水中无HClO，失去漂白性，故红色不褪去。

5．由实验四中的现象，说明氯水中含有的微粒是什么？写出反应的离子方程式。

提示：Cl－，Ag＋＋Cl－===AgCl↓。

1．新制氯水的性质

在不同的反应中，新制氯水中起作用的成分不同

2．次氯酸的漂白作用

3．液氯、新制氯水和久置氯水的比较

[名师点拨]

(1)解答氯水的成分和性质类题目的思路

(2)氯水中因含有Cl2、HClO而具有强氧化性，当氯水与还原性物质(如FeCl2、NaBr、KI等)反应时，只看作Cl2参与反应，如2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；当考虑氯水的漂白性和消毒性时，只看作HClO起作用。

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。

(1)根据实验①得出的结论是_______________________________________________。

(2)写出实验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)通过实验②的“实验现象”，同学们得出两个不同的结论。

这两个结论可能是a.________，b.________。

请设计一个简单的实验证明哪一个是正确的：_________________________________。

解析：通过AgNO3溶液检验氯水中Cl－的存在。通过淀粉KI试纸检验氯水中含有的Cl2，发生的反应为Cl2＋2KI===I2＋2KCl。通过氯水与Na2CO3溶液的反应检验氯水中含有的H＋，发生的反应为Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑。往含有酚酞的NaOH溶液中滴加氯水，溶液红色褪去，原因可能有两种，一是氯水中含有强氧化性的HClO，它的漂白性使溶液红色褪去，二是氯水中含有H＋，H＋能中和OH－，使溶液褪色；可以通过向褪色后的溶液中再加入NaOH溶液，看溶液是否重新变成红色来确定溶液褪色的原因。

答案：(1)氯水中含有Cl－　(2)溶液褪色　有气泡冒出　(3)取一片淀粉KI试纸，置于表面皿或玻璃片上，用洁净的玻璃棒蘸取氯水，滴在试纸上　(4)氯水中含有HClO，其漂白作用使溶液褪色　氯水中含有H＋，中和OH－使溶液褪色　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；若溶液显红色，证明是H＋的中和作用引起的

[分级训练·课课过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．下列关于氯气性质的描述错误的是(　　)

A．无色气体 B．能溶于水

C．有刺激性气味 D．点燃条件下与氢气反应

解析：选A　氯气是黄绿色、有毒并有刺激性气味的气体，密度比空气大，熔沸点较低，能溶于水，易溶于有机溶剂，在25 ℃时，1体积的水可溶解约2体积的氯气，点燃条件下与氢气反应生成氯化氢。

2．下列氯化物中，既能由金属和氯气直接化合制得，又能由金属和盐酸反应制得的是(　　)

A．CuCl2 B．FeCl2

C．MgCl2 D．FeCl3

解析：选C　铜不能和盐酸反应生成CuCl2；铁和氯气反应生成FeCl3，Fe与盐酸反应生成FeCl2；Mg与盐酸、氯气反应均能生成MgCl2。

3．有些地方的自来水用氯气消毒。某学生用这种自来水配制下列物质的溶液，不会产生明显变质的是(　　)

A．NaOH B．AgNO3

C．NaHCO3 D．盐酸

解析：选D　氯气、HClO、H＋都能与NaOH反应，不能用于配制NaOH溶液，故A错误；氯水中含有Cl－，加入AgNO3生成AgCl沉淀，不能用于配制AgNO3溶液，故B错误；氯水中的H＋能与NaHCO3反应，生成二氧化碳和水，不能用于配制NaHCO3溶液，故C错误；氯水中的成分和盐酸之间都不会发生反应，可以用该水配制盐酸，故D正确。

4．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(　　)

解析：选B　氯气为黄绿色气体，氯水呈浅黄绿色，是因为溶解了氯气，故A正确；向饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水，有气泡产生，是因为HCO与氯水中的H＋发生反应生成水和二氧化碳，故B错误；红色纸条褪色，说明氯水具有漂白性，故C正确；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，故D正确。

5．Cl2是一种重要的化工原料。如图是一些含氯产品。

(1)①中钢瓶上应贴的标签为________。

A．腐蚀品 B．爆炸品

C．有毒品 D．易燃品

(2)下列有关漂白粉和漂白液的说法正确的是________。

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Ca(ClO)2

C．工业上将氯气通入澄清石灰水制取漂白粉

D．漂白液的有效成分是Na2O2

(3)工业上利用Cl2制盐酸，其化学方程式为

________________________________________________________________________。

Cl2溶于水可制得氯水，检验一瓶氯水是否已经完全变质，可选用的试剂是________。

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)Cl2有毒，储存Cl2的钢瓶应贴的标签为有毒品。

(2)漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2，漂白液的有效成分是NaClO，二者均是混合物，A、D项错误；制取漂白粉时，不用澄清石灰水，因氢氧化钙的溶解度较小，一般用石灰乳，也可用氯气与稍湿的消石灰作用制得，C项错误。

(3)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与AgNO3溶液反应生成白色沉淀，均与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不褪色。

答案：(1)C　(2)B

(3)H2＋Cl22HCl　D