人教版 (2019)必修 第一册第二章 海水中的重要元素——钠和氯第二节 氯及其化合物第1课时学案

第1课时　氯气的性质

课程解读

(见学生用书P31)

知识点一　氯的原子结构及氯气的物理性质

1．氯的原子结构及氯元素的存在

(1)氯的原子结构

原子结构示意图为____，氯原子容易__得到__1个电子而形成Cl－。

(2)氯元素的存在

氯在自然界中以__化合__态存在，主要以__NaCl__的形式存在。

2．氯气的物理性质

【小结】闻气体气味的安全方法(扇闻法)

稍打开集气瓶的玻璃片，用手轻轻在瓶口扇动，使极少量的气体飘进鼻孔，这是化学实验中闻气体气味的基本方法。

知识点二　氯气的化学性质

1．与金属单质的反应

(1)与钠反应的化学方程式：__2Na＋Cl22NaCl__。

现象：产生__黄__色火焰和__白__色的烟。

(2)与铜反应的化学方程式：__Cu＋Cl2CuCl2__。

现象：集气瓶里充满棕黄色的烟。

(3)与铁反应的化学方程式：__2Fe＋3Cl22FeCl3__。

现象：集气瓶里充满棕褐色的烟。

2．与非金属单质的反应

如与H2反应的化学方程式：__H2＋Cl22HCl__，现象：安静地燃烧，发出__苍白__色的火焰，瓶口产生__白雾__。

【提醒】①“烟”是指固体小颗粒分散在空气中，“雾”是指小液滴分散在空气中。

②氯气在加热条件下能与大多数金属化合，生成高价金属氯化物。

3．与水的反应

氯气的水溶液称为__氯水__，在常温下溶于水的部分氯气与水反应生成HCl和HClO，反应的化学方程式为__Cl2＋H2O===HCl＋HClO__。

4．与碱的反应

(1)与NaOH溶液反应

化学方程式为__Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O__，因此实验室常用__NaOH溶液__吸收Cl2尾气，防止污染。

(2)与石灰乳[Ca(OH)2]反应

化学方程式为__2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O__，此反应用于工业制__漂白粉__。漂白粉的主要成分为__CaCl2和Ca(ClO)2__，有效成分为__Ca(ClO)2__。漂白粉在空气中变质的化学方程式为__Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，2HClO2HCl＋O2↑__，故漂白粉应__密封__保存在阴暗处。

【小结】漂白粉中的有效成分Ca(ClO)2其实不具有漂白性，其在用于漂白时要放置一段时间，目的是产生HClO，因为HClO才具有漂白作用，原理是Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO。

知识点三　氯水与次氯酸的性质

1．新制氯水的成分

(1)在氯水中滴入AgNO3溶液，现象为__产生白色沉淀__，说明氯水中存在__Cl－__。

(2)将氯水滴到淀粉KI试纸上，现象为__试纸先变蓝后褪色__，说明氯水中存在__Cl2、HClO__。

(3)在氯水中加入NaHCO3固体，现象为__产生无色气体__，说明氯水中存在__H＋__。

(4)将氯水滴在红布条上，现象为__红布条褪色__，说明氯水中存在__HClO__。

2．次氯酸的性质

(1)酸性：次氯酸是一种__弱__酸，酸性比碳酸__弱__。(均填“强”或“弱”)

(2)不稳定性：次氯酸见光会分解产生HCl和O2，化学方程式为__2HClO2HCl＋O2↑__。

(3)强氧化性：自来水常用氯气来消毒(目前已逐步用ClO2代替)，实质就是利用__HClO__杀死水中的病菌，起到消毒作用。

(4)漂白性：次氯酸可以使许多有色物质褪色，如湿润的有色布条。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)氯气的水溶液可以导电，说明氯气是电解质。(　×　)

(2)新制氯水可以使蓝色石蕊试纸先变红后褪色。(　√　)

(3)氯气可以使湿润的有色布条褪色，但是实际起漂白作用的物质是次氯酸而不是氯气。(　√　)

(4)光照氯水有气泡逸出，该气体是氯气。(　×　)

(5)新制氯水必须用棕色瓶密封保存。(　√　)

(6)干燥的Cl2不具有漂白性，湿润的Cl2具有漂白性。(　√　)

(7)漂白粉是一种纯净物。(　×　)

(8)久置氯水酸性减弱。(　×　)

2．下列物质中，含有自由移动的氯离子的是(　D　)

①食盐溶液　②氯化氢水溶液　③氯酸钾　④液态氯化氢　⑤新制氯水

A．①②③　　　　　B．②③④

C．③④⑤D．①②⑤

【解析】氯酸钾中含有ClO，没有氯离子，液态氯化氢中是氯化氢分子，不含氯离子。

3．下列关于液氯和氯水的叙述中正确的是(　A　)

A．液氯是纯净物，氯水是混合物

B．液氯和氯水都有酸性

C．液氯的漂白作用比氯水更强

D．液氯无色，氯水呈黄绿色

【解析】液氯指的是液态单质氯，是纯净物，没有酸性，没有漂白性，呈黄绿色；氯水是氯气的水溶液，含有H2O、HClO、Cl2和H＋、Cl－、ClO－、OH－，是混合物，有酸性，有漂白性，呈浅黄绿色。

4．(1)氯气为什么不能使干燥的有色布条褪色，而能使湿润的有色布条褪色？

(2)结合次氯酸的性质分析如何保存氯水？

(3)向含有酚酞的氢氧化钠溶液中滴加氯水，溶液红色褪去，如何验证是什么原因造成的？

答：(1)因为真正起漂白作用的是HClO，干燥的氯气中没有次氯酸，不能起漂白作用。

(2)次氯酸不稳定，见光易分解，所以氯水应保存在棕色细口瓶中。

(3)可能有两种原因：一是氯水中含有具有强氧化性的HClO，它的漂白性使溶液褪色；二是氯水中含有H＋，能中和OH－使溶液褪色。通过向褪色后的溶液中再加入氢氧化钠溶液，看溶液是否重新变为红色来验证褪色的原因。

(见学生用书P32)

角度1：氯气的物理性质

【讨论】

1．某地储存氯气的储罐泄漏，应如何指导附近的居民自救和治理污染？

答：(1)氯气密度比空气大，应逆风往高处跑。(2)立即用浸过水或弱碱性溶液的毛巾捂住口鼻。(3)向空中喷洒石灰水。

2．你知道通常从哪些方面认识物质的物理性质吗？

答：物质的物理性质一般包括色、态、味、密度、硬度、熔点、沸点。所以在观察时要客观、全方位地观察。

3．实验室中怎样安全地闻气体气味？

答：稍打开集气瓶的玻璃片，用手轻轻在瓶口扇动，仅使极少量的气体飘进鼻孔。

4．液氯和氯气是同一种物质吗？

答：是。在一定温度和压强下，使氯气液化即得液氯，因此液氯和氯气是同一种物质。

当氯气泄漏时，作为消防干警现场的下列处理方法和过程较合理的是(　B　)

①及时转移疏散人群，同时向有关部门如实报告事故有关情况　②被转移人群可戴上用小苏打水浸湿的口罩　③用高压水枪向空中喷洒含碱性物质的水溶液

④及时清理现场，检查水源和食物等是否被污染　⑤将人群转移到地势较低的地方即可，不必走太远

A．②③④⑤　　　　　　B．①②③④

C．①②③⑤D．①③④⑤

【解析】氯气的密度比空气大，应转移到地势较高处，所以⑤不合理。

角度2：氯气的化学性质

【讨论】

1．根据氯气与金属、非金属的反应事实和现象，分析燃烧是否必须要有氧气参与？通过实验现象，分析“烟”和“雾”有何区别？

答：凡是发光、发热的剧烈的化学反应都是燃烧，故不一定有氧气参加；如Fe、Cu、H2与Cl2的反应均是燃烧反应。“烟”是指固体小颗粒分散到气体中的现象，如Fe、Cu、Na分别与氯气反应生成棕褐色烟、棕黄色烟和白烟。“雾”是指小液滴分散到气体中的现象，如Cl2在H2中燃烧生成的HCl气体与空气中的水接触形成盐酸酸雾(白雾)。

2．氯气有毒，为防止环境污染，实验室是选用NaOH溶液还是Ca(OH)2溶液来吸收氯气？为什么？

答：选用NaOH溶液，因为Ca(OH)2的溶解度较小，溶液的浓度较小，吸收氯气的能力较弱。

3．使用漂白粉时，为什么常加少量盐酸或醋酸？

答：Ca(ClO)2与酸反应生成HClO，增强漂白效果。

下列有关氯气的叙述中，不正确的是(　C　)

A．红热的铜丝在氯气中剧烈燃烧，生成棕黄色烟

B．钠在氯气中燃烧，生成白色的烟

C．纯净的氢气在氯气中安静地燃烧，在集气瓶口形成白色烟雾

D．氯气能与水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸见光易分解

【解析】红热的铜丝在Cl2中剧烈燃烧，生成CuCl2，现象是有棕黄色烟生成，A项正确；钠在Cl2中燃烧，生成NaCl，现象为生成白色的烟，B项正确；纯净的氢气在氯气中安静地燃烧，生成HCl，HCl接触到空气中的水蒸气形成白雾，C项错误；氯气能与水反应生成HCl和HClO，HClO见光易分解生成HCl和O2，D项正确。

某化学老师为进行氯气与金属钠反应的实验设计了如图所示装置。将一根玻璃管与氯气发生器相连，玻璃管内放一块黄豆粒大的金属钠(已吸净煤油)，玻璃管尾部塞一团浸有NaOH溶液的棉花。先用酒精灯给钠预热，钠熔成小球时，撤去酒精灯，立即通入氯气，钠着火燃烧，生成大量白烟。以下叙述错误的是(　C　)

A．反应生成的大量白烟是氯化钠固体

B．玻璃管尾部塞一团浸有NaOH溶液的棉花的目的是吸收过量的氯气，以免其污染空气

C．钠着火燃烧产生苍白色火焰

D．发生的反应为2Na＋Cl22NaCl

【解析】A项，Na和Cl2发生反应生成NaCl固体，对应的现象是发出黄色火焰，有白烟(NaCl)生成；B项，Cl2有毒，为防止空气污染，用NaOH溶液吸收多余的Cl2；C项，钠着火燃烧产生黄色火焰。

1．下列说法不正确的是(　B　)

A．钠和铁一样，都能在氯气中燃烧生成金属氯化物

B．液氯是氯气的水溶液，它能使干燥的有色布条褪色

C．氯气跟变价金属反应生成高价金属氯化物

D．氯水具有杀菌、漂白作用是因为氯水中含有强氧化性的次氯酸

【解析】液氯是液态的Cl2，不能使干燥有色布条褪色，B项错误。

2．下列关于氯气的说法中正确的是(　C　)

A．铜丝在氯气中燃烧产生棕黄色的烟，产物溶于水后得到棕色的溶液

B．铁与氯气、盐酸反应均生成氯化铁

C．氢气在氯气中燃烧产生苍白色火焰，瓶口有白雾出现

D．钠在氯气中燃烧产生白色火焰，并有白烟生成

【解析】铜在氯气中燃烧生成氯化铜，氯化铜溶于水得到蓝色(或蓝绿色)溶液，A项错误；铁与盐酸反应生成氯化亚铁，B项错误；钠在氯气中燃烧产生黄色的火焰，D项错误。

3．下列氯化物既能由金属和氯气直接反应制得，又能由金属和盐酸反应制得的是(　D　)

A．CuCl2　　　　　　　　B．FeCl2

C．FeCl3D．ZnCl2

【解析】铜与盐酸不反应，A项错误；Cl2具有强氧化性，能把变价金属氧化至最高价态，故铁与氯气反应生成FeCl3，而盐酸中H＋的氧化能力较弱，只能把铁氧化为＋2价的亚铁离子，生成FeCl2，B、C两项错误。

1．氯水性质的多重性

新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质，在不同的化学反应中，氯水中参与反应的粒子不同。

2．次氯酸的漂白原理、特点及应用范围

3．新制氯水、久置氯水、液氯三者的区别

在氯水中存在多种分子和离子，可通过实验的方法加以确定，下列说法中可能错误的是(　A　)

A．加入含有NaOH的酚酞溶液，红色褪去，说明有H＋存在

B．加入有色布条后，有色布条褪色，说明有HClO分子存在

C．氯水呈浅黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2分子存在

D．加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀，说明有Cl－存在

【解析】氯气溶于水，且与水发生反应，氯水的成分呈现多样性，加入含有NaOH的酚酞溶液，红色褪去，可能是氯水中的H＋将OH－中和，也可能是HClO将溶液漂白，A项错误；HClO有强氧化性，可使有色布条褪色，B项正确；氯水中因含有Cl2分子而呈浅黄绿色且有刺激性气味，C项正确；氯水中含有Cl－，与硝酸酸化的AgNO3溶液反应产生白色沉淀，D项正确。

为探究氯水中含有的部分粒子及某些粒子的性质，某化学兴趣小组做了如下实验：

(1)观察氯水颜色，发现氯水呈浅黄绿色，证明氯水中含有的粒子是__Cl2__(填化学式，下同)。

(2)向氯水中滴入碳酸钠溶液，有气体生成，说明氯水中含有的粒子是__H＋__。

(3)盛有氯水的试管中的有色布条褪色，说明氯水中含有的粒子是__HClO__。

(4)将紫色石蕊溶液滴入新制氯水中，溶液显红色，说明氯水中含有的粒子是__H＋__；过一会儿，溶液的颜色褪去，说明氯水中含有的粒子是__HClO__。

(5)向氯水中滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成，说明氯水中含有的粒子是__Cl－__。

(6)氯水经光照后，颜色逐渐消失，并放出气体，该气体是__O2__，溶液的酸性__增强__(填“增强”“不变”或“减弱”)。

(7)将Cl2通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是__Cl2、ClO－、HClO__。

1．用自来水养金鱼时，通常先将自来水日晒一段时间后，再注入鱼缸，其目的是(　D　)

A．利用紫外线杀死水中的细菌

B．提高水温，有利于金鱼生长

C．增加水中氧气的含量

D．促使水中的次氯酸分解

【解析】自来水常用Cl2消毒，Cl2溶于水会与水反应生成HClO，HClO是强氧化剂，它的存在对金鱼有害，而HClO见光易分解，则自来水日晒一段时间可除去水中的HClO。

2．下列关于氯水的叙述正确的是(　C　)

A．新制氯水中只含Cl2和H2O分子

B．光照氯水有气泡逸出，该气体是Cl2

C．氯水久置后酸性将增强

D．液氯较氯水有更强的漂白性

【解析】新制氯水中主要含有三种分子H2O、Cl2、HClO和四种离子H＋、Cl－、ClO－、极少量的OH－，A项错误；氯水光照后发生反应：2HClO2HCl＋O2↑，生成强酸盐酸，放出O2，B项错误，C项正确；液氯是液态氯气，不具有漂白性，D项错误。

3．将紫色石蕊溶液滴入NaOH溶液中，溶液变蓝色，再通入氯气，溶液由蓝色变成红色，最后颜色慢慢褪去，其原因是(　B　)

①氯气有漂白性　②氯气与NaOH溶液反应

③氯气的水溶液呈酸性　④次氯酸有漂白性

⑤氯化钠有漂白性

A．①④　B．②③④

C．①②③　D．④⑤

【解析】Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl和NaClO，当Cl2过量时，Cl2与水反应生成HCl和HClO，溶液呈酸性，因此使石蕊溶液变红色，而HClO有漂白性，又使溶液褪色。

1．下列描述中正确的是(　C　)

A．氢气在氯气中安静地燃烧，发出苍白色火焰，在瓶口有白烟生成

B．红热的过量铁丝在氯气中剧烈燃烧，产生大量的红棕色烟雾

C．钠在氯气中剧烈燃烧，发出黄色火焰，产生白烟

D．氯化铜既可通过铜和氯气化合反应制得，又可通过铜和盐酸反应制得

【解析】氢气在氯气中燃烧生成氯化氢气体，发出苍白色火焰，瓶口有白雾生成，故A错误；铁与氯气反应产生棕褐色的烟，产物为FeCl3，故B错误；金属钠在氯气中剧烈燃烧，火焰呈黄色，有白烟生成，白烟中含固体氯化钠，故C正确；铜与盐酸不反应，所以不能由盐酸与铜反应得到氯化铜，故D错误。

2．下列关于氯元素的单质及其化合物的说法正确的是(　B　)

A．Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能做氧化剂

B．氢气在氯气中燃烧，瓶口出现白雾

C．新制氯水或液氯都能使干燥的有色布条褪色

D．过量的Fe在Cl2中燃烧生成FeCl2

【解析】Cl2中Cl元素为0价，处于中间价态，在化学反应中可做氧化剂也可做还原剂，如反应Cl2＋H2O===HCl＋HClO中，氯气既做氧化剂又做还原剂，故A错误；氢气在氯气中燃烧，反应产生的HCl遇空气中的水蒸气形成盐酸的小液滴，因此在瓶口出现白雾，故B正确；新制氯水中含有HClO，因而可以使干燥的有色布条褪色，而液氯中只含有氯气分子，不能使干燥的有色布条褪色，故C错误；Fe在氯气中燃烧只生成FeCl3，Fe可与氯化铁溶液中的铁离子反应生成氯化亚铁，但铁不能与氯化铁固体反应，反应产物与二者量的相对多少无关，故D错误。

3．下列实验现象的描述错误的是(　A　)

A．新制氯水使碘化钾试纸呈蓝色

B．向NaHCO3固体中加入新制氯水，有无色气体产生

C．向新制氯水中加入锌片，有无色气体产生

D．在新制氯水中滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成

【解析】新制氯水能与碘化钾反应生成碘单质，但没有淀粉，故试纸不会呈蓝色，A错误；向NaHCO3固体中加入新制氯水，碳酸氢钠与氯水中的盐酸反应生成二氧化碳气体，故有无色气体产生，B正确；向新制氯水中加入锌片，有无色气体产生，该气体为氢气，C正确；新制氯水中含氯离子，故滴加AgNO3溶液有白色沉淀氯化银生成，D正确。

4．“84”消毒液(NaClO溶液)可用于消毒，下列说法正确的是(　B　)

A．NaClO溶液的消毒原理是生成Cl2

B．NaClO暴露在空气中变质形成HClO

C．NaClO溶液漂白原理与活性炭相同

D．“84”消毒液可与“洁厕灵”(HCl)混合使用

【解析】NaClO溶液的消毒原理是由于该物质具有强氧化性，会将细菌、病毒氧化，导致蛋白质发生变性而失去其生理活性，而没有产生Cl2，A错误；NaClO暴露在空气中，会与空气中的CO2、H2O发生反应产生HClO，B正确；NaClO溶液漂白是氧化漂白，而活性炭漂白是物理吸附，因此二者的漂白原理不相同，C错误；“84”消毒液的主要成分是NaClO，“洁厕灵”的主要成分是HCl，若二者混合使用，会发生氧化还原反应产生有毒气体Cl2，因此二者不能混合使用，D错误。

5．Ⅰ.NaClO是“84”消毒液的有效成分。请回答下列问题：

(1)NaClO中Cl元素的化合价是__＋1__价。

(2)浸泡衣物时加入“84”消毒液，在空气中放置一段时间后漂白效果更好，结合离子方程式解释原因：　　

__发生反应：ClO－＋CO2＋H2O===HClO＋HCO，生成HClO漂白效果更好__。(已知酸性：H2CO3>HClO>HCO)

(3)若将“84”消毒液与洁厕灵(主要成分是HCl)混合使用，会产生黄绿色的有毒气体，其反应的离子方程式是__Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O__。

Ⅱ.Cl2是一种有毒气体，如果泄漏会造成严重的危害。

(1)已知3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2，化工厂可用浓氨水来检验Cl2是否泄漏。该反应中被氧化和未被氧化的NH3分子的个数比为__1∶3__。

(2)喷洒石灰乳等碱性物质可以减轻少量Cl2泄漏造成的危害。Cl2和石灰乳反应的化学方程式是__2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O__。

(3)实验室常用烧碱溶液吸收Cl2。若将Cl2通入热的烧碱溶液中，可以得到NaCl、NaClO和NaClO3的混合液。当混合液中Cl－和ClO的个数比为15∶2时，混合液中ClO－和ClO的个数比为__5∶2__。

【解析】Ⅰ.(1)设NaClO中Cl元素的化合价为x，则有＋1＋x＋(－2)＝0，解得x＝＋1。(2)浸泡衣物时加入“84”消毒液，在空气中放置一段时间后漂白效果更好，这是由于空气中含有的CO2气体溶解在水中形成H2CO3，由于酸性：H2CO3>HClO>HCO，所以H2CO3与“84”消毒液中的NaClO反应生成HClO和NaHCO3，HClO具有漂白性，浓度增大，溶液的漂白性增强，反应的离子方程式是ClO－＋CO2＋H2O===HClO＋HCO。 (3)若将“84”消毒液与洁厕灵(主要成分是HCl)混合使用，二者会发生氧化还原反应，产生黄绿色的有毒气体Cl2，其反应的离子方程式是2H＋＋Cl－＋ClO－===Cl2↑＋H2O。Ⅱ.(1)在反应3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2中，N元素的化合价由NH3中的－3价变为N2中的0价，化合价升高，被氧化，参加反应的8个NH3中有2个NH3被氧化，所以该反应中被氧化的NH3和未被氧化的NH3分子的个数比为2∶6＝1∶3。(2)Cl2和石灰乳反应生成CaCl2、Ca(ClO)2和H2O，反应的化学方程式是2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。 (3)若将Cl2通入热的烧碱溶液中，可以得到NaCl、NaClO和NaClO3的混合液。反应过程中Cl2既是氧化剂又是还原剂，当混合液中Cl－和ClO的个数比为15∶2时，设Cl原子得到的电子数是15，则反应生成2个ClO失去的电子数是2×5＝10，根据得失电子守恒知，反应生成ClO－失去的电子数是5，由于反应中每生成1个ClO－失去1个电子，所以反应生成5个ClO－，混合液中ClO－和ClO的个数比为5∶2。