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第二讲富集在海水中的元素1．了解氯元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2．了解氯元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。3．卤族元素的性质递变规律及有关卤素的综合利用。1．氯的单质和化合物的性质和应用。2．与氯的单质和化合物相关联的化工生产流程及综合实验。一、氯气的性质1．物理性质颜色状态气味密度毒性溶解性气体比空气大有毒1体积水溶解2体积Cl2黄绿色刺激性2.化学性质(写出反应的化学方程式和部分反应现象，指出在反应中表现氧化性还是还原性)氯水中的平衡体系有哪些？提示氯水中存在三个平衡体系。一是Cl2＋H2OHCl＋HClO的化学平衡；二是HClOH＋＋ClO－的电离平衡；三是H2OH＋＋OH－的电离平衡。二、氯的重要化合物1．次氯酸2．漂白粉为什么在工业上将氯气制成漂白粉？提示氯气用于杀菌消毒时，起作用的是HClO，而HClO不稳定，难以保存。所以在工业上用Cl2与石灰乳反应制成漂白粉，便于贮存和运输。三、氯气的制取和氯离子的检验1．氯气的制取(1)工业制法：工业上制Cl2通常是用电解饱和食盐水的方法，化学方程式是2NaCl＋2H2O=====通电2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(2)氯气的实验室制法①装置(如图所示)②反应原理：——————————————————————————————————————————；③收集方法：或。④尾气吸收反应的离子方程式为：。MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O向上排空气法排饱和食盐水法Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O2．Cl－的检验无色溶液――→稀硝酸无变化――→AgNO3溶液白色沉淀，含Cl－注意：检验卤素离子时加入稀硝酸是为了防止CO2－3等离子的干扰。一套完整的制取气体的实验装置包括哪几部分？提示一套完整的制取气体的实验装置包括四个部分：发生装置→净化装置→收集或性质验证装置→尾气处理装置。写出(1)(2)的反应条件，(3)(4)所加的反应试剂。提示(1)加热或光照(2)点燃(3)NaOH溶液(4)铁粉一种方法正确闻气体气味的方法取一只盛满气体的集气瓶，稍微打开玻璃片，用手在瓶口轻轻扇动，使极少量的气体飘进鼻孔，闻气体的气味。三种比较新制氯水、久置氯水、液氯的比较名称新制氯水久置氯水液氯物质类别混合物混合物纯净物微粒种类Cl2、HClO、H2O、H＋、Cl－、ClO－、OH－H2O、H＋、Cl－、OH－Cl2主要性质黄绿色溶液，能导电，有酸性、漂白性、强氧化性即为稀盐酸，无色溶液，只有强酸性黄绿色液体，不导电，有Cl2的氧化性三种应用Cl2＋H2OHCl＋HClO平衡体系的应用1．当加入可溶性氯化物时，c(Cl－)增大，平衡左移，因此可用排饱和食盐水法(降低Cl2的溶解度)来收集Cl2，也可用饱和食盐水除去Cl2中的杂质HCl。2．当加浓盐酸时，c(H＋)和c(Cl－)都增大，平衡左移，因此可用次氯酸盐和浓盐酸作用来制取Cl2或测漂白粉中的“有效氯”；当加入CaCO3或Na2CO3时，c(H＋)减少，平衡右移，可使氯水中c(HClO)增大，增强漂白的作用。3．当加入碱时，c(H＋)和c(HClO)都减小，平衡右移，实验室经常用浓强碱溶液吸收未反应完的Cl2，工业上利用此原理制漂白粉和漂白液。我的总结1．常见有色气体：NO2(红棕色)、Cl2(黄绿色)、F2(淡黄绿色)、溴蒸气(红棕色)；2．常见有毒气体：SO2、H2S、NO、NO2、CO、Cl2等；3．常见易液化气体：Cl2、SO2、NH3等。我的警示Cl2与碱、水的歧化反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，1molCl2与足量NaOH反应转移电子数为NA；由于Cl2＋H2OHCl＋HClO，是可逆反应，1molCl2溶于水转移电子数小于NA。ClO－类似于NO－3，酸性环境氧化性增强，但ClO－又不同于NO－3，其在任何环境都体现氧化性，如ClO－与I－、Fe2＋无论酸性环境还是碱性环境均不能大量共存。问题征解如何辨析氯水中Cl2和HClO的氧化性？提示中学化学中，消毒与漂白体现的是HClO的氧化性，其他情况下，当氯水与还原剂作用且无氢气生成时，表现出氧化性的微粒均可认为是Cl2。必考点27新制氯水的成分及相关性质1．氯水的成分Cl2溶于水：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO三种分子：Cl2、H2O、HClO四种离子：Cl－、H＋、OH－、ClO－2．氯水的性质氯水的多种成分决定了氯水的化学性质表现出多样性：(1)Cl2的强氧化性；(2)HCl的强酸性；(3)HClO的强氧化性、弱酸性和不稳定性；(4)Cl－的性质。在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，现列表如下：参与反应的微粒所加试剂实验现象离子方程式或解释Cl－AgNO3溶液白色沉淀Cl－＋Ag＋===AgCl↓H＋Na2CO3固体有气泡产生2H＋＋CO2－3===CO2↑＋H2OHClO有色布条布条颜色褪去发生氧化还原反应Cl2FeCl2溶液溶液变棕黄色2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－参与反应的微粒所加试剂实验现象离子方程式或解释Cl2、H2OSO2黄绿色褪去SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO2－4HClO、H＋石蕊试液先变红后褪色酸性和漂白性Cl2、H＋镁粉氯水的颜色褪去并有气泡产生Mg＋Cl2===Mg2＋＋2Cl－Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑【典例1】(2013·唐山模拟节选)新制氯水中含有多种粒子，某校化学研究性学习小组的同学为探究其性质，做了如下实验，请你帮助完成：(1)HClO不稳定，见光易分解生成HCl和O2。请设计实验证明有O2生成_________________________________________________________________________________________________________。(2)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。提出问题收集资料提出假设验证假设得出结论氯水中何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_________________________________________④H2O使布条褪色实验①：把红色干布条放入充满氯气的集气瓶中，布条不褪色；实验②：____________________________________实验③：把红色布条放在水里，布条不褪色___________________________解析(1)本小题来源于教材“氯水受光照的实验”。要证明O2的生成，应用带火星的木条检验，能使带火星的木条复燃，说明生成了O2。O2的收集，结合教材实验，是用盛满氯水的瓶子倒置在水槽中，光照一段时间后，收集到无色气体来验证。(2)提出假设是根据收集到的资料结合所学知识进行的。氯气有氧化性，那么假设氯气使红色布条褪色，氯气和水生成盐酸和次氯酸，假设盐酸或次氯酸能使红色布条褪色，实验②把红色布条放到稀盐酸中，红色布条不褪色。氯水中的氯气、稀盐酸、水均不能使红色布条褪色，说明是HClO使红色布条褪色。答案(1)将盛满氯水的无色矿泉水瓶倒置在水槽中，光照一段时间后，瓶底有无色气体生成。将瓶子倒转过来，把带火星的木条放在瓶口，若木条复燃，证明HClO分解生成的气体为氧气(2)提出假设：①氯气使红色布条褪色②HClO使红色布条褪色③盐酸使红色布条褪色验证假设：②把红色布条伸入稀盐酸中，红色布条不褪色结论：次氯酸使红色布条褪色——探究实验的思维流程明确实验目的→根据物质的组成、结构和性质→提出假设→设计实验、验证假设→观察现象、记录数据→分析比较现象和数据→综合归纳概括总结得出结论。【应用1】饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓的HClO溶液的方法之一。某同学运用这一方法，尝试制取HClO溶液并进行了如下定性实验：①在试管中加入过量的块状碳酸钙，再加入约20mL饱和氯水，充分反应，有少量气泡产生，溶液的黄绿色褪去；②过滤，将滤液滴在有色布条上，发现其漂白性更强；③为了确定反应产物，将滤液分为三份，分别进行以下实验：第一份与石灰水混合，立即产生大量白色沉淀；第二份与稀盐酸混合，立刻产生大量气泡；第三份加热，看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生。经检测，上述实验中产生的无色气体均为CO2气体。(1)试解释可以在饱和氯水中加入石灰石制备HClO的原因：________________________________________________________________________。(2)写出步骤③中第一份及第二份滤液发生反应的离子方程式：第一份_______________________________________。第二份___________________________________________。(3)试根据所学知识推测，在②的滤液中含有的溶质，除了溶解的极少量氯气外，还含有的其他溶质为(写化学式)________________________________________________________________________。解析饱和氯水中存在：Cl2＋H2OHCl＋HClO的平衡体系，加入过量CaCO3后，2CaCO3＋2HCl===Ca(HCO3)2＋CaCl2，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，使HCl浓度降低，平衡右移，Cl2浓度降低，溶液黄绿色褪去；HClO浓度增大，溶液漂白性增强。由于滤液中含有HClO、CaCl2、Ca(HCO3)2等成分，Ca(HCO3)2与Ca(OH)2反应生成CaCO3沉淀；与HCl反应产生CO2气体；Ca(HCO3)2受热分解生成CaCO3沉淀和CO2气体。答案(1)由于饱和氯水中存在：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，加入CaCO3后，2HCl＋CaCO3===CaCl2＋CO2↑＋H2O，使平衡右移，HClO的浓度增大(2)Ca2＋＋HCO－3＋OH－===CaCO3↓＋H2OHCO－3＋H＋===CO2↑＋H2O(3)CaCl2、Ca(HCO3)2、HClO必考点28氯气的制备及相关实验探究1．实验装置2．制取过程3．注意事项(1)必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应(2)为了减少制得的Cl2中HCl的含量，所以加热温度不宜过高，减少HCl的挥发(3)实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2，再拆缷装置，避免污染空气(4)尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为溶液中Ca(OH)2浓度小，吸收不完全【典例2】如图是某研究性学习小组设计制取氯气并以氯气为原料进行待定反应的装置(1)要将C装置接入B和D之间，正确的接法是：a→____→____→d；(2)实验开始先点燃A处的酒精灯，打开旋塞k，让Cl2充满整个装置，再点燃D处的酒精灯。Cl2通过C装置后进入D，D装置内盛有碳粉，发生氧化还原反应，生成CO2和HCl(g)，发生反应的化学方程式为_____________________________________________________________________________________。为了使C装置发挥更好的作用，可向烧杯中加入浓硫酸，加入浓硫酸的作用是__________________________________。(3)D处反应完毕后，关闭旋塞k，移去酒精灯，由于余热的作用，A处仍有少量Cl2产生，此时B中的现象是__________________________________________________________________________________________________________________________________