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1富集在海水中的元素——氯【学习目标】1、了解氯气的物理性质和用途，掌握Cl2的化学性质以及Cl2的实验室制法2、掌握氯水的成分和性质；掌握氯离子的检验方法【主干知识梳理】一、活泼的黄绿色气体——氯气1、氯的原子结构及存在(1)原子结构：原子结构示意图为________，氯原子很容易_______而形成______，表现为典型的_______性(2)存在：氯在自然界中以化合态存在，主要以化合物的形式存在于海水和陆地的盐矿中2、氯气的发现和确认：化学方程式为：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O3、物理性质：通常情况下，氯气黄绿色、有刺激性气味的气体，氯气有毒，密度比空气大，易液化，能溶于水(1体积水中能溶解2体积的氯气)。液态的氯称为液氯，其水溶液称为氯水闻气体气味时的正确操作为：用手轻轻地在瓶口闪动，使极少量的气体飘进鼻孔4、化学性质：Cl原子最外层有7个电子，易得到电子，因此氯气是一种非常活泼的非金属单质，表现强氧化性(1)与金属反应——Cl2与绝大多数金属能反应(除极少数不活泼金属)，且变价金属(如Fe)一般能氧化到最高价①与活泼金属——钠的反应反应条件：钠去氧化膜，并切碎，加热反应现象：钠在氯气中剧烈燃烧，生成白色的烟，火焰为黄色化学方程式：2Na+Cl22NaCl(白色的烟，火焰为黄色)②与较活泼金属——Fe、Mg、Al的反应反应条件：加热反应现象：红热的铁丝在氯气中剧烈燃烧，生成棕黄色的烟（FeCl3），加入水后，溶液呈黄色化学方程式：2Fe+3Cl22FeCl3(产生棕黄色的烟)【思考】常温Fe能否与干燥Cl2反应？(不能，除非潮湿Cl2。所以，工业上常把干燥的液氯储存在钢瓶中)③与不活泼的金属——铜的反应反应条件：加热反应现象：红热的铜丝在氯气剧烈燃烧，生成棕黄色的烟（CuCl2），加入水后，溶液呈蓝绿色化学方程式：Cu+Cl2CuCl2(产生棕黄色的烟)(2)与非金属的反应①与氢气的反应反应条件：点燃或光照反应现象：纯净的氢气在氯气中安静地燃烧，发出苍白色火焰，生成的氯化氢在集气瓶口呈白雾状(氯化氢与空气中的水蒸气结合形成的盐酸小液滴)反应方程式：H2+Cl22HCl(现象：安静的燃烧，发出苍白色火焰，瓶口有白雾)用于工业制盐酸H2+Cl22HCl(现象：剧烈反应，会发生爆炸，瓶口有白雾)不能用于工业制盐酸②与磷的反应反应条件：点燃反应现象：磷在氯气中剧烈燃烧，在集气瓶口产生大量白色烟雾(三氯化磷是液体，呈雾状；五氯化磷是固体，呈白烟状)——中学化学中唯一的烟、雾同时生成的一个反应反应方程式：2P+3Cl22PCl3(Cl2不足)(白雾)PCl3+Cl2PCl52P+5Cl22PCl5(Cl2充足)(白烟)③与硅的反应：Si+2Cl2SiCl4——工业制单晶硅(高纯硅)的重要反应(3)与水的反应常温下，溶于水中的部分氯气会与水反应，反应的化学方程式为：Cl2+H2OHCl+HClO，该反应中的氧化剂为Cl2，还原剂为Cl2，为歧化反应。生成物中次氯酸(HClO)具有强氧化性，能杀死水中的病菌，起到消毒作用，目前，很多自来水厂用氯气来杀菌、消毒，近年来有科学家提出，使用氯气对自来水消毒时，氯气会与水中的有机物发生反应，生成的有机氯化物可能对人体有害，现在人们已开始研究并试用新的自来水消毒剂，如二氧化氯(ClO2)、臭氧等。①次氯酸(________)a．弱酸性：很弱的酸，酸性比碳酸弱b．不稳定性：不稳定，只存在于水溶液中，在光照下易分解放出氧气反应的化学方程式为：2HClO2HCl+O2↑c．强氧化性：能杀菌消毒，具有漂白作用氯水的保存：密封储存于棕色的试剂瓶里2(4)与碱的反应①与NaOH反应制漂白液——主要用来吸收多余Cl2在常温下，将氯气通入NaOH溶液中可以得到以次氯酸钠(NaClO)为有效成分的漂白液，反应的化学方程式为：Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O，该反应中氧化剂为Cl2，还原剂为Cl2，漂白液的有效成分为NaClO②与Ca(OH)2反应制取漂白粉——工业用来制取漂白粉将氯气通入冷的消石灰(Ca(OH)2)中即制得以次氯酸钙[Ca(ClO)2]为有效成分的漂白粉。反应的化学方程式为：2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O，若氯气与Ca(OH)2反应充分，并使次氯酸钙成为主要成分，则得到漂白粉【思考】a、工业上为什么用Cl2来制取漂白粉？形成比次氯酸更稳定的比次氯酸盐，便于运输、保存.b、漂白粉的主要成分是什么？CaCl2和Ca(ClO)2有效成分是什么？Ca(ClO)2其漂白原理是什么？Ca(ClO)2+H2O+CO2CaCO3+2HClO（强酸制弱酸，用盐酸也能反应）c、由于HClO见光易分解，故漂白粉露置空气中，久置失效【注意】①在常温下，Cl2与碱反应的化学方程式一般为：Cl2+碱====次氯酸盐+金属氯化物+水。但在加热的条件下，Cl2与氢氧化钠溶液的反应为：3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O(热碱溶液中)②吸收多余的Cl2，通常用NaOH溶液③Ca(ClO)2易于CO2、H2O反应，HClO不稳定，所以漂粉精、漂白粉都要密封包装，避光、隔潮存放④漂白液、漂白粉、漂粉精既可作漂白棉、麻、纸张的漂白剂，又可作游泳池及环境的消毒剂(5)与还原性物质反应Cl2+2FeCl22FeCl3(除去FeCl3中FeCl2)Cl2+Na2S2NaCl+S↓Cl2+H2S＝2HCl+S↓(氧化性：Cl2﹥S)Cl2+2KI2KCl+I2(氯气的检验：湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝)Cl2+SO2+2H2OH2SO4+2HClCl2+H2O22HCl+O28NH3+3Cl2N2+6NH4Cl(检验输氯管道是否发生泄漏)5、用途(1)消毒剂、漂白剂——氯气溶于水生成HClO具有强氧化性(2)制漂白液、漂白粉、漂粉精(3)有机合成，有机化工，如合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、燃料、药品等(4)制高纯度的半导体(Si)，高纯度的金属钛(5)制盐酸（H2+Cl22HCl）二、氯水的成分与性质1、氯水的成分氯水存在的微粒OHClOClHHClOClOH、、、离子、、分子::222、新制氯水与久制氯水的比较3、氯水的性质氯水的多种成分决定了它具有多重性质：①Cl2的强氧化性；②HCl的强酸性；③HClO的强氧化性、弱酸性；④Clˉ的性质。在不同的反应中，氯水起作用的成分不同。有如下6种情况：(1)只考虑Cl2的性质：Cl2是新制氯水的主要成分。为了方便，有时实验室中常用氯水代替Cl2(2)只考虑H+参加的反应：向NaHCO3溶液中加适量的氯水，有气泡产生，就是利用了盐酸的强酸性(3)只考虑Clˉ参加的反应：向AgNO3溶液中加适量的氯水，有白色沉淀产生，就是利用了Clˉ的性质(4)只考虑HClO参加的反应：将氯水滴在红色纸条上，可使红色褪去，便是将有机色素氧化的结果(5)考虑Cl2和H2O同时参与的反应：将气体通入氯水中，氯水的浅黄氯水褪去，其反应为：Cl2+SO2+2H2O＝H2SO4+2HCl(6)考虑HCl和HClO先后参与的反应：向新制得的氯水中滴入紫色石蕊试液时，溶液先变红后褪色，便是盐酸的强酸性和HClO的强氧化性的具体体现三、次氯酸、漂白粉的性质1、HClO是一种弱酸，与碳酸比较电离能力有如下关系：H2CO3HClOHCO3—，请分析下列反应：过二氧化碳通入NaClO溶液中：NaClO+CO2+H2ONaHCO3+HClO氯气通入碳酸氢钠溶液中：Cl2+NaHCO3NaCl+CO2↑+HClO2、HClO和ClO-都具有强氧化性，无论酸性、碱性条件下都可以跟亚铁盐、碘化物、硫化物等发生氧化还原反应，但不能使品红溶液褪色硫酸亚铁溶液遇漂白粉：2Fe2++5ClO-+5H2O2Fe(OH)3↓+Cl-+4HClO漂白粉遇亚硫酸酸盐：ClO-+SO32-=Cl-+SO42-3、次氯酸钙中的Ca2+、ClO-可以表现出一些综合性质。如：少量二氧化碳通入次氯钙溶液中：Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3↓+2HClOCa(ClO)2+Na2CO3CaCO3↓+2NaClOCa(ClO)2+NaHCO3CaCO3↓+HClO+NaClO新制氯水久制氯水成分Cl2、H2O、HClO、HClHCl、H2O颜色淡黄绿色无色性质酸性、漂白作用酸性（比新制氯水强）、无漂白作用原因Cl2+H2OHCl+HClO、2HClO2HCl+O2↑3四、氯气的制法1、氯气的实验室制法(1)反应原理：用强氧化性的物质(如MnO2、KMnO4、KClO3等)和浓盐酸反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O(实验室通常用该法制Cl2)【思考】在这个反应中：①盐酸作用是：还原剂与酸性作用②足量MnO2和含4molHCl的浓盐酸加热制得Cl2物质的量1mol(填“小于、等于或大于”)③该反应必须加热到900C左右，为什么温度不能再高？（盐酸是挥发性酸，温度再高Cl2中HCl含量高）④其它可能生成Cl2途径有：KMnO4+HCl(浓)——KClO3+HCl(浓)——K2Cr2O7+HCl(浓)——PbO2+HCl(浓)——Ca(ClO)2+HCl(浓)——(2)制气类型：“气液固”型。(发生装置除用来制Cl2还可用来制取HCl、SO2、CO、NO等)(3)发生装置：铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗、导气管、洗气瓶、集气瓶【思考】如何检验装置的气密性？在装入药品前，小火加热圆底烧瓶，若烧杯中的导管口有气泡冒出，停止加热后，导气管末端形成一段水柱，且保持一段时间不下(4)除杂装置(洗气)——除去Cl2中少量HCl、水蒸气，可先通入饱和食盐水除去HCl，再通过浓H2SO4(或P2O5或CaCl2)除去水(5)收集装置：用向上排空气法或排饱和食盐水法(Cl2不溶于饱和食盐水)(6)吸收装置：用强碱溶液吸收多余氯气，防止污染空气(不能用水代替)(7)验满：①观察法(黄绿色)②湿淀粉——KI试纸(变蓝色)③湿润的蓝色石蕊试纸(先变红后褪色)④浓NH3水，8NH3+3Cl2N2+6NH4Cl2、氯气的工业室制法工业制法：电解饱和食盐水：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑电解熔融氯化钠：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑【课后作业一】1、关于氯气的叙述中，下列正确的是()A．氯气是一种黄绿色、有毒的气体B．氯气可以与铁反应生成FeCl2C．氯气不能溶解于水，所以可用排水法收集氯气D．氯气、氯水、液氯是同一种物质，只是状态不同，都属于纯净物2、关于Cl－和Cl2的说法中，正确的是()A．Cl－和Cl2均有毒B．它们的性质不相同C．Cl－和Cl2均呈黄绿色D．Cl－和Cl2均能和金属单质发生反应3、下列叙述中，正确的是()A．新制氯水中没有分子，只有离子B．新制氯水在光照的条件下，可以产生气体，该气体是氯气C．新制氯水中滴加硝酸银溶液，没有任何现象D．氯气可以使湿润的有色布条褪色4、向NaBr、NaI、Na2SO3混合液中，通入一定量氯气后，将溶液蒸干并充分灼烧，得到固体剩余物质的组成可能是()A．NaCl、Na2SO3、NaIB．NaCl、NaBr、Na2SO4C．NaCl、Na2SO4、I2D．NaCl，NaI、Na2SO45、自来水厂常使用氯气消毒，市场上有些小商小贩用自来水充当纯净水出售。下列试剂中，可用来辨其真伪的是()A．酚酞试液B．氯化钡溶液C．氢氧化钠溶液D．硝酸银溶液6、自来水常用Cl2消毒，某学生用这种自来水配制下列物质的溶液，不会产生明显的药品变质问题的是()A．AgNO3B．NaOHC．Na2CO3D．AlCl37、氯气和盐酸分别跟铁反应，每个铁原子失去的电子数()A．前者大于后者B．前者小于后者C．相等D．不能确定8、下列说法正确的是()A．向久置的氯水中滴入紫色石蕊试液，溶液将先变红后褪色B．欲除去氯气中少量的氯化氢气体，可将此混合气体通过盛饱和食盐水的洗气瓶C．向滴有酚酞试液的