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第1课时氯气的生产原理及其性质目标与素养：1.了解氯气的工业制法，掌握氯气的实验室制法。(科学探究与创新意识)2.了解氯元素的存在、氯气的物理性质，掌握氯气得化学性质。(宏观辨识与微观探析)3.了解氯水的主要性质及应用。(宏观辨识与微观探析)一、氯气的生产原理1．海水中的化学物质(1)元素种类：80多种。(2)氯化物：主要为氯化钠，其次为氯化镁、氯化钙、氯化钾等。(3)溴元素：被称为“海洋元素”，原因是地球上99%以上的溴蕴藏在海水中。(4)碘元素：含量丰富，达8×1010t。2．氯气的工业制法以电解食盐水为基础制取氯气等产品的工业称为氯碱工业。(1)氯气的制备原理：反应的化学方程式为2NaCl＋2H2O=====通电2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(2)实验室电解饱和食盐水①实验装置②实验操作a．接通电源，观察食盐水发生的变化。通电一段时间后，将小试管套在a管上，收集U形管左端产生的气体。2min后，提起小试管，并迅速用拇指堵住试管口，移近点燃的酒精灯，松开拇指，检验收集到的气体。b．取一支小试管，用向上排空气法收集从b管导出的气体，观察收集到的气体的颜色。c．关闭电源，打开U形管左端的橡皮塞，向溶液中滴加1～2滴酚酞溶液，观察溶液的颜色。③实验分析实验现象结论a出现爆鸣声a管中气体为氢气b产生黄绿色的气体b管中气体为氯气c铁棒端溶液变红石墨棒端溶液不变色U形管左端溶液显碱性U形管右端溶液不显碱性④实验结论根据实验推断电解饱和食盐水的产物是H2、Cl2、NaOH溶液。3．氯气的实验室制法(1)反应原理：MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)实验装置①A装置为气体发生装置，作用是制备气体。②B装置为收集装置，作用是收集气体。③C装置为尾气处理装置，作用是吸收多余Cl2。1．含有4molHCl的浓盐酸与足量的MnO2反应，能生成1molCl2吗？[提示]不能，因为随着反应的进行，盐酸的浓度变小，MnO2与稀盐酸不反应，故生成的Cl2小于1mol。2．实验室制取氯气时，由于反应条件是“浓盐酸”和“加热”，生成的Cl2中含挥发出来的HCl气体和水蒸气，若实验室要制取纯净、干燥的Cl2，如何除去Cl2中的杂质并干燥？[提示]用饱和食盐水除去Cl2中的HCl，并用浓硫酸干燥。二、氯气的性质1．氯气的物理性质颜色密度气味毒性状态溶解性特性黄绿色比空气大刺激性气味有毒气体1体积水约能溶解2体积氯气易液化2.氯气的化学性质氯元素的原子结构示意图为，由此可知：氯原子在化学反应中容易得到1个电子。氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质，能与多种物质直接发生反应。(1)能与绝大多数金属反应生成盐微点拨Cl2与变价金属反应时生成高价态的金属氯化物，即Cl2与Fe反应，不论Cl2是否过量均生成FeCl3而不是FeCl2。(2)Cl2与非金属单质的反应操作H2在Cl2中燃烧H2和Cl2的混合气体光照现象H2在盛有Cl2的集气瓶中安静地燃烧，发出苍白色火焰，集气瓶口有白雾产生发生爆炸反应原理H2＋Cl2=====点燃2HCl(3)氯气与水的反应①氯气能溶于水，其水溶液俗称氯水。按照表中要求完成氯水的性质实验，将实验现象及有关结论填入表中：实验操作实验现象实验结论有色布条不褪色干燥氯气不具有漂白性有色布条褪色新制氯水具有漂白性②新制氯水具有漂白性是因为氯气与H2O反应生成了HClO，反应的化学方程式是Cl2＋H2OHCl＋HClO，该反应的氧化剂是Cl2，还原剂是Cl2。③次氯酸(HClO)的性质a．次氯酸是易溶于水的弱酸，比碳酸酸性弱，写离子方程式时不能拆成离子形式。氯气和水反应的离子方程式为Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO。b．次氯酸不稳定，见光易分解，反应的化学方程式为2HClO=====光照2HCl＋O2↑。c．次氯酸具有强氧化性，其氧化性比Cl2强，可用于自来水的杀菌消毒，还可用作漂白剂。微点拨干燥的Cl2没有漂白性，但湿润的Cl2由于生成了HClO而具有漂白性。(4)氯气与碱溶液的反应①氯气与NaOH反应的化学方程式：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，工业生产和实验室常用氢氧化钠溶液吸收氯气尾气。②氯气与Ca(OH)2反应的化学方程式：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。③漂白粉a．漂白粉的成分为CaCl2、Ca(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2。b．漂白粉长期露置于空气中，最终会生成CaCl2，其反应原理为Ca(ClO)2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO、2HClO=====光照2HCl＋O2↑、CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。④漂白液(漂白精)：漂白液的有效成分为次氯酸钠(NaClO)。微点拨工业制备漂白粉时只能用石灰乳而不能用石灰水；漂白粉在空气中变质包括两个反应过程：一是Ca(ClO)2与空气中CO2、H2O反应，二是生成的HClO分解。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)Cl2以液态形式存在时可称作氯水或液氯(×)(2)氢气在氯气中燃烧，生成白色烟雾(×)(3)有氯气参加的化学反应必须在溶液中进行(×)(4)钠在氯气中燃烧生成固体NaCl(√)2．(双选)下列说法不正确的是()A．H2在Cl2中燃烧会产生淡蓝色火焰B．氯水用于漂白是因为HClO的存在C．漂白粉是混合物，其有效成分是次氯酸钠D．漂白粉放入稀盐酸中可以提高漂白速度AC[H2在Cl2中燃烧会产生苍白色火焰，A错误；漂白粉的有效成分为次氯酸钙，C错误；漂白粉放入稀盐酸中会发生反应Ca(ClO)2＋2HCl===CaCl2＋2HClO，从而加快HClO的产生，提高漂白速度。]3．下列关于氯气制取方法的说法中，不正确的是()A．电解饱和食盐水制氯气时，与电源正极相连的石墨棒上方充满黄绿色气体B．工业上用电解饱和食盐水的方法制取氯气的同时得到烧碱C．实验室制法和电解饱和食盐水制法的化学方程式是不同的D．实验室制取氯气时，最好大火加热，使温度迅速升高D[电解饱和食盐水制氯气时，Cl－在与电源正极相连的石墨棒上转化为Cl2，A正确，B、C正确；浓盐酸具有挥发性，实验室制取氯气时，应缓缓加热以减少浓盐酸的损失，D错误。]氯水的成分与性质1.氯水和液氯的区别液氯新制氯水久置氯水分类纯净物混合物混合物成分Cl2Cl2、H2O、HClO、H＋、Cl－、OH－、ClO－H＋、Cl－、H2O、OH－颜色黄绿色黄绿色无色性质氧化性酸性、强氧化性、漂白性酸性2.在不同反应中，氯水起作用的成分不同，现列表如下特别提醒：氯水中含有Cl2、HClO，当氯水发生氧化还原(如与FeCl2、NaBr、KI等)反应时，只看作Cl2参与反应，如2FeCl2＋Cl2===2FeCl3；当考虑氯水的漂白性和消毒性时，只看作HClO起作用。下列实验现象，与新制氯水中的某些成分(括号内物质)没有关系的是()A．将NaHCO3固体加入新制氯水中，有无色气泡产生(H＋)B．氯水呈浅黄绿色(Cl2)C．将AgNO3溶液滴加到新制氯水中，有白色沉淀产生(Cl－)D．新制氯水使红色布条褪色(HCl)D[A项，由于氯水中存在HCl，则发生反应NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，表现出酸性，即H＋的性质；B项，氯气为黄绿色气体，溶解在水中使其水溶液呈浅黄绿色；C项，能发生反应HCl＋AgNO3===AgCl↓＋HNO3，表现出Cl－的性质；D项，新制氯水使红色布条褪色是次氯酸的漂白作用，错误。]1．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，发现氯水呈黄绿色，证明氯水中含有的粒子是________；(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________；(3)在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________；(4)将紫色石蕊溶液滴入新制氯水中，溶液呈红色，起作用的微粒是________，过一会儿，溶液的颜色逐渐褪去，起作用的微粒是________；(5)向氯水中滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成，证明氯水中含有的粒子是________；(6)氯水经光照后，颜色逐渐消失，并放出的气体是________，溶液的酸性________(填“增强”“不变”或“减弱”)。[解析]氯水中含有的微粒有Cl2、HClO、H2O、H＋、Cl－、ClO－和OH－。含有Cl2，使溶液呈现黄绿色；(2)滴入Na2CO3溶液有气体生成，证明溶液呈酸性，含H＋；(3)氯水能使有色布条褪色，说明具有漂白性，证明氯水中含有HClO；(4)紫色石蕊溶液滴入新制氯水中，溶液呈红色，说明有H＋存在，一会溶液逐渐褪色，则是因为HClO起漂白作用；(5)向氯水中滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成，证明氯水中有Cl－；(6)HClO不稳定，见光易分解放出O2，并生成盐酸，由于HClO为弱酸，而盐酸是强酸，故溶液酸性增强。[答案](1)Cl2(2)H＋(3)HClO(4)H＋HClO(5)Cl－(6)O2增强氯气的实验室制法1．试剂的选择通常选用浓盐酸和具有强氧化性的物质(MnO2、KMnO4等)来制取氯气。如MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O2．发生装置选取发生装置的依据是制取气体所用试剂的状态和反应条件(加热与否)。以此分析可知，实验室制取氯气是加热固体与液体的混合物，所以应选用固液加热制气发生装置。3．收集方法选用收集方法的主要依据是气体的密度和水溶性。因为氯气能溶于水，密度比空气的大，所以收集氯气时，不能用排水法，应该用向上排空气法。Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小，也可用排饱和食盐水法收集Cl2。4．干燥剂的选择选择气体干燥剂的主要依据是被干燥气体不能与干燥剂反应。如氯气能与碱反应，所以不能用碱石灰进行干燥，常用浓硫酸、五氧化二磷等进行干燥。5．吸收装置氯气有毒，实验室制取氯气时应在密闭系统或通风橱中进行，通常在收集装置的后面连接盛有NaOH溶液的吸收装置。6．验满常用湿润的淀粉-碘化钾试纸或湿润的蓝色石蕊试纸检验Cl2。方法是将湿润的淀粉-碘化钾试纸靠近集气瓶瓶口，试纸变蓝，或将湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶瓶口，试纸先变红后褪色，则可证明Cl2已收集满。某学生设计如图实验装置用于制备纯净的Cl2。(1)装置中有五处错误，请指出：①___________________________________________________；②___________________________________________________；③___________________________________________________；④___________________________________________________；⑤___________________________________________________。(2)在更正后的装置图中，仪器中的饱和食盐水、浓硫酸、氢氧化钠溶液的作用分别是：①饱和食盐水的作用：_________________________________；②浓硫酸的作用：___________________________________；③氢氧化钠溶液的作用：______________________________。[解析]从实验原理上来说，氯气是用浓盐酸与二氧化锰在加热的条件下制取，不能用稀盐酸，因为稀盐酸与二氧化锰不反应；制得的氯气中混有HCl和水蒸气，应依次通过盛有饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶将其除去；因为氯气有毒，应用尾气吸收装置，以避免对环境的污染；因为氯气比空气重，应用向上排空气法收集。[答案](1)①用长颈漏斗错误，应用分液漏斗②不能用稀盐酸，应用浓盐酸③没有用酒精灯，应用酒精灯加热④盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱和食盐