高三化学一轮复习导学案：学案19 富集在海水中的元素(一)——氯及其化合物

学案19 富集在海水中的元素(一)——氯及其化合物[考纲要求] 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化合物对环境质量的影响。

知识点一氯元素的存在和原子结构

1．氯元素在自然界中以__________存在，其中主要以__________形式存在于海水中，是最重要的成盐元素。

2．氯元素位于元素周期表中第____周期第____族，原子结构示意图为__________，最外层有____ 个电子，容易得到____ 个电子形成____ 个电子的稳定结构。是活泼的非金属元素。

知识点二氯气

1．物理性质

通常情况下，氯气是________色__________气味的____体。密度比空气____，有____，易________，能溶于水，通常1体积水约溶解____ 体积氯气，其水溶液称为氯水。

实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是：_______________________________ ________________________________________________________________________。

2．化学性质

(1)与金属反应

铜、铁在氯气中燃烧的化学方程式为：

__________________________________________________________(________色烟)；

__________________________________________________________(________色烟)

(2)与非金属反应

氢气在氯气中燃烧的化学方程式为：

________________________________________________________(________色火焰)。

(3)与水反应

氯气与水反应的化学方程式：______________________________________________。

(4)与碱反应(完成下列化学方程式)

①与烧碱反应：__________________________________________________________，

②制取漂白粉：___________________________________________________________。

漂白粉的主要成分是____________，有效成分是__________。

(5)跟还原性物质反应(完成下列化学方程式)

①氯气与KI溶液：_______________________________________________________。

②氯气与FeCl2溶液：_______________________________________________________。

③向氯水中通入SO2：_____________________________________________________。

问题思考

1．思考并回答下列问题：

(1)Cl2为什么易液化？常见的易液化的气体还有哪几种？

(2)用什么现象说明Cl2溶于水时只有少量Cl2与水发生了反应？

(3)将Cl2通入石蕊试液中的现象是什么？能用pH试纸测定氯水的pH值吗？

(4)常见的有特殊颜色的气体有哪些？各显什么颜色？

知识点三含氯化合物

1．次氯酸(HClO)

(1)不稳定性：化学方程式为______________________________________________。

(2)弱酸性：比碳酸酸性____，电离方程式为_________________________________

________________________________________________________________________。

(3)强氧化性：具有________性。

2．Ca(ClO)2的主要化学性质

(1)稳定性比HClO____。

(2)水解显____性，其水解离子方程式：_____________________________________

________________________________________________________________________。

(3)与酸反应生成______，作为漂白或消毒剂的原理可用化学方程式表示为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

问题思考

2．漂白粉为何要密封保存？

一、氯水的成分和性质

1．氯水的成分

氯气溶于水，发生反应的离子方程式是Cl2＋H2O H＋＋Cl－＋HClO，其中含有的分子有Cl2、H2O、HClO，共3种；含有的离子有Cl－、H＋、OH－、ClO－，共4种。

液氯新制氯水久置氯水分类纯净物混合物混合物

颜色黄绿色浅黄绿色无色

性质氧化性酸性、氧化性、漂白性酸性

粒子

种类

Cl2Cl2、HClO、H2O、H＋、Cl－、ClO－、OH－

H2O、H＋、Cl

－、OH－

(1)完成下列表格中的内容填空

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↑

＋H2O

HClO 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－

Cl2、H2O SO2黄绿色褪去SO2＋Cl2＋2H2O===4H ＋＋2Cl－＋SO2－4

HClO、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↑

主要化学性质。

4．Cl2＋H2O HCl＋HClO平衡移动的应用

(1)完成下列表格

向氯水中加入的物质浓度变化

平衡移动的

方向

应用

可溶性氯化物c(Cl－)____ (1)用饱和食盐水除Cl2中的HCl (2)用排饱

和食盐水收集Cl2

盐酸

c(H＋)和

c(Cl－)____

次氯酸盐与浓盐酸反

应制Cl2

NaOH c(H＋)____ 用NaOH溶液吸收多

余Cl2

Ca(OH)2c(H＋)____ 制漂白粉CaCO3c(H＋)____ 制高浓度的HClO溶液

光照c(HClO)____ 氯水避光保存或现用

现配

①用排饱和食盐水的方法收集Cl2的原理是什么？除去Cl2的混有的HCl气体时，所选最佳试剂是什么？

②如何制备较高浓度的HClO?

③如何保存氯水？

典例导悟1(2011·山东威海联考)某学习小组设计以下四个实验探究氯水的成分，请根

实验

实验方法实验现象结论

序号

①将氯水滴加到AgNO3溶液中生成白色沉淀

②将氯水滴加到含有酚酞的NaOH溶液中

③淀粉-KI试纸变蓝色氯水中含有Cl2

④将足量的氯水滴加到Na2CO3溶液中氯水中含有H＋

(2)指出实验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．________________________________________________________________________。

请设计简单的实验证明哪一个是正确的______________________________________

________________________________________________________________________。

二、氯气的实验室制法

典例导悟2某校化学实验兴趣小组为了探究在实验室制备Cl2的过程中有水蒸气和HCl 挥发出来，同时证明氯气的某些性质，甲同学设计了如下图所示的实验装置(支撑用的铁架台省略)，按要求回答问题。

(1)下列方法中，可制得氯气的正确组合是________。

①MnO2和浓盐酸混合共热②KMnO4和浓盐酸混合

③次氯酸钠和浓盐酸混合④K2Cr2O7和浓盐酸混合

⑤KClO3和浓盐酸混合

A．①②⑤B．②④⑤C．①②④D．全部可以

(2)若用含有0.2 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应制取Cl2，制得的Cl2体积(标准状况下)总是小于1.12 L的原因是

________________________________________________________________________。

(3)①装置B的作用是__________，现象是___________________________________。

②装置D和E出现的不同现象说明的问题是________________________________。

③装置F的作用是______________________________________________________。

④写出装置G中发生反应的离子方程式：____________________________________

________________________________________________________________________。

(4)乙同学认为甲同学的实验有缺陷，不能确保最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种。

为了确保实验结论的可靠性，证明最终通入AgNO3溶液的气体只有一种，乙同学提出在某两个装置之间再加一个装置。你认为装置应加在________与________之间(填装置字母序号)，装置中应放____________________试剂。

1．判断正误

(1)将氯气溶于水制备次氯酸：Cl2＋H2O===2H＋＋Cl－＋ClO－()

(2010·天津理综－5C)

(2)氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度()

(2010·全国理综Ⅱ－8A)

2．(2009·山东理综，10)下列关于氯的说法正确的是()

A．Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能作氧化剂

B.3517Cl、3717Cl为不同的核素，有不同的化学性质

C．实验室制备Cl2，可用排饱和食盐水集气法收集

D．1.12 L Cl2含有1.7N A个质子(N A表示阿伏加德罗常数)

3．(2010·上海，18)下图是模

拟氯碱工业生产中检查氯气是否泄漏的装置，下列有关说法错误的是()

A．烧瓶中立即出现白烟

B．烧瓶中立即出现红棕色

C．烧瓶中发生的反应表明常温下氨气有还原性

D．烧杯中的溶液是为了吸收有害气体

4．(2009·上海理综，14)生活中难免会遇到一些突发事件，我们要善于利用学过的知识，采取科学、有效的方法保护自己。如果发生了氯气泄漏，以下自救方法得当的是() A．只要在室内放一盆水

B．向地势低的地方撤离

C．观察风向，顺风撤离

D．用湿毛巾或蘸有石碱水的毛巾捂住口鼻撤离

题组一氯气的性质

1．(2010·贵州安顺期末)氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质，它具有较强的氧化性，下列叙述中不正确的是()

A．红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧，生成棕黄色的烟

B．通常状况下，干燥的氯气能和Fe反应

C．纯净的H2在Cl2中安静地燃烧，发出苍白色火焰，集气瓶口呈现雾状；光照H2和Cl2的混合气体时，因迅速化合而爆炸

D．氯气能与水反应生成HClO和HCl，久置氯水最终变为稀盐酸

2．检验氯化氢气体中是否混有Cl2，可采用的方法是()

A．用干燥的蓝色石蕊试纸

B．用干燥的有色布条

C．将气体通入硝酸银溶液

D．用湿润的淀粉-碘化钾试纸

3．自来水常用氯气进行消毒。如果在实验室用自来水配制下列物质的溶液，不会产生明显药品变质问题的是()

A．FeCl2B．Na2SO3C．NaOH D．AlCl3

4．今有甲、乙、丙三瓶等体积的新制氯水，浓度均为0.1 mol·L－1。如果在甲瓶中加入少量的NaHCO3晶体(n mol)，在乙瓶中加入少量的NaHSO3晶体(n mol)，丙瓶不变。片刻后，甲、乙、丙三瓶溶液中HClO的物质的量浓度的大小关系是(溶液体积变化忽略不计)() A．甲＝乙>丙B．甲>丙>乙

C．丙>甲＝乙D．乙>丙>甲

题组二含氯化合物

5．下列现象或事实可用同一原理解释的是()

A．浓硫酸和浓盐酸长期暴露在空气中浓度降低

B．氯水和活性炭使红墨水褪色

C．漂白粉和钠长期暴露在空气中变质

D．氯水和过氧化钠使品红褪色

6．下图所涉及的物质均为中学化学中的常见的物质，其中C、D、E为单质，其余为化合物。它们存在如下转化关系，反应中生成的水及次要产物已略去。

(1)写出B的名称________，F的化学式________。

(2)指出MnO2在相关反应中的作用：反应①中是______剂；反应②中是________剂。

(3)若反应①是加热条件下进行，A是________；若反应①是在常温条件下进行，A是________。若在上述两种条件下得到等量的C单质，反应中转移的电子数之比为________。

题组三氯气的制取

7．(2011·福建泉州统考)实验室用下列两种方法制氯气：①用含HCl 146 g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87 g MnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气()

A．①比②多B．②比①多

C．一样多D．无法比较

8．将0.2 mol MnO2和50 mL 12 mol·L－1盐酸混合后缓缓加热，反应完全后向留下的溶液中加入足量AgNO3溶液，生成AgCl沉淀物质的量为(不考虑盐酸的挥发)() A．等于0.3 mol B．小于0.3 mol

C．大于0.3 mol D．以上结论都不正确

9.下图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是常见的气体发生装置；Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ是气体收集装置，根据要求回答下列问题：

(1)若用MnO2与浓盐酸反应制取氯气，应选用发生装置____________，用方程式表示制取氯气的反应原理是_________________________________________________________。

(2)若用KMnO4与浓盐酸反应制取氯气，应选用发生装置__________，试完成并配平下列离子方程式：

MnO－4＋____Cl－＋____H＋===____Mn2＋＋____Cl2↑＋____。

(3)若选用Ⅳ为氯气的收集装置，应该在试管口放置一团棉花，该棉花团应用________溶液浸湿，其作用是___________________________________________________________。

(4)若选用Ⅴ为氯气收集装置，则氯气应从__________口通入。用化学方法检验氯气收集满了的方法是_____________________________________________________________。

题组四实验探究

10．(2011·济南一模)甲、乙是同主族非金属元素组成的单质，乙通常状况下是深红棕色液体。X、Y、Z是化合物。X溶液呈浅绿色，Y、Z的溶液都能使KSCN溶液变红。它们之间有如下图所示的转化关系。

(1)写出少量单质甲通入X溶液中发生的离子方程式：

________________________________________________________________________。

(2)欲在实验室中制取并收集纯净、干燥的气体甲，某同学设计了如下图所示的装置。

①装置A中发生反应的化学方程式为_______________________________________

________________________________________________________________________。

②装置B的作用是_______________________________________________________。

③装置C中的试剂为____________。

④装置D中收集气体甲的方法是___________________________________________。

学案19 富集在海水中的元素(一)——氯及其化合物 【课前准备区】 知识点一

1．化合态 氯化钠

2．三 ⅦA 7 1 8 知识点二

1．黄绿 有刺激性 气 大 毒 液化 2 用手在瓶口轻轻扇动，仅使极少量气体飘进鼻孔

2．(1)Cu ＋Cl 2=====点燃

CuCl 2 棕黄 2Fe ＋3Cl 2=====点燃

2FeCl 3 棕褐

(2)H 2＋Cl 2=====点燃2HCl 苍白 (3)Cl 2＋H 2O HCl ＋HClO

(4)①Cl 2＋2NaOH===NaCl ＋NaClO ＋H 2O ②2Cl 2＋2Ca(OH)2===CaCl 2＋Ca(ClO)2＋2H 2O Ca(ClO)2、CaCl 2 Ca(ClO)2 (5)①2KI ＋Cl 2===2KCl ＋I 2 ②2FeCl 2＋Cl 2===2FeCl 3

③SO 2＋2H 2O ＋Cl 2===H 2SO 4＋2HCl 知识点三

1．(1)2HClO=====光(或△)2HCl ＋O 2↑

(2)弱 HClO H ＋＋ClO －

(3)漂白

2．(1)强 (2)碱 ClO －＋H 2O HClO ＋OH －

(3)HClO Ca(ClO)2＋CO 2＋H 2O===2HClO ＋CaCO 3↓ 问题思考

1．(1)Cl 2分子的相对分子质量较大，分子间的作用力较大，所以易液化。常见的易液化的气体还有NH 3、SO 2等。

(2)氯水呈黄绿色，说明氯水中有大量Cl 2分子。

(3)现象是先变红后褪色。不能用pH 试纸测定，因为氯水中的HClO 能将pH 试纸漂白。 (4)Cl 2呈黄绿色，NO 2为红棕色。

2．①隔绝CO 2、H 2O(g)；②HClO 见光易分解。 【课堂活动区】

3．(2)①Cl 2的强氧化性； ②HCl 的强酸性； ③HClO 的强氧化性、弱酸性和不稳定性； ④Cl －

的性质。

4．(1)

向氯水中加

入的物质

浓度变化 平衡移动的方向 应用

可溶性氯化物 c (Cl －

)增大 左移 (1)用饱和食盐水除Cl 2

中的HCl (2)用排饱和

食盐水收集Cl 2

盐酸 c (H ＋)和c (Cl －

)增大 左移

次氯酸盐与浓盐酸反

应制Cl 2

NaOH c (H ＋

)减小 右移

用NaOH 溶液吸收多余Cl 2

Ca(OH)2 c (H ＋

)减小 右移 制漂白粉

CaCO 3 c (H ＋

)减小 右移 制高浓度的HClO 溶液 光照 c (HClO)减小 右移 氯水避光保存或现用

现配

22＋－－

2

的溶解度小，故用排饱和食盐水法收集Cl2；除去HCl杂质时，把混合气体通过盛有饱和食盐水的洗气瓶。

②可向新制氯水中加入CaCO3粉末，此时HCl反应，而HClO的酸性较H2CO3弱不反应，平衡右移，HClO浓度增大。

③避光、密闭保存(棕色瓶中)。

典例导悟

1(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)a.氯水中含有HClO，其漂白作用使溶液褪色

b．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；若溶液重新显红色，证明是H＋的中和作用引起的2(1)D

(2)浓盐酸随着反应的进行浓度逐渐降低，最终变为稀盐酸，反应不再产生氯气

(3)①证明有水蒸气产生白色固体变蓝色

②氯气无漂白性，次氯酸有漂白性

③吸收氯气

④Ag＋＋Cl－===AgCl↓

(4)F G湿润的淀粉-KI试纸(或湿润的有色布条)

解析实验目的是证明Cl2中混有水蒸气和HCl气体，同时证明干燥Cl2和潮湿Cl2有无漂白性。首先从(1)题中选择正确的组合利用A装置制备Cl2；然后根据实验目的，再分析其他每个装置的作用。只有B装置能够证明水蒸气的存在，则B装置中的药品为CuSO4粉末；D、E装置用来证明干燥Cl2无漂白性，潮湿氯气发生反应：Cl2＋H2O HCl＋HClO，HClO 具有强氧化性，因此潮湿Cl2具有漂白性。G装置是用来证明HCl气体的，因为Cl2与AgNO3溶液反应也能生成AgCl沉淀，因此F装置利用是Cl2易溶于CCl4的性质除去Cl2，F、G装置之间应增加验证Cl2被除尽的装置。

【课后练习区】

高考集训

1．(1)×

解析HClO是弱酸，不能拆开写。

(2)√

2．C[Cl2中的氯元素化合价为0价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性，A错误；同位素原子的质子数和电子数分别相等，所以化学性质几乎完全相同，B错误；通过实验室制得的Cl2中含有少量HCl, Cl2在饱和食盐水中溶解度很小，而HCl易溶，C正确；没有指明气体所处的状态，D错误。]

3．B[此题考查化学实验、元素化合物的性质等知识。分析装置图，可知氨气和氯气接触时发生反应：8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2，烧瓶中出现白烟，A对；不能出现红棕色气体，B错；该反应中氨气中的氮元素化合价升高，表现还原性，C对；烧杯中的氢氧化钠可以吸收多余的有害气体，D对。]

4．D[氯气与水可发生化学反应，但反应慢且反应不充分，故A项错；氯气的密度大于空气，所以Cl2聚集在地势低的地方，故应向地势高的地方、逆风跑，B、C项均错；D项中石碱水可以吸收氯气，D正确。]

考点集训 1．B

2．D [HClO 具有漂白性，而Cl 2不具有，A 、B 选项中是在干燥环境下，Cl 2都不能转变为HClO ，因而无漂白性，无法与HCl 气体区别。C 选项，气体通入AgNO 3溶液产生白色沉淀，因为Cl 2与H 2O 反应也产生Cl －。D 选项，Cl 2与KI 反应产生I 2，I 2遇淀粉变蓝，可以与HCl 区别开。]

3．D [氯水的成分为：Cl 2、HClO 、HCl 、H 2O ，故遇到FeCl 2时：2FeCl 2＋Cl 2===2FeCl 3；遇到Na 2SO 3时：Na 2SO 3＋Cl 2＋H 2O===Na 2SO 4＋2HCl ；遇到NaOH 时：Cl 2＋2NaOH===NaCl ＋NaClO ＋H 2O ，所以A 、B 、C 项中药品都会变质。]

4．B [氯水中存在下列平衡：Cl 2＋H 2O

HCl ＋HClO ，加入NaHCO 3后，因为酸

性：HCl>H 2CO 3>HClO ，所以NaHCO 3与HCl 反应而不与HClO 反应，平衡向右移动，HClO 浓度增大；乙瓶中因HClO 具有强氧化性，可将NaHSO 3氧化，从而使HClO 浓度下降。]

5．D

6．(1)浓盐酸 Fe 3O 4 (2)催化 氧化 (3)KClO 3 H 2O 2 2∶1

解析 此题的关键在MnO 2的作用和对变价金属铁的判断。在中学阶段，MnO 2在用KClO 3

加热或双氧水分解时制O 2时均作催化剂，在和浓盐酸加热反应制氯气时作氧化剂，则C 、D 可能是氯气、氧气，A 、B 可能是KClO 3、H 2O 2或浓盐酸；由D ＋E →H ，H ＋E →G ，G ＋D →H 可知，E 为金属Fe ，D 为Cl 2，C 为O 2，B 为浓盐酸；C(O 2)＋E(Fe)→F ，F 为Fe 3O 4。MnO 2在反应①中是催化剂，反应②中是氧化剂；反应①若在加热条件下进行，由2KClO 3=====MnO 2

Δ2KCl ＋3O 2↑可知A 是KClO 3；若在常温下进行，由2H 2O 2=====MnO 2

2H 2O ＋O 2↑可知A 是H 2O 2；由2O －2

→O 0

2和2O －1

→O 0

2可知，反应中转移的电子数之比是2∶1。

7．B [146 g HCl 的物质的量为4 mol,87 g MnO 2的物质的量为1 mol ，由方程式：MnO 2

＋4HCl(浓)=====△

MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O ，1 mol MnO 2可以与4 mol HCl 反应，但是，应注意稀盐酸与MnO 2不反应的事实，也就是说1 mol MnO 2与足量浓盐酸反应生成的Cl 2多。]

8．C [由MnO 2＋4HCl(浓)=====△

MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O 1 mol 4 mol 0.2 mol 0.6 mol

知盐酸的量不足，根据盐酸进行计算，理论上余Cl －的物质的量为0.3 mol ，但随着反应的进行，盐酸的浓度变稀，不再进行以上反应，实际余Cl －的物质的量大于0.3 mol ，故生成AgCl 沉淀物质的量大于0.3 mol 。]

9．(1)Ⅰ MnO 2＋4HCl(浓)=====△MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O (2)Ⅲ 2 10 16 2 5 8H 2O

(3)氢氧化钠 防止氯气逸出污染空气 (4)A 将湿润的淀粉-KI 试纸放在B 口处，试纸变蓝色，证明氯气已集满

解析 MnO 2与浓盐酸反应制取氯气需要加热，选Ⅰ装置；用KMnO 4与浓盐酸反应制取氯气，由于KMnO 4的氧化性强，可以不加热，选Ⅲ装置；若选用Ⅳ为氯气的收集装置，为了防止氯气逸出污染空气，应将蘸有氢氧化钠溶液的棉花团放置在试管口；由于氯气的密度比空气大，导气管应该“长进短出”；将湿润的淀粉-KI 试纸放在B 口处，试纸变蓝色，证明氯气已集满。

10．(1)Cl 2＋2Fe 2＋===2Fe 3＋＋2Cl －

(2)①MnO 2＋4HCl(浓)=====△

MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O

②吸收挥发出来的HCl 气体(或除去Cl 2中混有的HCl 气体) ③浓H 2SO 4 ④向上排空气法