高中化学 人教版必修1 第4章第2节 富集在海水中的元素氯教学设计教案.docx

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高中化学人教版必修1第4章第2节富集在海水中的元素氯教学设计教案

第二节　富集在海水中的元素——氯

课时1　氯气的性质及应用

目标与素养：

1.了解氯的结构和主要性质及应用。

（微观探析与变化观念）2.了解氯水的性质及应用。

（科学探究与创新意识）3.了解含氯漂白剂和消毒剂的原理。

（社会责任）

一、氯气

1．氯的原子结构及存在

（1）原子结构：

氯的原子结构示意图为

，氯原子容易得到一个电子而形成Cl－，表现出典型的氧化性。

（2）存在：

氯在自然界中以化合态存在，主要以NaCl的形式存在。

2．Cl2的物理性质

颜色

状态

气味

毒性

溶解性（25℃）

黄绿色

气体

刺激性

气味

有毒

1体积水溶解

约2体积氯气

微点拨：

闻气体的方法是在瓶口用手轻轻扇动，仅使少量气体飘进鼻孔。

3．Cl2的化学性质

（1）与金属的反应

（2）与非金属的反应

①Cl2＋H2

2HCl，苍白色火焰，瓶口上方有白雾出现。

②Cl2＋H2

2HCl，光照或加热Cl2和H2的混合气体，会发生爆炸。

（3）与H2O的反应

①反应方程式：

Cl2＋H2O===HCl＋HClO。

②氯气的水溶液称为“氯水”。

（4）与碱的反应

①与NaOH反应——制漂白液

化学方程式：

Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。

漂白液的有效成分为NaClO。

②与Ca（OH）2反应——制漂白粉或漂粉精

化学方程式：

2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O。

漂白粉或漂粉精的成分是CaCl2和Ca（ClO）2，有效成分为Ca（ClO）2。

4．氯气的用途

（1）Cl2是一种重要的化学工业物质。

氯的化合物可作为制取高纯硅、锗（半导体）和金属钛的重要中间物质。

（2）在有机化工中，氯气是合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、染料和药品的重要原料。

二、次氯酸（HClO）

　如何保存氯水？

氯水中起漂白性的粒子是什么？

提示：

放于棕色试剂瓶中，并置于冷暗处。

次氯酸。

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）Cl的最外层电子数为7，易得电子表现强氧化性。

（　　）

（2）Fe与稀盐酸、Cl2反应的产物均为FeCl3。

（　　）

（3）氯水的成分复杂，具有多重性。

（　　）

（4）可利用Cl2与碱反应的原理制备漂白液和漂白粉。

（　　）

[答案]　

（1）√　

（2）×　（3）√　（4）√

2．下列化合物中，不能通过两种单质间化合直接制取的是（　　）

A．FeCl3　　　B．CuCl2

C．HClD．FeCl2

[答案]　D

3．写出下列反应的离子方程式：

（1）Cl2与水反应_____________________________。

（2）Cl2与NaOH溶液反应____________________________。

（3）Cl2通入FeCl2溶液中___________________________。

[答案]　

（1）Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO

（2）Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

（3）Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－

氯气的主要性质

1.氯气化学性质的注意点

（1）毒性：

氯气有毒，在闻其气味及做相关实验时要注意安全，实验后剩余的氯气要进行尾气处理，实验室常用NaOH溶液吸收多余的氯气。

（2）强氧化性：

氯气与变价金属铁、铜等反应时，生成金属的最高价氯化物，如FeCl3、CuCl2。

（3）储存：

常温下氯气与铁不反应，故可用钢瓶贮运液氯。

2．对燃烧定义的理解

任何发光、发热的剧烈的氧化还原反应都可以称为燃烧，即燃烧不一定要有氧气参与。

1．我们要善于利用学过的知识，采取科学、有效的方法处理恶性事件。

当氯气泄漏时，下列措施正确的是（　　）

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被转移人群应戴上用浓NaOH溶液处理过的口罩；

③用高压水枪向空中喷洒含碱性物质的水溶液可解毒；

④被转移人群可戴上用肥皂水（小苏打水）浸湿的口罩；

⑤将人群转移到地势较低的地方即可，不必走太远；

⑥及时清理现场，检查水源和食物等是否被污染；

⑦常温下氯气能溶于水，所以只要向空气中喷洒水就可以解毒。

A．②③④⑤　　　　B．①③④⑥

C．①②⑤⑥D．①③⑤

B　[②错误，浓NaOH溶液具有极强的腐蚀性；⑤错误，因氯气密度大，应迎风往高处走；⑦错误，氯气在水中的溶解量小，且向空气中喷洒水会造成氯气进一步扩散。

]

氯水的粒子成分和多重性

性质

成分

相关实例或解释

氧化性

Cl2

能氧化Fe2＋、I－等

生成白

色沉淀

Cl－

加入AgNO3溶液，将产生不溶于稀硝酸的白色沉淀

不稳定性

HClO

见光分解产生气体

漂白性

HClO

使有色物质褪色，使紫色石蕊先变红后褪色

酸性

H＋

与活泼金属反应产生气体

微点拨：

氯水见光时，氯水中的HClO分解为HCl和O2，久置氯水变成了盐酸，不再具有漂白性和杀菌消毒性。

科学探究——次氯酸的漂白

2．下列关于氯水的叙述中正确的是（　　）

A．新制氯水中只含有Cl2和H2O分子

B．新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色

C．光照氯水有气泡逸出，该气体是Cl2

D．氯水放置数天后，酸性减弱

B　[A项，氯水除含有Cl2、H2O分子外还有HClO分子，Cl－、H＋、ClO－等；C项，光照氯水生成的气体为O2；D项，氯水久置，变成盐酸，酸性变强。

]

3．在新制氯水参加的反应中，有如下几种情况：

（1）向FeCl2溶液中加入氯水，氯水中起作用的主要微粒是________，反应的离子方程式为___________________________。

（2）向AgNO3溶液中加入氯水，氯水中起作用的主要微粒是________，反应的离子方程式为___________________________。

（3）向氯水中滴加石蕊溶液，溶液变红，氯水中起作用的微粒是________，然后又褪色，起作用的微粒是________。

[答案]　

（1）Cl2　Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－

（2）Cl－　Ag＋＋Cl－===AgCl↓　（3）H＋　HClO

4．如图是一组检验氯气性质的装置。

（1）现关闭活塞K，若有色布条是干燥的，溶液B为浓硫酸，则有色布条________；若溶液B为水，则有色布条________；若溶液B为饱和的NaHCO3溶液，则有色布条________。

（2）现打开K，溶液B为氢氧化钠溶液，通入的Cl2是湿润的，布条是干燥的，则有色布条________。

[解析]　

（1）关闭K通入Cl2，若B为浓硫酸，则进入（Ⅱ）的是干燥的Cl2，有色布条不褪色；若B为水，则进入（Ⅱ）的是湿润的Cl2，有色布条褪色；若B是NaHCO3溶液，则Cl2在（Ⅰ）中被消耗，有色布条不褪色。

（2）打开K，尽管B是NaOH溶液，湿润的Cl2还是直接进入（Ⅱ），有色布条褪色。

[答案]　

（1）不褪色　褪色　不褪色　

（2）褪色

证明Cl2无漂白性，HClO有漂白性的一般装置

Cl2溶于水并与H2O发生反应Cl2＋H2O===HClO＋HCl，因此为了确认是HClO具有漂白性，还应增加一个将HCl通过湿润红色布条的实验装置，以验证盐酸不具有漂白性。

1．下列说法中正确的是（　　）

A．用鼻子对着盛有氯气的瓶口，就可以嗅到氯气的气味

B．用向下排空气法可以收集到纯净的氯气

C．贮氯罐意外泄漏，应沿逆风方向疏散群众

D．氯气车间液氯泄漏时，应弯腰逃离氯气泄漏区域

[答案]　C

2．下列关于氯气的叙述中正确的是（　　）

A．钠在氯气中燃烧产生白烟

B．红热的铜丝在氯气中燃烧生成CuCl

C．纯净的氢气可以在氯气中安静地燃烧，发出黄色火焰

D．氯气的水溶液可以导电，说明氯气是电解质

[答案]　A

3．如图装置用来检验氯气的部分性质，下列说法不正确的是（　　）

A　　　B　　　　　C

A．装置A的作用是除去氯气中的水蒸气

B．装置C中溶液不可以用澄清石灰水代替

C．装置C中发生反应为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O

D．装置B的现象是干燥处布条褪色，湿润处布条不褪色

D　[Cl2本身无漂白性，Cl2与H2O反应生成的HClO具有漂白性。

]

4．在氯水中存在多种分子和离子，它们在不同的反应中表现各自的性质。

下列实验现象和结论一致且正确的是（　　）

A．加入有色布条，一会儿有色布条褪色，说明溶液中有Cl2存在

B．加入盐酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀，说明有Cl－存在

C．溶液呈黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2分子存在

D．加入NaOH溶液，氯水黄绿色消失，说明有HClO分子存在

C　[氯气溶于水，只有部分氯气与H2O反应：

Cl2＋H2O===HCl＋HClO，所以氯水中含有的微粒是分子：

Cl2、HClO、H2O；离子：

H＋、Cl－、ClO－、OH－。

A项，次氯酸有强氧化性能使有色布条褪色，向氯水中加入有色布条，一会儿有色布条褪色，说明溶液中有HClO存在，故A错误；B项，盐酸中含有氯离子，向氯水中加入酸化的硝酸银溶液生成氯化银白色沉淀，不能说明氯水中含有氯离子，故B错误；C项，氯气是黄绿色气体，且有刺激性气味，如果氯水溶液呈黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2分子存在，故C正确；D项，向氯水中加入氢氧化钠溶液，氯水黄绿色消失，说明氯气与氢氧化钠反应，不能证明含有次氯酸，故D错误。

]

5．氯水中含有多种成分，因而具有多种性质，根据氯水分别与图中四种物质发生的反应填空（a、b、c、d重合部分代表物质间反应，且氯水足量）。

（1）能证明氯水具有漂白性的是________（填“a”“b”“c”或“d”）。

（2）c过程中的现象是____________________________，

b过程中反应的离子方程式为_________________________。

（3）a过程中反应的化学方程式为_______________________。

[解析]　a过程：

氯水中含有Cl2分子，可将FeCl2氧化：

2FeCl2＋Cl2===2FeCl3；b过程：

氯水中含有H＋，可与CO

反应，放出CO2：

CO

＋2H＋===H2O＋CO2↑；c过程：

氯水中含有Cl－，可与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀：

Ag＋＋Cl－===AgCl↓；d过程；氯水中有HClO分子和H＋，可使变红的石蕊试液褪色。

[答案]　

（1）d　

（2）溶液中产生白色沉淀

CO

＋2H＋===H2O＋CO2↑

（3）2FeCl2＋Cl2===2FeCl3

第2节富集在海水中的元素——氯

课时2　Cl2的实验室制法和Cl－的检验

目标与素养：

1.了解实验室制取Cl2的原理和实验装置设计与分析。

（科学探究与创新意识）2.掌握Cl－的检验方法。

（宏观辨识与科学探究）

一、氯气的实验室制法

1．反应原理

实验室将MnO2和浓盐酸加热制取Cl2，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－

Cl2↑＋Mn2＋＋2H2O。

2．实验装置

A、B的仪器名称分别为分液漏斗、圆底烧瓶。

装置C中饱和食盐水的作用是吸收Cl2中的HCl。

装置D中浓硫酸的作用是干燥Cl2。

烧杯E中NaOH溶液的作用是吸收尾气Cl2。

二、Cl－的检验

1．操作方法：

向未知溶液中先加AgNO3溶液，再加稀HNO3。

2．现象：

产生白色沉淀，加稀硝酸时，沉淀不溶解。

3．原理：

Ag＋＋Cl－===AgCl↓。

4．加入稀硝酸的目的：

排除CO

等离子的干扰。

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）MnO2与浓HCl的反应中，氧化剂为MnO2，HCl为还原剂。

（　　）

（2）Cl2中的HCl气体可用NaOH溶液除去。

（　　）

（3）Cl2可以用向上排空气法收集。

（　　）

（4）某溶液中加AgNO3溶液，有白色沉淀生成，可说明该溶液中含有Cl－。

（　　）

[答案]　

（1）√　

（2）×　（3）√　（4）×

2．在未知液中加入AgNO3溶液有白色沉淀生成，加入稀硝酸后，沉淀部分溶解，有无色无味的气体生成，将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，由此判断水溶液中含有（　　）

A．Cl－、SO

　　B．Cl－、NO

C．Cl－、CO

D．Cl－、OH－

[答案]　C

3．实验室常用二氧化锰和浓盐酸反应制备氯气，用下图装置可制备纯净、干燥的氯气，并验证其部分性质。

（已知Cl2＋2KI===I2＋2KCl）

试回答下列问题：

（1）A中发生反应的化学方程式是_______________________。

（2）C、D中所用试剂分别是：

C________；D________。

（3）B中出现的现象是______________________________。

（4）请用离子方程式表示F中NaOH溶液的作用_________。

（5）若想制得标准状况下2.24L氯气，理论上被氧化的HCl的物质的量是________mol。

[答案]　

（1）MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

（2）饱和食盐水　浓硫酸

（3）溶液颜色由无色变为蓝色

（4）Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

（5）0.2

Cl2的实验室制法

1.反应原理

化学方程式：

MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式：

MnO2＋4H＋＋2Cl－

Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑。

也可以用高锰酸钾、重铬酸钾、氯酸钾等氧化剂代替二氧化锰。

如2KMnO4＋16HCl（浓）===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。

2．实验装置构成

发生装置―→除杂装置―→干燥装置―→收集装置―→尾气处理装置。

（1）发生装置

①特点：

固体＋液体

气体。

②仪器：

铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗等。

（2）净化装置

组成

盛放试剂

试剂的作用

除杂装置

饱和氯化钠溶液

除去氯气中的氯化氢

干燥装置

浓硫酸

干燥氯气

（3）收集装置

①收集方法：

向上排空气法（Cl2的密度大于空气的密度）。

也可用排饱和食盐水法（Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去实验过程中挥发产生的HCl气体）。

②验满方法：

用湿润的KI淀粉试纸检验。

将湿润的KI淀粉试纸放在集气瓶口，若试纸变蓝，则证明Cl2已收集满。

（4）尾气处理装置

用盛有NaOH溶液的烧杯吸收尾气Cl2，防止污染环境。

科学探究——制Cl2应注意的问题

（1）实验室制备Cl2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，加热温度不宜过高，以减少HCl的挥发。

③实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的Cl2，再拆卸装置，以避免污染空气。

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。

（2）气体净化装置的选择

用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时，氯气中混有HCl和水蒸气等杂质，除去氯气中的HCl可以用饱和食盐水（如下图中Ⅰ所示）；除去氯气中的水蒸气可用浓硫酸（如下图中Ⅱ所示）或干燥的CaCl2（如下图中Ⅲ所示）。

（3）MnO2与浓HCl反应的特点

①浓盐酸中，部分Cl－的化合价升高，4molHCl参加反应，被氧化的Cl－为2mol。

②随着反应的进行，盐酸浓度变小，故MnO2足量时，盐酸不能完全反应，反应后溶液为盐酸和MnCl2的混合液。

1．下列关于实验室制取Cl2的说法正确的是（　　）

A．将混有HCl杂质的Cl2通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶除去杂质

B．实验室制取Cl2，浓盐酸起到酸性和氧化剂作用

C．实验室用如图装置除去Cl2中的少量HCl

D．实验室制备Cl2，可用排饱和食盐水集气法收集

D　[Cl2通入饱和NaHCO3溶液反应生成CO2，引入新的杂质，并且消耗Cl2，A项不正确；实验室制取Cl2，浓盐酸起到酸性和还原剂的作用，B项不正确；用饱和食盐水除去Cl2中的少量HCl气体时，导气管应长进短出，C项不正确；实验室用排饱和食盐水法收集Cl2是因为Cl2难溶于饱和食盐水，而可溶于水，D项正确。

]

2．某研究小组为了制备84消毒液（主要成分为NaClO）设计了如图装置。

并查阅到下列资料：

“卤素与水的反应是放热反应，在加热情况下卤素与碱液发生如下反应：

3X2＋6OH－

5X－＋XO

＋3H2O”。

回答下列问题：

（1）装置中的试管内发生反应的离子方程式为_____________。

（2）装置中能否省去盛饱和NaCl溶液的洗气瓶？

______（填“能”或“不能”，下同），理由是__________________________。

（3）装置中能否省去盛浓硫酸的洗气瓶？

________，理由是

____________________________________________________。

（4）装置中能否省去盛冰水的烧杯？

____________________，

理由是_______________________________________________。

[答案]　

（1）Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

（2）不能　氯气中混有的HCl气体进入试管中也会和氢氧化钠溶液反应，降低了NaClO的产量和纯度

（3）能　少量水蒸气进入试管中不影响反应

（4）不能　氯气与水的反应是放热反应，反应时温度升高，可能引起副反应，生成NaClO3

Cl－的检验

1.步骤：

待测液

生成白色沉淀。

2．原理：

Ag＋＋Cl－===AgCl↓（AgCl不溶于稀硝酸）。

3．注意：

先加稀硝酸的目的是排除CO

、PO

等的干扰。

3．检验某未知溶液中是否含有氯离子（Cl－），正确的操作是（　　）

A．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生

B．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生，加入盐酸，沉淀不消失

C．向未知溶液中加入稀硝酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生

D．向未知溶液中加入稀盐酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生

[答案]　C

4．有一包白色固体，它可能是KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种，进行下列实验：

①溶于水，得到无色溶液；

②在所得溶液中滴入AgNO3溶液，生成白色沉淀；

③再滴加稀硝酸，沉淀量减少但不完全消失，同时有气泡生成。

根据上述现象判断：

（1）白色固体中一定含有的成分是________，可能含有的成分是________。

（2）请写出上述实验中有关反应的离子方程式：

____________________________________________________。

[解析]　三种物质溶于水均得到无色溶液，且相互之间不反应；加入AgNO3溶液生成白色沉淀，说明固体中可能含KCl、K2CO3或两者中的一种；滴加稀硝酸，沉淀量减少说明固体中含有K2CO3，沉淀不完全消失说明固体中含有KCl。

[答案]　

（1）KCl和K2CO3　KNO3　

（2）Ag＋＋Cl－===AgCl↓、2Ag＋＋CO

===Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑

1．某化学兴趣小组利用MnO2和浓盐酸及如图装置制备Cl2。

下列分析中不正确的是（　　）

A．①中可用分液漏斗代替长颈漏斗

B．①中缺少加热装置

C．②中盛放NaOH溶液可以净化Cl2

D．④中盛放NaOH溶液可以吸收尾气

C　[NaOH与Cl2反应，NaOH溶液不能净化Cl2。

]

2．实验室用下列两种方法制氯气：

①用含HCl146g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87gMnO2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

B　[①中浓盐酸变成稀盐酸时，不再反应，生成的Cl2比理论值小。

]

3．欲除去Cl2中的少量HCl气体，可选用（　　）

A．NaOH溶液B．饱和食盐水

C．浓硫酸D．石灰水

[答案]　B

4．检验Cl－时要用到AgNO3溶液和稀硝酸，其中加入稀硝酸的目的是（　　）

A．加速反应的进行

B．排除某些杂质离子的干扰

C．生成不溶于水的沉淀

D．增大沉淀的生成量

B　[加稀硝酸的目的是排除CO

、PO

等离子的干扰。

]

5．如图所示装置可用于二氧化锰与浓盐酸在加热条件下制取氯气，并利用产物进行后续实验，请填写下列空白：

（1）写出二氧化锰与浓盐酸反应的化学方程式：

____________________________________________________。

（2）在该反应中，部分HCl充当的是________（填“氧化剂”或“还原剂”）。

（3）洗气瓶B中盛有饱和食盐水，洗气瓶C中盛有红墨水，在洗气瓶D中放有石灰乳，则C瓶中观察到的现象是________________________；D瓶中发生反应的化学方程式是_______________。

（4）若反应产生了标准状况下11.2L的氯气，则被氧化的HCl的物质的量是________mol。

[答案]　

（1）4HCl（浓）＋MnO2

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　

（2）还原剂　（3）红墨水褪色　2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O　（4）1