高中化学3维设计江苏专必修1讲义专题2 第1单元 第1课时 氯气的生产原理及其性质 Word含答案Word文件下载.docx

高中化学3维设计江苏专必修1讲义专题2 第1单元 第1课时 氯气的生产原理及其性质 Word含答案Word文件下载.docx

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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，发出轻微的爆鸣声，说明产生的气体是氢气。

c．取一支小试管，用向上排空气法收集从b管导出的气体，气体呈黄绿色。

d．关闭电源，打开U形管两端的橡皮塞，分别向溶液中滴加1～2滴酚酞溶液，U形管右端无变化，左端溶液变红。

③反应产物：

a．石墨棒上产生氯气。

b．铁棒上产生氢气和氢氧化钠。

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．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。

2．含有4molHCl的浓盐酸与足量的MnO2反应，能生成1molCl2吗？

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。

3．如何检验氯气已经收集满？

将湿润的淀粉KI试纸放到瓶口，Cl2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。

氯气的实验室制法（如图所示）

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。

如

MnO2＋4HCl（浓）△,MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

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

2．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。

1．下列有关说法错误的是（　　）

A．“氯碱工业”是用直流电对精制饱和氯化钠溶液电解

B．根据氯碱工业的原理，若电解氯化钾溶液反应为2KCl＋2H2O

2KOH＋Cl2↑＋H2↑

C．氯碱工业产生两种气体，一种无色，一种为黄绿色

D．电解饱和食盐水时，氯气和氢氧化钠溶液都在石墨棒上生成

解析：

选D　电解饱和食盐水时，石墨棒上产生Cl2，铁棒上产生H2和NaOH溶液，D项不正确。

2．某实验室的尾气中含有较多的氯气，有毒，要吸收这些尾气，下列试剂最适合的是（　　）

A．饱和的石灰水　　　　B．饱和的食盐水

C．自来水D．烧碱溶液

选D　虽然氯气能与饱和石灰水反应，但相同条件下，氢氧化钠的溶解度大于氢氧化钙的溶解度，吸收效果烧碱溶液更好，A项错误、D项正确；

饱和食盐水中氯离子浓度达到最大，抑制氯气的溶解，则吸收效果最不好，B项错误；

自来水中含有氯离子，将抑制氯气的溶解，且氯气的溶解度较小，用水吸收效果不好，C项错误。

3．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_______________________________________________。

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；

因氯气有毒，应用尾气吸收装置，以避免对环境的污染；

因氯气比空气重，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水的洗气瓶位置颠倒，应更换位置　⑤盛饱和食盐水的洗气瓶中的进气导管应插入液面，出气导管不应插入液面

（2）①除去混在氯气中的HCl　②除去混在氯气中的水蒸气　③吸收多余的Cl2，防止污染环境

1．氯的原子结构和氯元素存在

（1）原子结构

原子结构示意图为，氯原子容易得到1个电子而形成Cl－的稳定结构。

（2）氯元素的存在

氯在自然界中以化合态存在，主要以NaCl的形式存在。

2．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

3.氯气的用途

（1）常用于自来水的消毒。

（2）制造盐酸。

（3）制造漂白粉。

（4）用于农药的生产、药物的合成。

4．与金属单质的反应

5．与非金属单质的反应

操作

现象

反应原理

H2在Cl2中燃烧

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

H2＋Cl2

2HCl

H2和Cl2的混合气体光照

发生爆炸

[特别提醒]　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。

1．下列现象不属于H2在Cl2中燃烧现象的是（　　）

A．苍白色火焰　　　　　　　B．瓶口有白雾

C．集气瓶内气体颜色变浅D．爆炸

选D　H2在Cl2中燃烧，发出苍白色火焰，瓶口因生成的HCl吸收空气中的H2O生成盐酸小液滴而形成白雾，集气瓶内气体的颜色因Cl2的消耗而变浅，但不发生爆炸。

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．FeCl3B．CuCl2

C．HClD．FeCl2

选D　Cl2与金属反应生成高价态的氯化物，所以FeCl2不能由两种单质直接化合制取。

1．氯气与水反应

（1）氯水中的成分：

“三分子”是：

H2O、Cl2、HClO。

“四离子”是：

H＋、OH－、Cl－、ClO－。

（2）氯气与水反应的化学方程式：

Cl2＋H2OHCl＋HClO。

2．次氯酸（HClO）的性质与应用

（1）次氯酸的三大性质

（2）次氯酸的漂白作用

[特别提醒]　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。

3．氯气与NaOH反应

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。

4．氯气与Ca（OH）2反应

2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O。

5．漂白粉

（1）漂白粉的成分为CaCl2、Ca（ClO）2，有效成分是Ca（ClO）2。

（2）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↑。

6．漂白液

漂白液的有效成分为次氯酸钠（NaClO）。

1．品红溶液呈红色，向品红溶液中加入新制氯水，溶液的颜色有何变化？

新制氯水中含有HClO，具有漂白性，因此品红溶液褪色。

2．将氯水滴入NaHCO3溶液中，有何现象？

溶液中产生气泡，因为氯水中的盐酸与NaHCO3发生反应：

NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。

3．实验室里如何保存氯水？

氯水中的HClO见光或受热易分解，故新制氯水应密闭保存于棕色试剂瓶中，并置于冷暗处。

1．氯水性质的多样性

在氯水中含有多种微粒，因此在与不同物质发生反应时，表现出不同微粒的性质，现列表如下：

所加试剂

参与反应的微粒

实验现象

化学方程式或解释

AgNO3溶液

Cl－

产生白色沉淀

HCl＋AgNO3===AgCl↓＋HNO3

Na2CO3固体

H＋

有气泡产生

2HCl＋Na2CO3===

2NaCl＋CO2↑＋H2O

有色布条

HClO

布条颜色褪去

漂白性

FeCl2溶液

Cl2

溶液由浅绿色变为棕黄色

2FeCl2＋Cl2===2FeCl3

石蕊溶液

HClO、H＋

先变红后褪色

酸性和漂白性

[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。

2．新制氯水、久置氯水、液氯的比较

新制氯水

久置氯水

液氯

区别

氯气的水溶液

稀盐酸

氯气的液体状态

分类

混合物

纯净物

浅黄绿色

无色

组成

微粒

Cl2、HClO、H2O、H＋、Cl－、ClO－、OH－　

H＋、Cl－、H2O、OH－

性质

多种成分，多重性质，如酸性、漂白性、氧化性等

有酸性（比新制氯水强）

仅表现Cl2的性质

1．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

选B　新制氯水中有Cl2、HClO、H2O等分子，H＋、Cl－、ClO－等离子，A项错误；

新制氯水中含有H＋和HClO，蓝色石蕊试纸遇H＋变红，变红后的试纸被强氧化剂HClO氧化而褪色，B项正确；

光照氯水发生反应2HClO

2HCl＋O2↑，逸出的气体是O2，而不是Cl2，C项错误；

HClO分解后变成HCl，HCl是强酸，溶液的酸性增强，D项错误。

2．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）

选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。

3．以下有关漂白粉的说法正确的是（　　）

A．漂白粉是氯气与氢氧化钠反应的产物

B．漂白粉能杀菌消毒的原因是漂白粉有毒，能毒死病菌

C．漂白粉放入稀酸中可以提高漂白速度

D．氯气与碱反应的产物具有一定的杀菌消毒作用

选CD　漂白粉是氯气与氢氧化钙反应后所得的混合物，主要成分为CaCl2和Ca（ClO）2，A项错误；

漂白粉能用来杀菌消毒的原因是Ca（ClO）2与空气中的CO2和H2O作用生成HClO，HClO具有杀菌消毒的作用，B项错误；

当漂白粉与酸接触时，也可生成HClO，且漂白粉与稀酸反应生成HClO的速度较快，故漂白粉放入稀酸中可提高漂白速度，C项正确；

氯气与碱反应可生成氯化物和次氯酸盐，次氯酸盐可与CO2、H2O或与稀酸作用生成HClO，D项正确。

[三级训练·

节节过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1.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，铁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的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

选AD　电解饱和食盐水制氯气时，Cl2在与电源正极相连的石墨棒上生成，A错误；

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。

2．下列有关氯气的叙述中不正确的是（　　）

A．氯气是一种黄绿色，有刺激性气味的气体

B．氯气、液氯、氯水是同一种物质

C．氯气能溶于水

D．氯气是一种有毒气体

选B　氯气和液氯是同一种物质，只是状态不同，而氯水则是Cl2的水溶液，是混合物，B项错误。

3．下列关于液氯和氯水的叙述中正确的是（　　）

A．液氯无色，氯水呈黄绿色

B．液氯和氯水皆能存放于钢瓶中

C．液氯较氯水的漂白作用更强

D．液氯是纯净物，而氯水是混合物

选D　液氯是液态的单质氯，属于纯净物，氯水是氯气的水溶液，属于混合物，D项正确。

4．下列氯化物中，既能由金属和氯气直接反应制得，又能由金属和盐酸反应制得的是（　　）

A．CuCl2　　　　　　B．FeCl2

C．AlCl3D．FeCl3

选C　当氯气与Cu、Fe等变价金属反应时，生成高价金属氯化物，故B项不正确。

A项中Cu不与盐酸反应，D项中Fe与盐酸反应生成FeCl2，故A、D项均不正确。

C项既可由金属与氯气直接反应制得，又可由金属与盐酸反应制得。

5．在新制氯水的各种微粒中：

（1）使氯水呈黄绿色的是（填写化学式或离子符号，下同）________。

（2）能使AgNO3溶液产生白色沉淀的是________。

（3）能使紫色石蕊试液显红色的是________。

（4）能使有色布条褪色的是________。

（5）能使无水CuSO4变蓝的是________。

（6）能与NaHCO3溶液反应放出气体的是________。

（7）能使KI淀粉溶液变蓝色的是________

新制氯水中有Cl2，使氯水呈黄绿色，能氧化I－生成I2；

HClO能漂白、杀菌、消毒；

Cl－与AgNO3生成白色沉淀；

H＋显酸性。

（1）Cl2　

（2）Cl－　（3）H＋　（4）HClO　（5）H2O　（6）H＋　（7）Cl2

一、单项选择题

1．下列说法正确的是（　　）

A．海水中蕴含的元素有100多种，是一个巨大的宝藏

B．海水中氯化物的含量最高

C．海水中的氯化物主要是氯化钠，其次是氯化镁、氯化钙、氯化钾

D．海水中含有浓度很高的碘元素和溴元素

选C　海水中蕴含的元素有80多种；

海水中含量最高的是水，海水中的碘元素和溴元素浓度都不高，但由于海水量很大，所以其总质量很大。

2．除去Cl2中混有的少量HCl气体，可将气体通入（　　）

A．饱和NaHCO3溶液　　　B．烧碱溶液

C．饱和氯化钠溶液D．澄清石灰水

选C　HCl气体溶于饱和食盐水，而Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小。

3．下列物质中同时含有氯分子和氯离子的是（　　）

A．液氯　　　　　　　　B．新制氯水

C．CaCl2溶液D．次氯酸溶液

选B　A中的液氯指的是液态单质氯，不含氯离子；

B中氯水是氯气的水溶液，含有H2O、HClO、Cl2和H＋、Cl－、ClO－、OH－；

C中的氯化钙溶液不含氯分子；

D中的次氯酸溶液不存在氯分子和氯离子。

4．下列物质能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色的是（　　）

①氯气　②液氯　③新制氯水　④氯气的四氯化碳溶液　⑤盐酸　⑥盐酸与少量漂白粉的混合溶液

A．①②③B．①②③⑥

C．③⑥D．③④⑥

选C　能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色，要求该物质具有酸性和漂白性。

①和②中只有Cl2分子；

④中Cl2分子与CCl4溶剂之间不反应，不能产生H＋和HClO；

⑤中盐酸只有酸性无漂白性；

③中Cl2和水反应生成HCl和HClO；

⑥中发生反应：

Ca（ClO）2＋2HCl===CaCl2＋2HClO，且盐酸过量。

5．实验室制氯气时有如下操作，操作顺序正确的是（　　）

①连接好装置，检查气密性；

②缓缓加热；

③在烧瓶中加入少量的MnO2，向分液漏斗中加入浓盐酸；

④通过分液漏斗慢慢向烧瓶中注入浓盐酸；

⑤将多余氯气用浓NaOH溶液吸收；

⑥当有连续气泡出现时，开始用向上排空气法收集氯气。

A．①②③④⑤⑥B．③④②①⑥⑤

C．①④③②⑥⑤D．①③④②⑥⑤

选D　实验室制取氯气的实验步骤为：

先连接好装置，检查装置的气密性，加试剂（先固体后液体），缓缓加热，收集气体，尾气处理。

二、不定项选择题

6．新制氯水与久置氯水相比较，下列结论不正确的是（　　）

A．颜色相同

B．前者能使有色布条褪色

C．都含有H＋

D．加AgNO3溶液都能生成白色沉淀

选A　新制氯水呈黄绿色，久置氯水为无色，A项错误。

7．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

选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。

8．下列说法不正确的是（　　）

A．钠和铁一样，都能在氯气中燃烧生成金属氯化物

B．液氯是氯气的水溶液，它能使干燥的有色布条褪色

C．氯气跟变价金属反应生成高价金属氯化物

D．氯水具有杀菌、漂白作用是因为氯水中含有强氧化性的次氯酸

选B　液氯是液态的Cl2，不能使干燥有色布条褪色，B项错误。

三、非选择题

9．实验室用如图所示装置来制取氯气，该装置由A、B、C三个基本装置组合而成，请回答下列问题：

（1）该制取氯气的装置有一个错误，请指出错误______________________________

________________。

（2）说出A、B、C三个基本装置的名称：

A是________装置，B是________装置，C是________装置。

（3）C装置中烧杯内所装液体是________溶液。

（4）写出A装置中反应的化学方程式________________________________________

________________________________________________________________________。

（1）烧瓶不能用酒精灯直接加热，应该垫上石棉网。

（2）A为气体发生装置，B为气体收集装置，C为尾气吸收装置。

（3）一般用较浓的NaOH溶液吸收多余的氯气，防止污染空气。

（4）MnO2和浓盐酸反应制取氯气的化学方程式为：

（1）烧瓶底部缺少石棉网　

（2）气体发生　气体收集（或集气）　尾气吸收　（3）NaOH

（4）MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

10．现有X、Y、Z三种元素，已知有如下情况：

①X、Y、Z的单质在常温下均为气体。

②X的单质在Z的单质中燃烧，生成XZ，燃烧时火焰呈苍白色。

③XZ极易溶于水，在水溶液中电离出X＋和Z－，XZ的水溶液可使石蕊溶液变红。

④两分子X的单质可与一分子Y的单质化合生成两分子X2Y，X2Y常温下为液体。

⑤Z的单质溶于X2Y中，所得溶液具有漂白作用。

请完成下列问题：

（1）写出XZ和X2Y的化学式：

XZ______，X2Y______。

（2）Z的单质溶于X2Y后，溶液起漂白作用的物质是________（写出化学式）。

（3）写出X的单质在Z的单质中燃烧的化学方程式：

（4）Z的单质能否与氢氧化钠溶液发生反应？

______（填“能”或“否”），若能，请写出反应的化学方程式：

__________________________________（若不能反应，则此空不必填写）。

燃烧时火焰呈苍白色即说明是氢气在氯气中燃烧，确定X为H，Z为Cl；

X2Y常温下为液体，是水，则Y为O。

（1）HCl　H2O　

（2）HClO

（3）H2＋Cl2

2HCl

（4）能　Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O

1．漂白粉长期露置在空气中失效的原因是（　　）

A．吸收了氧气和水蒸气

B．吸收了二氧化碳和水蒸气

C．漂白粉风化

D．漂白粉不稳定，见光分解

选B　次氯酸酸性弱于碳酸，次氯酸钙和二氧化碳、水反应生成次氯酸，次氯酸不稳定，光照易分解，导致漂白粉失效，反应的化学方程式为Ca（ClO）2＋CO2＋H2O===2HClO＋CaCO3↓、2HClO光