课时7 氯气的性质及其制备.docx
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课时7氯气的性质及其制备
专题二非金属元素及其化合物
课时7氯气的性质及其制备
（本课时对应学生用书第30~34页）
【课时导航】
复习目标
1.了解氯及其化合物的主要性质和重要应用。
2.了解氯及其重要化合物的主要物理性质。
了解氯气的氧化性（与氢气、钠、铁、某些盐等的反应）及与水、碱的反应，知道氯水的消毒和漂白原理。
3.能说出氯单质的主要用途。
4.了解次氯酸的强氧化性。
知识网络
问题思考
问题1 怎样判断氯水中的各成分?
问题2 请设计多种方案鉴别NaCl、NaBr、KI三种白色固体。
【自主学习】
考点1 氯气的性质
【基础梳理】
1.物理性质
通常情况下，氯气是 色、有 气味的 体。
密度比空气 ，有 ， 液化，能溶于水，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（写出化学方程式）
（1）Cl2与金属反应
Fe：
（ ， 色烟）
Cu：
（ ， 色烟）
（2）Cl2与非金属反应
H2：
（ ， 色火焰）
H2和Cl2的混合气体光照时会发生爆炸。
（3）Cl2与H2O反应
化学方程式：
，
离子方程式：
。
HClO具有 性、 性和 性。
（4）Cl2与碱反应
①与烧碱反应（化学方程式）：
。
②制取漂白粉（化学方程式）：
。
漂白粉的有效成分是 ，其漂白原理为（用化学方程式表示） 。
（5）Cl2与还原性物质反应（完成下列化学方程式）
①与KI溶液反应：
。
②与FeCl2溶液反应：
。
③向氯水中通入SO2：
。
【举题说法】
例题1 （2014·江苏高考）在探究新制饱和氯水成分的实验中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是（ ）
A.氯水的颜色呈浅绿色，说明氯水中含有Cl2
B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀，说明氯水中含有Cl-
C.向氯水中加入NaHCO3粉末，有气泡产生，说明氯水中含有H+
D.向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液颜色变成棕黄色，说明氯水中含有HClO
【答案】 D
【解析】 氯气是黄绿色气体，氯水中含有氯气而显浅绿色，A正确；Cl-的检验方法：
向溶液中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀，说明溶液中含有Cl-，B正确；H++HC
CO2↑+H2O，C正确；溶液颜色变成棕黄色，说明生成了氯化铁，有可能是氯水中的HClO将Fe2+氧化成Fe3+，也有可能是氯水中的Cl2将Fe2+氧化成Fe3+，所以不能说明氯水中含有HClO，D错误。
变式1 将Cl2分别通入下列四种溶液中，有关现象及结论的说法正确的是（ ）
A.试管①中有白色沉淀生成，说明Cl2与水反应生成了盐酸
B.试管②中溶液褪色，只是氯气与水反应生成HClO的缘故
C.试管③中能产生白色沉淀，说明Cl2具有还原性
D.试管④中溶液变红色，说明Cl2具有氧化性
【答案】 AD
【解析】 生成白色沉淀AgCl，Ag++Cl-
AgCl↓，说明生成了盐酸，A正确；溶液褪色主要是由于Cl2与NaOH反应使碱性消失，B错误；Cl2+SO2+2H2O
4H++2Cl-+S
，Ba2++S
BaSO4↓，Cl2被还原成Cl-，说明Cl2有氧化性，C错误；2Fe2++Cl2
2Fe3++2Cl-，氯气将Fe2+氧化为Fe3+，D正确。
微课1 Cl2与Ca（OH）2反应的产物及其相关计算
已知Ca（OH）2和Cl2反应的氧化产物与温度有关，在一定量的石灰乳中通入足量的氯气，二者恰好完全反应。
生成Cl-、ClO-、Cl
三种含氯元素的离子，其中ClO-、Cl
两种离子的物质的量（n）与反应时间（t）的曲线如右图所示。
（1）t1时，开始有Cl
生成的原因是 。
（2）t2时，Ca（OH）2和Cl2发生反应的总的化学方程式为 。
（3）该石灰乳中Ca（OH）2的物质的量是 mol。
（4）若反应物的量不变，在某温度下恰好完全反应时，氧化产物比值
=a，则n（Cl-）= （用含a的代数式来表示）mol。
分析：
问题1.t1时，开始有Cl
生成的原因
Ca（OH）2和Cl2反应的氧化产物与温度有关
问题2.t2时，Ca（OH）2和Cl2发生反应的总的化学方程式
问题3.石灰乳中Ca（OH）2的物质的量—
问题4.求n（Cl-）用含a的代数式来表示
与问题3相似综合运用得失电子守恒、电荷守恒
答案：
（1）反应放热使温度升高，在较高温度下可生成Cl
（2）10Cl2+10Ca（OH）2
Ca（ClO3）2+2Ca（ClO）2+7CaCl2+10H2O （3）5 （4）
解析：
（1）根据图示氯气与Ca（OH）2开始反应生成次氯酸盐，随着反应进行，反应放热使温度升高，在较高温度下发生副反应生成氯酸盐。
（2）t2时，生成2molClO-，生成1molCl
，同时生成Cl-，根据得失电子守恒配平得到离子方程式为5Cl2+10OH-
Cl
+2ClO-+7Cl-+5H2O，化学方程式为10Cl2+10Ca（OH）2
Ca（ClO3）2+2Ca（ClO）2+7CaCl2+10H2O。
（3）t2时，n（ClO-）=2mol，n（Cl
）=1mol，根据离子方程式：
n（Cl-）=7mol，根据电荷守恒：
2n（Ca2+）=n（Cl
）+n（ClO-）+n（Cl-）=2mol+1mol+7mol，n[Ca（OH）2]=n（Ca2+）=5mol。
（4）反应物的量不变，n[Ca（OH）2]=n（Ca2+）=5mol，假设n（Cl-）=xmol，n（Cl
）=ymol，则n（ClO-）=aymol，由电荷守恒得：
x+y+ay=10…①，由得失电子相等得：
x=5y+ay…②，解①②得x=
。
考点2 实验室制取氯气
【基础梳理】
实验室制取气体装置由发生装置、净化装置、收集装置以及尾气吸收装置组成。
以Cl2的实验室制法为例（见下图）：
反应原理：
用强氧化剂（如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、MnO2等）氧化浓盐酸。
MnO2+4HCl（浓）
MnCl2+Cl2↑+2H2O
制备装置类型：
固体+液体
气体
净化方法：
用 除去HCl，再用浓硫酸除去水蒸气。
收集气体：
法或排饱和食盐水法。
尾气吸收：
用强碱溶液（如NaOH溶液）吸收，不用Ca（OH）2溶液吸收的原因是Ca（OH）2溶解度小，溶液浓度低，吸收不完全。
验满方法：
将湿润的淀粉-碘化钾试纸靠近盛Cl2的试剂瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满；或将湿润的 靠近盛Cl2的试剂瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。
【举题说法】
例题2 （2014·江苏高考）下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验，能达到实验目的的是（ ）
甲 乙 丙 丁
A.用装置甲制取氯气
B.用装置乙除去氯气中的少量氯化氢
C.用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液
D.用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O
【答案】 C
【解析】 二氧化锰和浓盐酸需要在加热条件下反应产生氯气，A错误；用装置乙除去氯气中的少量氯化氢应该是长管进短管出，且应用饱和NaCl溶液，B错误；二氧化锰不溶于水，氯化锰溶于水，分离二氧化锰和氯化锰溶液可以通过过滤方法，C正确；氯化锰是强酸弱碱盐，会发生水解，加热会促进水解，从溶液中制备MnCl2·4H2O应该在氯化氢气流中进行加热，D错误。
变式2 （2016·南京、盐城一模）某课外小组的同学设计了以下装置（部分夹持仪器已略）制取无水AlCl3（易升华），其中不能达到相应实验目的的是（ ）
A.用装置甲制取氯气
B.用装置乙干燥氯气
C.用装置丙制取并收集AlCl3
D.用装置丁处理丙中排出的尾气
【答案】 B
【解析】 高锰酸钾溶液和浓盐酸反应生成氯气且不需要加热，A正确；氯气和碱石灰反应，不能用碱石灰干燥氯气，应该用浓硫酸干燥氯气，B错误；加热条件下氯气和Al反应生成氯化铝，氯化铝易水解，无水氯化钙能吸收水分且和氯化铝不反应，C正确；氯气有毒，不能直接排放，用NaOH溶液来吸收，D正确。
1.一套完整的制取气体的实验装置包括四个部分：
发生装置→净化装置→收集或性质验证装置→尾气处理装置。
在组合装置制取气体时，可按此顺序选择需要的仪器和相应的药品，对有毒气体必须有尾气处理装置。
2.从制取氯气的原理来看，是用固体MnO2和液体浓盐酸在加热条件下反应，因此制Cl2可适用于“固体（或液体）+液体
气体”的装置。
注意：
①该反应必须用浓盐酸，因为稀盐酸几乎无还原性；②随着反应进行，浓盐酸将逐渐变稀，一定程度时，该反应会自动停止，HCl不可能消耗尽；③因氧化性强弱不同，KClO3氧化浓盐酸微热即可，KMnO4氧化浓盐酸不需要加热。
考点3 卤族元素
【基础梳理】
卤族元素在周期表中位置、相似性、递变性和特殊性列表比较如下：
元素名称
氟
氯
溴
碘
元素符号
F
Cl
Br
I
周期表中的位置
周期
2
3
4
5
族
ⅦA
原子
结构
相同点
原子最外层都是 个电子，原子半径都是同周期中最 的
不同点
随着核电荷数增大，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大
主要化合价
-1、0、+1、+3、+5、+7（F仅有-1、0价）
单质物理性质
颜色、状态
淡黄绿色气体
黄绿色气体
深红棕色液体
紫黑色固体
密度
按F2、Cl2、Br2、I2顺序密度逐渐
熔、沸点
按F2、Cl2、Br2、I2顺序熔、沸点逐渐
溶解性
Cl2、Br2、I2在水中溶解度不大，易溶于CCl4、C6H6等有机溶剂
单质化学性质
氧化性
按F2、Cl2、Br2、I2顺序氧化性逐渐
与H2化合
按F2、Cl2、Br2、I2顺序与H2化合越来
与H2O反应
F2与水剧烈反应放出O2，Cl2、Br2、I2与水反应生成HX和HXO
与碱反应
Cl2、Br2、I2易与碱发生歧化反应生成卤化物和次卤酸盐或卤酸盐
氢化物
稳定性
按HF、HCl、HBr、HI顺序稳定性逐渐
水溶液酸性
按HF、HCl、HBr、HI顺序水溶液酸性逐渐
还原性
按HF、HCl、HBr、HI顺序还原性逐渐 （F-无还原性）
卤化银
颜色
AgF白色，AgCl白色，AgBr淡黄色，AgI黄色
溶解性
AgF可溶于水，AgCl、AgBr、AgI不溶于水也不溶于稀硝酸
最高价含氧酸酸性（F无含氧酸）
HClO4>HBrO4>HIO4（与非金属性强弱相对应）
单质的特殊性
Br2易挥发，保存时需加水液封
I2易升华，遇淀粉呈现蓝色
【举题说法】
例题3 （2013·上海高考）溴主要以Br-形式存在于海水中，海水呈弱碱性。
工业上制备Br2的操作步骤如下：
①一定条件下，将Cl2通入浓缩的海水中，生成Br2；
②利用热空气将Br2吹出，并用浓Na2CO3溶液吸收，生成NaBr、NaBrO3等；
③用硫酸酸化步骤②得到的混合物。
完成下列填空：
（1）Cl2氧化Br-应在 条件下进行，目的是为了避免 。
（2）Br2可用热空气吹出，其原因是 。
（3）写出步骤③所发生反应的化学方程式：
。
用硫酸而不用盐酸酸化的原因可能是 。
步骤②的产品有时运输到目的地后再酸化，主要是因为 。
（4）为了除去工业Br2中微量的Cl2，可向工业Br2中 （填字母）。
a.通入HBr b.加入Na2CO3溶液
c.加入NaBr溶液 d.加入Na2SO3溶液
【答案】
（1）通风橱 污染环境
（2）Br2易挥发
（3）3H2SO4+5NaBr+NaBrO3
3Na2SO4+3Br2+3H2O用盐酸酸化，则盐酸被NaBrO3氧化 Br2易挥发，对大气有污染 （4）ac
【解析】 Cl2、Br2都是污染性气体，应该在通风橱中进行操作；步骤③所发生反应是归中反应，盐酸有还原性，NaBrO3有氧化性，二者可发生氧化还原反应；利用HBr、NaBr溶液与Cl2反应，然后分液可除去Cl2。
变式3 （2015·泰州一模）过滤海带灰制取单质碘的实验中，操作正确且能达到实验目的的是（ ）
图1图2
图3图4
A.用图1装置过滤海带灰浸取液
B.用图2装置在滤液中通入Cl2
C.用图3装置，先放出下层液体，再从下口放出有机层
D.用图4装置回收萃取剂苯并获得单质碘
【答案】 A
【解析】 海带灰浸取后，含不溶性杂质，则利用图中过滤操作可除杂，A正确；氧化碘离子时，氯气从长导管进短导管出，且NaOH的试剂瓶应防止倒吸，B错误；分液时，上层液体从上口倒出，避免上下层液体混合，C错误；回收萃取剂苯并获得单质碘，在蒸馏时需要测定馏分的温度，则温度计水银球应在蒸馏烧瓶支管口处，D错误。
微课2 卤素单质的工业制法及卤素离子的检验方法
1.卤素单质的工业制法
（1）氯碱工业
原理:
2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑
（2）溴、碘的提取
①提溴:
Cl2+2KBr
Br2+2KCl
②提碘:
Cl2+2KI
I2+2KCl
2.卤素离子的检验方法
（1）AgNO3溶液——沉淀法
未知液
生成
（2）置换——萃取法
未知液
有机层呈
（3）氧化——淀粉法检验I-
未知液
蓝色溶液，表明有I-
【随堂检测】
1.某同学用下列装置制备并检验Cl2的性质。
Ⅰ Ⅱ
Ⅲ Ⅳ
下列说法正确的是（ ）
A.图Ⅰ中：
如果MnO2过量，浓盐酸就可全部消耗完
B.图Ⅱ中：
生成蓝色的烟
C.图Ⅲ中：
量筒中发生了加成反应
D.图Ⅳ中：
湿润的有色布条褪色，将硫酸滴入烧杯中至溶液显酸性，有Cl2生成
【答案】 D
【解析】 二氧化锰和浓盐酸在加热条件下发生氧化还原反应生成氯气，但稀盐酸与二氧化锰不反应，当盐酸浓度降低到一定程度时，反应停止，则盐酸不能完全消耗，A错误；氯气与铜反应生成棕黄色的烟，加水溶液呈蓝色，B错误；氯气和甲烷在光照下发生取代反应，C错误；氯气与水反应生成具有漂白性的HClO，能使湿润的有色布条褪色，与NaOH反应生成NaCl和NaClO，二者在酸性条件下反应生成氯气，D正确。
2.（2015·浙江杭州期中）Cl2、HCl的混合气体通入足量的氢氧化钠溶液中，充分反应后产物溶液中除大量OH-外，还有Cl-、ClO-、Cl
，并知这三种离子的物质的量之比为9∶2∶1。
试问原混合气体中Cl2与HCl的体积比为（ ）
A.5∶2 B.3∶1C.2∶5 D.1∶1
【答案】 A
【解析】 Cl2与氢氧化钠溶液反应生成ClO-、Cl
是氯原子被氧化的过程，化合价分别由0价升高到+1和+5价，Cl-、ClO-、Cl
的物质的量之比为9∶2∶1，可设物质的量分别为9mol、2mol、1mol，则被氧化的Cl原子的物质的量共3mol，Cl原子失电子的总物质的量：
2mol×（1-0）+1mol×（5-0）=7mol；根据氧化还原反应中得失电子数相等，Cl2生成Cl-为被还原的过程，化合价从0价降低为-1价，得到电子的物质的量也应该为7mol，即被还原的Cl的物质的量为7mol，则参加反应的氯气的物质的量为
（7mol+3mol）=5mol；由氯气生成的氯离子为7mol，总的氯离子为9mol，则氯化氢生成的氯离子为9mol-7mol=2mol，所以原混合气体中氯气与HCl的体积之比为5∶2。
3.（2015·上海普陀一模）实验室制取氯气并回收氯化锰，能达到该实验目的的装置是（ ）
A.用装置甲制取氯气
B.用装置乙吸收制取氯气的尾气
C.用装置丙分离二氯化锰和氯化锰溶液
D.用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O
【答案】 B
【解析】 浓盐酸与二氧化锰反应需要加热，A错误；氯气可与氢氧化钠溶液反应，装置乙可用于吸收氯气，B正确；应用过滤法分离二氧化锰和氯化锰溶液，而不是分液，C错误；Mn2+能水解，水解生成的HCl易挥发，蒸干得不到MnCl2·4H2O，D错误。
4.判断下列说法是否正确。
（1）Cl2可用于制漂白粉和农药生产。
（ ）
（2）ClO2具有强氧化性，可用于自来水的消毒杀菌。
（ ）
（3）常温下干燥氯气与铁不反应，可以用钢瓶储存氯水。
（ ）
（4）1molCl2发生反应时，转移的电子数一定是2NA。
（ ）
（5）在漂白粉中滴入70%的硫酸，立即产生黄绿色气体，说明硫酸具有还原性。
（ ）
（6）80mL10mol·L-1盐酸与足量MnO2加热反应，产生Cl2分子数为0.2NA。
（ ）
（7）湿润的KI-淀粉试纸靠近气体Y，试纸变蓝，Y一定是Cl2。
（ ）
（8）标准状况下，将11.2LCl2通入足量NaOH溶液中，转移的电子数为NA。
（ ）
（9）向无色溶液中加入氯水，再加CCl4，振荡静置后CCl4层显紫色，则原溶液中含I-。
（ ）
（10）0.1molCl2全部溶于水后转移电子的数目为0.1NA。
（ ）
【答案】
（1）√
（2）√ （3）✕ （4）✕ （5）✕ （6）✕ （7）✕ （8）✕ （9）√ （10）✕
【解析】
（1）Cl2可与碱及有机物反应，制漂白粉和制农药。
（2）ClO2具有强氧化性，且氧化效率高，没有残留，可用于自来水的消毒杀菌。
（3）常温下干燥氯气与铁不反应，但氯水中的盐酸、次氯酸会和铁反应，不可以用钢瓶储存氯水。
（4）Cl2+H2O
HCl+HClO反应中电子转移数是1，所以1molCl2发生反应时，转移的电子数不一定是2NA。
（5）漂白粉中滴入70%硫酸发生的反应是2H++Cl-+ClO-
Cl2↑+H2O，硫酸体现出酸性。
（6）随着反应进行浓盐酸变成稀盐酸，不再与MnO2反应，所以产生Cl2分子数小于0.2NA。
（7）使湿润的KI-淀粉试纸变蓝的是氧化性气体，如Cl2、O3等。
（8）Cl2+2NaOH
NaCl+NaClO+H2O反应中电子转移数是1，0.5molCl2通入足量NaOH溶液中，转移的电子数为0.5NA。
（9）发生的反应是Cl2+2I-
2Cl-+I2，I2在CCl4层显紫色。
（10）Cl2溶于水发生可逆反应，电子转移数目小于0.1NA。
5.（2013·广东高考）在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。
（1）上列收集Cl2的正确装置是 （填字母）。
（2）将Cl2通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是 。
（3）设计实验比较Cl2和Br2的氧化性，操作与现象：
取少量新制氯水和CCl4于试管中， 。
【答案】
（1）C
（2）Cl2、HClO、ClO- （3）用胶头滴管向试管中滴加溴化钠溶液，振荡使其充分反应，发现溶液出现分层现象，下层溶液变为橙红色
【解析】
（1）氯气的密度比空气大，收集时采取向上排空气法，又因为氯气有毒，所以在收集装置后要有尾气处理装置（NaOH溶液）。
（2）氯气溶于水后有一部分生成了具有强氧化性的HClO，溶液中溶解的Cl2也具有氧化性，故溶液中具有氧化性的含氯粒子有Cl2、HClO、ClO-三种。
（3）比较Cl2和Br2的氧化性强弱，可以通过非金属单质间的置换反应来判断，即把溴化钠溶液加入到盛有新制氯水以及四氯化碳的试管中，然后振荡，静置后可发现溶液出现分层现象，下层溶液变为橙色（说明生成了溴单质），从而说明Cl2的氧化性强于Br2。
【问题思考和基础梳理答案】
【参考答案】
问题思考
问题1 氯水中存在三个平衡体系：
Cl2的溶解平衡Cl2+H2O
HCl+HClO；次氯酸的电离平衡HClO
H++ClO-；水的电离平衡H2O
H++OH-。
所以氯水中的成分为
问题2 方法一：
可用氯水鉴别。
把这三种物质各取少量配成溶液，加入新制的氯水和汽油（或四氯化碳），振荡，分层，使汽油层呈无色的是NaCl，使汽油层呈橙色的是NaBr，使汽油层呈紫红色的是KI。
方法二：
可先用焰色反应将KI区分出来，然后再将另外两种物质各取少量配成溶液，加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成的是NaCl，有淡黄色沉淀生成的是NaBr。
方法三：
分别取少量固体配成溶液，分别加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成的是NaCl，有淡黄色沉淀生成的是NaBr，有黄色沉淀生成的是KI。
基础梳理
考点1 1.黄绿 刺激性 气 大 毒 易 用手轻轻在试剂瓶口扇动，使少量气体飘进鼻孔
2.
（1）2Fe+3Cl2
2FeCl3 棕褐 Cu+Cl2
CuCl2 棕黄
（2）H2+Cl2
2HCl 苍白
（3）Cl2+H2O
HCl+HClO Cl2+H2O
H++Cl-+HClO 弱酸 强氧化 不稳定
（4）①Cl2+2NaOH
NaCl+NaClO+H2O ②2Cl2+2Ca（OH）2
CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O Ca（ClO）2
Ca（ClO）2+CO2+H2O
CaCO3↓+2HClO
（5）①Cl2+2KI
2KCl+I2 ②Cl2+2FeCl2
2FeCl3 ③SO2+Cl2+2H2O
2HCl+H2SO4
考点2 饱和食盐水 向上排空气法 蓝色石蕊试纸
考点3 7 小 增大 升高 减弱 越难 减小 增强 增强
趁热打铁，事半功倍。
请老师布置同学们完成《配套检测与评估》中的练习第11~12页。
【课后检测】
专题二 非金属元素及其化合物
课时7 氯气的性质及其制备
1.下图所示是验证氯气性质的微型实验，a、b、c、d、e是浸有相关溶液的滤纸。
向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后，立即用另一培养皿扣在上面。
已知：
2KMnO4+16HCl
2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O
对实验现象的解释或结论正确的是（ ）
选项
实验现象
解释或结论
A
a处变蓝，b处变红棕色
氧化性：
Cl2>Br2>I2
B
c处先变红，后褪色
氯气与水生成了酸性物质
C
d处立即褪色
氯气与水生成了漂白性物质
D
e处变红色
还原性：
Fe2+>Cl-
2.关于漂粉精的说法正确的是（ ）
A.工业上用氯气与澄清石灰水反应可制得漂粉精
B.漂粉精固体中加入浓盐酸可生成氯气，加入稀盐酸不反应
C.用pH试纸测试可知漂粉精溶液呈碱性
D.漂粉精在空气中会变质，并且有氧化还原反应发生
3.（2015·上海浦东二模）常温下，将
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