学年高中化学 第四章 非金属及其化合物 42 富集在海水中的元素氯第2课时.docx

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学年高中化学第四章非金属及其化合物42富集在海水中的元素氯第2课时

第2课时　氯气与碱反应及氯离子的检验

[学习目标定位]　1.根据氯气与水的反应能正确写出氯气与碱[NaOH、Ca（OH）2]反应的化学方程式。

2.知道漂白粉的成分和用途。

3.学会氯离子的检验方法。

一、氯气与碱的反应

1.将氯气通入氢氧化钠溶液中，可制得漂白液。

（1）反应的化学方程式是Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。

（2）漂白液的有效成分是次氯酸钠。

2.工业上制取漂白粉（氯气和石灰乳）的原理与上述反应原理相似。

（1）反应的化学方程式是2Ca（OH）2＋2Cl2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O。

（2）漂白粉的成分是CaCl2、Ca（ClO）2，有效成分是Ca（ClO）2，漂白精的主要成分是Ca（ClO）2。

（3）漂白粉的漂白原理：

利用复分解反应原理和较强酸能够制取较弱酸的原理使漂白粉中的次氯酸钙转化为次氯酸进行漂白。

Ca（ClO）2＋2HCl===CaCl2＋2HClO，离子方程式是ClO－＋H＋===HClO。

（4）漂白粉长期露置于空气中，最终会生成氯化钙而失效，有关反应的化学方程式：

①Ca（ClO）2＋H2O＋CO2===CaCO3＋2HClO；

②2HClO

2HCl＋O2↑；

③CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。

（1）自来水常用氯气来杀菌消毒，但因氯气的溶解度不大，而且生成的次氯酸很不稳定，不便于保存，而次氯酸盐性质稳定，且遇酸或空气中的CO2和水蒸气可生成HClO。

因此常用氯气与碱反应制取漂白粉。

（2）漂白粉在空气中保存不当会变质。

因此漂白粉和漂粉精的保存方法是密封、避光并置于阴凉干燥处。

1.有关漂白粉和漂白液的说法正确的是________（填序号）。

①工业上将氯气通入澄清石灰水制取漂白粉。

②漂白液的有效成分是NaClO，漂白粉的有效成分是Ca（ClO）2。

③漂白粉和明矾都常用于自来水的处理，二者的作用原理不相同。

④漂白粉空气中久置不可能发生氧化还原反应。

⑤漂白粉空气中久置变质，理由是漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3。

⑥漂白粉在空气中不稳定，所以可用于漂白纸张。

答案　②③

解析　①不正确，漂白粉是将Cl2通入石灰乳中制得的混合物，反应的化学方程式为2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O；②正确，漂白液的有效成分是NaClO，漂白粉的主要成分是CaCl2、Ca（ClO）2，有效成分是Ca（ClO）2；③正确，漂白粉用于自来水杀菌消毒，明矾用于除去水中的悬浮杂质，二者的作用原理不同；④不正确，漂白粉空气中久置的化学方程式为Ca（ClO）2＋H2O＋CO2===CaCO3＋2HClO,2HClO

2HCl＋O2↑，既有复分解反应，又有氧化还原反应；⑤不正确，漂白粉空气中失效原因是Ca（ClO）2＋H2O＋CO2===CaCO3＋2HClO，而CaCl2与H2O和CO2不反应；⑥漂白粉能用于漂白纸张，与其强氧化性有关，与不稳定性无关。

2.用漂白粉溶液浸泡过的有色布条晾置在空气中一段时间，漂白效果更好，原因是（　　）

A.漂白粉被氧化了

B.有色布条被空气中的氧气氧化了

C.漂白粉跟空气中的CO2反应充分，生成了较多量的HClO

D.漂白粉溶液蒸发掉部分水，其浓度增大

答案　C

解析　晾置在空气中一段时间漂白效果更好是因为漂白粉跟空气中的CO2反应充分，生成较多量的HClO。

故正确答案为C。

二、氯气的实验室制法

实验室制取氯气的装置如图所示：

（1）用化学方程式表示制取氯气的反应原理：

___________________________________。

（2）发生装置所用仪器的名称为_________________________________________________。

（3）装置C的作用是___________________________________________________________，

装置D的作用是_____________________________________________________________。

（4）检验E瓶集满氯气的方法是_________________________________________________。

（5）烧杯F中盛放的液体是__________，其作用是_________________________________。

答案　

（1）MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

（2）分液漏斗、圆底烧瓶

（3）除去Cl2中的少量HCl气体　干燥氯气（或除去氯气中的水蒸气）

（4）湿润的红色布条放在瓶口褪色（或湿润淀粉碘化钾试纸放在瓶口变蓝）

（5）NaOH溶液　吸收过量的氯气，防止污染环境

1.反应原理

实验室常用强氧化剂（如MnO2、KMnO4等）氧化盐酸等来制取氯气：

MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O

2.仪器装置

（1）气体发生装置类型：

固＋液

气

（2）实验装置组成

＋

＋

＋

＋

（3）实验主要仪器：

铁架台（带铁圈）、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗、集气瓶、烧杯等。

3.收集方法

（1）向上排空气法（氯气密度大于空气）。

（2）排饱和食盐水法（氯气在饱和氯化钠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氯化氢气体）。

4.验满方法

（1）将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。

（2）将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。

3.

（1）实验室制取氯气时，下列操作不正确的是________（填字母）。

A.装置Ⅰ可用于制取少量氯气

B.用装置Ⅱ除去氯气中的少量氯化氢

C.用装置Ⅲ制取氯气

D.用装置Ⅳ干燥氯气

（2）实验室制取干燥、纯净的氯气，除了二氧化锰、浓盐酸外还需要的试剂是______________、________________、______________。

（3）已知高锰酸钾与浓盐酸在常温下反应能产生氯气。

若用如下图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气及验证它与金属的反应。

每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是________（填字母）。

答案　

（1）ABCD

（2）饱和食盐水　浓H2SO4　NaOH溶液

（3）BD

解析　

（1）A项，实验室制取Cl2用浓盐酸和MnO2反应，而不用稀盐酸；B项，除去Cl2中的HCl气体用饱和食盐水，NaHCO3溶液与HCl反应并放出CO2气体，气体应“长进短出”；C项，MnO2与浓盐酸需在加热条件下反应；D项，干燥Cl2使用浓H2SO4洗气瓶，应“长进短出”。

（2）制取纯净Cl2还需饱和食盐水除去HCl气体，浓H2SO4干燥Cl2、NaOH溶液除去多余的Cl2。

（3）B处NaOH溶液与Cl2能反应；D处试管缺少出气导管且将导管末端通入NaOH溶液中。

思维启迪　

（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，所以加热温度不宜过高，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，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）MnO2与浓盐酸反应特点

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混合液。

三、氯离子的检验

1.在5支试管中分别加入2～3mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液、自来水、蒸馏水，然后各滴入几滴AgNO3溶液，再分别加入少量稀硝酸，观察现象，填写下表：

实验现象

滴入几滴AgNO3溶液

加入少量稀硝酸

①稀盐酸

有白色沉淀生成

沉淀不溶解

②NaCl溶液

有白色沉淀生成

沉淀不溶解

③Na2CO3溶液

有白色沉淀生成

沉淀溶解，有气泡产生

④自来水

有少量白色沉淀生成

沉淀不溶解

⑤蒸馏水

无明显变化

无明显变化

2.请写出上述实验中有关的化学方程式

②NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3；

③Na2CO3＋2AgNO3===Ag2CO3↓＋2NaNO3，

Ag2CO3＋2HNO3===CO2↑＋H2O＋2AgNO3；

④Cl2＋H2O===HCl＋HClO，

HCl＋AgNO3===AgCl↓＋HNO3。

　氯离子（Cl－）的检验方法

（1）方法：

先加稀HNO3溶液，再加AgNO3溶液。

（2）现象：

产生白色沉淀。

（3）原理：

Ag＋＋Cl－===AgCl↓。

（4）加稀硝酸的目的：

排除CO

等的干扰。

4.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

解析　根据题给现象，生成的白色沉淀部分溶于稀硝酸，且产生使石灰水变浑浊的气体，则原溶液中存在CO

和Cl－。

5.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：

________________________________。

答案　

（1）KCl和K2CO3　KNO3　

（2）Ag＋＋Cl－===AgCl↓、2Ag＋＋CO

===Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑

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HNO3，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。

1.下列关于漂白粉的叙述不正确的是（　　）

A.漂白粉的有效成分是Ca（ClO）2

B.漂白粉在空气中久置后会变质

C.漂白粉是将Cl2通入石灰乳中制得

D.漂白粉的主要成分是CaCl2

答案　D

2.下列检验Cl－的方法正确的是（　　）

A.在某溶液中滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀说明该溶液中有Cl－

B.在某溶液中先滴加盐酸，再滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明溶液中有Cl－

C.在某溶液中先滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀，再滴加盐酸，沉淀不消失，说明溶液中有Cl－

D.在某溶液中滴加用HNO3酸化的AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明溶液中有Cl－

答案　D

解析　可能有CO

、PO

等的干扰，A错误；加入盐酸，引入Cl－，B、C错误；硝酸酸化排除干扰，加硝酸银溶液得到不溶于稀硝酸的白色沉淀即为AgCl，由此说明原溶液中有Cl－，D正确。

3.实验室制Cl2的反应为MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。

下列说法错误的是（　　）

A.反应中还原剂是HCl，氧化剂是MnO2

B.每生成1molCl2，转移电子的物质的量为2mol

C.每消耗1molMnO2，起还原剂作用的HCl消耗4mol

D.所得到的气体中，除含有一些水蒸气外，还含有HCl气体

答案　C

解析　每消耗1molMnO2，反应消耗4molHCl，其中起还原作用的HCl为2mol。

4.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

答案　B

解析　146gHCl的物质的量为4mol,87gMnO2的物质的量为1mol，由化学方程式：

MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O知，1molMnO2可以与4molHCl反应，但是由于稀盐酸与MnO2不反应，所以含有4molHCl的浓盐酸不能与MnO2完全反应。

5.在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。

进行此实验，所用仪器如图所示。

（1）连接上述仪器的正确顺序（填各接口处的字母）：

________接________；________接________；________接________；________接________。

（2）装置中，饱和食盐水的作用是__________________________________________；

NaOH溶液的作用是____________________________________________________。

（3）化学实验中常用湿润的淀粉KI试纸检验是否有Cl2产生。

如果有Cl2产生，可观察到________，反应的化学方程式为_________________________。

（4）写出下列化学反应的化学方程式：

①气体发生装置中进行的反应：

______________________________________。

②NaOH溶液中发生的反应：

________________________________________。

答案　

（1）E　C　D　A　B　H　G　F　

（2）除去氯气中的HCl杂质　吸收过量的氯气　（3）试纸变蓝　2KI＋Cl2===2KCl＋I2　（4）①MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　②2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O

解析　

（1）制备干燥纯净的氯气应按照气流方向如下连接各部分装置：

制气装置→净化装置→干燥装置→收集装置→尾气处理装置。

（3）Cl2氧化KI生成碘，碘单质遇淀粉变蓝。

故观察到的现象为试纸变蓝，反应方程式为KI＋Cl2===2KCl＋I2。

[基础过关]

题组一　氯气与碱反应的应用

1.当不慎有大量Cl2扩散到周围空间时，处在该环境中的人可以用浸有一定浓度某物质水溶液的毛巾捂住鼻子，以防中毒，该物质最适合的是（　　）

A.NaOHB.NaCl

C.NaHCO3D.NH3·H2O

答案　C

解析　该物质可以吸收Cl2，故排除B；NaOH对皮肤有腐蚀性；氨水则易挥发出NH3，有毒。

2.植物中山茶花、石榴可以吸收氯气，紫藤和月季对氯气的吸收净化能力也很强。

在实验室制取Cl2时，尾气一般要用NaOH溶液吸收而不用澄清石灰水吸收的理由是（　　）

A.氯气不与石灰水反应

B.Ca（OH）2微溶于水，澄清石灰水中Ca（OH）2的含量少，吸收的尾气也很少

C.氯气与Ca（OH）2反应生成的CaCl2难溶于水

D.澄清石灰水能吸收空气中的CO2而变浑浊

答案　B

解析　Ca（OH）2在水中的溶解度小，吸收Cl2的量较少，吸收不充分。

注意D项与题目所问无关。

3.将Cl2制成漂白粉的主要目的是（　　）

①使它转变成较易溶于水的物质　②转变成较稳定、便于贮存的物质　③提高氯的质量分数　④提高漂白能力

A.①②B.②③④C.②③D.②

答案　D

解析　将Cl2制成漂白粉的主要目的是转变成较稳定、便于贮存的物质。

Ca（ClO）2比HClO稳定，便于贮存、运输。

题组二　Cl－的检验

4.检验Cl－时所用试剂HNO3的作用是（　　）

A.防止CO

的干扰B.防止Cl－的干扰

C.生成Ag2CO3沉淀D.防止NO

的干扰

答案　A

解析　检验Cl－加入的AgNO3溶液，能与CO

结合生成Ag2CO3白色沉淀，干扰Cl－的检验。

5.自来水厂常用氯气对生活用水进行杀菌消毒。

市场上有些不法商贩为牟取暴利，用这样的自来水冒充纯净水（离子的浓度非常低）出售，给人们的生活造成了一定的不良影响。

在下列化学试剂中，可以用于鉴别这种自来水和纯净水的是（　　）

A.酚酞溶液B.氯化钡溶液

C.氢氧化钠溶液D.硝酸银溶液

答案　D

解析　Cl2消毒过的自来水中含有HCl和HClO，用AgNO3溶液即可鉴别，产生白色沉淀的是自来水，不产生沉淀的是纯净水。

6.能证明某溶液中含有NaCl的是（　　）

A.焰色反应是黄色

B.溶液有咸味

C.取少量溶液于试管中，滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液，出现白色沉淀

D.焰色反应是黄色，同时又能与硝酸酸化的硝酸银溶液反应生成白色沉淀

答案　D

解析　要证明含有Na＋，则焰色反应为黄色；要证明含有Cl－，则加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液后生成白色沉淀。

题组三　氯气的制取实验

7.在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。

下列收集Cl2的正确装置是（　　）

答案　C

解析　集气瓶中使用单孔橡胶塞塞紧，只能进气，不能排气，则瓶内压强增大到一定程度，可将橡胶塞压出，A项错误；因为Cl2比空气的密度大，Cl2应短管进，B项错误；C项，该装置既能收集Cl2，又能进行尾气处理且防倒吸，正确；由于Cl2和NaOH溶液反应，所以不能收集到Cl2，D项错误。

8.某化学兴趣小组利用MnO2和浓HCl及如图装置制备Cl2。

下列分析中不正确的是（　　）

A.A中可用分液漏斗代替长颈漏斗

B.A中缺少加热装置

C.B中盛放的NaOH溶液可以净化Cl2

D.D中的导管口若连接倒置漏斗可防止倒吸

答案　C

解析　本题考查Cl2的制备，旨在考查学生的实验分析与设计能力。

氯气中混有氯化氢气体，应该用饱和食盐水除去氯化氢，氯化氢和氯气均能与氢氧化钠溶液反应，故B中不能盛放氢氧化钠溶液。

9.实验室用浓盐酸与足量的二氧化锰反应产生少量的氯气。

若反应过程中消耗了0.2molHCl，理论上可收集到的氯气的质量（　　）

A.等于3.55gB.小于3.55g

C.大于3.55gD.约等于7.1g

答案　A

解析　理论上可收集到的氯气的质量，可直接根据化学方程式计算，设收集到氯气的质量为x，则

4HCl（浓）＋MnO2

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

4mol　　　　　　　　　　　71g

0.2mol　　　　　　　　　　x

x＝3.55g。

[能力提升]

10.常温下，A是可用来对自来水进行消毒的黄绿色单质气体，A、B、C、D、E都含X元素，其转化关系如图所示：

（1）请分别写出下列物质的化学式（如为溶液请填溶质的化学式）：

A________、B________、D________。

（2）写出下列反应的化学方程式或离子方程式（请注明反应条件）：

A＋H2O（离子方程式）：

___________________________________________；

A＋NaOH（离子方程式）：

_________________________________________；

D→A（化学方程式）：

_____________________________________________。

答案　

（1）Cl2　HClO　HCl

（2）Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO

Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

4HCl（浓）＋MnO2

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

解析　由题意可知A为氯气，B为次氯酸，D为盐酸，C为氯化钠，E为次氯酸钠。

11.某化工厂生产的漂白粉，产品说明书如下：

漂白粉使用说明书

主要成分：

次氯酸钙、氯化钙

用法用量：

每次取漂白粉2g，水1000mL，配成0.2%～0.3%的浊液。

将病人用具浸泡其中5～10分钟，如需要，浓度可提高，时间可延长。

注意事项：

……

请你回答：

（1）请你为漂白粉写一份保存、使用的注意事项（不超过30字）______________________。

（2）用化学方程式表示：

①漂白粉的生产原理：

___________________________________________________；

②一般情况下，漂白粉失效的主要原因：

__________________________________。

答案　

（1）密封、避光保存在阴凉处，随配随用，勿接触皮肤，不能用以漂洗丝、毛织品等

（2）①2Ca（OH）2＋2Cl2===Ca（ClO）2＋CaCl2＋2H2O

②Ca（ClO）2＋CO2＋H2O===CaCO3＋2HClO、

2HClO

2HCl＋O2↑

12.地震是一种危害极大的自然灾害，会造成大量的人员伤亡和财产损失。

在地震后的灾区常需要大量的消毒剂、漂白剂。

请回答下列相关问题：

（1）次氯酸盐是一些漂白剂和消毒剂的有效成分。

“84消毒液”的有效成分是次氯酸钠，制取NaClO的反应离子方程式是____________________________________。

（2）过碳酸钠是一种有多种用途的新型固态漂白剂，化学式可表示为Na2CO3·3H2O2，它具有Na2CO3和H2O2的双重性质。

下列物质不能使过碳酸钠失效的是________（填字母）。

A.MnO2B.KMnO4溶液

C.稀盐酸D.NaHCO3溶液

（3）漂白剂亚氯酸钠（NaClO2）在常温与黑暗处可保存一年，但亚氯酸不稳定可分解，反应的离子方程式为HClO2―→ClO2↑＋H＋＋Cl－＋H2O（未配平）。

当1molHClO2发生分解反应时，转移的电子数是_________________________________。

答案　

（1）Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

（2）D　（3）4.8×1023

解析　

（2）过碳酸钠中的碳酸钠能够与酸反应，故稀盐酸能使之失效；二氧化锰能使过氧化氢分解；高锰酸钾能氧化过氧化氢；碳酸钠、过氧化氢与碳酸氢钠都不反应。

（3）HClO2中Cl为＋3价，ClO2中Cl为＋4价，Cl－中Cl为－1价，故5HClO2===4ClO2↑＋H＋＋Cl－＋2H2O，故1molHClO2发生分解反应时，转移的电子数是0.8×6.02×1023，即4.8×1023。

13.使用浓盐酸、二氧化锰共热制氯气，并用氯气和氢氧化钙反应制取少量漂白粉。

已知：

常温下，2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O；温度稍高，即发生副反应：

6Cl2＋6Ca（OH）2

5CaCl2＋Ca（ClO3）2＋6H2O；3Ca（ClO）2

2CaCl2＋Ca（ClO3）2。

甲、乙、丙三位同学分别设计了三个实验装置如下图所示：

（1）请根据以下几个方面评价上述甲、乙、丙三套装置的优劣，并选择符合题目要求的选项填入下表空格内。

评价依据：

a.不容易控制反应速率　b.容易控制反应速率　c.有副反应发生　d.可防止副反应发生　e.污染环境　f.可防止环境污染

优点

缺点

甲装置

d

乙装置

a、c

丙装置

b

（2）上述装置中，甲由A、B两部分组成，乙由C、D、E三部分组成，丙由F、G两部分组成。

从上述甲、乙、丙三套装置中选出合理的部分（按气流从左至右的流向）组装一套较完善的实验装置（填所选部分的