高三化学一轮复习42氯及其化合物教学设计.docx
《高三化学一轮复习42氯及其化合物教学设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高三化学一轮复习42氯及其化合物教学设计.docx(15页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高三化学一轮复习42氯及其化合物教学设计
第四章非金属及其化合物
第二课时氯及其化合物
〖复习目标〗
(1)掌握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重要化合物对环境质量的影响。
(3)掌握Cl2的实验室制法(包括所用试剂、仪器,反应原理和收集方法)。
(4)卤族元素的性质递变规律及与化工生产相结合的资源综合利用。
〖教学重点〗氯元素单质及其重要化合物的主要性质及应用、Cl2的实验室制法
〖教学难点〗氯及其化合物性质的应用
〖教学过程〗
【知识精讲】
1、氯气的性质
(1)物理1、氯气的性质
(1)物理性质性质
颜色
状态
气味
密度
毒性
溶解性
黄绿色
气体
刺激性
比空气大
有毒
1体积水溶解约2体积Cl2
【注意】实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是:
用手在瓶口轻轻扇动,仅使极少量气体飘进鼻孔。
(2)化学性质
Cl的最外层有7个电子,易得到1个e-,具有很强的氧化性,能跟很多具有还原性的物质发生反应,如金属、非金属单质、化合物等。
①与金属反应
铜、铁在氯气中燃烧的化学方程式为:
Cu+Cl2
CuCl2(棕黄色烟)
2Fe+3Cl2
2FeCl3(棕褐色烟)
②与非金属反应
氢气在氯气中燃烧的化学方程式为:
H2+Cl2
2HCl(苍白色火焰)
氢气与氯气的混合气体在光照条件下发生爆炸
H2+Cl2
2HCl
③与水反应:
Cl2+H2O=HCl+HClO
④与碱反应
氯气与水或碱反应,氯的化合价既有升高又有降低,因而氯气既表现氧化性又表现还原性。
a、与烧碱反应:
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,
b、制取漂白粉:
2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
漂白粉的主要成分是CaCl2、Ca(ClO)2,有效成分是Ca(ClO)2。
漂白粉的漂白原理是:
Ca(ClO)2+2HCl=CaCl2+2HClO
Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO
产生的HClO具有漂白性和强氧化性。
由于HClO见光易分解,所以漂白粉应密封保存。
⑤跟还原性物质反应
a、氯气与KI溶液:
2KI+Cl2=2KCl+I2。
b、氯气与FeCl2溶液:
2FeCl2+Cl2=2FeCl3。
c、向氯水中通入SO2:
SO2+2H2O+Cl2=H2SO4+2HCl。
(3)次氯酸和次氯酸盐的性质
①次氯酸(HClO)
a、不稳定性:
化学方程式为2HClO
2HCl+O2↑。
b、弱酸性:
比碳酸酸性弱。
c、强氧化性:
具有漂白性,能杀菌消毒。
②Ca(ClO)2的主要化学性质
a、Ca(ClO)2的稳定性比HClO强。
b、水解显碱性,其水解离子方程式:
ClO-+H2O
HClO+OH-。
c、与酸反应生成HClO,作为漂白或消毒剂的原理可用化学方程式表示为
Ca(ClO)2+CO2+H2O===2HClO+CaCO3↓。
2、氯气的实验室制法
氯气是一种性质活泼的气体,以氯气的实验室制备、性质实验为素材的实验题目在高考实验类试题中占有很重要的位置,复习中应高度重视。
(1)反应的原理:
用强氧化性物质(如MnO2、KMnO4等)和浓盐酸反应。
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
【注意】稀盐酸与MnO2作用不能制取Cl2。
若没有浓盐酸时,也可用NaCl和浓H2SO4与MnO2共热制取Cl2:
MnO2+2NaCl+3H2SO4(浓)
MnSO4+Cl2↑+2NaHSO4+2H2O
(2)制气类型:
固+液→气(注意:
KMnO4与浓盐酸的反应不需加热)。
(3)收集装置:
向上排空气法或排饱和食盐水法(Cl2在饱和食盐水中的溶解度最小)。
(4)净化装置:
用饱和食盐水或水洗气法除去HCl,再用浓H2SO4干燥。
(5)尾气吸收装置:
用强碱溶液吸收多余的Cl2,防止污染大气。
(6)验满方法
①将湿润的淀粉-碘化钾试纸靠近盛Cl2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Cl2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实验室制取Cl2时,常常根据氯气的颜色判断是否收集满。
(6)注意事项
①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挥发。
②必须用浓盐酸,稀盐酸不与MnO2作用生成Cl2。
③实验结束后,先使反应停止并排出残留的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,因为溶液中含Ca(OH)2量少,吸收不完全。
3、卤族元素
(1)卤族元素原子结构的比较
①相似性:
卤素原子最外层上均有7个电子,最高正价为+7价(F无正价),负价为-1价。
②递变性:
从F→I,原子核外电子层数依次增大,原子半径依次增大。
(2)元素的性质
①相似性:
均为活泼非金属,最低负化合价:
-1,最高正价:
+7(F除外);
②递变性:
随着原子序数的递增,获得电子的能力逐渐减弱,非金属性逐渐减弱。
(3)单质的物理性质(从F2→I2)
①颜色由浅到深。
②状态:
F2、Cl2呈气态,Br2为液态(易挥发),I2为固态(易升华)。
③熔、沸点:
依次增大。
④密度:
依次增大。
⑤溶解性:
在水中的溶解度逐渐减小,在有机溶剂中的溶解性大于在水中的溶解性。
(4)化学性质
①卤素单质的相似性:
均具有强氧化性,均能与H2、H2O、金属反应,较活泼的卤素单质能将不活泼的卤素从其卤化物中置换出来。
②卤族元素氢化物的递变性
a、稳定性由强至弱的顺序为:
HF>HCl>HBr>HI。
b、沸点由高至低的顺序为:
HF>HI>HBr>HCl。
HF沸点反常的原因是:
分子间存在氢键。
c、还原性由强至弱的顺序为:
HI>HBr>HCl>HF。
d、水溶液酸性由强至弱的顺序为:
HI>HBr>HCl>HF。
(5)卤素离子(Cl-、Br-、I-)的检验
①未知液
↓,
↓,据沉淀颜色判断。
AgCl为白色,AgBr为浅黄色,AgI为黄色。
②未知液
有机层呈橙色或橙红色,表明有Br-紫色或浅紫色,表明有I-
(6)特性
①氟及其化合物
a、无正价和含氧酸,非金属性最强,F-的还原性最弱。
b、与H2反应在暗处即爆炸。
c、2F2+2H2O=4HF+O2。
d、HF是弱酸;能腐蚀玻璃,保存在铝制器皿或塑料瓶中;有毒;在HX中沸点最高。
②溴及其化合物
a、Br2是深红棕色液体,易挥发。
b、Br2易溶于有机溶剂。
c、盛溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴不能用橡胶塞。
③碘及其化合物
a、I2遇淀粉变蓝色。
b、I2加热时易升华。
c、I2易溶于有机溶剂。
d、食用盐中加入KIO3可防治甲状腺肿大。
④卤化银
a、AgF易溶于水,AgCl白色不溶于水,AgBr淡黄色不溶于水,AgI黄色不溶于水。
AgCl、AgBr、AgI也不溶于稀硝酸。
b、除AgF外,均有感光性,其中AgBr作感光材料,可用于照相。
c、AgI可进行人工降雨。
d、I2与Fe反应产生FeI2,其他卤素单质生成FeX3。
⑤使溴水褪色的物质
a、因萃取作用而使溴水褪色的物质:
苯、CCl4、直馏汽油等有机溶剂。
b、能与溴发生氧化还原反应的还原性无机化合物:
H2S、SO2、Na2S、Na2SO3等。
c、能与溴水发生反应的金属,如Na、Mg、Al、Zn等。
d、能与溴发生加成反应的不饱和烃及其衍生物,如烯烃、炔烃等。
e、能被溴水氧化的,含有醛基的化合物。
f、能与溴水发生反应的碱性物质,如NaOH、Na2CO3等。
g、加入活性炭等吸附剂,使溴水褪色。
【方法精讲】
1、氯水成分及性质探究
(1)氯水成分
氯水中存在三个平衡关系:
①Cl2+H2O
HCl+HClO
②HClO
H++ClO-
③H2O
H++OH-
根据可逆反应的特点,即可得出氯水中存在的各种微粒。
(2)氯水与次氯酸
氯气的水溶液叫氯水,呈黄绿色,溶于水的部分氯气与水反应生成盐酸和次氯酸。
Cl2+H2O
HCl+HClO
次氯酸(HClO)具有三个性质:
①弱酸性,其酸性比碳酸还弱,即HClO
H++ClO-。
②不稳定性:
次氯酸不稳定,见光容易分解放出氧气。
化学方程式是2HClO=2HCl+O2↑。
③强氧化性:
次氯酸是一种强氧化剂,能杀死水里的病菌,故自来水常用氯气来杀菌消毒。
次氯酸的强氧化性,能使某些有机色质褪色,可用作漂白剂。
(3)物质的漂白
①褪色:
是指有色物质变为无色物质。
有物理变化也有化学变化。
例如:
把木炭投入NO2气体的集气瓶中,塞紧瓶塞摇动瓶子,集气瓶内的气体变为无色。
在CuSO4溶液中加入氢氧化钠溶液,溶液由蓝色变为无色,前者是物理变化,后者是化学变化。
②漂白,特指染料(有机物)或有机色质变为无色物质,它是化学变化,发生物理变化的有机物褪色不是漂白,如把木炭投入盛有红墨水的锥形瓶中,轻轻振荡溶液变为无色。
发生化学变化的有:
二氧化硫能使品红溶液褪色,是因为发生了化学变化生成了不稳定的无色物质,加热后,恢复品红的颜色。
过氧化钠和氯水漂白,是利用了两者的强氧化性,生成了稳定的无色物质。
与二氧化硫漂白原理不同。
(4)新制氯水、久置氯水、液氯的区别
新制氯水
久置氯水
液氯
类别
混合物
混合物
纯净物
微粒
H2O、Cl2、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-
H2O、H+、Cl-
Cl2
主要性质
呈黄绿色、导电、具有酸性、氧化性、漂白性
无色、导电、具有酸性、无氧化性、无漂白性
黄绿色、不导电、具有氧化性
保存
棕色瓶盛装,置于阴暗处
低温密封
(5)氯水中的平衡移动化学方程式是Cl2+H2O
H++Cl-+HClO
向氯水中加入的物质
浓度变化
移动的方向
应用
可溶性的氯化物
c(Cl-)增大
左移
用饱和食盐水除去氯气中氯化氢
稀酸
c(H+)增大
左移
次氯酸盐与浓盐酸反应制Cl2
NaOH
c(H+)减小
右移
用氢氧化钠吸收多余Cl2
Ca(OH)2
c(H+)减小
右移
制取漂白粉
CaCO3
c(H+)减小
右移
制高浓度次氯酸溶液
光照
c(HClO)减小
右移
氯水避光保存或现用现配
(6)氯水的性质
氯水的多种成分决定了它具有多重性质:
①Cl2的强氧化性;②HCl的强酸性;③HClO的强氧化性、弱酸性;④Cl-的性质。
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++CO
=CO2↑+H2O
HClO
有色布条
布条颜色褪去
发生氧化还原反应
Cl2
FeCl2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-+SO
HClO、H+
石蕊溶液
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↑
2、氯气的制备及性质探究
(1)实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2时应注意以下四点
①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。
②必须用浓盐酸加热才可反应,稀盐酸不反应。
③实验结束后,先使反应停止并排出残留的Cl2后,再拆卸装置,避免污染空气。
④尾气吸收时,用NaOH溶液吸收Cl2,不能用澄清石灰水吸收,因为溶液中含Ca(OH)2的量少,吸收不完全。
(2)验证性实验解题基本方法
验证型实验题的关键是结合题目要求和所给的仪器、装置以及所给的试剂,了解命题的意图。
一般思路是:
明确实验目的(该实验要求做什么);明确题干、题图含义(认真理解实验的设计思路、每一个装置的设计意图),理解题目给我们达成实验目的提供了什么依据和有效信息;明确解答问题的落点是什么?
即试题给我们设置了什么样的问题情境,要求我们回答什么问题。
①已给出试剂或装置(仪器)的实验
该类题目的关键是通读全题,结合题意或元素化合物的性质,弄清楚在某一仪器处发生的反应或该反应的现象,同时要理解设置的仪器或装置的目的。
这样问题就能迎刃而解。
②已知反应或反应现象及仪器操作要求
该类题目的关键是根据题目的现象或操作要求等,通过所学元素化合物的性质或化学实验的仪器使用和基本操作,确定此处缺少的试剂或缺少的装置或仪器。
(3)与氯气有关的探究实验
①氯气的制取、净化、收集、尾气处理过程的考查。
②氯气的漂白性的探究及改进。
③氯气实验微型化、绿色化的实验。
【典例精讲】
【例1】某同学用下列装置制备并检验Cl2的性质。
下列说法正确的是()
A.Ⅰ图中:
如果MnO2过量,浓盐酸就可全部被消耗
B.Ⅱ图中:
量筒中发生了加成反应
C.Ⅲ图中:
生成蓝色的烟
D.Ⅳ图中:
湿润的有色布条能褪色,将硫酸溶液滴入烧杯中,至溶液显酸性,结果有Cl2生成
【答案】D
【解析】A.浓盐酸与二氧化锰的反应过程中浓度逐渐降低,稀盐酸与二氧化锰不反应,所以Ⅰ图中:
如果MnO2过量,浓盐酸也不可能全部被消耗,A错误;B.Ⅱ图中:
量筒中发生了甲烷和氯气的取代反应,B错误;C.Ⅲ图中铜和氯气反应生成氯化铜,产生棕黄色烟,C错误;D.应该是氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性,因此Ⅳ图中湿润的有色布条能褪色,在酸性溶液中次氯酸根离子能氧化氯离子生成氯气,D正确。
答案选D。
【例2】以下关于氟、氯、溴、碘的性质叙述错误的是()
①HF、HCl、HBr、HI中酸性最强的是HF
②单质F2、Cl2、Br2、I2中,I2沸点最高
③单质F2、Cl2、Br2、I2中,氧化性最强的是F2
④HF、HCl、HBr、HI还原性最强的是HI
⑤单质F2、Cl2、Br2、I2中,与氢化合最容易的是F2
⑥HF、HCl、HBr、HI沸点最高的是HI
⑦HF、HCl、HBr、HI稳定性逐渐减弱
A.只有①B.②⑤⑦C.①⑥D.③④
【答案】C
【解析】①随着原子序数的增大,氢化物的酸性逐渐增强,所以氟化氢、氯化氢、溴化氢、碘化氢中酸性最强的是碘化氢,错误;②随着原子序数的增大,单质的沸点逐渐增大,所以单质中沸点最高的为碘,正确、③卤素单质中氧化性最强的是氟气,正确。
④卤化氢中还原性最强的为碘化氢,正确。
⑤随着原子序数的增大,单质得电子能力逐渐减弱,所以与氢化合最容易的为氟气,正确。
⑥分子晶体的沸点随着相对分子质量的增大而增大,但要注意:
如果分子间形成氢键能使其沸点最大,所以氟化氢的沸点最高,错误。
⑦随着原子序数的增大,单质得电子能力逐渐减弱,其氢化物的稳定逐渐减弱,正确。
故选C。
【考题精练】
1.下列物质的用途与其性质的对应关系错误的是()
A.氯气用于自来水消毒﹣次氯酸的强氧化性
B.碘化银用于人工降雨﹣使空气中水蒸汽凝聚
C.氢氟酸腐蚀玻璃﹣强酸性
D.过氧化钠用于做供氧剂﹣能与CO2、H2O反应生成氧气
【答案】C
【解析】A、氯水中次氯酸具有强氧化性可以消毒杀菌,用于自来水消毒,A正确;B、碘化银在高空中分解生成银单质和碘单质,形成人工冰核。
这种冰核经过水汽凝聚,形成冰晶。
冰晶发展到一定程度,通过零度层下降之后形成降雨,碘化银用于人工降雨使空气中水蒸汽凝聚,B正确;C、氢氟酸腐蚀玻璃是氢氟酸和二氧化硅反应,氢氟酸是弱酸,C错误;D、过氧化钠能与水蒸气以及二氧化碳反应产生氧气,可用作供氧剂,D正确;答案选C。
2.下列关于氯水的叙述正确的是()
A.新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色
B.新制氯水中只含Cl2和H2O分子
C.光照氯水有气泡逸出,该气体是Cl2
D.氯水放置数天后pH将变大
【答案】A
【解析】A.新制氯水中含盐酸和次氯酸,溶液呈酸性,次氯酸有强氧化性,所以新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色,A项正确;B.新制氯水中含三种分子(Cl2、HClO、H2O)、四种离子(H+、Cl-、ClO-、OH-),B项错误;C.光照氯水,HClO分解产生O2,C项错误;D.氯水久置,HClO分解,所以久置氯水相当于盐酸,次氯酸的酸性弱于盐酸,所以氯水放置数天后酸性增强,pH减小,D项错误;答案选A。