高中化学 第1章第2节 第3课时 研究物质性质的基本程序学案 鲁科版必修1.docx

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高中化学第1章第2节第3课时研究物质性质的基本程序学案鲁科版必修1

第3课时　研究物质性质的基本程序

[核心素养发展目标]　1.以研究氯气的性质为例，熟知研究物质性质的基本程序，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。

2.通过实验探究氯气的化学性质，掌握氯气与金属单质、非金属单质、水及碱溶液的反应，促进“科学探究”化学核心素养的发展。

一、研究物质性质的基本程序

二、研究氯气的性质

1.观察法研究氯气的物理性质

（1）观察内容

（2）观察记录

颜色

气味

密度

水溶性

毒性

氯水颜色

黄绿色

强烈刺激性气味

比空气大

能溶于水

有毒

浅黄绿色

（1）氯气能溶于水，不能用排水法收集氯气，常用排饱和食盐水法或向上排空气法收集氯气。

（2）氯气有毒，实验室制取氯气时要进行尾气处理。

2.实验法探究氯气与金属和非金属单质的反应

（1）运用分类法预测氯气的化学性质

氯气与氧气都是活泼的非金属单质，它们的化学性质相似，在一定条件下都能与金属单质（如钠、铁、铜等）、非金属单质（如氢气、硫、磷等）反应。

（2）实验探究氯气与金属和非金属的反应

实验操作

实验现象

①将盛有氯气的集气瓶迅速倒扣在受热熔化的钠球上方

熔化的钠球在氯气中剧烈燃烧，产生白色的烟

②用坩埚钳夹住烧得红热的细铁丝伸入充满氯气的集气瓶中（瓶内保留少量食盐水）

铁丝在氯气中剧烈燃烧，产生棕红色的烟，溶于水，溶液呈黄色

③用坩埚钳夹住烧得红热的细铜丝伸入充满氯气的集气瓶中（瓶内保留少量食盐水）

铜丝在氯气中剧烈燃烧，产生棕黄色烟，溶于水，溶液呈蓝绿色

④在空气中点燃（验纯后）氢气，然后把通氢气的导管伸入盛有氯气的集气瓶中

纯净的氢气在氯气中安静燃烧，产生苍白色火焰。

集气瓶瓶口上方产生白雾

（3）写出上述反应的化学方程式：

①2Na＋Cl2

2NaCl。

②2Fe＋3Cl2

2FeCl3。

③Cu＋Cl2

CuCl2。

④H2＋Cl2

2HCl。

（1）金属在氯气中燃烧的实验中，常在集气瓶中加入少量饱和食盐水，为什么？

提示　防止灼热物质使集气瓶炸裂，便于反应后观察溶液的颜色。

（2）铁单质与氯气发生化合反应能否生成氯化亚铁？

提示　氯气与变价金属单质（如铁、铜等）反应时生成其高价金属氯化物。

（3）工业上能否用光照氢气与氯气的混合气体的方法制取氯化氢，再将氯化氢溶于水得到盐酸？

提示　不能，因为氢气和氯气的混合气体在强光照射下会发生爆炸，故工业上利用氢气在氯气中燃烧的方法制取HCl，将HCl溶于水制取盐酸。

（4）工业上常用钢瓶盛放液氯，为什么？

提示　因为在常温下钢瓶与液氯不反应。

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燃烧是一切发光发热的剧烈反应，燃烧过程中不一定需要氧气参加。

烟：

大量细小固体颗粒分散在气体中的现象。

例如Cu在Cl2中燃烧生成棕黄色的烟（CuCl2）。

雾：

大量细小液滴分散在气体中的现象。

例如HCl气体在空气中遇水蒸气生成的雾（盐酸小液滴）。

气：

是指气态物质。

若气体无色，则肉眼看不到，气体有色才能观察到。

3.实验法探究氯气与水的反应

（1）探究氯气能与水反应

①实验现象：

A中干燥的红纸条不褪色，B中湿润的红纸条褪色。

②实验结论：

干燥的氯气没有漂白作用，氯气与水反应生成具有漂白性的物质。

（2）探究氯气与水反应的产物

①将光亮的镁条放入试管中，再向试管中滴加氯水，可观察到镁条表面有气泡产生，说明氯水中含有H＋。

②向盛有氯水的试管中滴加AgNO3溶液，可观察到溶液中生成白色沉淀，说明氯水中含有Cl－。

③向盛有氯水的试管中滴加紫色石蕊溶液，可观察到溶液先变红，后褪色，说明氯水中含有酸性物质及具有漂白作用的物质。

（3）氯气溶于水后，与水发生反应生成盐酸和漂白性物质，反应方程式为Cl2＋H2O===HCl＋HClO。

（4）次氯酸的性质

①弱酸性：

比碳酸酸性弱。

②不稳定性：

2HClO

2HCl＋O2↑，新制的氯水常保存在棕色试剂瓶中。

③漂白性和杀菌作用：

能使有色布条、品红等有色物质褪色。

（1）新制的氯水呈黄绿色，你认为新制的氯水中的含氯物质可能有哪些？

提示　氯气、盐酸、次氯酸。

（2）新制的氯水久置后会变为什么溶液，写出反应的化学方程式。

提示　变为稀盐酸，2HClO

2HCl＋O2↑。

4.氯气与碱的反应

（1）与氢氧化钠溶液反应——制取“84”消毒液

①反应方程式：

Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。

②“84”消毒液的有效成分是：

次氯酸钠（NaClO）。

（2）与石灰乳反应——制取漂白粉

①反应方程式：

2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O。

②漂白粉的主要成分是Ca（ClO）2和CaCl2，有效成分是Ca（ClO）2。

③漂白粉的漂白原理：

利用复分解反应原理，漂白粉中的Ca（ClO）2与空气中的水和二氧化碳反应生成具有漂白性的HClO。

④漂白粉长期露置于空气中，最终生成CaCl2而失效，有关反应方程式为Ca（ClO）2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO、2HClO

2HCl＋O2↑、CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。

⑤漂白粉应密封、避光保存，并置于阴凉干燥处。

（1）次氯酸盐比次氯酸稳定，不易分解且次氯酸盐固体比氯水（次氯酸）易于贮存和运输，故生产、生活中常用次氯酸盐（如漂白粉）代替次氯酸做漂白剂和消毒剂。

（2）具有漂白和消毒作用的含氯化合物有次氯酸、次氯酸盐（次氯酸钙、次氯酸钠）、二氧化氯（ClO2）。

二氧化氯的漂白和消毒能力比氯气强且使用起来更安全。

（3）漂白粉与“84”消毒液的漂白原理相同，均为次氯酸盐与空气中的水和二氧化碳反应生成具有漂白作用的次氯酸。

1.（2019·日照高一期中）下列关于氯气的叙述中正确的是（　　）

A.若氯气发生泄漏，应立即向下风地区转移

B.用管子把氯气通入老鼠洞中可以灭鼠

C.氯气不能溶于水，所以可用排水法收集

D.氯气、氯水和液氯是同一种物质，都属于纯净物

答案　B

解析　氯气有毒且密度比空气的大，若发生泄漏，应立即向上风地区转移，并用湿毛巾捂住口鼻，A项错误；氯气有毒，所以可以灭鼠，B项正确；氯气能溶于水，1体积水可溶解约2体积氯气，故不能用排水法收集，可以用排饱和食盐水法收集，C项错误；氯气与液氯是同一种物质，属于纯净物，但氯水属于混合物，D项错误。

2.下列实验现象的描述正确的是（　　）

A.氢气在氯气中燃烧，发出苍白色火焰，瓶口上方形成白色烟雾

B.铁丝在氯气中燃烧，产生棕红色的烟，产物溶于水，溶液呈浅绿色

C.铜丝在氯气中燃烧，产生棕黄色的烟，产物溶于水，溶液呈蓝绿色

D.钠在空气中燃烧，发出黄色火焰，生成白色固体

答案　C

解析　氢气在氯气中燃烧，发出苍白色火焰，瓶口形成白雾，没有烟，A项错误；铁与氯气反应生成FeCl3，FeCl3溶液呈黄色，B项错误；钠与空气中的氧气反应，生成的过氧化钠为淡黄色固体，D项错误。

3.（2019·天津高一检测）下列氯化物中，既能由金属和氯气直接化合制得，又能由金属和盐酸反应制得的是（　　）

A.CuCl2B.MgCl2

C.FeCl2D.FeCl3

答案　B

解析　CuCl2可以由Cu与Cl2化合制得，不能由Cu和盐酸反应制得，A项不符合题意；MgCl2可以由Mg与Cl2化合制得，也可以由Mg和盐酸反应制得，B项符合题意；Fe和Cl2化合生成FeCl3，Fe和盐酸反应生成FeCl2，C、D项均不符合题意。

4.常用氯气给自来水消毒，某学生用自来水配制下列物质的溶液，不会产生明显药品变质的是（　　）

A.氯化铝B.硝酸银

C.碳酸钠D.石蕊

答案　A

解析　用自来水配制AgNO3溶液时有AgCl沉淀产生；配制Na2CO3溶液时混入NaCl；配制石蕊溶液会与HClO反应而使其变质。

5.（2018·绍兴高一检测）下列关于氯水中的叙述正确的是（　　）

A.新制氯水中只含有Cl2和H2O

B.新制氯水可以使紫色石蕊溶液先变红后褪色

C.光照氯水有气泡冒出，该气体是氯气

D.氯水放置数天后，溶液的酸性减弱

答案　B

解析　氯水会呈现酸性，所以会使石蕊溶液变红，由于氯水中含有次氯酸，所以会使溶液最终变为无色，B正确；光照氯水时次氯酸分解会产生氧气，所以冒出气泡的主要成分是氧气，C不正确；氯水放置数天后由于次氯酸分解会产生盐酸，导致溶液的酸性增强而不是减弱，D不正确。

6.检验氯化氢气体中是否混有氯气，可采用的方法是（　　）

A.用干燥的蓝色石蕊试纸

B.用湿润的有色布条

C.将气体通入硝酸银溶液中

D.用滴有酚酞的NaOH溶液

答案　B

解析　A项，干燥的蓝色石蕊试纸遇HCl不变红色，遇Cl2不变红也不褪色，不能检验；B项，HCl不能使湿润的有色布条褪色，Cl2能使湿润的有色布条褪色，能检验是否有Cl2；C项，HCl气体通入AgNO3溶液中发生反应HCl＋AgNO3===AgCl↓＋HNO3，Cl2通入AgNO3溶液中发生反应Cl2＋H2O===HCl＋HClO、HCl＋AgNO3===AgCl↓＋HNO3，不能检验；D项，HCl和Cl2都能使滴有酚酞的NaOH溶液褪色，不能检验。

规律总结　

Cl2和HCl都能与AgNO3溶液反应产生白色沉淀，不能用AgNO3溶液鉴别Cl2和HCl两种气体，也不能用AgNO3溶液检验Cl2中混有的HCl气体。

7.如图所示，A处通入Cl2，当打开B阀关闭E阀时，C处干燥的红色布条没有明显变化，当关闭B阀打开E阀时，C处干燥的红色布条褪色。

则D瓶中装的物质可能是（　　）

A.浓硫酸B.浓NaOH溶液

C.水D.足量石灰水

答案　C

解析　当打开B阀关闭E阀时，C处红色布条没有明显变化，说明通入的是干燥的氯气。

关闭B阀打开E阀时，Cl2进入D中，C处红色布条褪色，说明Cl2通过D时吸收了水分，变成了潮湿的氯气。

A项中浓硫酸能干燥氯气；氯气和碱能够发生反应，因此Cl2能被B项或D项中的碱液吸收。

8.（2019·菏泽高一检测）某同学应用如图所示的方法研究物质的性质，其中气体a的主要成分是氯气，杂质是空气和水蒸气。

回答下列问题：

（1）该项研究（实验）的主要目的是________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）浓硫酸的作用是_______________________________________________________________

________________________________________________________________________，

与研究目的直接相关的实验现象是______________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）从物质性质的方面来看，这样的实验设计存在事故隐患，事故隐患是________________________________________________________________________；

应如何解决_____________________________________________________________。

答案　

（1）探究Cl2与HClO谁有漂白性

（2）吸收气体a中的水蒸气　B中的布条不褪色，C中的布条褪色

（3）多余的Cl2会污染空气　C后接如下图所示装置

规律总结

实验室常用NaOH溶液吸收多余的Cl2，防止污染环境。

题组一　氯气与金属和非金属的反应

1.当足量的Cl2或盐酸分别与下列金属反应时，均有MCl2型化合物生成的是（　　）

A.FeB.Mg

C.CuD.Ag

答案　B

解析　Fe与Cl2反应生成FeCl3；Mg与Cl2或盐酸反应均有MgCl2生成；Cu、Ag均不与盐酸反应。

2.下列有关实验现象的描述中正确的是（　　）

A.钠和镁在氯气中燃烧，都产生白色烟雾

B.铜在氯气中燃烧，生成CuCl2，产生蓝色的烟

C.红热的铁丝在氯气中剧烈燃烧，火星四射

D.氢气在氯气中燃烧产生淡蓝色火焰，在瓶口出现白烟

答案　C

解析　钠和镁在氯气中燃烧，都生成白色固体小颗粒，产生白烟；铜在氯气中燃烧产生棕黄色的烟；H2在氯气中燃烧产生苍白色火焰，生成的氯化氢与水蒸气结合成盐酸小液滴，产生白雾。

题组二　氯气与水的反应

3.氯水不稳定，要现用现配，下列吸收氯气制备氯水的装置最合理的是（　　）

答案　D

解析　Cl2有毒且在水中的溶解度较小，故需要把导管插入水中吸收氯气，并注意尾气处理。

A、B装置缺少尾气处理装置；C装置的瓶塞上缺少与瓶外相通的导气管，故气体难以通入瓶中。

4.（2018·福建师大附中高一期末）下列关于氯气及其化合物的叙述不正确的是（　　）

A.新制氯水久置后酸性增强

B.氯气在常温下能与铁反应，故不能用铁罐存放液氯

C.氯水具有杀菌、漂白作用是因为氯水中含有次氯酸

D.新制备的氯水可使蓝色石蕊溶液先变红后褪色

答案　B

解析　新制氯水久置后，HClO分解生成盐酸，酸性增强，A正确；因新制备的氯水中含有HCl和HClO，HCl具有酸性，HClO具有漂白性，所以蓝色石蕊溶液先变红后褪色，D正确。

题组三　氯气与碱反应

5.（2019·西安高一检测）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。

6.下列物质不具有漂白性的是（　　）

A.次氯酸钙B.“84”消毒液

C.氯气D.新制氯水

答案　C

解析　Ca（ClO）2和“84”消毒液中的NaClO均具有漂白性，新制氯水中的HClO具有漂白性，Cl2没有漂白性，C项符合。

7.以次氯酸盐为主要成分的漂白剂和消毒剂有效期较短的原因是（　　）

A.次氯酸盐吸收空气中的水分而变质

B.次氯酸盐不稳定易分解

C.次氯酸盐易被空气中的氧气氧化

D.次氯酸盐与空气中的H2O、CO2反应生成不稳定的HClO

答案　D

解析　次氯酸盐比较稳定不易分解，故B错误；次氯酸盐本身具有较强的氧化性，不易被空气中的氧气氧化，故C错误；比较A和D选项，D正确，因为：

Ca（ClO）2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，次氯酸不稳定，见光易分解。

8.（2019·潍坊高一检测）下列和漂白粉有关的说法中，不正确的是（　　）

A.漂白粉、“84”消毒液和氯水均为混合物

B.漂白粉的有效成分是Ca（ClO）2

C.漂白粉是由Cl2和NaOH浓溶液制得的

D.漂白粉与空气中的CO2和H2O反应生成不稳定的HClO而失效

答案　C

解析　漂白粉为Ca（ClO）2和CaCl2的混合物，而“84”消毒液和氯水均为水溶液，故也为混合物，A正确；漂白粉的有效成分是Ca（ClO）2，B正确；漂白粉是由Cl2和石灰乳制得的，C错误；漂白粉露置在空气中发生反应：

Ca（ClO）2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO,2HClO

2HCl＋O2↑而失效，D正确。

题组四　氯气性质的多角度考查

9.（2018·聊城高一检测）下列图示与内容不相吻合的是（　　）

A.闻氯气的气味

B.用排饱和食盐水法收集氯气

C.盛装液氯的容器

D.证明氯气可以与NaOH溶液反应

答案　B

解析　为了防止吸入过多有毒气体对身体造成伤害，实验室通常采用图A方式闻气体气味，A正确；排饱和食盐水法收集Cl2时导管应“短进长出”，B不正确；图C是腐蚀品的标志，液氯具有腐蚀性，C正确；滴入NaOH溶液后，Cl2与NaOH反应，瓶内气压小于外界大气压，气球就会鼓起来，D正确。

10.下列关于氯气及含氯化合物的叙述不正确的是（　　）

A.干燥的氯气和氯水均能使鲜花褪色

B.因为氯气有毒，所以可用于杀菌、消毒、漂白

C.漂白粉的有效成分是Ca（ClO）2

D.氯气和氯化氢通入AgNO3溶液中均能产生白色沉淀

答案　B

解析　干燥的Cl2虽不能使干燥的有色布条褪色，但可使鲜花褪色，因为鲜花中有充足的水分，A正确；氯气可用于杀菌、消毒、漂白，不是由于氯气的毒性，而是因为Cl2与H2O反应生成的HClO有强氧化性，B错误；漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca（ClO）2，有效成分是Ca（ClO）2，C正确；氯气通入AgNO3溶液中先与水发生反应，生成的HCl再与AgNO3反应，故有白色沉淀产生，D正确。

11.某化学教师为“氯气与金属钠反应”设计了如图装置的实验。

实验操作：

先给钠预热，等钠熔融成圆球时，撤火，通入氯气，即可见钠着火燃烧，生成大量白烟。

以下叙述中错误的是（　　）

A.反应生成的大量白烟是氯化钠晶体

B.玻璃管尾部塞一团浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收过量的氯气

C.钠着火燃烧产生苍白色火焰

D.若在棉花球外沿滴一滴石蕊溶液，可根据其颜色变化判断氯气是否被碱液完全吸收

答案　C

12.下图是一种试验某气体化学性质的实验装置。

在A处通入氯气，关闭B阀时，C中红色布条颜色无变化；打开B阀时，C中红色布条颜色褪去。

由此做出的判断正确的是（　　）

A.D中可以是水

B.D中可以是饱和食盐水

C.D中不可能是浓硫酸

D.通入的氯气中含有水蒸气

答案　D

解析　A处通入氯气，关闭B阀时，C中红色布条无变化，打开B阀时，C中红色布条褪色，说明氯气中含有水蒸气，氯气和水反应生成的次氯酸起漂白作用；氯气通过D瓶后，有色布条不褪色，说明D装置中的液体可以干燥氯气或可以与氯气反应。

故D项正确。

13.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A、B、C、D、E的化学式（如为溶液请填溶质的化学式）：

A____________、B____________、C____________、D____________、E____________。

（2）写出下列反应的化学方程式：

①A＋H2O：

__________________________________________________________________；

②A＋NaOH：

_______________________________________________________________。

答案　

（1）Cl2　HClO　NaCl　HCl　NaClO

（2）①Cl2＋H2O===HCl＋HClO

②Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O

解析　根据题给信息和转化关系可知：

A为Cl2、B为HClO、D为HCl、C为NaCl、E为NaClO。

14.氯气、漂白液、漂白粉可用于杀菌消毒。

（1）氯气泄漏事故发生时会严重污染环境，下列处理方法不正确的是________（填序号）。

①将人和畜迅速转移至较低的地方　②将人和畜迅速转移至较高的地方　③在事故现场喷洒氢氧化钠溶液

④用浸透肥皂水（呈弱碱性）的毛巾捂住嘴和鼻　⑤用浸透氢氧化钠的毛巾捂住嘴和鼻

（2）工业上将氯气通入石灰乳[Ca（OH）2]制取漂白粉，化学方程式为_______________________。

（3）将Cl2制成漂白粉的主要目的是________（填字母）。

A.增强漂白能力和消毒作用

B.使它转化为较稳定物质，便于保存和运输

C.使它转化为较易溶于水的物质

D.提高氯的质量分数，有利于漂白、消毒

（4）将漂白粉溶于适量水中，呈白色浊状物，静置沉降。

取少许上层清液，滴加碳酸钠溶液出现白色沉淀，发生反应的化学方程式为_________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）瓶装漂白粉久置空气中会呈稀粥状而失去漂白作用。

试用化学方程式表示漂白粉在空气中易失效的原因是①_______________________________________________________________；

②________________________________________________________________________。

答案　

（1）①⑤　

（2）2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O　（3）B　（4）Ca（ClO）2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaClO、CaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl（5）①Ca（ClO）2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO②2HClO

2HCl＋O2↑

解析　

（1）Cl2比空气密度大，②正确；氯气可与碱溶液反应，③④正确；氢氧化钠是强碱，对人体有较强的腐蚀作用，⑤不可采取。

（3）氯水中的HClO能漂白，但易分解且不易保存、运输，Ca（ClO）2比HClO稳定，便于贮存、运输。

将Cl2制成漂白粉的主要目的是转变成较稳定、便于贮存和运输的物质。

（4）制漂白粉利用2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O，所以漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca（ClO）2。

溶于水并加入Na2CO3后出现的白色沉淀为CaCO3。

（5）由于H2CO3酸性强于HClO，所以Ca（ClO）2在空气中易跟CO2、H2O反应生成CaCO3和HClO，HClO又见光易分解。

15.如图是实验室制备氯气并验证氯气性质的装置（其中夹持装置已省略）。

已知：

装置A是氯气的发生装置，反应的化学方程式为Ca（ClO）2＋4HCl（浓）===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O。

据此回答下列问题：

（1）装置B中饱和食盐水的作用是_______________________________________。

（2）装置B也是安全瓶，目的是监测实验进行时装置C中是否发生堵塞，请写出装置C中发生堵塞时装置B中的实验现象：

________________________________________________

________________________________________________________________________。