4卤族元素教案20100901

第四单元卤族元素

一、氯气

1．氯的原子结构与自然界的存在

氯元素位于周期表＿＿周期＿＿族，在自然界中的主要存在形态：。

原子结构：电子式

分子结构：电子式结构式

晶体结构：分子晶体，氯气分子间通过分子间作用力结合而成。

2．物理性质

黄绿色，有毒，有强烈的刺激性（闻氯气气味的正确方法）

融沸点－易液化（加压、降温）与SO2、NH3相似。

常温下，氯气可溶于水(1体积水溶解2体积氯气)

密度：标准状况下71g/22.4L

3．化学性质

氯原子最外层7个电子，容易得到1个电子而达到8个电子的稳定结构，是活泼的非金属单质，具有强氧化性。

（1）与金属反应——Cl2与绝大多数金属能反应（除极少数不活泼金属），且变价金属（如Fe）一般能氧化到最高价。

2Na+Cl2=2NaCl（白烟）

2Fe+3Cl2△ 2FeCl3（棕褐色烟）

思考：常温Fe能否与干燥Cl2反应？你能举出实例吗？（不能，除非潮湿Cl2.液氯用钢瓶盛装运输）Cu+Cl2点燃CuCl2（棕黄色的烟）

注意：由Cu在Cl2中燃烧的现象说明无水CuCl2为棕黄色固体，只有溶于水其颜色由于浓度不同显绿色或蓝色。

思考：[CuCl4]2－+4H2O [Cu(H2O)4]2++4Cl－

（绿色）（蓝色）

在此平衡体系中，改变下列条件：①加入适量NaCl ②加入适量AgNO3溶液③加入适量水，溶液颜色将如何改变？（①绿色加深②蓝色变深③变蓝色）

CuCl2固体与AlCl3相似，亦为共价化合物，且形成的是多聚体（CuCl2）n

⑵与非金属反应

H2：纯净的氢气在Cl2中安静的燃烧，苍白的火焰，有白雾气生成。

H2 + Cl2 == 2 H Cl（点燃）工业上常用此方法制备HCl。

H2 + Cl2 == 2 H Cl（光照）发生爆炸

HCl具有刺激性气味，极易溶于水，水溶液叫做盐酸或氢氯酸。

氯气除与H2反应外，还能与P、S、S i等非金属反应

2P+3Cl2点燃2PCl3（无色液体）PCl3+Cl2=PCl5（白色固体）

反应现象：有白色烟雾生成——中学化学中唯一的烟、雾同时生成的一个反应。（烟、雾、气）PCl3具有重要用途：生产农药敌百虫。

PCl3、PCl5均能水解PCl3+3H2O=H3PO3+3HCl PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl

燃烧反应：任何发光发热剧烈的化学反应。（不一定有氧气参加）如，Mg在CO2、N2中燃烧

Si+2Cl2高温SiCl4工业制单晶硅（高纯硅）的重要反应.

⑶与水反应

氯气能溶于水，常温下1体积的水约能溶解2体积的氯气。

其水溶液叫“氯水”，呈黄绿色，溶解的氯气能部分与水反应：

Cl2+H2HCl+HClO（歧化反应）——非常重要的平衡

离子方程式：Cl2＋H2H+＋Cl-＋HClO（如何增大HClO的浓度？）

①氯水的成分（7种微粒）

三种分子（Cl2、H2O、HClO），四种离子（H+、Cl-、ClO-、OH-）

②氯水的性质：每种微粒保持各自的性质

Cl2：与还原剂（如S2-、Br-、I-、SO32-、Fe2+）、碱作用（如NaOH）。

Cl-：与AgNO3溶液作用，产生白色沉淀。

H+：强酸性

HClO：弱酸性、强氧化性——漂白作用。如：与石蕊作用，先变红后褪色。

[例]经氯气消毒后的自来水配制下列物质的溶液，不．会产生明显的药品变质问题的是

A．AlCl3B．FeCl2C．Na2SO3D．AgNO3

③HClO的性质

A.弱酸性：HClO的酸性比碳酸弱

次氯酸盐久置于空气中易变质：Ca(ClO)2+CO2+H2O ==CaCO3+2HClO

ClO-水解程度较大：

如：将NaClO溶液与FeCl3溶液混合会产生。

B.不稳定性：见光受热易分解

2HClO == 2 HCl + O2影响氯水的平衡

氯水久置后，溶液变为稀盐酸，pH将减小。

氯水保存：玻璃塞的棕色试剂瓶中。（试剂保存的瓶塞、瓶口、和颜色）例：将次氯酸钠溶液久置，溶液的PH如何变化？（NaClO变NaCl）

C.强氧化性：

HClO（包括ClO-）中Cl均具有很强的氧化性，其还原产物一般为Cl-。

能氧化S2-、I-、SO32-、Fe2+、SO2、H2O2等。（写离子方程式）

漂白作用：HClO强氧化性的体现，将褪色后的溶液加热，溶液颜色不恢复。

漂白性物质：强氧化性漂白HClO、H2O2、Na2O2、浓HNO3（指示剂褪色）

生成不稳定化合物SO2（加热可复原）

吸附作用漂白活性炭

[例]下列关于氯水的叙述中，正确的是( )

A．新制氯水中只含Cl2和H2O分子B．新制氯水可使石蕊试纸先变红后褪色

C．氯水放置数天后溶液的pH降低D．光照氯水有气泡逸出，该气体是Cl2

④“氯水”与“液氯”的区别：氯水是混合物，液氯是纯净物

⑷与碱反应

NaOH溶液：2NaOH+Cl2== NaCl+NaClO+H2O

离子方程式：2OH—+Cl2== Cl—+ ClO—+ H2O

实验室常用NaOH溶液吸收尾气Cl2。

思考：标准状况aL H2与Cl2混合气体光照爆炸后的所有物质恰好使bmol NaOH完全转化为盐，则b与a的关系可以是

Ca(OH)2（石灰乳）：2Ca(OH) 2+ 2Cl2== CaCl2+ Ca(ClO) 2+ 2H2O

工业上将Cl2通入石灰乳生产漂粉精（CaCl2和Ca(ClO) 2），有效成分Ca(ClO) 2

漂粉精与CO2和水反应：（漂白粉漂白及失效的原理）

CO2少量时Ca(ClO) 2＋CO2+ H2O == CaCO3 + 2HClO 2HClO2HCl + O2↑

CO2过量时Ca(ClO) 2＋2CO2+ 2H2O == Ca (HCO3) 2 + 2HclO

思考：自来水净化过程可用液氯和绿矾来净化消毒，也可用氯胺(NH2Cl)来杀菌消毒，请用化学方程式表示净化消毒过程。

净化：Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl－Fe3++3H2O 3（胶体）+3H+