专题突破09 氯气的性质和实验室制法-2022-2023学年高一化学同步重难点专项突破

练2．(双选)新制氯水与久置氯水相比较，下列说法不正确的是( A．都呈酸性 CD B．前者能使有色布条褪色 C．光照新制氯水有气体逸出，该气体是Cl2 D．加入KI淀粉溶液后溶液均变蓝
CD [新制氯水中含有 Cl2、HClO、H2O 3 种分子，H＋、Cl－、 ClO－、OH－ 4 种离子，光照时发生反应 2HClO=光==照==2HCl＋O2↑， 所以久置的氯水实际上已经是盐酸，故 A、B 项正确，C、D 项错误。]
1.为什么可以用氯气给自来水消毒?
提示:氯气与水反应生成次氯酸,次氯酸有强氧化性,能杀菌、消毒。
2.自来水经阳光照射后,可消除残余的氯气等有害物质,发生了哪些化学
反应?
提示:Cl2+H2O HCl+HClO,2HClO 2HCl+O2↑。
1.Cl2具有强氧化性,能够与大多数的金属、非金属发生反应。当Cl2与变价 金属反应时,Cl2一般将变价金属氧化到最高价。例如:化合物中的铁元素通 常有+2、+3价两种价态,Cl2与铁单质反应生成氯化铁(FeCl3)而不是氯化亚 铁(FeCl2)。相比可知,盐酸的氧化性(实质是H+的氧化性)较弱,盐酸与铁单质 反应生成氯化亚铁(FeCl2)。
解析:由图可知,整套装置包括Cl2的发生装置、除杂装置、 与Fe的反应装置、尾气吸收装置等几部分。由于浓盐酸易挥 发,生成的Cl2中必含有HCl和水蒸气杂质,若不除去,则会影响 Cl2与Fe的反应,使生成物不纯,影响产物的判断。
当气体中含有多种杂质时,如果不需要加热,要先除其他杂 质气体,最后再除水蒸气。若需要利用加热法除去杂质气体 时,则应先除水蒸气,再除其他杂质气体。例如,除去CO2中的 CO和水蒸气,应先通过浓硫酸除去水蒸气,再将气体通过灼热 的CuO除去CO。
[答案] (1)CO2 气体；说明氯水中含有 H＋，反应离子方程式为 CO23－ ＋2H＋===H2O＋CO2↑。
(2)紫色石蕊试液变红是因为氯水存在大量 H＋，红色褪去是因为 Cl2
与 H2O 反应生成 HClO 具有漂白性。
(3)氯水中的
HClO
光照分解，反应的化学方程式为
光照 2HClO=====2HCl
①氯气与H2O反应——氯水 Cl2＋H2O===HCl＋HClO
注意：Cl2 通入水中部分 Cl2 参与反应，氯水中含 Cl2。
②氯气与碱反应
制漂白液：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
制漂白粉：Cl2与石灰乳反应制漂白粉，
2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O
突破点3:实验室制取纯净、干燥的氯气的方案设计依据 问题引领
1.实验室常用浓盐酸与二氧化锰在加热条件下制取氯气,制取的氯气中可 能含有哪些杂质?怎样除去这些杂质?
提示:含有挥发出的HCl和水蒸气杂质。先通过饱和食盐水除去HCl,再通 过浓硫酸除去水蒸气。
2.收集气体的常用方法有哪些?依据是什么?若收集纯净、干燥的氯气可 用什么方法?
(3)收集方法 ①向上排空气法(Cl2的密度大于空气的密度)。 ②排饱和食盐水法(Cl2在饱和NaCl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HCl气体)。
(4)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。 (5)尾气处理 Cl2有毒，易污染空气，需用NaOH溶液吸收。
典型例题
【例题1】 某学习小组利用下
图所示装置,制取氯气并用于探
究与铁反应的现象及其生成物
的成分。A是Cl2发生装置,E是 硬质玻璃管(其中装有细铁丝网
),F为干燥的广口瓶,G中盛有
NaOH溶液。
回答下列问题。
(1)B、C中的置的目的是
。
(3)G中反应的离子方程式为
练1．18世纪70年代，瑞典化学家舍勒将软锰矿与浓盐酸混合加热，发现了氯气的
制备方法，至今还是实验室制备氯气的主要方法。下列关于实验室制氯气的说法中正确
氯水,发生反应HClO ==2HCl+O2↑,所以逸出的气体是O2, C 项错误。
练1．在新制氯水中存在多种分子和离子，下列实验现象和结论一致且正确的是(
A．溶液呈浅黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2存在
A
B．加入有色布条，有色布条褪色，说明有Cl2存在
C．加入盐酸酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀，说明有Cl－存在
HClO 有漂白性，又使溶液褪色。]
突破点2:深化理解氯水的成分及其多重性
(1)[实验一]中产生气泡的成分是什么？由[实验一]的现象说明 氯水中含有的微粒是什么？写出该反应的离子方程式。
(2)解释[实验二]中现象． (3)[实验三]中 2 mL 新制氯水在太阳光下放置发生的反应是什 么？实验中“红色不褪去”的原因是什么？ (4)由[实验四]的现象，说明氯水中含有的微粒是什么？写出反应 的离子方程式。
3.区别新制氯水与久置氯水、液氯的不同
物质 成分探析
物质类别 颜色 主要性质
新制 氯水
久置 氯水
H2O、Cl2、 HClO、H+、 混合物 ClO-、Cl-、OH-
相当于稀盐酸 混合物
酸性、漂白 浅黄绿色
性等 无色 强酸性
液氯 单质氯,液态
纯净物,单质 黄绿色 同 Cl2
由于HClO光照下容易分解,所以实验室中使用的氯水要现 用现配,并盛放在棕色试剂瓶中。
典型例题
【例题1】 (双选)下列实验现象摘抄自某同学的课堂笔记,其中不正确的是(
)。 A.钠与氯气反应,产生白色的烟
CD
B.细铜丝与氯气反应,产生棕黄色的烟
C.纯净的氢气在氯气中安静地燃烧,发出苍白色火焰,在瓶口处产生白烟
D.把鲜花放入盛有干燥的氯气的集气瓶中,鲜花褪色,说明干燥的氯气具有漂
白性
解析:C项,HCl在空气中易结合水蒸气形成盐酸小液滴,呈现
2.氯水中的成分决定了其性质
成分 表现的性质
反应或实例
Cl2 H+ HClO
强氧化性,氯水呈浅黄绿色 酸性 强氧化性
Cl2+2Fe2+ 2Fe3++2ClCaCO3+2H+ Ca2++CO2↑+H2O 杀菌、消毒;漂白
Cl-
发生沉淀反应
Ag++Cl- AgCl↓
在紫色的石蕊溶液中滴入氯水,会看到石蕊溶液先变红,后褪色 。变红,是H+酸性的体现;褪色,是HClO强氧化性的体现。氯水中 的各成分共存于一个体系中,可独立表现自己的性质。
人教版必修第一册
重难点专项突破
网
第二章 海水中的重要元素-钠和氯
氯气的性质和实验室制法
氯及其化合物的“价—类二维图”
突破点1:从氧化还原反应的角度认知氯气的化学性质
你知道用自来水养金鱼的正确方法吗?首先用容器取适量自来水,放在 阳光下照射2~3天,然后再将其倒入鱼缸中。这是因为自来水常用氯气进 行消毒处理,残余的氯气对金鱼的成长构成威胁。自来水经阳光照射后, 可消除残余的氯气等有害物质。
2.Cl2的强氧化性还表现在能与许多具有还原性的化合物发生氧化还原 反应,例如:KI、FeCl2、H2S、SO2等。即便是氧化性较强的H2O2,与Cl2反 应时,H2O2也只能做还原剂: H2O2+Cl2══2HCl+O2,工业上常用H2O2做脱 氯剂。
3.Cl2与水或碱反应时,氯气发生自身氧化还原反应,Cl2既是氧化剂又是 还原剂。
白雾状,不是白烟。D项,鲜花中有水,Cl2与H2O反应生成的 HClO使鲜花褪色,Cl2不具有漂白性。
1．下列氯化物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．CuCl2 C．NaCl
C B．FeCl2
D．FeCl3
C [A 项，铜与盐酸不反应，错误；B 项，铁与氯气反应生成氯 化铁，与盐酸反应生成氯化亚铁，错误；C 项，钠与氯气或盐酸反 应均生成氯化钠，正确；D 项，根据 B 中分析可知 D 错误。]
(1)仪器装置：根据反应物的状态和反应条件选择发生装置。 MnO2是固体,浓盐酸是液体,反应需要加热,所以选用固液加热装 置。 仪器装置
装置特点：固＋液―△ ―→气。
(2)除杂装置：气体及其所含杂质的性质选择除杂试剂和除杂装 置。
浓盐酸易挥发,从发生装置中逸出的氯气中含有HCl气体和水蒸 气,选择的除杂试剂可以吸收HCl气体和水蒸气,但不能减少Cl2。 通常使用饱和食盐水吸收HCl气体后,再用浓硫酸吸收水蒸气。
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
KMnO4常温下可将浓盐酸氧化,MnO2需在加热条件下才能将浓盐酸 氧化。可见,KMnO4的氧化性比MnO2的氧化性更强。
[注] MnO2足量，HCl不能完全反应，因为浓盐酸变稀后，反应停止。
2.实验装置的选择。 实验室中制取气体的装置 至少要包括发生装置和收 集装置,根据实际需要,还可 能用到除杂装置和尾气处 理装置。实验室利用MnO2 与浓盐酸反应制取纯净、 干燥的氯气,四部分装置都 要使用,装置示意图如下:
D．加入NaOH溶液，新制氯水浅黄绿色消失，说明有HClO存在
A [因为Cl2是黄绿色且有刺激性气味的气体，所以溶液呈浅黄绿色且有刺激性气 味，说明有Cl2存在，故A正确；加入有色布条，有色布条褪色，体现了HClO的 漂白性，故B错误；盐酸中含有Cl－，加入盐酸酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀 ，不能说明原溶液中有Cl－存在，故C错误；NaOH溶液能和新制氯水中的Cl2发 生反应Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，新制氯水浅黄绿色消失，故D错误 。]
提示:若气体难溶于水,可用排水法收集气体;若气体不与空气中的成分反 应,且其密度比空气的密度大,可用向上排空气法收集;若气体不与空气中的 成分反应,且其密度比空气的密度小,可用向下排空气法收集。根据氯气的 性质可知收集纯净、干燥的氯气可用向上排空气法。
1.反应原理的选择。 (1)根据氧化还原反应原理,可使浓盐酸发生氧化反应获得氯气: HCl(浓)→Cl2。 (2)可选用的氧化剂的氧化性要比Cl2的氧化性强。实验室常用氧化剂有 KMnO4、MnO2等。 (3)反应原理: 2KMnO4+16HCl(浓)══2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,
。
(4)能否将G中的NaOH溶液换成澄清石灰水?为什么? 。
(5)资料显示,氯化亚铁固体是绿色或黄绿色。学习小组的同学们观察到E中的现象
为
,从而确定氯气与铁反应的生成物是
(填化学式)。
答案:(1)浓盐酸 饱和食盐水 (2)除去HCl和水蒸气,以免影响Cl2与Fe的反应,影响产物的判断 (3)Cl2+2OH-══Cl-+ClO-+H2O (4)不能。因为澄清石灰水中Ca(OH)2的浓度太小,吸收Cl2的效果差 (5)产生棕褐色烟 FeCl3
2．将紫色石蕊试液滴入 NaOH 溶液中，溶液变蓝色，再通入氯
气，溶液由蓝色先变成红色，最后颜色慢慢褪去，其原因是( )
①氯气有漂白性 ②氯气与 NaOH 溶液反应 ③氯气的水溶液
呈酸性 ④次氯酸有漂白性 ⑤氯化钠有漂白性 B
A．①④
B．②③④
C．①②③
D．④⑤
B [Cl2 与 NaOH 反应生成 NaCl 和 NaClO，当 Cl2 过量时，Cl2 与水反应生成 HCl 和 HClO，溶液呈酸性，因此使石蕊变红色，而
＋O2↑；长时间放置氯水中无 HClO，失去漂白性，故红色不褪去。
(4)Cl－，Ag＋＋Cl－===AgCl↓。
1.新制氯水的成分探析。 根据反应Cl2+H2O══HCl+HClO的特点可知,氯水中含有三种溶质:Cl2 、HCl、HClO。 其中HCl能全部电离,产生H+和Cl-,而HClO只有一部分发生了电离,产生 H+和ClO-,水也能发生微弱电离,产生H+和OH-,所以新制氯水中有Cl2、 HClO、H2O三种分子和H+、Cl-、ClO-、OH-四种离子。
典型例题
【例题2】 (双选)下列关于新制氯水的叙述,不正确的是( )。
A.新制氯水呈浅黄绿色,是因为含有未参加反应的Cl2分子
B.新制氯水显酸性,使蓝色石蕊试纸最终变红色
BC
C.光照新制氯水有气泡逸出,该气体是Cl2
D.新制氯水放置数天后,漂白能力将变弱
解析:氯气溶于水发生反应:Cl2+H2O══HCl+HClO,HClO 具有强氧化性,能将蓝色石蕊试纸漂白,B项错误。光照新制