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1、2022年高中化学 （大纲版）第一册 第四章 卤 素 第一节氯气(备课资料)备课资料 一、氯元素的功与过 氯气的发现，推动了氯化学工业的发展，其产品渗透到人民生活、生产各个领域。 氯是人体必不可少的元素。氯离子在人体内酸碱平衡的调节中起着重要作用。氯参与胃酸即盐酸的形成。氯还能激活某些酶，如唾液淀粉酶。人体细胞外液阴离子中约有60%是氯离子，自xx年冬以来，特别是xx年春，我国出现重大“非典”(SARS)疫性，严重危及人民生命安全。而含氯的“84消毒液”对SARS病的冠状病毒具有较好的消毒作用。但有不少氯的化合物是严重的污染物。如卤代烷污染水体，饮用遭此污染的水，长期蓄积会诱发癌症；DDT和6
2、66等含氯杀虫剂污染食品和土壤；二氯二氟甲烷(俗称氟利昂)破坏臭氧层。氯气曾作过化学战剂，第一次世界大战中曾大量使用，以后又作为制造光气(COCl2)和芥子气(C2H4Cl)2S等战芥的原料。氯之功过在于掌握在何人之手和开发利用到何种程度。 二、关于氯的知识的几点补充 1.氯水成分的复杂性造成氯水性质的多样性，要能正确判断所加物质与氯水中哪些成分发生了反应(见下表) 氯水的成分和性质3.制取干燥、纯净气体的设计 由反应方程式气体发生装置 由反应物和生成物的性质可能含有的杂质 由杂质的性质净化装置 由所制气体的性质收集气体的方法 有毒气体要注意尾气的吸收，中学教材中涉及到的尾气处理方法有两种：一
3、种是点燃法，如CO通过点燃转化成CO2；一种是用液体吸收，如Cl2可用浓碱液吸收，HCl可用水吸收。 关于Cl2的制取： 1.实验室制氯气，如果无MnO2可用KMnO4代替，且反应不需加热，反应的化学方程式为： 2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O2.收集方法：Cl2可用向上排空气法，也可用排饱和食盐水来收集。 3.Cl2的工业制法：电解饱和食盐水 2NaCl2H2O2NaOHH2Cl24.为什么可用排饱和食盐水收集氯气？ 把氯气通入水中，氯气溶于水，溶解的氯分子可部分地发生下列反应： Cl2H2OHClHClO因此，我们不用排水取气法收集氯气，但为什么可以用排饱
4、和食盐水的方法收集氯气呢？ 氯化钠是强电解质，在水中全部电离成Cl和Na。离子带有电荷、水分子有极性，所以在水溶液里，离子总被水分子包围着。Na和Cl与水分子形成了大量的稳定的水合离子，减少了与Cl2作用的水的量。由于饱和食盐水中存在大量的Cl,且Cl2在水中存在电离平衡 Cl2H2OHClHClOCl抑制了Cl2和水的作用，使氯气和水反应的这一平衡体系向左移动，有效地减少了Cl2的消耗量，因此Cl2在饱和食盐水中的溶解度约为在水中的溶解度的1/4，故可用排饱和食盐水的方法收集氯气，且能收集到比排气取气法浓度大、纯度高的氯气。 利用Cl2难溶于食盐水，HCl气体易溶于水的性质，还可把氯气中的少
5、量氯化氢用饱和食盐水除去。 三、漂白粉中的有效氯是怎样测定的？ 将Cl2通入冷的含有1%水分的消石灰中，就得到了次氯酸钙和碱式氯化钙的混合物，这就是漂白粉。 3Ca(OH)22Cl2=Ca(ClO)2CaCl2Ca(OH)2H2OH2O漂白粉是混合物，它的有效成分是Ca(ClO)2。将漂白粉溶于水，次氯酸钙不稳定，遇水即发生水解反应。 Ca(ClO)22H2OCa(OH)22HClO当溶液中碱性增大时，漂白作用减弱，因此必须除去Ca(OH)2，工业上使用漂白粉一般要加入少量的酸，如醋酸或稀盐酸，以除去Ca(OH)2，促进Ca(ClO)2的水解。但家庭用漂白粉不用加酸，其反应原理为： Ca(Cl
6、O)2H2OCO2=CaCO32HClO在漂白粉中加盐酸或硫酸等强酸后，即有Cl2产生： Ca(ClO)2CaCl2Ca(OH)2H2O6HCl=3CaCl25H2O2Cl2(因Cl2H2OHClHClO为可逆反应，强酸性溶液中Cl可被强氧化剂HClO氧化成为Cl2) 反应所产生的氯叫做“有效氯”，漂白粉的质量是按有效氯的含量，以及它能长时间保存有效氯的能力来决定的。 有效氯的测定方法是将漂白粉与强酸作用放出的氯气通入含I的溶液，再用标准的Na2S2O3溶液以淀粉作指示剂，滴定被氯置换出来的碘。 Cl22I=2ClI2I22Na2S2O3=Na2S4O62NaI当溶液蓝色消失，即可通过加入Na
7、2S2O3的量，换算出有多少氯气产生，从而可求出氯在样品中的质量百分数。有效氯的百分含量是表示漂白粉的氧化能力的。一般工业漂白粉约含有效氯35%。 如：现为了测定一瓶漂白粉的有效氯的质量百分含量(x%)，进行了如下实验。称取漂白粉样品2.00 g，加水研磨后，转入250 mL容量瓶内，用水稀释至刻度。摇匀后，取出25.0 mL，加入过量的KI溶液和过量的稀硫酸后，静置。待漂白粉放出的氯气与KI完全反应后，用0.1000 molL1的Na2S2O3标准溶液滴定反应中生成的碘。滴定时用去Na2S2O3溶液 20.0 mL。试由上述数据计算该漂白粉的x%。 由反应方程式可知，消耗Na2S2O3的物质
8、的量正好等于碘的物质的量的2倍，而碘的物质的量正好等于氯气的物质的量。 所以，消耗Na2S2O3的物质的量为0.1000 molL10.02 L=0.002 mol I2和Cl2物质的量均为0.002 mol=0.001 mol x%=35.5% 四、实验参考 实验室制取氯气也可用下图装置 （此装置图不对，重扫）实验原理：2KMnO416HCl(浓)=2KClMnCl28H2O5Cl2 收集原理：因Cl2溶于水，密度比空气大，故用向上排空气法；因Cl2在饱和食盐水中的溶解度小，故可用排饱和食盐水法收集。 A、B为两个位置上的止水夹，将T型管处A关闭，B打开就采用向上排空气法收集Cl2。将B关闭
9、A打开是选用排饱和食盐水收集Cl2。 本装置的优点： 1.反应不需加热，常温下即可进行 2.可减少Cl2对室内空气的污染 注意： 1.装置完毕要进行气密性检查。 2.由于反应迅速，在短时间内能得到大量的氯气，所以要靠浓HCl滴入量来调节速度。如果反应很剧烈时应停止加浓HCl，待反应慢慢稳定下来。否则会生成七氧化二锰，这种氧化物易发生爆炸。 其实，此法的发生装置部分亦可用MnO2和浓HCl加热代替。 五、药房里的化学家舍勒1786年，在瑞典科学院的一位院士葬礼上，其悼词中有一系列的化学名词：“氧、氯、锰、氟、盐酸、氨、氢氟酸、砷酸、钨酸、钼酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、没食子酸、焦性没食子酸、苹果酸
10、、硫酸亚铁”原来许多化学元素和化合物都是由这位死去的科学家卡尔威廉舍勒发现的。卡尔威廉舍勒，1742年12月9日，在瑞典的斯拉尔松城出生。舍勒出生在一个小商人的家庭，从小就过着清贫的生活。在中学时，舍勒虽然有很好的学业成绩，但是他的父亲没有能力供养他完成学业。在13岁时，他被送到一家药房当学徒。那药房里有各种化学药品和仪器，好学的舍勒一下子迷上了化学。他开始不停地阅读一些“与他年龄所不当的书”化学书籍，“做那大人尚且感到困难的试验” 化学实验。舍勒从许多化学史书上知道，德国人布朗发现磷，瑞典人格波朗特发现钴，另外克郎斯塔发现镍，都是因为通过大量化学实验获得的，所以舍勒非常注重实验。正是因为努力
11、做实验，所以才有这么多重大的发现。他的朋友这样说：“舍勒的天才完全用于科学，他绝对不喜欢别的虽然他有极好的记忆力，但似乎只宜于记忆有关化学的知识。”舍勒在25岁时发现，把硝酸银溶液倒入盐酸中，本来澄清的溶液变为一片白色浑浊生成了白色沉淀氯化银。在阳光照射下，氯化银就很快变黒。这项发现，奠定了现代摄影术的基础。30岁时，舍勒在二氧化锰中加入浓硫酸，制成了“火气”（即氧化，当时英国化学家普利斯特也发现氧气），写出一篇著名的论文论空气与火。不过，这篇论文被出版商忽视，直到1777年才出版。舍勒并不灰心，它认为自己不是为名利而研究，而是为神圣的科学事业而研究。他视科学上的新发现作为他人生最快乐的事。舍
12、勒说过：“乐，莫过于从科学发现中生出来。发现之乐，使我的心情快乐。”新生力量是压制不了的。由于舍勒在化学上有很多新发现，终于得到社会的认同，成为瑞典科学院院士。舍勒在病中仍然坚持进行化学实验。到他临死那年，他已病得很重。3月里，他在做光线对于硝酸的影响实验时，就病倒了。当时，舍勒在医院里仍然念念不忘他的实验，他说：“到了夏天，我将重做光线对于硝酸的影响的实验。”谁知夏天还未到，他就离开人世了。综合能力训练 1下列关于漂白粉的叙述中正确的是（）A漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2和CaCl2B漂白粉在空气中久置会变质C在使用漂白粉时应用浓盐酸D漂白粉本身具有漂白、杀菌性能答案：B2.已知A、B、
13、C、D中四种常见物质之间的一些关系如下： AKOH(浓溶液) BCH2O； CBD； CHCl(浓)ABH2O； 又知A、D是单质，常温下都是气体。 (1)写出A、B、C、D的化学式：A ，B ，C ，D 。 (2)写出反应的离子方程式： 。 (3)写出反应的化学方程式，并标明电子转移的方向和数目： 。 (4)当C在反应中反应完全之后，向反应后的残留固体中加入浓盐酸，并缓缓加热，又有新气体形成，该反应的化学方程式是： ，将该反应生成的气体缓缓通入紫色的石蕊试液中，直至稍有过量。对此可观察到的现象是(以下空格可不填满，也可补充，但多答或少答均要倒扣分数)： 现象： ，原因： 现象： ，原因： 现
14、象： ，原因： 答案：(1)Cl2 KCl KClO3 O2 (2)3Cl26OH5ClClO3H2O (4)MnO24HCl(浓) MnCl2Cl22H2O 溶液由紫色变为红色 Cl2与H2O反应生成HCl，HCl显酸性。 溶液由红色变为无色 Cl2与H2O反应产生HClO，HClO有漂白性。 3.已知CN(氢氰酸根离子)、SCN(硫氰酸根离子)和Cl有相似之处：两个CN原子团或两个SCN原子团可分别构成氰分子(CN)2和硫氰分子(SCN)2，(CN)2和(SCN)2的性质与Cl2的性质有相似之处，且常温、常压下是气体。写出下列反应的化学方程式： (1)MnO2和HSCN溶液加热反应 (2)(CN)2和KOH溶液反应 (3)(SCN)2和AgNO3溶液反应 答案：(1)MnO24HSCNMn(SCN)2(SCN)22H2O (2)(CN)22KOH=KCNKCNOH2O (3)(SCN)2H2OAgNO3=AgSCNHSCNOHNO3
