高一化学—氯气知识大全(改版)

氯气知识大全●一、组成结构1．原子结构：氯原子最外层有7个电子，反应中易得到1个电子．2．分子结构：氯气分子为双原子分子，分子式Cl2．3．离子结构：氯离子最外层有8个电子，因而很稳定．思考：从氯原子最外层有7个电子，易形成8电子稳定结构来思考氯气是双原子分子的原因．答案：两个氯原子最外层都有7个电子，都欲形成8电子稳定结构，共用一对电子恰都能满足要求．由此也知：Cl2分子比Cl原子稳定．●二、物理性质1．在通常情况下：氯气是黄绿色的气体、氯气有毒、并有刺激性气味、密度比空气大、熔沸点较低、能溶于水易溶于有机溶剂、在压强为101kPa、温度为-34.6℃时易液化。

如果将温度继续冷却到-101℃时，液氯变成固态氯。

1体积水在常温下可溶解2体积氯气．2．氯气有毒，闻有毒气体气味的方法是(扇动法)：用手轻轻在瓶口扇动，使极少量的气体飘进鼻孔．思考：和其他学习过的气体相对比，氯气的物理性质有哪些“特性”?答案：有色、易液化．●三、化学性质1.与金属反应2Na＋Cl2＝2NaCl (现象：剧烈燃烧，白烟)Cu＋Cl2＝CuCl2 (现象：剧烈燃烧，棕色烟)2Fe＋3Cl2＝2FeCl3思考：(1)上述反应中，氯元素的化合价变动有何共同特点?为什么?Cl2作什么剂?（2)对比铁跟盐酸的反应，铁跟氯气的反应体现了氯气的什么性质?答案：(1)都从0价→－1价．因为最外层有7e－，易得到1e－达到8e－稳定结构．Cl2作氧化剂．(2)体现了Cl2的氧化性比HCl强，是强氧化剂．2．与非金属反应燃烧：发光、发热的剧烈化学反应．思考：(1)氢气和氯气反应，在点燃和光照条件下反应的现象为什么不同?（2）怎样用实验证明HCl气体极易溶于水?答案：(1)二者混合程度不同、接触面积不同所致．点燃氢气放入氯气中，氢气分子只在导管口跟少量氯气分子接触而化合成氯化氢分子，同时产生少量的热，不能爆炸，呈苍白色火焰．当点燃氢气与氯气的混合气体时，大量的氢分子与氯分子接触，迅速化合而产生大量的热，使气体体积急剧膨胀而发生爆炸．(2)将盛HCl的试管倒置于水槽中，水面慢慢上升至满．3．与水反应在该反应中，氧化剂是Cl2，还原剂是Cl2，改写成离子反应方程式是：Cl2＋H2O=H＋＋Cl－＋HClO(1)氯气的水溶液叫氯水，饱和氯水呈现黄绿色，具有刺激性气味，主要含有的粒子有Cl2、H2O、HClO、H＋、Cl－、ClO－．(2)次氯酸的性质①弱酸性：是一元弱酸，属弱电解质，酸性弱于碳酸．HClO＋NaOH＝NaClO＋H2ONaClO＋HCl＝HClO＋NaCl2NaClO＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋2HClO②不稳定性：由于HClO的分解，使Cl2和水逐渐反应，直至氯水失效，因此氯水要现用现制，保存在棕色试剂瓶中．氯水久置将变成稀盐酸．③强氧化性：HClO能氧化许多物质．④杀菌漂白性：能使有色布条、品红试剂等有色物质褪色，其原理主要是利用其强的氧化性．说明：干燥Cl2本身没有漂白性，只有转化成HClO才有漂白性．思考：(1)液氯和氯水是一种物质吗？答案：不是．液氯是Cl2在加压或冷却时变成的液态Cl2，是纯净物，而氯水是氯气溶于水中形成的溶液，是混合物．(2)①怎样证明新制氯水中含有大量Cl2？②用实验证明氯气能与水反应．答案：①观察氯水颜色，呈黄绿色，此即氯气的颜色，说明新制氯水中含大量Cl2．②向新制的氯水中加AgNO3溶液．若产生白色沉淀，说明氯水中含有Cl－，即有部分氯气与水反应了．Cl2＋H2O＝HCl＋HClO AgNO3＋HCl＝AgCl↓＋HNO3另法：也可向新制氯水中放入一红布条或滴入几滴品红溶液，若布条或品红褪色，说明新制氯水中有HClO，即Cl2与水发生了反应．(3)氯水中有多种化学物质，故性质较复杂．下列现象各是基于哪种物质的什么性质?①氯水能使紫色石蕊试液先变红后褪色．②向氯水中滴加饱和NaHCO3溶液，有气泡出现．③向氯水中滴入AgNO3溶液，产生白色沉淀．答案：①H＋、HClO ②H＋③Cl－4．与碱溶液反应a.Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2Ob.2Cl2＋2Ca(OH)2＝CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O上述两反应中，Cl2作氧化剂和还原剂．漂白粉：(1)有效成分是Ca(ClO)2(2)漂白原理c.Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO(3)久置失效的原因(用反应式说明)Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO；2HClO= 2HCl＋O2↑．(4)保存方法：隔绝空气密封保存．将上述a、b、c三反应改写成离子方程式：a.Cl2＋2OH－＝Cl－＋ClO－＋H2Ob.Cl2＋2OH－＝Cl－＋ClO－＋H2Oc.Ca2＋＋2ClO－＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO思考：(1)实验室常用NaOH溶液吸收或除去多余的氯气，为什么?(2)分别向漂白粉溶液中通入少量和足量CO2气体，产生的现象一样吗?为什么?答案：(1)Cl2有毒污染环境，Cl2可以跟NaOH溶液反应从而除去Cl2．(2)不一样，通入过量CO2没有沉淀生成，CaCO3＋CO2＋H2O＝Ca(HCO3)2．●四、用途学习物质的用途要与其性质紧密联系，因为性质决定用途．下列Cl2的用途各是基于Cl2的什么性质?用于消毒——溶于水生成的HClO具有强氧化性；制盐酸——与H2反应生成HCl；制漂白粉——与Ca(OH)2反应；制多种农药；制氯仿等有机溶剂；制塑料等．思考：工业制漂白粉为什么选用Ca(OH)2而不选用NaOH?而吸收Cl2防止中毒或污染空气却选用NaOH溶液而不选用Ca(OH)2?答案：Ca(OH)2价廉易得、成本较低；NaOH溶液碱性强、吸收效率高．●五、实验室制法✧ 1.反应原理 MnO2+4HCl(浓）=MnCl2+Cl2+2H2O该反应中，氧化剂是MnO2，还原剂是HCl。

强调：MnO2跟浓盐酸在共热的条件下才反应生成Cl2，稀盐酸不与MnO2反应．这是由于稀盐酸的还原性比浓盐酸弱，不能被MnO2氧化．✧2．仪器装置：制取净化收集吸收✧3．收集方法(1)向上排空气法（排气法收集是基于Cl2的密度比空气大）(2)排饱和食盐水法（Cl2在饱和食盐水中的溶解度约是在水中溶解度的，故也可用排饱和食盐水法收集，也常用饱和食盐水除去Cl2中的HCl杂质）✧4．尾气吸收(1)尾气吸收的原因是Cl2有毒，易污染空气．(2)吸收发生的反应是2NaOH＋Cl2＝NaCl＋NaClO＋H2O．说明：工业制法2NaCl＋2H2O =2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ (电解）●六、氯离子的检验1．试剂：AgNO3溶液，稀HNO3．2．原理：Ag＋＋Cl－＝AgCl↓，AgCl不溶于稀HNO3．3．方法：先在被检液中加稀硝酸酸化，再滴入AgNO3溶液．4．结论：若按上述方法操作，见到溶液中出现白色沉淀，则得被检液中含有Cl－．【热点透视】⏹一、氯气跟金属反应氯气能与除Au、Pt之外的所有金属直接反应，与Fe、Cu等变价金属反应均生成高价金属氯化物，表现出较强的氧化性．⏹二、氯水的成分与性质1．新制氯水与久置氯水的比较名称成分颜色性质原因新制氯水Cl2、HCl、HClO、H2O 淡黄绿色酸性、漂白作用Cl2＋H2O＝HCl＋HClO久置氯水HCl、H2O 无色酸性(比新制强)、无漂白作用2HClO =2HCl＋O2↑2．氯水的性质新制氯水是由Cl2、H2O、HClO和H＋、Cl－、ClO－及少量的OH－组成的混合物．而久置的氯水只有H2O分子和H＋、Cl－．氯水的多种成分决定了它具有多重性质：①Cl2的强氧化性②HClO、ClO－的强氧化性③HCl的强酸性④HClO的弱酸性⑤Cl－的性质．在不同的反应中，氯水中起作用的成分不同，一般有以下6种情况：(1)只考虑Cl2参与反应①氯水和某些非金属阴离子的作用在KI溶液中加入适量氯水，其反应为：Cl2＋2KI＝2KCl＋I2，检验氯气时就是利用此反应．把湿润的KI淀粉试纸放在瓶口，若变蓝色，说明瓶中氯气已充满．因为Cl2把I－氧化成I2，I2遇淀粉变蓝色．②氯水和某些还原性阳离子作用在FeCl2溶液中加适量氯水，其反应为：2FeCl2＋Cl2＝2EeCl3(2)只考虑H＋参与反应向NaHCO3溶液中加适量的氯水，有气泡产生，就是利用了盐酸的强酸性．反应为：NaHCO3＋HCl＝NaCl＋CO2↑＋H2O(3)只考虑Cl－参与的反应向AgNO3溶液中加适量的氯水，有白色沉淀产生，就是利用了Cl－的性质，反应为：AgNO3＋HCl＝AgCl↓＋HNO3(4)只考虑HClO参与的反应将氯水滴在红色纸条上，可使红色褪去，便是HClO将有机色素氧化的结果．(5)考虑Cl2和H2O同时参与的反应将SO2气体通入氯水中，氯水的浅黄绿色褪去，其反应为：SO2＋2H2O＋Cl2＝H2SO4＋2HCl(6)考虑HCl和HClO同时参与反应往新制得的氯水中滴入紫色石蕊试液时，溶液先变红后褪色，便是盐酸的强酸性和HClO的强氧化性的具体体现．⏹三、漂白粉的组成、性质和用途1．组成：Ca(ClO)2和CaCl2组成的混合物，有效成分是Ca(ClO)2．2．性质：漂白粉本身没有漂白性，只有转化成HClO才有漂白性．由于HClO是弱酸，故Ca(ClO)2能跟较强的盐酸、碳酸反应．Ca(ClO)2＋2HCl＝CaCl2＋2HClOCa(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO3．用途：廉价的漂白剂和杀菌消毒剂．如纺织品的漂白，餐具的消毒，野外饮水消毒等．⏹四、实验室制取气体的系列问题实验室制取气体并进行性质验证，需要以下几个环节：组装仪器→检验装置的气密性→装入药品→制取→除杂、净化、干燥→收集、验满→性质验证→尾气处理→拆卸仪器、洗刷收存．1．组装仪器的一般原则：先零后整、先主后辅、从低到高、从左到右．2．检验装置气密性的方法：一般是先把导气管插入盛水的水槽中，把有关活塞关闭，微热主发生器，有气泡从水中冒出，停止微热后，水倒吸进入导气管形成一段水柱．方可表示气密性良好．3．净化：首先根据反应原理及所用药品考虑杂质气体的成分，再利用性质加以除去或转化．例如，实验室用浓盐酸和MnO2共热制Cl2，Cl2中可能混入HCl和H2O(g)，利用HCl易溶于饱和食盐水(Cl2在其中溶解性较小)而除去，用浓H2SO4干燥Cl2除去H2O(g)．4．收集：气体的收集除用排气法与排水法外，还可以用球胆或袋囊、塑料袋等收集．5．尾气处理：尾气处理的目的主要防止尾气有毒能污染空气或使人中毒以及尾气在有限空间内能形成爆炸极限．常用方法有：(1)点燃法．如CO、H2、CH4等易燃性气体，可用此法．(2)吸收法．如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用水或其他液体吸收．(3)转化法．采用一定的方法，使有毒气体转化成无毒气体即可排放．如NO、NO2，如能转化成N2即可排放．(4)导入室外法．如H2是无毒气体，可将其尾气导入室外，以防在实验室形成爆炸极限．⏹五、制取氯气的常用方法1．工业生产中用电解饱和食盐水法来制取氯气：2NaCl＋2H2O ==电解==H2↑＋Cl2↑＋2NaOH2．实验室通常用氧化HCl或浓盐酸的方法来制取氯气，常见的氧化剂有：MnO2、K2Cr2O7、KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2，发生的反应分别是：4HCl＋MnO2 ====MnCl2＋Cl2↑＋2H2O14HCl＋K2Cr2O7＝2KCl＋2CrCl3＋7H2O＋3Cl2↑16HCl＋2KMnO4＝2KCl＋2MnCl2＋8H2O＋5Cl2↑6HCl＋KClO3＝KCl＋3H2O＋3Cl2↑4HCl＋Ca(ClO)2＝CaCl2＋2H2O＋2Cl2↑如不用浓盐酸，亦可用NaCl(固体)跟浓硫酸来代替．如：2NaCl＋MnO2＋3H2SO4 ===2NaHSO4＋MnSO4＋Cl2↑＋2H2O【典例剖析】〔例1〕下列氯化物中，既能由金属和氯气直接反应制得，又能由金属和盐酸反应制得的是A．CuCl2B．FeCl2C．FeCl3 D．AlCl3解析：回忆Cl2和HCl跟金属反应的有关知识规律．Cl2跟金属反应，无论Cl2是否足量，都可把金属氧化成最高价金属氯化物，而盐酸跟Cu不反应，与Fe生成FeCl2．答案：D点评：Cl2、HCl跟金属反应的差异要重点掌握．〔例2〕下列对氯气的描述中，不正确的是A．在标准状况下，氯气的密度为3.17 g/L B．实验室不能用排水方法收集氯气C．液氯不导电是非电解质，氯水能导电是强电解质D．湿润的氯气遇到二氧化硫其漂白性增强解析：A选项，标准状况下，Cl2的摩尔体积为22.4 L/mol，摩尔质量是71 g/mol 故：ρ(Cl2)＝71/22.4＝3.17 g/L B选项氯气能溶于水，故不可用排水法；C选项氯水的导电是由于氯气溶于水，与水反应生成了HCl、HClO等电解质的原因；D选项Cl2＋SO2＋2H2O＝2HCl＋H2SO4，并未增加具有漂白性的HClO，反而使能形成HClO的Cl2的量减少，故漂白性减弱．答案：CD点评：熟悉并理解氯气的性质，并注意知识间的相互联系．【素能培养】(一)巩固类1．下列反应发生时，会产生棕黄色烟的是A．金属钠在Cl2中燃烧B．铜在氯气中燃烧C．氢气在氯气中燃烧D．金属钠在氧气中燃烧解析：烟是固体小颗粒分散到空气中产生的一种现象，联系A～D中各产物的颜色及状态得出答案应为B．答案：B2．下列物质属于纯净物的是A．液氯B．氯水C．盐酸D．漂粉精解析：纯净物指只有一种成分组成的物质，液氯的成分为Cl2；氯水中含HCl、HClO、Cl2、H2O；盐酸为HCl的水溶液；漂粉精的成分为CaC l2和Ca(ClO)2．答案：A3．氯气可用于杀菌和消毒，这是因为A．氯气有毒，可毒死病菌B．氯气具有漂白作用C．氯气与水反应生成具有强氧化性的HClO D．氯气与水反应生成的盐酸是强酸解析：Cl2用于杀菌消毒是因为Cl2与H2O反应生成HClO，HClO具有强氧化性，故C正确．答案：C4．关于Cl－的说法正确的是A．Cl－呈黄绿色B．Cl－有毒C．Cl－具有氧化性D．Cl－是稳定结构解析：Cl2是黄绿色、有毒气体，但Cl－不具有这些性质；Cl－中化合价处于最低价态，故只有还原性；Cl－已达8 e－结构，属稳定结构．答案：D5．检验某溶液中是否含有Cl－，正确的操作是A．取样，滴加AgNO3溶液，看是否有白色沉淀B．取样，先加盐酸酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成C．取样，先加稀HNO3酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成D．取样，加少量AgNO3溶液，有白色沉淀，再加稀HNO3，看白色沉淀是否消失答案：CD6．实验室用二氧化锰和浓盐酸来制取氯气，主要操作有：①将烧瓶固定在铁架台上②把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯确定铁圈高度，固定铁圈放好石棉网③用药匙向烧瓶中加二氧化锰，再向分液漏斗中加入浓盐酸，并将导气管放入集气瓶中④检查装置的气密性⑤在烧瓶上装好分液漏斗，连接好导气管．则最好的实验操作顺序是A．②③④①⑤ B．②①④③⑤ C．②①⑤④③ D．②①③④⑤解析：这类操作的一般步骤是：组装仪器→检验气密性→加药品制取．答案：C7．除去氯气中混有的少量的氯化氢气体，最好选用A．水B．饱和食盐水C．纯碱溶液D．烧碱溶液答案：B8．关于次氯酸性质的描述，错误的是A．不稳定，易分解放出氧气B．能使潮湿的有色布条褪色C．是一种很强的氧化剂D．是一种比碳酸酸性强的酸解析：HClO是一种较强的氧化剂，能使湿的有色布条褪色，其酸性比H2CO3弱，见光或受热易分解．答案：D9．下列离子方程式中错误的是A．实验室制氯气MnO2＋4H＋＋2Cl－= Mn2＋＋Cl2↑＋2H2OB．在氯化锰溶液中滴入硝酸银试液Ag＋＋Cl－＝AgCl↓C．碳酸银溶于稀硝酸中CO32—＋2H＋＝CO2↑＋H2OD．在硫酸铜溶液中滴入氢氧化钡试液SO42—＋Ba2＋＝BaSO4↓解析：C中Ag2CO3是难溶物不应写成CO ，D中还有Cu(OH)2沉淀生成．答案：CD10．下列关于漂白粉的叙述正确的是A．漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2和CaCl2B．漂白粉在空气中久置后能变质C．漂白粉是由Cl2与石灰乳制得D．在使用漂白粉时应用浓盐酸解析：对于漂白粉，要掌握有关它的制法、性质、用途、用法、注意事项、漂白原理等内容．制法：Cl2气通入石灰乳；有效成分：Ca(ClO)2；用途：漂白剂、消毒；漂白原理：在水中或与酸作用生成HClO，HClO有漂白、杀菌作用．故C对，漂白粉在空气中发生反应：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO，显然久置会变质．D选项中使用浓盐酸，效果反而不好，因为Ca(ClO)2的强氧化性，会将氯离子氧化：Ca(ClO)2＋4HCl(浓)＝CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O．答案：BC11．将氯水分别加入下列溶液：(1)紫色石蕊试液(2)FeCl2溶液(3)NaCO3溶液(4)H2S(5)AgNO3溶液．观察有何变化？写出有关方程式．解析：氯水是一种混合物，在氯水中有多种离子和分子，在不同的反应中，起作用的成分有所不同，而且HClO有漂白作用．故在(1)中既有H＋作用显红色，HClO又将红色漂白；在(3)中起作用的是H＋，而HClO的酸性弱于H2CO3；在(5)中起作用的是Cl－，会生成白色沉淀AgCl；在(2)、(4)中．Fe2＋和H2S都具有还原性，氯水中Cl2可将它们氧化成Fe3＋和S，因而可观察到不同的变化．答案：(1)先变红后褪色，Cl2＋H2O＝HCl＋HClO,HCl＝H＋＋Cl－(2)溶液由淡绿色变棕黄色，2FeCl2＋Cl2＝2FeCl3(3)有无色气泡产生，2HCl＋Na2CO3＝2NaCl＋H2O＋CO2↑(4)出现淡黄色浑浊，H2S＋Cl2＝2HCl＋S↓(5)产生白色沉淀，HCl＋AgNO3＝AgCl↓＋HNO312．山区某工厂，在山坡的仓库里贮存许多氯气钢瓶．一天，仓库里有一只钢瓶损坏，造成氯气外泄，请你帮助工人，应该如何处理？答案：把损坏的钢瓶放入深坑中，并用石灰掩埋．13．使浓盐酸与足量的MnO2共热制取Cl2，实际产生的Cl2总比理论值低，其原因是____________________________________．解析：浓HCl能与MnO2反应，而稀HCl不能与MnO2反应．答案：因为MnO2足量，理论上浓盐酸应完全反应，但随着反应的进行，盐酸浓度减小，后来变为稀盐酸，就不再与MnO2反应了．14．工业上贮存氯气有两种方法，一是将Cl2液化，贮存于钢瓶中；二是用强碱将Cl2吸收，制成固体，可长期保存，需用Cl2时，加入H2SO4可使Cl2释放出来．①写出用NaOH吸收Cl2的离子反应方程式____________________________．②写出释放Cl2的离子反应方程式____________________________．答案：①Cl2＋2OH－＝Cl－＋ClO－＋H2O②Cl－＋ClO－＋2H＋＝Cl2↑＋H2O(二)提升类1．我国民间用盐渍法保存食品的原理是A．NaCl可分解细菌产生的毒素B．Cl－可杀死细菌C．NaCl可抑制细菌产生毒素D．盐使细菌失水死亡答案：D2．氯气是有毒气体，曾被德国法西斯制成毒气弹用于侵略战争．当这种毒气弹顺风爆炸时，通常可选用的防御办法是①人躲到低洼的地方去②人躲到较高的地方去③多饮豆浆和牛奶④用沾有肥皂水的软布蒙面A．①④ B．②③ C．②④ D．②③④解析：Cl2比空气重，故人应躲在较高的地方去．肥皂水呈弱碱性，可以吸收Cl2，使其转化成Cl－．答案：C氯气探究实验题1：如图所示，是一个制取氯气并以氯气为原料进行特定反应的装置，其中各试剂瓶装的试剂为：B（氢硫酸）C（溴化亚铁溶液）D（碘化钾淀粉溶液）E（混有二氧化硫的氯化钡溶液）F（水）H（紫色石蕊试液）（1）A是氯气发生装置，其化学反应方程式可以是：；；；（2）Ⅰ中b瓶内宜加入的液体一般是。