鲁科版 高中化学 必修第一册 第1章 第2节 第2课时 研究物质性质的基本程序 学案（教师版）.docx

第1章 认识化学科学第2节 研究物质性质的方法和程序第2课时 研究物质性质的基本程序课标定向1通过对氯气性质等一系列科学探究活动，认识氯气是一种非常活泼的非金属单质，了解氯气的物理性质、主要化学性质。(科学探究与创新意识)2树立环保意识，发展安全意识和严谨求实的科学态度。(科学态度与社会责任)情境导入饮用水消毒的方法有很多，如煮沸、紫外线照射、通O3等，曾经，世界各国的饮用水消毒主要用液氯。消毒的主要作用是杀灭可引起霍乱、伤寒、痢疾等疾病的病菌，但是氯气做消毒剂对人体有害，现在逐渐被ClO2等新型消毒剂取代，你知道氯气为什么能消毒吗？氯气有哪些性质呢？教学建议本部分教学的首要任务是让学生通过研究氯气的性质体会研究物质性质的基本程序，因此，建议从体验“研究物质性质的基本程序”这一角度引入氯气性质的探究。在研究物质性质的过程中用到的研究方法，特别是运用分类的方法预测物质的性质，运用比较的方法归纳物质的通性及特性。学习任务一研究物质性质的基本程序研究氯气的性质 一、研究物质性质的基本程序二、研究氯气的性质1认识氯气的物理性质【实验1】取一个充满氯气的集气瓶，观察氯气的颜色；稍打开玻璃片，用手轻轻地在瓶口扇动，使极少量的氯气飘进鼻孔，闻氯气的气味。【实验2】取一支盛满氯气的试管，将其倒扣在水槽中，静置一段时间后观察现象。颜色气味密度水溶性毒性黄绿色刺激性气味比空气大能溶(12)有毒2.氯气的化学性质(1)性质预测：氯气和氧气都属于非金属单质，可能会与金属单质及部分非金属单质(如氢气)发生化学反应；氯气属于单质，可能与化合物(如水)发生化学反应。(2)实验验证a.氯气与金属、非金属的反应【实验1】取一块绿豆粒大小的金属钠，用滤纸吸干其表面的煤油，切去表层，放在石棉网上，用酒精灯微热。待金属钠熔成球状时，将盛有氯气的集气瓶迅速倒扣在钠球的上方，观察现象。【实验2】用坩埚钳夹住一束铁丝，灼烧后立刻放入充满氯气的集气瓶中，观察发生的现象。然后把少量的水注入集气瓶中，用玻璃片盖住瓶口，振荡，观察溶液的颜色。【实验3】用坩埚钳夹住一束铜丝，灼烧后立刻放入充满氯气的集气瓶中，观察发生的现象。然后把少量的水注入集气瓶中，用玻璃片盖住瓶口，振荡，观察溶液的颜色。【实验4】在空气中点燃氢气(点燃前要“验纯”)，然后把导管伸入盛有氯气的集气瓶中，观察氢气在氯气中燃烧的现象。实验内容及实验记录：项目实验现象实验结论实验1钠与氯气反应生成白烟2NaCl22NaCl实验2红热的铁丝在氯气中燃烧，产生大量红棕色的烟，加水后形成黄色溶液2Fe3Cl22FeCl3实验3产生棕黄色的烟，加少量水后形成蓝绿色溶液CuCl2CuCl2实验4H2在Cl2中安静地燃烧，发出苍白色火焰。燃烧结束后，抽去盖在集气瓶瓶口处的玻璃片，观察到集气瓶瓶口上方出现白雾H2Cl22HClb.氯气与水的反应预测与依据：预测依据氯气可能与水发生反应在研究氯气的溶解性实验中，将氯水放置一段时间后，发现氯水的颜色变浅实验方案设计：实验目的实验操作验证氯气和水能否发生反应如图所示，将干燥的氯气依次通过内有干燥红纸条的广口瓶A和内有湿润红纸条的广口瓶B，通过红纸条是否褪色可以推断氯气能否与水发生反应实验方案实施：实验内容实验现象实验结论将干燥的氯气通过内有干燥红纸条的广口瓶干燥的红纸条没有褪色干燥的氯气不具有漂白性将干燥的氯气通过内有湿润红纸条的广口瓶湿润的红纸条褪色氯气与水发生了反应Cl2H2O=HClHClO，生成了具有漂白性的物质闪问实验室中氯水是如何保存的？提示：密封保存在棕色试剂瓶中。1辨析：判断下列说法是否正确。(1)收集氯气可用向上排空气法，也可用排水法。(×)提示：氯气可溶于水，不能用排水法收集。(2)氯气与铁发生反应生成FeCl2。(×)提示：氯气与变价金属反应时生成高价态氯化物。(3)燃烧一定要有氧气参加。(×)提示：只要是剧烈的发光发热的化学变化均为燃烧，如铁在氯气中燃烧等。(4)氯气具有漂白性，可以使干燥的有色布条褪色。(×)提示：氯气不具有漂白性，氯气与水反应生成的HClO才具有漂白性。2质疑：教材中描述氯气易液化，经压缩可液化成黄绿色液氯，那么液氯、氯水是同一种物质吗？提示：不是。液氯是液态的氯气，属于纯净物；而氯水是氯气溶于水得到的混合物。3探索：2022年3月3日，澳大利亚一所学校发生了氯气泄漏事件，导致20多名学生氯气中毒。(1)从图片可以看出现场人员撤离时均用一块毛巾捂住口鼻以防止氯气吸入，那么，这块毛巾应怎样处理会更好？提示：由于Cl2易和碱反应，因此可以将毛巾蘸肥皂水或小苏打水等呈弱碱性的溶液。(2)消防人员在现场向空中喷洒石灰水，这是为什么？请用化学方程式说明原理。提示：2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O。Cl2的化学性质【典例】下列有关氯气的叙述正确的是()A.钠在氯气中燃烧产生白色烟雾B.红热的铜丝可以在氯气中燃烧，产生CuClC.纯净的氢气与氯气混合，发生爆炸D.向田鼠洞里通入氯气杀灭田鼠，利用了氯气有毒和密度较大的性质解析:选D。钠在氯气中燃烧，生成NaCl固体小颗粒，形成白烟，没有雾出现(雾为小液滴)，A项错误；红热的铜丝在氯气中燃烧生成CuCl2，B项错误；氢气与氯气的混合气体在强光照射时发生爆炸，只是简单混合时并不会爆炸，C项错误；氯气有毒，密度比空气大，可杀灭田鼠，D项正确。借题发挥(1)改变条件：将C项条件改为点燃氢气和氯气的混合气体能否用于制取氯化氢？提示：不能。点燃氢气和氯气的混合气体，易发生爆炸，不安全。(2)改变选项：将D项改为用氯气对生活用水进行消毒的原因是氯气能杀灭细菌，是否正确？提示：错误。氯气之所以长期用于自来水消毒，是因氯气与水反应生成的HClO具有强氧化性，可以杀死细菌、病毒。 易错警示在点燃或灼热的条件下，金属能与氯气反应生成相应的金属氯化物。其中，变价金属如(Cu、Fe)与氯气反应时呈现高价态(分别生成CuCl2、FeCl3)。在常温、常压下，干燥的氯气不能与铁发生反应，故可用钢瓶储存、运输液氯。“烟”是固体小颗粒分散到空气中形成的物质。如铜在氯气中燃烧，产生的棕黄色的烟为CuCl2固体小颗粒；钠在氯气中燃烧，产生的白烟为NaCl固体小颗粒等。1氯气泄漏事故发生时会严重污染环境。下列有关处理方法不正确的是()A.在事发现场喷洒石灰水B.将人、畜迅速转移到地势较高的地方C.用毛巾浸透NaOH溶液捂住口、鼻D.用毛巾浸透肥皂水捂住口、鼻解析:选C。NaOH具有腐蚀性，会严重腐蚀人的皮肤，故C项错误。2下列关于氯气及含氯化合物的说法正确的是()A.氯气和NaOH溶液反应可制备消毒液B.液氯是氯气的水溶液，它能使干燥的有色布条褪色C.氯气可用于自来水的杀菌消毒，是因为氯气的毒性D.新制饱和氯水在光照下有气泡产生，其主要成分是氯气解析:选A。氯气与NaOH溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，次氯酸钠为84消毒液的主要成分，所以A正确；液氯为液态的氯气，不具有漂白性，故B错误；氯气与水反应生成次氯酸，次氯酸具有氧化性，能够使蛋白质变性，所以可以用来杀菌消毒，故C错误；新制饱和氯水在光照下有气泡产生，其主要成分为氧气，故D错误。学习任务二氯水的成分与性质 1思考：Cl2与O2的性质相似，但氧气不易溶于水，而氯气能溶于水。那么氯气溶于水的过程只是一个纯物理过程吗？能否设计实验证明？(1)如果氯气溶于水仅仅是纯物理过程，则氯水成分是什么？提示：Cl2、H2O(2)氯水的颜色：黄绿色说明氯水中含有什么分子？能否由此说明氯气与水没反应？提示：说明含有Cl2分子。不能，因为也许氯气只是没反应完全。(3)将干燥的氯气依次通过盛有干燥红纸条的集气瓶A和盛有湿润红纸条的集气瓶B。如图所示。描述上述装置中的反应现象，你能得出什么结论？提示：干燥的红纸条不褪色，湿润的红纸条褪色，说明Cl2和H2O反应生成具有漂白性的物质。(4)设计实验证明氯水中的其他成分。将适量氯水加入盛有镁粉的试管中，描述该反应的实验现象，你能得出什么结论？提示：现象：镁粉减少并有气体产生；结论：氯水中含有H。将适量氯水加入盛有硝酸酸化的硝酸银溶液的试管中，描述该反应的实验现象，你能得出什么结论？提示：现象：试管中有白色沉淀产生；结论：氯水中含有Cl。将适量氯水加入盛有紫色石蕊溶液的试管中，描述该反应的实验现象，你能得出什么结论？提示：现象：试管中溶液先变红后褪色；结论：氯水中含有漂白性物质。2质疑：(1)从物质的状态、成分及类别分析，氯气、液氯和氯水有什么区别？提示：物质氯气液氯氯水状态气态液态液态成分Cl2Cl2分子：Cl2、H2O、HClO离子：H、Cl、ClO、OH(极少)类别纯净物纯净物混合物(2)新制氯水和久置氯水的成分一样吗？为什么？提示：不一样。由于溶解于水的氯气只有少量与水发生反应：Cl2H2O=HClHClO，所以氯水中的微观粒子有七种，它们分别为H2O、Cl2、HClO、H、Cl、ClO、OH。氯水久置时，由于HClO不稳定，见光或受热易分解，促使Cl2继续与H2O反应而最终使Cl2消耗完，使溶液变为稀盐酸。3探索：将盛有氯水的烧瓶置于阳光下照射，有气泡产生，此气泡成分是氯气吗？烧瓶内溶液的酸碱性有何变化？提示：不是。酸性增强，因反应2HClO2HClO2，放出O2，有HCl生成，酸性增强。1新制氯水的性质2新制氯水、久置氯水及液氯的比较项目新制氯水久置氯水液氯类别混合物混合物纯净物粒子H2O、Cl2、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-(极少)H2O、H+、Cl-、OH-(极少)Cl2主要性质呈黄绿色,具有酸性,有强氧化性、漂白性,能杀菌、消毒无色,具有酸性,无强氧化性,无漂白性黄绿色,具有氧化性,无漂白性保存用棕色瓶盛装,放于阴暗处,不宜久置低温密封保存【典例】氯水中含有多种成分，因而具有多重性质，根据新制氯水分别与如图所示四种物质发生的反应填空(a代表光照条件下的反应，b、c、d、e代表物质间反应，且氯水足量)。(1)能证明氯水具有漂白性的是d(填“b”“c”“d”或“e”)。(2)c过程中的现象是有白色沉淀生成，e过程中的现象是氯水的浅黄绿色消失，e过程中反应的化学方程式为Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，b过程中反应的化学方程式为Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2。(3)久置的氯水变为稀盐酸，原因为(用化学方程式表示)2HClO2HClO2。(4)实验室保存新制饱和氯水的方法是置于棕色试剂瓶中阴凉处密封保存。解析:由于新制氯水中含Cl2、H2O、HClO三种分子和H、Cl、ClO、OH(极少)四种离子，其性质比较复杂，主要具有以下性质：酸性(H)、漂白性(HClO)、与硝酸银溶液反应生成沉淀(Cl)等。 方法规律新制氯水为混合物，其中含有H2O、Cl2、HClO、Cl、H、ClO、OH(极少量)。新制氯水在与不同物质发生反应时，表现出不同成分的相关性质，即新制氯水组成的多样性，表现为性质的复杂性。向盛有Cl2的三个集气瓶甲、乙、丙中各注入下列液体中的一种，经过振荡，现象如图所示，则甲、乙、丙中注入的液体分别是()AgNO3溶液NaOH溶液水A BC. D解析:选A。氯气为黄绿色气体，能溶于水，溶于水得到氯水，氯水因为溶解氯气显浅黄绿色，三个集气瓶中只有丙中溶液颜色为浅黄绿色，所以丙中注入的液体为水；氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸与硝酸银反应生成氯化银白色沉淀，甲和乙中，只有乙中出现了白色沉淀，所以乙中注入的液体为硝酸银溶液；氯气能与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，所以氯气被氢氧化钠吸收，溶液为无色，故甲中注入的液体为氢氧化钠溶液，则甲、乙、丙注入的液体分别是。【补偿训练】(走进生活)某化学学习小组同学发现实验室的自来水和往常不同，有较强的刺激性气味，通过查阅资料和向自来水公司询问，知道了自来水是用氯气进行消毒的，该小组同学认为较强的刺激性气味是氯气过量导致的，故自来水具有与氯水相同的成分，故设计以下四个实验探究自来水的成分，请根据下表回答问题：(已知：Cl2能与KI溶液反应生成I2)实验序号实验方法实验现象结论将自来水滴加到AgNO3溶液中生成白色沉淀将自来水滴加到含有酚酞的NaOH溶液中淀粉KI试纸变蓝色自来水中含有Cl2将足量的自来水滴加到Na2CO3溶液中自来水中含有H(1)实验得出的结论是自来水中含有Cl。(2)写出实验和实验中的“实验现象”：溶液褪色；有气泡冒出。(3)实验中“实验方法”的具体操作过程是取一片淀粉KI试纸，置于表面皿或玻璃片上，用洁净的玻璃棒蘸取自来水，滴在试纸上。解析:(1)氯气通入水中发生反应：Cl2H2O=HClHClO，可用AgNO3溶液检验Cl的存在。(2)氯气通入水中使水中含有Cl2、HCl、HClO，中和反应和HClO的漂白性均可使含有酚酞的NaOH溶液褪色，HCl可以和Na2CO3反应生成CO2。(3)自来水中的Cl2与KI反应生成I2，I2使淀粉变蓝色。学习任务三由氯气制备的常用消毒剂和漂白剂 在地震灾区同样可使用漂白粉、二氧化氯等含氯化合物对饮用水进行消毒；84消毒液是生活中常见的消毒剂，这些消毒剂比氯气更易携带和使用。1思考：(1)漂白粉、84消毒液的制取原理是什么？提示：漂白粉的制取：2Ca(OH)22Cl2=Ca(ClO)2CaCl22H2O，84消毒液的制取：2NaOHCl2=NaClNaClOH2O。(2)漂白粉、84消毒液中的主要成分、有效成分是什么？提示：漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2。84消毒液的主要成分是NaCl和NaClO，有效成分是NaClO。2质疑：(1)漂白粉、84消毒液的消毒和漂白原理是什么？提示：漂白粉的消毒和漂白原理：Ca(ClO)22HCl=CaCl22HClO或Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO；84消毒液的消毒和漂白原理：NaClOCO2H2O=NaHCO3HClO。(2)长期放置的漂白粉为什么会失效？漂白粉应如何保存？提示：Ca(ClO)2在空气中会与H2O和CO2反应生成HClO和CaCO3，HClO不稳定，见光易分解。因此，漂白粉放置久了易变质失效，所以漂白粉应密封并置于避光干燥处保存。3探索：盐酸和Ca(ClO)2能发生如下反应：Ca(ClO)24HCl(浓)=CaCl22Cl22H2O用贮存很久的漂白粉与浓盐酸反应制得的氯气中，可能含有的杂质气体有哪些？提示：久置漂白粉中会含有因变质生成的CaCO3，当与浓盐酸反应时，CaCO3则会与HCl反应生成CO2，制得的Cl2中还含有挥发出的HCl和少量H2O。1次氯酸的漂白原理及应用284消毒液与漂白粉的对比项目84消毒液漂白粉制备由Cl2和NaOH溶液反应制得工业上通常用石灰乳和氯气反应来制备有效成分NaClOCa(ClO)2漂白原理NaClOCO2H2O=NaHCO3HClO漂白粉与稀盐酸或空气中的水和二氧化碳反应，生成HClO：Ca(ClO)22HCl=CaCl22HClO，Ca(ClO)2H2OCO2=CaCO32HClO失效原因NaClO在空气中与CO2和H2O反应生成HClO，HClO不稳定，见光或受热易分解Ca(ClO)2在空气中与CO2和H2O反应生成HClO，HClO不稳定，见光或受热易分解保存应密封并置于避光干燥处保存 易错提醒(1)干燥的氯气没有漂白性，湿润的氯气有漂白性是由于氯气与水反应生成了具有漂白性的HClO。(2)次氯酸是一元弱酸，其酸性比碳酸弱。(3)工业上制备漂白粉是用Cl2与石灰乳反应而不是与澄清石灰水反应。(4)次氯酸盐的漂白和消毒作用通常是靠转化为HClO来实现的。1下列说法中正确的是()A.漂白粉是纯净物，84消毒液是混合物，两者都可以长期保存B.漂白粉中含有次氯酸，所以漂白粉能使有机色质褪色C.工业上将氯气通入澄清石灰水中制取漂白粉D.漂白粉在空气中容易失效的原因是Ca(ClO)2不稳定解析:选D。漂白粉和84消毒液均是混合物，二者长期保存均可变质；漂白粉中不含HClO，只有与空气中的CO2和H2O反应后才会产生HClO；工业上制取漂白粉是用Cl2与石灰乳反应；漂白粉在空气中容易失效的原因是Ca(ClO)2易与空气中的CO2和H2O反应生成HClO，HClO不稳定易分解。【补偿训练】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.将Cl2制成漂白粉的主要目的是使它转化为较稳定的物质，便于保存和运输C.漂白粉是由Cl2与烧碱反应制得的D.在使用漂白粉时应用浓盐酸解析:选B。A.漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2，故A错误；B.氯水中的HClO能漂白，但易分解且不易保存、运输，所以制成固态漂白粉，故B正确；C.氯气与烧碱反应生成NaCl、NaClO，故C错误；D.漂白粉能与浓盐酸发生反应生成氯气，氯气有毒，故D错误。误区警示Cl2、NaClO、Ca(ClO)2本身无漂白性，只有在一定条件下生成HClO时才有漂白性。2(走进生活)在生产生活中我们需要对餐具、水、环境、疫源地等进行杀菌消毒处理，我们最常用的消毒剂有液氯、漂白粉、84消毒液、二氧化氯、洁厕剂等含氯消毒剂。但是将84消毒液和洁厕剂混用却会产生Cl2引起中毒。(1)84消毒液和洁厕剂的主要成分是什么？写出混合使用引起中毒的化学方程式。(2)写出制造84消毒液的化学方程式。解析:(1)84消毒液和洁厕剂的主要成分分别是NaClO和HCl，两者常温下反应生成有毒气体Cl2，人误吸会引起中毒。(2)84消毒液由Cl2与NaOH溶液反应制得。答案：(1)NaClOHCl2HClNaClO=Cl2H2ONaCl(2)Cl22NaOH=NaClNaClOH2O1下列物质属于纯净物的是()A.氧化钠B84消毒液C.盐酸 D漂白粉解析:选A。A项，氧化钠的化学式为Na2O，属于纯净物；B项，84消毒液是一种混合物，其有效成分为次氯酸钠；C项，盐酸为HCl的水溶液；D项，漂白粉是氯化钙和次氯酸钙的混合物。2下列关于新制氯水的说法错误的是()A.溶液呈浅黄绿色B.滴加AgNO3溶液，有白色沉淀生成C.日光照射一段时间，溶液酸性增强D.滴入几滴品红溶液红色褪去，加热溶液又变成红色解析:选D。根据反应：Cl2H2O=HClHClO，不难理解新制氯水中存在的微粒：三分子：Cl2、HClO、H2O，四离子：H、Cl、ClO、OH；又因为HClO不稳定，受热或光照时会分解2HClO2HClO2，所以久置氯水实际上就是盐酸，其中含有H2O、H、Cl、OH，是无色的溶液。A.氯水中含有氯气，溶液呈浅黄绿色，故A正确；B.氯水中含有氯离子，能够与硝酸银反应生成氯化银沉淀，有白色沉淀，故B正确；C.氯水经日光照射一段时间，HClO会分解，得到的溶液酸性增强，故C正确；D.氯水中含有次氯酸，次氯酸具有漂白性，能够氧化有机色素，滴入几滴品红溶液红色褪去，加热溶液不会变成红色，故D错误。3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)2D.氯气和氯化氢通入AgNO3溶液中均能产生白色沉淀解析:选B。A.因氯气遇到鲜花生成次氯酸：Cl2H2O=HClHClO，次氯酸具有漂白性，能使鲜花褪色，故A正确；B.氯气的杀菌、消毒、漂白作用是由于遇水生成了次氯酸，而不是氯气有毒，故B错误；C.次氯酸钙和二氧化碳、水反应生成HClO，其反应方程式为Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO，HClO具有漂白性，所以漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2，故C正确；D.氯气通入AgNO3溶液中，氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸和硝酸银反应生成氯化银沉淀，故D正确。4某化学试剂厂发生氯气泄漏事故，泄漏出的氯气迅速向周围的居民区蔓延，所到之处草木枯黄、大片蔬菜被毁。请回答下列问题：(1)如果你当时在现场，你应该往哪里撤离？(填“山坡上”或“低洼处”)_；(2)如果你在该厂实验室准备撤离时，应该准备什么样的简易“防毒面具”避免吸入较多的氯气？_；(3)如果你当时在距离化工厂较近的居民家中，如何利用家中现成物质来制作简易“防毒面具”？_；(4)消防官兵赶到现场处理，他们先把泄漏的氯气钢瓶投入盛有某物质水溶液的水池中，该物质是_；(5)对弥漫在空气中没有散去的氯气，消防队员喷洒了一种挥发性化学物质的水溶液进行处理，该化学物质可能是_。解析:性质决定处理方案(Cl2)比(空气)大山坡上答案：(1)山坡上(2)用蘸有稀碳酸钠溶液的湿毛巾捂住口鼻(3)用小苏打溶液或肥皂水浸湿毛巾(4)NaOH(5)氨气学科网（北京）股份有限公司