2023届新高考化学一轮复习(多选)鲁科版第四章第1课时　氯及其重要化合物学案.docx

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1、第1课时氯及其重要化合物1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氯及其重要化合物的主要性质。2.认识氯及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。氯气、氯水的性质1.氯的原子结构及存在2.氯气的物理性质颜色状态气味毒性溶解性密度特性黄绿色气体刺激性气味有毒1体积的水溶解约2体积的氯气比空气大易液化 实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是用手在瓶口轻轻扇动,使极少量气体飘进鼻孔。3.Cl2的化学性质(1)氧化性Cl2是活泼的非金属单质,能氧化许多金属、非金属的单质以及一些具有还原性的化合物。 Cl2与具有变价的金属反应,均生成高价态的金属氯化物。(2)歧化反应氯气与水或碱反应,氯元

2、素的化合价既有升高又有降低,因而氯气既表现氧化性又表现还原性。(3)与有机物反应4.氯水的成分和性质从平衡的角度理解氯气能溶于水,氯气的水溶液称为氯水,溶于水的氯气只有少量与水反应。(1)氯水中存在三种平衡关系Cl2+H2OHCl+HClOHClOH+ClO-H2OH+OH-(2)氯水性质的多重性新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质,在不同的化学反应中,氯水中参与反应的微粒不同。 氯水常代替氯气进行溶液中的实验。5.氯气的用途(1)制漂白液、漂白粉、漂粉精。(2)工业制盐酸。(3)合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、药品等。理解辨析1.判一判(正确的打“”,错误的打“”)(1)Cl2具有很强的氧

3、化性,在化学反应中只能作氧化剂。()(2)标准状况下,11.2 L Cl2与水充分反应转移电子数为0.5NA。()(3)可以用pH试纸测定氯水的pH。()解析:(1)Cl2中氯元素的化合价是0价,能升高也能降低,既能作氧化剂又能作还原剂。(2)该反应为可逆反应,Cl2不能完全反应。(3)氯水有漂白性,能使pH试纸褪色,用pH试纸无法测其pH。答案:(1)(2)(3)2.想一想(1)氯气可以与过量的铁反应生成FeCl2吗?提示:不可以。氯气具有强氧化性,与铁反应只生成FeCl3。(2)某地储氯罐发生泄漏,应如何指导附近居民自救和治理污染?提示:应逆风向高处转移。应立即用浸过水或弱碱性溶液(如肥皂

4、水、小苏打水)的毛巾捂住口鼻。向空中喷洒稀NaOH溶液或石灰水。3.做一做根据下列装置图回答问题。(1)装置A、装置B中通入Cl2后,观察到的现象是 ,根据现象可得出的结论是 。(2)实验开始后,观察到装置C中的现象是。(3)通入Cl2时,装置D中发生反应的离子方程式是 。(4)装置E中发生反应的离子方程式是 。(5)装置F的作用是。答案:(1)干燥的红色(或A中)布条不褪色,湿润的红色(或B中)布条褪色Cl2无漂白性,Cl2与水反应的生成物有漂白性(2)溶液先变为红色,然后褪色(3)H2O+SO32-+Cl22H+SO42-+2Cl-(4)2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-(5)吸收氯气,防

5、止污染环境 氯气的性质及应用1.下列化合物中,不能通过单质间化合直接制取的是(A)A.FeCl2B.CuCl2C.HClD.FeCl3解析:Fe和氯气点燃时直接化合生成FeCl3,不能直接由单质间化合制取FeCl2,故A符合题意,D不符合题意;Cu与氯气在点燃时能直接化合生成CuCl2,故B不符合题意;氢气与氯气在点燃时能直接化合生成HCl,故C不符合题意。2.已知:KClO3+6HCl(浓)KCl+3Cl2+3H2O,如图所示,将少量试剂分别放入培养皿中的相应位置,实验时将浓盐酸滴在KClO3晶体上,并用表面皿盖好。下表中由实验现象得出的结论完全正确的是(D)选项实验现象结论A滴有KSCN的

6、FeCl2溶液变红Cl2具有还原性B滴有酚酞的NaOH溶液褪色Cl2具有酸性C紫色石蕊溶液先变红后褪色Cl2具有漂白性DKI-淀粉溶液变成蓝色Cl2具有氧化性解析:滴有KSCN的FeCl2溶液变红是因为Cl2具有强氧化性,A错误;Cl2本身没有酸性,溶液褪色,可能是Cl2与水反应生成HCl和HClO,再与NaOH溶液发生中和反应生成盐而使溶液褪色,还可能是生成的HClO的漂白性使溶液褪色,B错误;Cl2本身不具有漂白性,而是Cl2与H2O作用生成的HClO具有漂白性,C错误。 氯水中的平衡关系及多重性质3.下列实验现象与新制氯水中的某些成分(括号内物质)没有关系的是(B)A.将NaHCO3固体

7、加入新制氯水中,有无色无味气泡冒出(H+)B.使蓝色石蕊试纸先变红后褪色(H+、Cl2)C.新制氯水呈浅黄绿色(Cl2)D.滴加AgNO3溶液生成白色沉淀(Cl-)解析:新制的氯水中存在三种分子(Cl2、H2O、HClO)和四种离子(H+、Cl-、ClO-、OH-)。新制氯水中存在H+,可与HCO3-结合生成CO2,因此将NaHCO3固体加入新制氯水中,有无色无味气泡冒出与H+有关,A不符合题意;新制氯水中存在H+,能使蓝色石蕊试纸变红色,又因存在HClO,能使试纸褪色,因此使蓝色石蕊试纸先变红后褪色与H+和HClO有关,与Cl2无关,B符合题意;新制氯水中存在Cl2分子,呈浅黄绿色,因此新制

8、氯水呈浅黄绿色与Cl2有关,C不符合题意;新制氯水中存在Cl-,滴加AgNO3溶液生成白色沉淀AgCl,因此滴加AgNO3溶液生成白色沉淀与Cl-有关,D不符合题意。4.氯气溶于水达到平衡形成饱和溶液,若其他条件不变,只改变某一条件,下列叙述正确的是(D)A.再通入少量氯气,c(H+)c(ClO-)减小B.通入具有漂白性的SO2气体,溶液的漂白性增强C.氯水中存在的分子、离子共5种D.加入少量水,水的电离平衡向正反应方向移动解析:溶液是饱和溶液,所以c(H+)c(ClO-)不变,A不正确;氯气能氧化SO2生成硫酸和盐酸,漂白性降低,B不正确;氯水中存在3种分子、4种离子,C不正确。(1)氯水性

9、质的多重性新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质:Cl2的强氧化性;HCl的强酸性;HClO的强氧化性、弱酸性、不稳定性;Cl-的性质。在不同的反应中,新制氯水中起作用的成分不同。(2)外界因素对平衡Cl2+H2OH+Cl-+HClO的影响外界条件的改变离子浓度的变化平衡移动方向应用加入可溶性氯化物(如NaCl)c(Cl-)增大左移排饱和食盐水法收集Cl2;用饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl加入浓盐酸c(H+)、c(Cl-)均增大左移用次氯酸盐和浓盐酸制Cl2时,有利于Cl2的逸出加入NaHCO3或CaCO3两者只与H+反应,不与HClO反应,c(H+)减小右移c(HClO)增大,氯水的漂白

10、性增强加入碱c(H+)、c(HClO)减小右移Cl2的尾气处理、漂白粉的制备光照HClO分解,c(HClO)减小右移氯水需避光保存,久置的氯水最终会变成 盐酸次氯酸及其盐、二氧化氯的性质和应用1.次氯酸(HClO)(1)不稳定性:次氯酸分解反应的化学方程式为2HClO2HCl+O2。(2)强氧化性能将有色物质氧化为无色物质,作漂白剂。杀菌、消毒。(3)弱酸性:向NaClO溶液中通入少量CO2,离子方程式为ClO-+CO2+H2OHCO3-+HClO。 向NaClO溶液中通入CO2(无论是少量还是过量),均生成HCO3-和HClO,原因是酸性:H2CO3HClOHCO3-。2.次氯酸盐(1)漂白

11、液 (2)漂白粉 次氯酸盐(ClO-)无论是在酸性、碱性还是中性条件下,均具有强氧化性,均能氧化I-、Fe2+、SO32-、S2-等还原性离子。3.二氧化氯(ClO2)ClO2可作饮用水消毒剂,其原理是ClO2为强氧化剂。ClO2易溶于水难溶于有机溶剂。可以用NaClO2与Cl2反应制备。理解辨析1.判一判(正确的打“”,错误的打“”)(1)光照新制氯水有气泡冒出,该气体是氯气。()(2)漂白粉和明矾都常用于自来水的处理,两者的作用原理是相同的。()(3)“84”消毒液和酒精同时使用可增强杀菌效果。()(4)家用消毒剂都是利用消毒剂的强氧化性。()解析:(1)次氯酸分解产生氧气。(2)漂白粉处

12、理水是利用Ca(ClO)2的强氧化性杀菌、消毒,明矾净水是利用水解产生的Al(OH)3胶体的吸附性吸附悬浮杂质而沉淀使水澄清。(3)“84”消毒液主要成分NaClO会与酒精发生氧化还原反应,降低杀菌效果。(4)酒精消毒是利用使蛋白质变性的性质。答案:(1)(2)(3)(4)2.想一想(1)向新制氯水中加入少量碳酸钙粉末,能增大氯水中HClO的浓度吗?为什么?提示:能。氯水中存在平衡Cl2+H2OHCl+HClO,加入CaCO3粉末会与HCl反应,从而使平衡右移,增大HClO的浓度。若将碳酸钙改为亚硫酸钙,情况又如何?提示:亚硫酸钙具有还原性,会将Cl2、HClO等还原为Cl-。(2)漂白粉的保

13、存、使用有哪些注意事项?提示:密封、避光保存在阴凉处,随配随用,不能接触皮肤,不能用来漂洗丝、毛织品等。 次氯酸及次氯酸盐1.(2022山西临汾检测)用图示装置探究Cl2的漂白原理,其中红纸是干燥的,红纸分别用下表中的试剂润湿。向中心Ca(ClO)2粉末上滴加几滴盐酸,迅速盖上培养皿,产生大量黄绿色气体,红纸变化如下。编号试剂红纸变化-不褪色蒸馏水逐渐褪色饱和食盐水几乎不褪色NaHCO3溶液快速褪色下列对于该实验的分析错误的是(D)A.对比的现象,说明红纸褪色涉及反应Cl2+H2OHCl+HClOB.对比的现象,不能说明能使红纸褪色的微粒是HClOC.对比的现象,说明c(HClO)越大,漂白效

14、果越好D.中试剂可用碳酸钙悬浊液或Na2CO3溶液代替解析:红纸不褪色,说明干燥的氯气无漂白性,红纸褪色,说明氯水具有漂白性,氯水中发生的反应为Cl2+H2OHCl+HClO,故A正确;氯气不溶于饱和食盐水,几乎不能发生氯气与水的反应,对比的现象说明Cl-没有漂白性,但不能说明使红纸褪色的微粒是HClO还是H+,故B正确;由于Cl2+H2OHCl+HClO,酸性HClO,由红纸变化可知,c(HClO)越大,褪色速率越快,漂白效果越好,故C正确;由于酸性HClOHCO3-,若用Na2CO3代替NaHCO3,会发生反应HClO+Na2CO3NaHCO3+NaClO,使c(HClO)减小,漂白效果变

15、差,故不能用Na2CO3代替NaHCO3,故D错误。2.某研究小组为了探究NaClO溶液的性质,设计了下列实验,并记录实验现象。实验装置实验序号滴管试剂试管试剂实验现象0.2 molL-1NaClO溶液饱和Ag2SO4溶液产生白色沉淀CH3COOH溶液光照管壁有无色气泡产生0.2 molL-1FeSO4酸性溶液和KSCN溶液溶液变红0.2 molL-1AlCl3溶液产生白色沉淀则以下判断错误的是(A)A.实验:发生的反应为Ag+ClO-+H2OAgCl+2OH-B.实验:无色气体为O2C.实验:还原性强弱顺序为Fe2+Cl-D.实验:ClO-与Al3+的水解相互促进解析:没有还原剂,不能将Cl

16、O-还原为Cl-,A错误;反应生成的HClO,光照分解产生O2,会产生气泡,B正确;ClO-具有氧化性,Fe2+被ClO-氧化为Fe3+,Fe3+遇KSCN溶液变红,C正确;NaClO水解使溶液显碱性,AlCl3水解使溶液显酸性,两者水解相互促进生成Al(OH)3沉淀,D正确。 其他含氯化合物的性质与探究3.(双选)二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色易溶于水的气体,常用于饮用水消毒。下列有关ClO2的制备与杀菌的说法不合理的是(AC)A.NaClO2在酸性条件下歧化生成ClO2和NaCl,则n(氧化剂)n(还原剂)=41B.ClO2在强碱性环境中使用失效,可能的原因是2ClO2+2OH-ClO3

17、-+ClO2-+H2OC.可用饱和食盐水除去ClO2中的NH3D.等物质的量的ClO2杀菌效果比Cl2强解析:酸性条件下ClO2-发生歧化反应,生成Cl-和ClO2,离子方程式为4H+5ClO2-Cl-+4ClO2+2H2O,氧化剂与还原剂的物质的量之比为14,A错误;方程式符合歧化反应元素化合价的变化,B正确;ClO2易溶于水,不能用饱和食盐水除杂,C错误;等物质的量的ClO2作氧化剂时得电子数比Cl2得电子数多,杀菌效果更好,D正确。4.(2021河南洛阳三模)常温下,一氧化二氯(Cl2O)是棕黄色刺激性气体,是一种高效的氯化剂,沸点3.8 ,易溶于CCl4,遇水易生成不稳定的HClO。实

18、验室制备Cl2O的反应原理为2Cl2+2HgOHgCl2HgO+Cl2O。现用下列装置制备少量Cl2O(加热和夹持装置略去)。已知:HgCl2HgO是难溶于CCl4的固体。回答下列问题:(1)各装置的连接顺序为ADE(填字母,装置可以重复使用)。(2)A为氯气发生装置,A中发生反应的离子方程式为(锰被还原为Mn2+)。(3)C装置的作用是,若没有B装置,D中除发生主反应外,还可能发生反应的化学方程式是 。(4)D装置中的操作:把CCl4加入三颈烧瓶中,用冰水浴冷却,通入氯气至浓度达到50 g/L,停止供氯。加入HgO固体,加热三颈烧瓶至25 ,搅拌45 min,氯气几乎完全反应。过滤三颈烧瓶内

19、的混合物。冰水浴冷却的目的是 。过滤后滤液的主要成分有 。(5)若实验前后D中液体体积不变,测得滤液中Cl2O的浓度为24.5 g/L,则Cl2O的产率为(保留两位有效数字)。(6)实验完成后,取E中烧杯内溶液滴加品红溶液,发现溶液褪色。该课题组设计实验探究溶液褪色的原因。序号0.1 mol/LNaClO溶液/mL0.1 mol/LNaCl溶液/mL0.1 mol/LNaOH溶液/mLH2O/mL品红溶液现象5.0005.03滴较快褪色05.0a03滴不褪色5.005.003滴较慢褪色a=。由上述实验得出的结论是 。解析:装置A制备氯气,氯气中含有挥发出的HCl与水蒸气,C中盛放饱和食盐水,除

20、去混有的HCl,Cl2O遇水易生成不稳定的HClO,实验需要在干燥环境下进行,进入D装置的氯气需要干燥,故B盛放浓硫酸,用于干燥氯气。氯气与HgO在D中反应生成Cl2O,尾气中有未反应的氯气以及Cl2O等,直接排放会污染空气,装置E中氢氧化钠进行尾气处理,B中盛放浓硫酸防止E中水蒸气进入D中。(1)由分析可知,各装置的连接顺序为ACBDBE。(2)A为氯气发生装置,A中发生反应的离子方程式为2MnO4-+16H+10Cl-2Mn2+5Cl2+8H2O。(3)C装置的作用是除去Cl2中的氯化氢气体,若没有B装置,氯气中含有水蒸气,则D中除发生主反应外,还可能发生反应的化学方程式是Cl2+H2OH

21、Cl+HClO、Cl2O+H2O2HClO等。(4)温度越低,气体的溶解度越大,则冰水浴冷却的目的是增大氯气在CCl4中的溶解度。Cl2O易溶于CCl4,则过滤后滤液的主要成分有Cl2O、CCl4。(5)假设溶液的体积是1 L,氯气的质量是50 g,生成Cl2O的质量为24.5 g/L 1 L=24.5 g,由2Cl2+2HgOHgCl2HgO+Cl2O可知,Cl2O的理论产量为50 g71 g/mol1287 g/mol30.6 g,则Cl2O的产率为24.5 g30.6 g100%80%。(6)探究浓度对溶液褪色的影响,保持溶液的体积不变,则a=5.0。通过分析实验,可以得出其他条件相同时

22、,溶液碱性越强,次氯酸钠溶液漂白能力越弱。答案:(1)CBB(2)2MnO4-+16H+10Cl-2Mn2+5Cl2+8H2O(3)除去Cl2中的氯化氢气体Cl2+H2OHCl+HClO(或Cl2O+H2O2HClO等,答案合理即可)(4)增大氯气在CCl4中的溶解度Cl2O、CCl4(5)80%(6)5.0其他条件相同时,溶液碱性越强,次氯酸钠溶液漂白能力越弱1.下列说法不正确的是(C)A.将废铁屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工业废气中的Cl2(2019天津卷)B.Cl-会破坏铝表面的氧化膜(2020浙江7月选考)C.NaCl(aq)Cl2(g)漂白粉(s)能实现(2020江苏卷)D.N

23、aClO、KClO3等氯的含氧酸盐的氧化性会随溶液的pH减小而增强(2021河北卷)解析:铁和亚铁能将氯气还原为氯离子,从而除去工业废气中的氯气,A正确;Cl-很容易被吸附在铝表面的氧化膜上,将氧化膜中的氧离子取代出来,从而破坏氧化膜,B正确;石灰水中Ca(OH)2浓度太小,一般用氯气和石灰乳反应制取漂白粉,C不正确;NaClO在水溶液中会发生水解,离子方程式为ClO-+H2OHClO+OH-,pH减小,则酸性增强,会促使平衡向正反应方向移动,生成氧化性更强的HClO,ClO3-在酸性条件下可生成具有强氧化性的氯气、二氧化氯等气体,增强氧化能力,D正确。2.下列说法不正确的是(C)A.向NaC

24、lO溶液中滴加酚酞试剂,先变红后褪色,证明NaClO在溶液中发生了水解反应(2021山东卷)B.液氯可以储存在钢瓶中(2019浙江4月选考)C.用同一针筒先后抽取80 mL氯气、20 mL水,振荡,气体完全溶解,溶液变为黄绿色(2019浙江4月选考)D.NaClO通过氧化灭活病毒(2020全国卷)解析:先变红说明溶液显碱性,证明NaClO在溶液中发生了水解, NaClO+H2ONaOH+HClO,后来褪色,是因为水解产生了漂白性物质HClO,A正确;氯气可溶于水,在常温时,1体积水大约能溶解2体积氯气,因而20 mL水大约能溶解40 mL氯气,气体大约剩余40 mL未溶解,C项不正确。3.下列

25、说法不正确的是(C)A.根据含氯消毒剂具有氧化性,可以用“84”消毒液对图书馆桌椅消毒(2021广东卷)B.可用石灰乳吸收Cl2制备漂白粉(2021湖南卷)C.石蕊溶液滴入氯水中,溶液变红,随后迅速褪色,不涉及氧化还原反应(2018北京卷)D.氯水具有较强的氧化性,可用于漂白纸张、织物等(2018海南卷)解析:“84”消毒液中含有具有强氧化性的次氯酸钠,能起到杀菌消毒的作用,A正确;漂白粉的有效成分是次氯酸钙,工业制漂白粉可用石灰乳与氯气反应,B正确;红色褪去是HClO表现强氧化性,C不正确。已知:HgO+2Cl2HgCl2+Cl2O,合适反应温度为1825 ;副反应:2HgO+2Cl22Hg

26、Cl2+O2。常压下,Cl2沸点为-34.0 ,熔点为-101.0 ;Cl2O沸点为2.0 ,熔点为-120.6 。Cl2O+H2O2HClO,Cl2O在CCl4中的溶解度远大于其在水中的溶 解度。请回答:(1)装置A的作用是去除原料气中的少量水分,可用的试剂是。将上图中装置组装完整,虚框D中应选用。(2)有关反应柱B,须进行的操作是。A.将HgO粉末热处理除水分、增加表面积后填入反应柱B.调控进入反应柱的混合气中Cl2和N2的比例C.调控混合气从下口进入反应柱的流速D.将加热带缠绕于反应柱并加热(3)装置C,冷却液的温度通常控制在-80-60 。反应停止后,温度保持不变,为减少产品中的Cl2

27、含量,可采用的方法是。(4)产品分析:取一定量Cl2O浓溶液的稀释液,加入适量CCl4、过量KI溶液及一定量的稀H2SO4,充分反应。用标准Na2S2O3溶液滴定(滴定);再以酚酞为指示剂,用标准NaOH溶液滴定(滴定)。已知产生I2的反应(不考虑Cl2与水反应):2I-+Cl2I2+2Cl-4I-+Cl2O+2H+2I2+H2O+2Cl-2I-+HClO+H+I2+H2O+Cl-实验数据如下表:加入量n(H2SO4)/mol2.50510-3滴定测出量n(I2)/mol2.00510-3滴定测出量n(H2SO4)/mol1.50510-3用标准Na2S2O3溶液滴定时,无需另加指示剂。判断滴

28、定到达终点的实验现象是 。高纯度Cl2O浓溶液中要求n(Cl2O)n(Cl2)99(Cl2O和HClO均以Cl2O计)。结合数据分析所制备的Cl2O浓溶液是否符合要求: 。解析:(1)干燥原料气Cl2可使用浓H2SO4。该实验中使用了有毒气体Cl2,需进行尾气处理,可用NaOH溶液吸收Cl2,为保证反应体系无水,需要在装置C与尾气处理装置间安装盛有无水CaCl2的干燥装置,a符合题意。(2)反应在无水条件下进行,增大接触面积可加快反应速率,即反应前需将HgO粉末热处理除水分、增加表面积后填入反应柱,A正确;反应存在反应物比例不同的副反应,调控进入反应柱的混合气中Cl2和N2的比例,便于控制副反

29、应,B正确;调控混合气从下口进入反应柱的流速可有效控制反应的进行,C正确;题中已给出合适反应温度为1825 ,即该反应无需缠绕加热带,D错误。(3)由题中信息可知,Cl2沸点小于Cl2O,在Cl2未发生冷凝时抽气或通入干燥N2均能有效地去除产品中的Cl2。(4)由题可知,滴定为碘量滴定法,溶液中I2被完全还原时到达滴定终点,即判断到达终点的实验现象是CCl4溶液由紫红色突变到无色。根据题给反应及相关反应计量数比值可得:n(Cl2O)等于消耗的n(H2SO4)=2.50510-3 mol-1.50510-3 mol= 1.00010-3 mol,n(Cl2)=n(I2)-2n(Cl2O)=2.00510-3 mol-2 1.00010-3 mol=510-6 mol,即存在n(Cl2O)n(Cl2)=1.00010-3mol510-6mol=20099,即制备的Cl2O浓溶液符合要求。答案:(1)浓H2SO4a(2)ABC(3)抽气(或通干燥氮气)(4)CCl4中由紫红色突变到无色溶液中Cl2O和Cl2分别为1.00010-3 mol、510-6 mol,n(Cl2O)n(Cl2)=20099,符合要求