高中化學(xué)必修一 專題2.2.1 氯氣的性質(zhì)

1、 第二章 海水中的重要元素鈉和氯 第二節(jié) 氯及其化合物 第1課時(shí) 氯氣的性質(zhì) 氯是一種重要的“成鹽元素”在自然界中除了以NaCl、MgCl2、 CaCl2等形式大量存在于海水中，還存在于陸地的鹽湖和鹽礦中。氯元素和鈉元素一樣都是海洋中含量較高的元素。鈉是典型的金屬元素，氯是典型的非金屬元素。在學(xué)習(xí)鈉的時(shí)候我們構(gòu)建了價(jià)類二維圖，通過應(yīng)用，我們發(fā)現(xiàn)價(jià)類二維圖對(duì)于元素及其化合物的學(xué)習(xí)很有幫助。所以氯的學(xué)習(xí)，我們也應(yīng)該從類別和價(jià)態(tài)入手?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)一】信息整合，發(fā)現(xiàn)問題 根據(jù)氯的原子結(jié)構(gòu)，并結(jié)合以下材料，回答問題 18世紀(jì)70年代，瑞典化學(xué)家舍勒(C.W.Scheele,1742-1786) 將軟錳礦(

2、主要成分是MnO2)與濃鹽酸混合加熱，產(chǎn)生了一種黃綠色、有刺激性氣味的氣體。受當(dāng)時(shí)流行學(xué)說的影響，舍勒未能確認(rèn)這種氣體。直到1810年，英國化學(xué)家戴維( S.H.Davy，1778-1829)才確認(rèn)這種氣體是一種新元素組成的單質(zhì)-氯氣?！舅伎寂c討論】1.從材料中，你發(fā)現(xiàn)了氯氣的哪些物理性質(zhì)？2.從氯氣的發(fā)現(xiàn)到氯被確認(rèn)為一種新的元素，時(shí)間長(zhǎng)達(dá)三十多年，其間經(jīng)歷了數(shù)位科學(xué)家的不懈探索。你從這一史實(shí)中得到什么啟示?3.根據(jù)氯的原子結(jié)構(gòu)，預(yù)測(cè)氯的化學(xué)性質(zhì)。1. 氯氣是一種黃綠色、有刺激性氣味的氣體。 2. 啟示1 :科學(xué)研究需要有可靠的理論作指導(dǎo)，否則只能浪費(fèi)時(shí)間和精力。啟示2 :科學(xué)研究需要以大量事

3、實(shí)為依據(jù)。啟示3:科學(xué)研究需要有對(duì)科學(xué)的熱愛和奉獻(xiàn)科學(xué)的精神。3. 氯原子的最外電子層上有7個(gè)電子，在化學(xué)反應(yīng)中很容易得到1個(gè)電子，使最外電子層達(dá)到8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。氯氣可能具有具有強(qiáng)氧化性?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)二】宏觀辨識(shí)微觀探析，分析解決問題 氯氣能與大多數(shù)金屬化合，生成金屬氯化物。例如，鈉、鐵、銅等都能與氯氣在加熱條件下發(fā)生反應(yīng):【思考】初中的時(shí)候，我們已經(jīng)知道鐵的常見價(jià)態(tài)為+2、+3，而銅的常見價(jià)態(tài)為+1、+2，根據(jù)上述反應(yīng)，你有什么發(fā)現(xiàn)嗎？氯氣與有變價(jià)的金屬反應(yīng)時(shí)，總是生成高價(jià)金屬氯化物。氯氣也能與大多數(shù)非金屬單質(zhì)發(fā)生化合反應(yīng)?！緦?shí)驗(yàn)2-7】 在空氣中點(diǎn)燃?xì)錃?，然后把?dǎo)管緩慢伸入盛滿氯氣的集

4、氣瓶中，觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象：H2安靜燃燒，發(fā)出蒼白色火焰，瓶口有白霧解析：產(chǎn)物HCl在空氣中與水蒸氣結(jié)合，呈現(xiàn)霧狀，所以瓶口有白霧。 【思考與討論】我們以前學(xué)過的燃燒反應(yīng)，都是物質(zhì)在氧氣中的燃燒。通過H2在Cl2中的燃燒，你對(duì)燃燒的條件及其本質(zhì)有什么新的認(rèn)識(shí)? 燃燒不一定要有氧氣參加，物質(zhì)并不是只有在氧氣中才可以燃燒。燃燒的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，所有發(fā)光、發(fā)熱的劇烈的化學(xué)反應(yīng)都稱為燃燒。【評(píng)價(jià)任務(wù)一】（教材P47練習(xí)與應(yīng)用2） 2.下列說法中，不正確的是( )。A.燃燒一定伴有發(fā)光現(xiàn)象B.燃燒一定是氧化還原反應(yīng)C.燃燒一定要有氧氣參加D.燃燒一定會(huì)放出熱量C 【思考】性質(zhì)決定用途。目前，很多自來水廠

5、用氯氣來殺菌、消毒，我們偶爾聞到的自來水散發(fā)出來的刺激性氣味就是余氯的氣味。Cl2溶于水為什么能殺菌消毒？請(qǐng)用相關(guān)的化學(xué)方程式解析。（提示：根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理、質(zhì)量守恒定律及已掌握的Cl2的性質(zhì)預(yù)測(cè)Cl2 與H2O反應(yīng)的生成物。）在常溫下，溶于水中的部分氯氣與水發(fā)生反應(yīng):H2O +Cl2 = HCl +HClO產(chǎn)物次氯酸( HClO)具有強(qiáng)氧化性，因此，次氯酸能殺死水中的病菌，起到消毒的作用。【思考與討論】近年來有科學(xué)家提出，使用氯氣對(duì)自來水消毒時(shí)，氯氣會(huì)與水中的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，生成的有機(jī)氯化物可能對(duì)人體有害。所以，國家規(guī)定了飲用水中余氯含量的標(biāo)準(zhǔn);而且已開始使用新的自來水消毒劑，如二氧化氯

6、(ClO2)、臭氧等。從中你能得到什么啟示？啟示1 :要一分為二地看待物質(zhì)，正確認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)，合理使用物質(zhì)。啟示2:化學(xué)研究的方向之一就是根據(jù)需要發(fā)現(xiàn)、合成并使用新物質(zhì)?！局R(shí)拓展】養(yǎng)魚可以用井水、江河、湖水屬天然水源、泉水屬地下溫性水源以及蒸餾水。不建議使用自來水來養(yǎng)魚。因?yàn)轸~的身體表皮層內(nèi)長(zhǎng)有一種杯狀細(xì)胞，每天不斷地在分泌著粘液，使魚體減少游在水中的摩擦的同時(shí)，保護(hù)魚體不受寄生物、霉菌、細(xì)菌和其他微小生物的侵蝕，并使皮膚具有一種正常的滲透能力。而自來水里面含有很不穩(wěn)定的強(qiáng)氧化劑“次氯酸”，該氧化劑對(duì)魚具有很強(qiáng)的穿透殺傷力，它使魚體分泌的粘液失去了對(duì)魚的保護(hù)作用，導(dǎo)致其體內(nèi)電解質(zhì)代謝嚴(yán)重失

7、調(diào)，并在缺氧的狀態(tài)下窒息死亡。次氯酸的強(qiáng)氧化性還能使某些染料和有機(jī)色素褪色,因此，次氯酸可用作棉、麻和紙張的漂白劑。次氯酸是很弱的酸，只存在于水溶液中。次氯酸不穩(wěn)定，在光照下容易分解放出氧氣。請(qǐng)根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理、質(zhì)量守恒定律寫出該反應(yīng)方程式。【科學(xué) 技術(shù) 社會(huì)】 驗(yàn)證次氯酸光照分解產(chǎn)物的數(shù)字化實(shí)驗(yàn) 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)將傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)依次相連，采集實(shí)驗(yàn)過程中各種物理量(如pH、溫度、壓強(qiáng)、電導(dǎo)率等)變化的數(shù)據(jù)并記錄和呈現(xiàn)，通過軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論。也就是說，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是利用傳感器和信息處理終端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與分析。驗(yàn)證次氯酸光照分解的產(chǎn)物可以設(shè)計(jì)成數(shù)字化實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟如下

8、: (1)將pH傳感器、氯離子傳感器、氧氣傳感器分別與數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)連接; (2)將三種傳感器分別插入盛有氯水的廣口瓶中; (3)用強(qiáng)光照射氯水，同時(shí)開始采集數(shù)據(jù)?！舅伎肌肯聢D為市面上常用的漂白劑，為什么不直接用次氯酸作漂白劑？氯氣在水中的溶解度不大，而且生成的HClO不穩(wěn)定，難以保存，使用起來很不方便，效果也不理想。次氯酸鹽比次氯酸的穩(wěn)定性強(qiáng)很多。比如NaClO雖然也會(huì)分解，但它的水溶液在低溫下存放三年才分解一半 左右，比HClO穩(wěn)定得多。次氯酸鹽可以在溶液中轉(zhuǎn)化為次氯酸，從而具有一定的漂白和消毒能力，所以漂白液、漂白粉、漂粉精都是常用的消毒劑和漂白劑。漂白液、漂白粉和漂粉精既可作漂白棉

9、、麻、紙張的漂白劑，又可用作游泳池等場(chǎng)所的消毒劑。在常溫下，將Cl2通人NaOH溶液中，可以得到以NaClO為有效成分的漂白液。根據(jù)氯氣與水的反應(yīng)，寫出氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式，并改寫為離子方程式。Cl2 + 2NaOH= NaCl + NaClO + H2OCl2 + 2OH- = Cl- + ClO- + H2O【思考】如何制得次氯酸鹽？ 根據(jù)上面的反應(yīng)，寫出氯氣與氫氧化鈣溶液反應(yīng)的方程式2Cl2 + 2Ca(OH)2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O將氯氣通入冷的石灰乳中會(huì)得到以次氯酸鈣為有效成分的漂白粉。如果氯氣與氫氧化鈣充分反應(yīng)使次氯酸鈣成為主要成分，就得

10、到了漂粉精【知識(shí)拓展】漂白粉和漂白液的漂白原理Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3 + 2 HClO 2NaClO+ CO2 + H2O = Na2CO3 + 2HClO【思考與交流】怎樣保存漂白粉？密封保存。 【思考】次氯酸鹽如何轉(zhuǎn)化為次氯酸?【知識(shí)拓展】上述反應(yīng)使用的是強(qiáng)酸（相對(duì)強(qiáng)的酸）制取弱酸的原理。通過方程式可得出結(jié)論：H2CO3HClO（酸性）【思考】該原理我們是否在其他方面應(yīng)用過？利用碳酸鈣和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳。 【小結(jié)】氯氣的用途：1. 用于自來水的殺菌、消毒；3. 工業(yè)制鹽酸。2. 制取漂白粉、漂白液、消毒液等；【評(píng)價(jià)任務(wù)二】（教材P47第1題） 1.下列生活中的物質(zhì)與其有效成分的化學(xué)式、用途的對(duì)應(yīng)關(guān)系中，不正確的是( )。 B 【評(píng)價(jià)任務(wù)三】 含氯物質(zhì)在生活中有廣泛的應(yīng)用。請(qǐng)查閱資料了解含氯物質(zhì)的用途。消毒/漂白液：NaClO 漂白粉：Ca(ClO)2消毒洗衣粉： NaClO清潔劑：HCl合成纖維：氯綸 耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿，不燃燒。工作服、濾布、安全帳篷、地毯 聚氯乙烯：PVC 56-58%。塑料薄膜、雨衣、玩具、拖鞋、窗簾合成殺蟲劑：六六六、敵百蟲、樂果、賽力散、DDT