高中化學(xué)必修1：1.2.3 研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序

高中化學(xué)必修課程PAGEPAGE1第3課時研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.以研究氯氣的性質(zhì)為例，熟知研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序，促進“證據(jù)推理與模型認知”化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。2.通過實驗探究氯氣的化學(xué)性質(zhì)，掌握氯氣與金屬單質(zhì)、非金屬單質(zhì)、水及堿溶液的反應(yīng)，促進“科學(xué)探究”化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。一、研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序二、研究氯氣的性質(zhì)1.觀察法研究氯氣的物理性質(zhì)(1)觀察內(nèi)容(2)觀察記錄顏色氣味密度水溶性毒性氯水顏色黃綠色強烈刺激性氣味比空氣大能溶于水有毒淺黃綠色(1)氯氣能溶于水，不能用排水法收集氯氣，常用排飽和食鹽水法或向上排空氣法收集氯氣。(2)氯氣有毒，實驗室制取氯氣時要進行尾氣處理。2.實驗法探究氯氣與金屬和非金屬單質(zhì)的反應(yīng)(1)運用分類法預(yù)測氯氣的化學(xué)性質(zhì)氯氣與氧氣都是活潑的非金屬單質(zhì)，它們的化學(xué)性質(zhì)相似，在一定條件下都能與金屬單質(zhì)(如鈉、鐵、銅等)、非金屬單質(zhì)(如氫氣、硫、磷等)反應(yīng)。(2)實驗探究氯氣與金屬和非金屬的反應(yīng)實驗操作實驗現(xiàn)象①將盛有氯氣的集氣瓶迅速倒扣在受熱熔化的鈉球上方熔化的鈉球在氯氣中劇烈燃燒，產(chǎn)生白色的煙②用坩堝鉗夾住燒得紅熱的細鐵絲伸入充滿氯氣的集氣瓶中(瓶內(nèi)保留少量食鹽水)鐵絲在氯氣中劇烈燃燒，產(chǎn)生棕紅色的煙，溶于水，溶液呈黃色③用坩堝鉗夾住燒得紅熱的細銅絲伸入充滿氯氣的集氣瓶中(瓶內(nèi)保留少量食鹽水)銅絲在氯氣中劇烈燃燒，產(chǎn)生棕黃色煙，溶于水，溶液呈藍綠色④在空氣中點燃(驗純后)氫氣，然后把通氫氣的導(dǎo)管伸入盛有氯氣的集氣瓶中純凈的氫氣在氯氣中安靜燃燒，產(chǎn)生蒼白色火焰。集氣瓶瓶口上方產(chǎn)生白霧(3)寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式：①2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2NaCl。②2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2FeCl3。③Cu＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))CuCl2。④H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2HCl。(1)金屬在氯氣中燃燒的實驗中，常在集氣瓶中加入少量飽和食鹽水，為什么？提示防止灼熱物質(zhì)使集氣瓶炸裂，便于反應(yīng)后觀察溶液的顏色。(2)鐵單質(zhì)與氯氣發(fā)生化合反應(yīng)能否生成氯化亞鐵？提示氯氣與變價金屬單質(zhì)(如鐵、銅等)反應(yīng)時生成其高價金屬氯化物。(3)工業(yè)上能否用光照氫氣與氯氣的混合氣體的方法制取氯化氫，再將氯化氫溶于水得到鹽酸？提示不能，因為氫氣和氯氣的混合氣體在強光照射下會發(fā)生爆炸，故工業(yè)上利用氫氣在氯氣中燃燒的方法制取HCl，將HCl溶于水制取鹽酸。(4)工業(yè)上常用鋼瓶盛放液氯，為什么？提示因為在常溫下鋼瓶與液氯不反應(yīng)。相關(guān)鏈接燃燒是一切發(fā)光發(fā)熱的劇烈反應(yīng)，燃燒過程中不一定需要氧氣參加。煙：大量細小固體顆粒分散在氣體中的現(xiàn)象。例如Cu在Cl2中燃燒生成棕黃色的煙(CuCl2)。霧：大量細小液滴分散在氣體中的現(xiàn)象。例如HCl氣體在空氣中遇水蒸氣生成的霧(鹽酸小液滴)。氣：是指氣態(tài)物質(zhì)。若氣體無色，則肉眼看不到，氣體有色才能觀察到。3.實驗法探究氯氣與水的反應(yīng)(1)探究氯氣能與水反應(yīng)①實驗現(xiàn)象：A中干燥的紅紙條不褪色，B中濕潤的紅紙條褪色。②實驗結(jié)論：干燥的氯氣沒有漂白作用，氯氣與水反應(yīng)生成具有漂白性的物質(zhì)。(2)探究氯氣與水反應(yīng)的產(chǎn)物①將光亮的鎂條放入試管中，再向試管中滴加氯水，可觀察到鎂條表面有氣泡產(chǎn)生，說明氯水中含有H＋。②向盛有氯水的試管中滴加AgNO3溶液，可觀察到溶液中生成白色沉淀，說明氯水中含有Cl－。③向盛有氯水的試管中滴加紫色石蕊溶液，可觀察到溶液先變紅，后褪色，說明氯水中含有酸性物質(zhì)及具有漂白作用的物質(zhì)。(3)氯氣溶于水后，與水發(fā)生反應(yīng)生成鹽酸和漂白性物質(zhì)，反應(yīng)方程式為Cl2＋H2O=HCl＋HClO。(4)次氯酸的性質(zhì)①弱酸性：比碳酸酸性弱。②不穩(wěn)定性：2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑，新制的氯水常保存在棕色試劑瓶中。③漂白性和殺菌作用：能使有色布條、品紅等有色物質(zhì)褪色。(1)新制的氯水呈黃綠色，你認為新制的氯水中的含氯物質(zhì)可能有哪些？提示氯氣、鹽酸、次氯酸。(2)新制的氯水久置后會變?yōu)槭裁慈芤?，寫出反?yīng)的化學(xué)方程式。提示變?yōu)橄←}酸，2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑。4.氯氣與堿的反應(yīng)(1)與氫氧化鈉溶液反應(yīng)——制取“84”消毒液①反應(yīng)方程式：Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O。②“84”消毒液的有效成分是：次氯酸鈉(NaClO)。(2)與石灰乳反應(yīng)——制取漂白粉①反應(yīng)方程式：2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。②漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2和CaCl2，有效成分是Ca(ClO)2。③漂白粉的漂白原理：利用復(fù)分解反應(yīng)原理，漂白粉中的Ca(ClO)2與空氣中的水和二氧化碳反應(yīng)生成具有漂白性的HClO。④漂白粉長期露置于空氣中，最終生成CaCl2而失效，有關(guān)反應(yīng)方程式為Ca(ClO)2＋H2O＋CO2=CaCO3↓＋2HClO、2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑、CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑。⑤漂白粉應(yīng)密封、避光保存，并置于陰涼干燥處。(1)次氯酸鹽比次氯酸穩(wěn)定，不易分解且次氯酸鹽固體比氯水(次氯酸)易于貯存和運輸，故生產(chǎn)、生活中常用次氯酸鹽(如漂白粉)代替次氯酸做漂白劑和消毒劑。(2)具有漂白和消毒作用的含氯化合物有次氯酸、次氯酸鹽(次氯酸鈣、次氯酸鈉)、二氧化氯(ClO2)。二氧化氯的漂白和消毒能力比氯氣強且使用起來更安全。(3)漂白粉與“84”消毒液的漂白原理相同，均為次氯酸鹽與空氣中的水和二氧化碳反應(yīng)生成具有漂白作用的次氯酸。1.(2019·日照高一期中)下列關(guān)于氯氣的敘述中正確的是()A.若氯氣發(fā)生泄漏，應(yīng)立即向下風(fēng)地區(qū)轉(zhuǎn)移B.用管子把氯氣通入老鼠洞中可以滅鼠C.氯氣不能溶于水，所以可用排水法收集D.氯氣、氯水和液氯是同一種物質(zhì)，都屬于純凈物[答案]B[解析]氯氣有毒且密度比空氣的大，若發(fā)生泄漏，應(yīng)立即向上風(fēng)地區(qū)轉(zhuǎn)移，并用濕毛巾捂住口鼻，A項錯誤；氯氣有毒，所以可以滅鼠，B項正確；氯氣能溶于水，1體積水可溶解約2體積氯氣，故不能用排水法收集，可以用排飽和食鹽水法收集，C項錯誤；氯氣與液氯是同一種物質(zhì)，屬于純凈物，但氯水屬于混合物，D項錯誤。2.下列實驗現(xiàn)象的描述正確的是()A.氫氣在氯氣中燃燒，發(fā)出蒼白色火焰，瓶口上方形成白色煙霧B.鐵絲在氯氣中燃燒，產(chǎn)生棕紅色的煙，產(chǎn)物溶于水，溶液呈淺綠色C.銅絲在氯氣中燃燒，產(chǎn)生棕黃色的煙，產(chǎn)物溶于水，溶液呈藍綠色D.鈉在空氣中燃燒，發(fā)出黃色火焰，生成白色固體[答案]C[解析]氫氣在氯氣中燃燒，發(fā)出蒼白色火焰，瓶口形成白霧，沒有煙，A項錯誤；鐵與氯氣反應(yīng)生成FeCl3，F(xiàn)eCl3溶液呈黃色，B項錯誤；鈉與空氣中的氧氣反應(yīng)，生成的過氧化鈉為淡黃色固體，D項錯誤。3.(2019·天津高一檢測)下列氯化物中，既能由金屬和氯氣直接化合制得，又能由金屬和鹽酸反應(yīng)制得的是()A.CuCl2 B.MgCl2C.FeCl2 D.FeCl3[答案]B[解析]CuCl2可以由Cu與Cl2化合制得，不能由Cu和鹽酸反應(yīng)制得，A項不符合題意；MgCl2可以由Mg與Cl2化合制得，也可以由Mg和鹽酸反應(yīng)制得，B項符合題意；Fe和Cl2化合生成FeCl3，F(xiàn)e和鹽酸反應(yīng)生成FeCl2，C、D項均不符合題意。4.常用氯氣給自來水消毒，某學(xué)生用自來水配制下列物質(zhì)的溶液，不會產(chǎn)生明顯藥品變質(zhì)的是()A.氯化鋁 B.硝酸銀C.碳酸鈉 D.石蕊[答案]A[解析]用自來水配制AgNO3溶液時有AgCl沉淀產(chǎn)生；配制Na2CO3溶液時混入NaCl；配制石蕊溶液會與HClO反應(yīng)而使其變質(zhì)。5.(2018·紹興高一檢測)下列關(guān)于氯水中的敘述正確的是()A.新制氯水中只含有Cl2和H2OB.新制氯水可以使紫色石蕊溶液先變紅后褪色C.光照氯水有氣泡冒出，該氣體是氯氣D.氯水放置數(shù)天后，溶液的酸性減弱[答案]B[解析]氯水會呈現(xiàn)酸性，所以會使石蕊溶液變紅，由于氯水中含有次氯酸，所以會使溶液最終變?yōu)闊o色，B正確；光照氯水時次氯酸分解會產(chǎn)生氧氣，所以冒出氣泡的主要成分是氧氣，C不正確；氯水放置數(shù)天后由于次氯酸分解會產(chǎn)生鹽酸，導(dǎo)致溶液的酸性增強而不是減弱，D不正確。6.檢驗氯化氫氣體中是否混有氯氣，可采用的方法是()A.用干燥的藍色石蕊試紙B.用濕潤的有色布條C.將氣體通入硝酸銀溶液中D.用滴有酚酞的NaOH溶液[答案]B[解析]A項，干燥的藍色石蕊試紙遇HCl不變紅色，遇Cl2不變紅也不褪色，不能檢驗；B項，HCl不能使?jié)駶櫟挠猩紬l褪色，Cl2能使?jié)駶櫟挠猩紬l褪色，能檢驗是否有Cl2；C項，HCl氣體通入AgNO3溶液中發(fā)生反應(yīng)HCl＋AgNO3=AgCl↓＋HNO3，Cl2通入AgNO3溶液中發(fā)生反應(yīng)Cl2＋H2O=HCl＋HClO、HCl＋AgNO3=AgCl↓＋HNO3，不能檢驗；D項，HCl和Cl2都能使滴有酚酞的NaOH溶液褪色，不能檢驗。規(guī)律總結(jié)Cl2和HCl都能與AgNO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀，不能用AgNO3溶液鑒別Cl2和HCl兩種氣體，也不能用AgNO3溶液檢驗Cl2中混有的HCl氣體。7.如圖所示，A處通入Cl2，當(dāng)打開B閥關(guān)閉E閥時，C處干燥的紅色布條沒有明顯變化，當(dāng)關(guān)閉B閥打開E閥時，C處干燥的紅色布條褪色。則D瓶中裝的物質(zhì)可能是()A.濃硫酸 B.濃NaOH溶液C.水 D.足量石灰水[答案]C[解析]當(dāng)打開B閥關(guān)閉E閥時，C處紅色布條沒有明顯變化，說明通入的是干燥的氯氣。關(guān)閉B閥打開E閥時，Cl2進入D中，C處紅色布條褪色，說明Cl2通過D時吸收了水分，變成了潮濕的氯氣。A項中濃硫酸能干燥氯氣；氯氣和堿能夠發(fā)生反應(yīng)，因此Cl2能被B項或D項中的堿液吸收。8.(2019·菏澤高一檢測)某同學(xué)應(yīng)用如圖所示的方法研究物質(zhì)的性質(zhì)，其中氣體a的主要成分是氯氣，雜質(zhì)是空氣和水蒸氣。回答下列問題：(1)該項研究(實驗)的主要目的是________________________________________________________________________________________________________________________。(2)濃硫酸的作用是_______________________________________________________________________________________________________________________________________，與研究目的直接相關(guān)的實驗現(xiàn)象是______________________________________________________________________________________________________________________。(3)從物質(zhì)性質(zhì)的方面來看，這樣的實驗設(shè)計存在事故隱患，事故隱患是_____