富集在海水中的元素-氯(知识与题型归纳).doc
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- 富集 海水 中的 元素 知识 题型 归纳
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1、富集在海水中的元素富集在海水中的元素氯氯 【学习目标】【学习目标】 1了解氯气的物理性质,理解氯气的化学性质。 2了解氯气的实验室制法和用途。 3了解 Cl 检验,了解卤素的性质。 【要点梳理】【要点梳理】 要点一、要点一、氯元素氯元素在自然界中在自然界中的存在的存在和和氯气的物理性质氯气的物理性质 1氯元素的存在 在自然界里,氯元素以化合态存在,游离态的氯只能通过人工方法而制得。氯元素是最重要的“成盐元素”, 主要以 NaCl 的形式存在于海水和陆地的盐矿中。海洋中含盐 3%,主要是 NaCl,还含有 MgCl2、MgSO4等盐类, 致使海水既咸又苦,不能直接饮用。 人体体液中的 Na+和
2、Cl 对于调节体液的物理和化学特性, 保证体内正常的生理活动和功能发挥着重要作用。 人体每天必须经过食物和食盐来补充人体所缺失的 Na+和 Cl 。 2氯气的物理性质 氯气是一种黄绿色、 具有强烈刺激性气味的有毒气体, 在低温和加压情况下可以转化 为液态(液氯)和固态。氯气能溶于水,25C 时,1 体积的水可以溶解 2 体积的氯气, 所得水溶液称为氯水。 在实验室闻氯气气味时,应该用手轻轻在瓶口扇动,仅使极少量的氯气飘过鼻孔,如 右图所示,闻其他气体的气味时也应采用这种方法。 注意: 应注意气体溶解度的表示方法与固体不同, 固体的溶解度是在一定温度下, 溶液达到饱和状态时, 100g 溶剂(水
3、)中溶解的溶质的质量(g) 。气体的溶解度用体积比表示,与温度、压强有关,如常温(25C)常压 下,氯气可以溶解于水,应理解为 1L 水中可溶解 2L 的氯气或体积水中可溶解体积的氯气。 要点二、要点二、氯气的化学性质氯气的化学性质 要点诠释:要点诠释: 氯是第 17 号元素,其原子的最外层有个电子,在化学反应过程中很容易得一个电子形成氯离子(Cl ) 即达到个电子的稳定结构,表现为典型的非金属性。氯气是双原子分子,其分子虽已达到电子稳定结构但不 是最稳定状态,在一定条件下易与其他物质发生化学反应,通常做氧化剂,且是强氧化剂。氯气非常活泼,因而 在自然界中无游离态的氯存在,化合态的氯主要以-1
4、 价的氯化物形式存在于自然界中。 1与金属的反应 大多数金属在点燃或灼热的条件下, 都能与氯气发生反应生成氯化物。 对于有变价的金属元素和氯气发生反 应时生成其高价氯化物。如 Fe 与 Cl2反应不管 Fe 是否过量都只能生成 FeCl3。 Cl2+2Na 点燃 2NaCl 3Cl2+2Fe 点燃 2FeCl3 Cl2+Cu 点燃 CuCl2 但在常温下干燥的氯气不与铁反应,所以可以将液氯储存在钢瓶里。 2与非金属反应 H2+Cl2 点燃 2HCl。 现象:氢气在氯气中安静燃烧,发出苍白色火焰,瓶口上方有白雾。 注意: (1)光照 H2和 Cl2的混合气体时,会发生爆炸,因此工业生产是用点燃的
5、方法来生产盐酸,绝对不 能用光照的方法。 (2)工业盐酸呈黄色是因其中混有 FeCl3。 拓展延伸: 2P+3Cl2 (少量) 点燃 2PCl3(白雾) 2P+5Cl2 (足量) 点燃 2PCl5(白烟) 3与水反应 (1)氯气与水反应的情况 在常温下,溶于水中的部分 Cl2与水发生反应,生成盐酸(HCl)和次氯酸(HClO) :Cl2+H2O=HCl+HClO。 Cl2既被氧化又被还原,氧化剂、还原剂都是 Cl2。 (2)次氯酸的重要性质 强氧化性:HClO 中+1 价 Cl 表现出很强的得电子能力,得电子还原成 Cl ,其氧化性比 Cl 2还强。HClO 以其强氧化性杀死水中的病菌,起到消
6、毒的作用,还能使染料和有机物质褪色而具有漂白作用。 弱酸性:HClO 是一元弱酸,酸性比碳酸还弱,在水中只有少部分发生电离:HClO H+ClO 。 不稳定性:HClO 只存在于水溶液中,在光照下易分解放出氧气:2HClO 光照 2HCl+O2。 4与碱反应 Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(可作漂白液,有效成分为 NaClO) 。 2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。漂白粉(或漂粉精)的有效成分均为 Ca(ClO)2。 要点三、要点三、氯水的成分和性质氯水的成分和性质 富集在海水中的元素富集在海水中的元素氯氯 1氯水及液氯的区别 液氯 新制氯水
7、 久置氯水 成分 Cl2 Cl2、HClO、H2O、H+、Cl 、ClO、OH H+、Cl 、H 2O 分类 纯净物 混合物 混合物 颜色 黄绿色 黄绿色 无色 性质 氧化性 酸性、氧化性、漂白性 酸性 要点诠释:要点诠释: 氯水久置,会因 HClO 的分解导致其中的 Cl2全部与 H2O 反应,HClO 完全分解成盐酸和 O2,使溶液酸性增 强,失去强氧化性而变质(久置氯水实为极稀的盐酸) 。 2氯水的性质 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;Cl 的性质。 在不同的反应中,氯水起作用的成分不同,现列表如下: 所加试剂 参与
8、反应的微粒 实验现象 离子方程式或解释 AgNO3溶液 Cl 白色沉淀 Cl +Ag+=AgCl Na2CO3固体 H+ 有气泡产生 2H+CO32 =CO 2+H2O 有色布条 HClO 布条颜色褪去 发生氧化还原反应 FeCl2溶液 Cl2 溶液变棕黄色 2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl 石蕊溶液 HClO、H+ 先变红后褪色 酸性和漂白性 镁粉 Cl2、H+ 氯水的颜色褪去并有气泡产生 Mg+Cl2=Mg2+2Cl Mg+2H+=Mg2+H2 要点四、要点四、氯气的实验室制法氯气的实验室制法富集在海水中的元素富集在海水中的元素氯气的实验室制法氯气的实验室制法】 1、原理: MnO2+4
9、HCl (浓) MnCl2+Cl2+2H2O 或:2KMnO4+16HCl (浓)=2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O 注:若用 KMnO4制 Cl2,则不需加热。 2、发生装置: 固+液加热型 3、净化:将气体通过盛有饱和食盐水的洗气瓶 4、干燥:将气体通过盛有浓硫酸的洗气瓶 5、收集:用向上排空气法或排饱和食盐水法。 6、尾气吸收:用 NaOH 溶液吸收多余的氯气,防止污染空气。 注:Ca(OH)2的溶解度太小,所以尾气吸收时不用石灰水,而用 NaOH 溶液。 7、验满方法 将湿润的淀粉-KI 试纸靠近盛 Cl2的瓶口,观察到试纸立即变蓝,则证明已集满。 将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛
10、 Cl2的瓶口,观察到试纸先变红后褪色,则证明已集满。 要点五、要点五、氯离子的检验氯离子的检验 1试剂:稀硝酸、AgNO3溶液。 2操作:取待测液 2mL 加入试管中,先滴入少量稀硝酸,然后再滴入 AgNO3溶液。 3现象及结论:产生白色沉淀,该溶液中含有 Cl 。 4原理:Ag+Cl =AgCl。 要点诠释:要点诠释: (1)加稀硝酸的目的是排除 CO32 的干扰,因为 Ag 2CO3是可以溶于稀硝酸的白色不溶物。因此,鉴定时可以 将加试剂的顺序颠倒,即可以先加 AgNO3,再加稀硝酸。若生成不溶于稀硝酸的白色沉淀,同样可以证明溶液 中有 Cl 。 (2)不用稀盐酸、稀硫酸酸化,否则引入
11、Cl 、SO 4 2产生干扰。 要点六、要点六、成盐元素成盐元素卤素卤素 1卤素的原子结构 在元素周期表中,与氯元素处于同一纵行第A 族的元素还有氟(F) 、溴(Br) 、碘(I) 、砹(At,人 工合成元素) 。与氯元素一样,这些元素原子的最外电子层都有 7 个电子,都是典型的非金属元素。由于第A 族元素都能与 Na、K、Ca、Mg 等金属化合生成盐,所以统称为卤素(成盐元素) 。 2物理性质 F2 Cl2 Br2 I2 颜色 淡黄绿色 黄绿色 深红棕色 紫黑色 状态 气态 气态 液态 固态 水中溶解性 反应 可溶 可溶 微溶 熔沸点 逐渐升高 Cl2、Br2、I2易溶于苯、CCl4、汽油等
12、有机溶剂。 注意:从溴水中萃取出 Br2,可向其中加入苯,振荡、静置,溶液分两层,上层橙红色,下层为水层,近乎 无色;从碘水中萃取 I2,可向其中加入 CCl4,振荡、静置,溶液分两层,上层(水层)近乎无色,下层为紫红 色(已知苯的密度小于水的密度,CCl4的密度大于水的密度,且二者均不溶于水) 。 3卤素的化学性质 氯是第A 族中的代表性元素。氟、溴、碘的单质的化学性质与氯气相似,都具有氧化性,并随元素原子核 电荷数的增大而逐渐减弱。 (1)与 H2的反应:H2+X2=2HX 氟气在冷暗处即可剧烈化合爆炸;氯气受光照或混合点燃时反应;溴加热时缓慢与 H2化合;碘持续加热, 缓慢化合,同时又分
13、解。 (2)与 H2O 的反应,从 F2I2逐渐减弱: F2:2F2+2H2O=4HF+O2(剧烈) Cl2:Cl2+H2O=HCl+HClO X2+H2O HX+HXO(X 为 Br 或 I) (3)与碱溶液反应: X2+2NaOH=NaX+NaXO+H2O(X 为 Cl、Br、I,反应能力逐渐减弱) (4)与金属反应,从 F2I2反应能力逐渐减弱。常见金属 Na、K、Mg、Al、Fe、Cu、Zn 等均能与卤素单 质反应。如:2Fe+3Br2=2FeBr3,Fe+I2 FeI2(I2的氧化性不强,与变价金属反应得低价盐) 。 (5)卤素单质间的置换反应: Cl2+2Br =2Cl+Br 2;
14、Cl2+2I =2Cl+I 2;Br2+2I =2Br+I 2。氧化性:Cl2Br2I2;还原性:Cl BrI。 【典型例题】【典型例题】 类型一、类型一、氯气的物理性质氯气的物理性质 例 1、下列说法正确的是( ) A液氯的成分是氯分子和水 B可用鼻子直接靠在集气瓶口闻氯气的气味 C可用向上排空气法收集氯气 D实验中,可用水吸收剩余的氯气 【思路点拨】氯气的物理性质:氯气是一种黄绿色、具有刺激性气味的有毒气体,密度大于空气,在水中溶 解性不大,易液化。 【答案】C 【解析】氯气在低温和加压时会变为液体,称为液氯,是一种纯净物,所以 A 错误;氯气有毒,闻其气味的 方法:用手在集气瓶口轻轻扇动
15、,使极少量的氯气飘进鼻孔,所以 B 错误;氯气的密度比空气大,所以可以用 向上排空气法收集,因此 C 正确;由于氯气在水中的溶解性不大,所以不能用水吸收余氯,所以 D 错误。 【总结升华】本题是对氯气物理性质的直接考查。对于物理性质,不仅要记住,还要会应用,如颜色、气味、 状态、密度、溶解性等性质在氯气制取中收集方法的选择上的应用。 举一反三:举一反三: 【变式 1】下列关于液氯和氯气的说法正确的是( ) 。 A液氯和氯气不是同种物质 B标准状况下 Cl2的密度约为 3.17 gL 1 C液氯不导电,是非电解质,氯气能导电,是电解质 D液氯是混合物,氯气是纯净物 【答案】B 【解析】标准状况下
16、 Cl2的密度约为:71g/(22.4 Lmol-1)= 3.17 gL 1 【变式 2】关于氯气的叙述中,下列正确的是 ( ) A氯气是一种黄绿色、有毒的气体 B氯气在自然界中既可以以化合态存在,也可以以游离态存在 C氯气不能溶解于水,所以可用排水法收集氯气 D氯气、氯水、液氯是同一种物质,只是状态不同,都属于纯净物 【答案】A 类型二、类型二、氯气的氯气的化学化学性质性质 例 2、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( ) ACuCl2 BFeCl2 CFeCl3 DAlCl3 【思路点拨】具有可变价态的金属(如 Fe、Cu 等)与氯气反应,生成高价态金
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