氯气及氯的化合物
以海水制氯为情境,认识氯气的物理性质与强氧化性,通过氯气与金属、水、碱的反应理解氯水的成分和次氯酸的漂白性、不稳定性,掌握漂白粉的制备与使用,并学会检验溶液中的氯离子。
这一页讲的是必修第一册 第3专题 从海水中获得的化学物质 · 氯气及氯的化合物里的「氯气及氯的化合物」,教材要求做到:能写出氯气与水、氢氧化钠、石灰乳反应的化学方程式,指出漂白粉的有效成分。。它不是凭空出现的——要先会「人类对原子结构的认识」,这一页才读得顺。学完之后,它会直接支撑「金属钠及钠的化合物」。下面配了 8 道诊断题,其中基础 2 道、进阶 6 道,答案与解析全部公开;先自己做一遍,再对照解析找断点。
掌握标准
- 能写出氯气与水、氢氧化钠、石灰乳反应的化学方程式,指出漂白粉的有效成分。
- 能解释新制氯水与久置氯水成分的差异,并设计实验检验其中的氯离子。
先修关系
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诊断题(共 8 道,答案与解析全公开)
第 1 题 基础
下列关于氯气物理性质的说法中,正确的是( )
- 氯气是无色无味的气体,密度比空气小
- 氯气是黄绿色、有刺激性气味的气体,密度比空气大
- 氯气极易溶于水,常温下1体积水约可溶解700体积氯气
- 氯气加压液化后得到无色透明的液体
看答案与解析
答案:B
解析:氯气是黄绿色、有刺激性气味的气体,相对分子质量71,密度明显大于空气;常温下1体积水只能溶解约2体积氯气,属可溶而不属极易溶;加压液化后得到的是黄绿色油状液体。因此A、C、D三处描述均与事实不符,只有B正确,故选 B。
第 2 题 基础
工业上用氯气与石灰乳反应制取漂白粉,漂白粉的有效成分是____(填化学式)。
看答案与解析
答案:Ca(ClO)2
解析:氯气与石灰乳反应为 2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O,产物中次氯酸钙含次氯酸根,具有强氧化性,能使有色物质褪色,是漂白粉的有效成分;氯化钙没有漂白能力,只是反应的副产物。所以答案依据该反应方程式确定为 Ca(ClO)2。
第 3 题 进阶
向新制氯水中滴入几滴紫色石蕊试液,可观察到的现象是( )
- 溶液只变红,长时间不褪色
- 溶液只褪色,不变红
- 溶液先变红,随后红色逐渐褪去
- 溶液颜色无明显变化
看答案与解析
答案:C
解析:新制氯水中含有Cl2、HClO、H+、Cl-、ClO-等微粒,其中H+使紫色石蕊先变红,而HClO具有强氧化性,能把已变红的石蕊氧化破坏,使红色随后褪去。两个过程先后发生,因此看到的是先变红后褪色,故选 C。
第 4 题 进阶
实验室用氢氧化钠溶液吸收多余氯气,该反应的化学方程式为____。
看答案与解析
答案:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
解析:氯气与碱反应时自身发生歧化:一部分氯原子由0价降为-1价生成NaCl,另一部分由0价升为+1价生成NaClO,同时生成水。按得失电子守恒配平即得 Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,故答案为该方程式。
第 5 题 挑战
要检验某无色溶液中是否含有氯离子,下列操作与现象组合正确的是( )
- 直接滴加硝酸银溶液,只要出现白色沉淀就证明含氯离子
- 先加稀硝酸酸化,再滴加硝酸银溶液,出现不溶于稀硝酸的白色沉淀
- 先加稀盐酸酸化,再滴加硝酸银溶液,出现白色沉淀
- 加入氢氧化钠溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体
看答案与解析
答案:B
解析:检验氯离子必须排除碳酸根等干扰离子:A中未酸化,碳酸根同样生成白色沉淀;C中改用稀盐酸酸化,反而向体系中引入了氯离子,结论失效;D是检验铵根离子的方法,与氯离子无关。只有先用稀硝酸酸化再加硝酸银,得到不溶于稀硝酸的白色沉淀,才能确证氯离子存在,故选 B。
第 6 题 进阶
标准状况下2.24 L氯气恰好被氢氧化钠溶液完全吸收,消耗氢氧化钠的物质的量为多少摩尔?只填数值。
看答案与解析
答案:0.2
解析:标准状况下气体摩尔体积为22.4 L/mol,故 n(Cl2)=2.24÷22.4=0.1 mol;由 Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O 可知氯气与氢氧化钠的物质的量之比为1:2,所以消耗氢氧化钠 2×0.1=0.2 mol,答案依据化学方程式计量关系。
第 7 题 挑战
新制氯水久置后成分发生什么变化?请说明原因,并写出检验久置氯水中氯离子的操作与现象。
看答案与解析
答案:成分变化:新制氯水含Cl2、HClO、H+、Cl-、ClO-等多种微粒,久置后HClO见光分解放出O2并生成HCl,Cl2也随之不断消耗,最终溶液变成很稀的盐酸;原因与检验:HClO不稳定,2HClO=2HCl+O2,因此久置后只余H+、Cl-和水,检验时取少量试样先加稀硝酸酸化,再滴加硝酸银溶液,若出现不溶于稀硝酸的白色沉淀即说明含氯离子。
解析:久置氯水颜色变浅直至无色、漂白性消失,本质是次氯酸分解并带走了溶解的氯气,酸性反因生成盐酸而增强;检验时必须先酸化排除碳酸根干扰、且不能用盐酸酸化,否则引入氯离子使结论失真。答案依据次氯酸的不稳定性与氯化银沉淀的特征。
第 8 题 进阶
关于漂白粉的性质与使用,下列说法正确的是( )
- 漂白粉的有效成分是氯化钙,靠钙离子起漂白作用
- 漂白粉在空气中久置,会与二氧化碳、水反应生成次氯酸并因次氯酸分解而逐渐失效
- 漂白粉溶于水后溶液呈中性,因而不能漂白有色物质
- 漂白粉与稀盐酸反应可直接得到纯净干燥的氯气
看答案与解析
答案:B
解析:漂白粉的有效成分是次氯酸钙而不是氯化钙,A错;它在空气中吸收二氧化碳和水分,发生 Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO,生成的次氯酸见光分解,故长期存放会失效,B正确;其水溶液因次氯酸根水解而呈碱性并能漂白,C错;与盐酸反应制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气,须经除杂干燥,D错,故选 B。
课标对应
…了解氯、氮、硫及其重要化合物的主要性质,认识这些物质在生产生活中的应用…
《课程标准》原文节选(che-2017:G.NR.05)
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