学案富集在海水中的元素氯.ppt
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1、学案12 富集在海水中的元素氯,轻松学教材qing song xue jiao cai,一氯气,氯气,化学性质,二HClO的性质,三检测Cl-的方法,四卤素的性质及递变规律1.卤素包括(41)FClBrIAt五种元素,它们原子的最外电子层都有(42)7个电子,易(43)得(44)1个电子达到8电子的稳定结构,都是非金属元素且随着核电荷数的增加,其单质的(45)氧化性逐渐减弱,2.在通常状况下,溴是(46)深红棕色的液体,易挥发实验室保存液溴时需要在试剂中加水以起到液封的作用地球上99%的溴元素以Br-的形式存在于海水中,故溴被称为“海洋元素”从海水中提取溴,一般要经历浓缩氧化和提取三个步骤,写
2、出用氯气氧化苦卤中的Br-的离子方程式(47)Cl2+2Br-2Cl-+Br2,溴化银见光易分解,常用做48感光剂,3.在通常状况下,碘是(49)紫黑色的固体,易升华从碘水中提取碘,用到的方法有萃取蒸馏,提纯含泥沙的粗碘用(50)升华法碘具有极其重要的生理作用为了消除碘缺乏病,我国政府规定在食用盐中必须加入一定量的(51)KIO3碘(I2)遇淀粉显(52)蓝色,人工降雨常使用的药剂有(53)AgI(54)干冰,体验热身ti yan re shen,1.(2009潍坊模拟)已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气,现按如图进行卤素的性质实验玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球,反应一段时间后,对图
3、中指定部位颜色描述正确的是(),答案:A,解析:本题考查化学反应事实,情境新颖简洁清晰,属于创新实验设计该实验运用氧化还原反应及卤素单质的物理特性,考查卤素间的置换反应,反应流程为:,2.已知,下列叙述错误的是()A.反应和互为可逆反应B.反应中I2既做氧化剂又做还原剂C.反应中IO-3做氧化剂D.检验加碘盐中的KIO3可用淀粉KI溶液和食醋,答案:A,解析:反应与条件不同,不属于可逆反应,3.下列关于消毒剂(主要成分是NaClO)的使用和保存不正确的是()A.将消毒液放在阴凉避光的地方B.盛混合液的容器盖上可留一个透气小孔C.在使用时,要适当稀释,消毒液不是越浓越好D.可与洁厕剂(含有盐酸)
4、混合使用,答案:D,解析:NaClO水解产生HClO,受光照会分解出O2,故应放在阴凉避光的地方,容器盖上可留一个透气小孔,使用时适当稀释消毒效果好且对环境无污染,与洁厕剂混合使用会反应产生Cl2:ClO-+Cl-+2H+=Cl2+H2O,4.1.8 g 某金属在氯气中燃烧,质量增加了7.1 g,该金属是()A.FeB.AlC.NaD.Cu,答案:B,5.如图所涉及的物质均为中学化学中的常见物质,其中CDE为单质,其余为化合物它们存在如下转化关系,反应中生成的水及次要产物均已略去,(1)写出B的名称_,F的化学式_(2)指出MnO2在相关反应中的作用,反应中是_剂;反应中是_剂(3)若反应是在
5、加热条件下进行,A是_;若反应是在常温条件下进行,A是_若在上述两种条件下得到等量的C单质,反应中转移的电子数之比为_,浓盐酸,Fe3O4,催化,氧化,KClO3,H2O2,21,解析:此题的关键在MnO2的作用和对变价金属铁的判断在中学阶段,MnO2在用KClO3加热或双氧水分解制O2时均做催化剂,在和浓盐酸加热反应制氯气时做氧化剂,则CD可能是氧气氯气,AB可能是KClO3H2O2或浓盐酸;由,重点探究zhong dian tan jiu,一氯水的成分及性质,1.成分:三种分子(H2OCl2HClO)四种离子(ClO-Cl-H+OH-),2.性质:氯水的多种成分决定了它具有多重性质(1)C
6、l2的强氧化性;(2)HCl的强酸性;(3)HClO的强氧化性弱酸性;(4)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:,3.液氯新制氯水久置氯水的比较,【例1】(2009潍坊模拟)如图是一种试验某气体化学性质的实验装置,图中B为活塞,如先打开B,在A处通入干燥氯气,C中红色布条颜色无变化;当关闭B时,C中红色布条颜色褪去,则D瓶中盛有的溶液是()A.浓H2SO4B.饱和NaCl溶液C.浓NaOH溶液D.浓NaBr溶液,答案:B,解析:当B打开时,干燥的Cl2直接进入C试管,布条不褪色;当关闭B时,干燥的Cl2先进入D瓶后再进入C试管,红色布条褪色,说明D中的溶液不与Cl2反
7、应,还可以提供水,使其成为潮湿的Cl2,对照选项逐一分析,符合题目要求的只有B项,【方法归纳】干燥的氯气无漂白作用,起漂白作用的是Cl2与H2O反应生成的HClO在处理同类型题目时需要考虑两个方面,一方面是氯气被吸收导致无漂白作用;另一方面是氯气被干燥后失去漂白作用,类比迁移lei bi qian yi,1.(2009潍坊质检)下列有关化学反应过程或实验现象的叙述中,正确的是(),A.氯气的水溶液可以导电,说明氯气是电解质B.漂白粉和明矾都常用于自来水的处理,二者的作用原理是相同的C.氯气可以使湿润的有色布条褪色,但实际起漂白作用的物质是次氯酸而不是氯气D.在滴有酚酞的Na2CO3溶液中,加入
8、BaCl2溶液后溶液的红色褪去,说明BaCl2溶液具有酸性,答案:C,解析:电解质必须是化合物,氯气是单质,既不是电解质,也不是非电解质,A选项错误;漂白粉是利用强氧化性杀菌消毒,而明矾净水原理是利用Al 3+水解生成的Al(OH)3胶体吸附杂质,B,重点探究zhong dian tan jiu,二漂白粉次氯酸的性质,1.氯气与碱的反应及应用,特别提醒:(1)“有效氯”是指漂白粉与浓盐酸反应生成Cl2的质量与漂白粉质量之比,其反应方程式为:Ca(ClO)2+4HCl(浓)=2Cl2+CaCl2+2H2O(2)由于Ca(OH)2是微溶物,Ca(OH)2溶液浓度较小,现在工业上采用把Cl2通入消石
9、灰或石灰乳的方法来制取漂白粉,而实验室中吸收多余Cl2要使用NaOH溶液,2.次氯酸的性质HClO分子的结构式为HOCl(氧处于中心),所以电子式为 次氯酸次氯酸钙等有多方面的性质,经常用到以下几方面性质:,(2)ClO-是一种弱酸的酸根阴离子,能发生水解反应:ClO-+H2OHClO+OH-,所以次氯酸钙溶液显碱性若遇到铁盐铝盐易发生双水解反应:3ClO-+Fe3+3H2O=Fe(OH)3+3HClO,(3)HClO和ClO-都具有强氧化性,无论酸性碱性条件下都可以跟亚铁盐碘化物硫化物等发生氧化还原反应硫酸亚铁溶液遇漂白粉:2Fe2+5ClO-+5H2O=2Fe(OH)3+Cl-+4HClO
10、,(5)次氯酸钙中的Ca 2+ClO-可以表现出一些综合性质如:少量二氧化碳通入次氯酸钙溶液中:Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO过量二氧化碳通入次氯酸钙溶液中:Ca(ClO)2+2CO2+2H2O=Ca(HCO3)2+2HClO,少量二氧化硫通入次氯酸钙溶液中:Ca(ClO)2+SO2+H2O=CaSO4+HClO+HCl比较二氧化碳碳酸钠碳酸氢钠分别跟次氯酸钙溶液反应的差异:Ca(ClO)2+Na2CO3=CaCO3+2NaClO,Ca(ClO)2+NaHCO3=CaCO3+HClO+NaClO,【例2】在实验室里可用下图所示装置制取氯酸钾次氯酸钠和探究氯水的性质,图
11、中:为氯气发生装置;的试管里盛有15 mL 30%KOH溶液,并置于热水浴中;的试管里盛有15 mL 8%NaOH溶液,并置于冰水浴中;的试管里加有紫色石蕊试液;为尾气吸收装置,请填写下列空白:(1)制取氯气时,在烧瓶里加入一定量的二氧化锰,通过_(填写仪器名称)向烧瓶中加入适量的浓盐酸实验时为了除去氯气中的氯化氢气体,可在与之间安装盛有_(填字母)的净化装置A.碱石灰B.饱和食盐水C.浓硫酸D.饱和碳酸氢钠溶液,分液漏斗,B,(2)比较制取氯酸钾和次氯酸钠的条件,二者的差异是_反应完毕经冷却后,的试管中有大量晶体析出右图中符合该晶体溶解度曲线的是(填字母);从的试管中分离出该晶体的方法是(填
12、实验操作名称),碱溶液(或反应物)的浓度不同,反应温度不同 M 过滤,(3)本实验中制取次氯酸钠的离子方程式是_,(4)实验中可观察到的试管里溶液的颜色发生了如下变化,请填写下表中的空白:,解析:(1)除去Cl2中的氯化氢气体,应将气体通过饱和食盐水碱石灰饱和NaHCO3溶液会同时吸收氯化氢气体和Cl2,且饱和NaHCO3溶液会产生CO2,引入杂质气体,(2)由题知,差别有二:一是KOH溶液浓度大(30%),NaOH溶液浓度小(8%);二是反应温度不同(前者用水浴加热,后者在冰水浴中冷却)冷却后有大量晶体析出,说明该物质的溶解度随温度的降低而减小,故应是曲线M分离该晶体的方法是过滤,(4)在紫
13、色石蕊试液中通入Cl2,溶液先变红色,是H+的性质,然后变为无色,是HClO的性质(漂白性),最后通入的Cl2过量时,溶液呈黄绿色,【方法归纳】解答该题时要先搞清各装置的作用,然后通过实验现象来探究氯水的性质,同时通过该题要认识到反应物浓度及条件不同,发生的化学反应不同,类比迁移lei bi qian yi,2.(2009枣庄质检)某化学研究小组的成员经过学习得知,Cl2与H2O发生下列化学反应,并且HClO具有比Cl2更强的氧化性他们为了探究新制饱和氯水的组成和性质而进行了科学实验:先观察了氯水的外观性质以后,又用胶头滴管将该氯水逐滴滴入含有酚酞的NaOH溶液中,边滴边振荡,并连续观察现象,
14、发现溶液的红色逐渐褪去而得无色溶液,以下的一些问题需要请你来配合回答:,(1)请写出新制饱和氯水中含有氯元素物质的化学式:_(2)若不再进行更多的实验,请说明能快速判断氯水中含有Cl2的主要依据:_(3)根据预测,实验中溶液红色褪去的原因可能有两种,请用简要的文字说明之:_;_,Cl2HCl(或Cl-)HClO,氯水显浅黄绿色,HCl中和了NaOH,HClO漂白(氧化)了酚酞,(4)他们又要通过实验进一步探究溶液红色褪去的原因究竟是上述中的还是,在此之前先做了实验预案的设计,请你简述实验的方法现象和理论,(4)取无色溶液 3 mL盛于另一支洁净的试管中,加2滴NaOH 溶液,振荡,观察现象若溶
15、液复现红色,则证明溶液红色褪去的原因是而不是;若溶液仍为无色,则证明溶液红色褪去的原因是而不是,(2)氯水因Cl2的存在而显浅黄绿色,氯水显浅黄绿色就是其中含有Cl2的依据(3)溶液的红色是酚酞与NaOH相互作用的结果,若没有酚酞,NaOH溶液呈无色;若没有NaOH,酚酞溶液也呈无色由“(1)”中的分析可知,新制的氯水中既含有以显强酸性为主的HCl,又含有以显强氧化性为主的HClO,(4)若是氯水中的HCl中和了NaOH而使红色褪去,则溶液中还有酚酞,故可应用验证酚酞存在的方法来证明之;若是氯水中的HClO氧化了酚酞而使红色褪去,则溶液中就没有酚酞了,故可应用验证酚酞不存在的方法来证明之,难点
16、探究nan dian tan jiu,氯气的制备1.实验室制法(制取Cl2的装置如下):,(1)反应原理:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O注意:制取时要注意反应条件是“浓盐酸”和“加热”,一旦盐酸成为稀盐酸,反应将不再进行若无MnO2,可以用KMnO4K2Cr2O7KClO3等氧化剂代替,如2KMnO4+16HCl(浓)=2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O,(2)制备气体的类型:固体+液体 气体(3)收集方法:向上排空气法或排饱和食盐水法(4)验满方法:用湿润的淀粉KI试纸或湿润的蓝色石蕊试纸(5)净化方法:用饱和食盐水或水洗除去HCl,再用浓H2SO4除去水蒸气,
17、(6)吸收装置:多余的Cl2排放到空气中会造成环境污染,必须用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收,2.工业制法电解饱和食盐水,反应的化学方程式为:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2特别提醒:实验室制备纯净干燥的Cl2时,干燥装置一般放到净化装置后面,收集Cl2不能采用排水法,【例3】已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2若用如下图所示的实验装置来制备纯净干燥的氯气,并试验它与金属的反应每个虚线框表示一个单元装置,其中有错误的是(),A.和处B.处C.和处D.处,答案:D,分析:试验设计的目的是制备纯净干燥的Cl2,并检验它的性质中的NaOH溶液能与Cl2反应而使Cl2被吸收掉;
18、不能使Cl2流通;不能使Cl2进入,还缺少加热装置(或答酒精灯),【方法归纳】1.实验室制备Cl2的基本原理:Cl-在强酸性条件下被强氧化剂氧化为Cl2(1)该氧化剂不一定是MnO2,如KMnO4KClO3K2Cr2O7等均能将Cl-氧化成Cl2(2)含Cl-的物质也不一定非得是浓盐酸,也可以是NaCl和浓H2SO4,其中Cl-是还原剂,浓H2SO4提供浓酸条件,2.浓盐酸与MnO2反应制Cl2,该条件必须是浓盐酸,由于稀盐酸c(H+)较小,Cl-还原性弱,可见,物质的氧化性或还原性除取决于物质本身的性质外,还与溶液中离子浓度大小酸性强弱有关,类比迁移lei bi qian yi,3.现用浓盐
19、酸MnO2共热制Cl2,并用Cl2和Ca(OH)2反应制少量漂白粉现已知反应2Cl2+2Ca(OH)2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O,温度稍高即发生副反应:6Cl2+6Ca(OH)25CaCl2+Ca(ClO3)2+6H2O甲乙丙三人分别设计三个实验装置,如下图所示:,(1)请从以下几个方面对上述甲乙丙三套装置的优缺点作出评析,并选择符合题目要求的选项填在表格内:a.不容易控制反应速率b.容易控制反应速率c.有副反应发生d.可防止副反应发生e.污染环境f.可防止污染环境,d,ae,f,ac,b,ce,(2)上述装置中,甲由AB两部分组成,乙由CDE三部分组成,丙由FG两部分组成,从上述
20、甲乙丙三套装置中选出合理的部分(按气流从左到右的方向),组装一套较完善的实验装置(填编号)_,FBE,(3)实验中若用12 mol/L的浓盐酸100 mL与足量的MnO2反应,最终生成Ca(ClO)2的物质的量总小于0.15 mol(假定各步反应均无反应损耗且无副反应发生),其可能的主要原因是_,MnO2只能氧化浓盐酸,随着反应进行,HCl浓度减小,还原性减弱,反应不能继续进行,解析:解答本题时应抓住以下几方面,一是Cl2的发生装置,二是Cl2与Ca(OH)2反应装置,三是Cl2吸收装置显然甲装置缺陷在于Cl2发生装置与Cl2吸收装置,乙装置缺陷仍是Cl2发生装置与Cl2制漂白粉反应,装置,丙
21、装置的缺陷是Cl2与Ca(OH)2反应装置及Cl2吸收装置因而最佳装置组合是FBE同时要特别注意MnO2与浓盐酸在加热时发生反应,随着反应的进行,HCl物质的量减小,浓盐酸变为稀盐酸,稀盐酸不再与MnO2反应,故最终生成Ca(ClO)2的物质的量总是小于0.15 mol,实验探究shi yan tan jiu,用萃取分液分离提纯卤素单质1.萃取的原理:利用溶质在互不相溶的两溶剂里的溶解度不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来2.萃取剂必须具备的条件:(1)溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中的大;(2)萃取剂与原溶剂互不相溶;(3)萃取剂与被提取的溶质不发生反应,3.操作步
22、骤:混合振荡;静置分层;分液4.所用仪器:分液漏斗(必备)烧杯铁架台(三脚架)等,5.注意事项:分液时,打开分液漏斗的上口和活塞,使下层液体从漏斗颈放出,当下层液体刚好放完时,立即关闭活塞,不能让上层液体流下,上层液体从分液漏斗上口倒出萃取应分少量多次,以萃取完全,6.分液漏斗的使用注意事项:(1)使用前应检查分液漏斗是否漏液(2)使用前玻璃活塞应涂少量凡士林(防止漏液)使用时,左手虎口顶住漏斗球部,用右手的拇指和食指转动玻璃活塞上部玻璃的小槽应与漏斗口侧旁的小孔对齐(或取下玻璃塞),才可进行放液(3)做加液器时,漏斗下端不浸入液面下,(4)分液时,下层液体从漏斗颈下口放出(操作同放液),上层
23、液体从漏斗上口倾出,7.卤素单质在不同溶剂中的颜色:,说明:(表示浓度小时的颜色)(表示浓度大时的颜色);碘水中往往加入少量I-,以增大碘的溶解,【实验设计】实验探究是体验知识的产生或形成过程的基本途径下面是某同学探究实验报告的一部分,请填空实验名称:氯溴碘的氧化性强弱比较,实验药品:NaCl溶液KBr溶液KI溶液氯水溴水四氯化碳淀粉碘化钾试纸,(1)完成该实验需用到的仪器是_;(2)CCl4在实验中所起的作用是_;,试管量筒,萃取剂,使生成的Br2I2溶于其中,便于观察现象,(3)在实验中四氯化碳层颜色变化过程为_;(4)该同学的实验缺陷是_,改进的办法是_,由无色逐渐变为橙红色,不能证明溴
24、的氧化性强于碘,再做一组实验,步骤为:KI溶液+溴水+1 mL CCl4,振荡,静置观察CCl4层颜色,走出误区zou chu wu qu,运用新制氯水解答问题时要具体问题具体分析:做氧化剂时,若Cl2能发生反应则认为主要是Cl2反应,若Cl2不能发生反应则认为是次氯酸反应氯水中加AgNO3是盐酸(即Cl-)与AgNO3反应氯水与强碱(足量)反应时,盐酸和次氯酸共同与强碱反应生成氯化物和次氯酸盐,ClO-误认为只有酸性条件下才具有氧化性无论酸性碱性条件下都可以跟亚铁盐碘化物硫化物等发生氧化还原反应氧气通入溴化亚铁的溶液中,Cl2先氧化Fe 2+后氧化Br-,而氯气通入碘化亚铁中,Cl2先氧化I
25、-而后氧化Fe 2+,因材施教yin cai shi jiao,一卤素的性质及递变规律,随卤素核电荷数的增加,电子层数依次递增,原子半径逐渐增大,这些原子在结构方面的递变使卤素单质及其化合物的物理性质化学性质呈规律性变化,1.单质的物理性质卤素单质(从F2到I2):颜色逐渐加深;状态从气到液态到固态;密度从小到大,熔沸点由低到高(晶体类型为分子晶体);除氟气与水剧烈反应外,各单质在水中的溶解度都较小,且由大到小,都易溶于有机溶剂且呈现一定颜色,2.化学性质由于卤素原子最外层均为7个电子,易得到一个电子,因此卤素都是强氧化剂,在自然界中均只以化合态存在但随着电子层数递增,原子半径逐渐增大,原子核
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