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高中化学--氯气完整总结:性质+反应+漂白粉+实验+习题
氯气,是高中化学非金属元素的代表,也是高考化学的高频考点。
很多同学学这部分时,总觉得反应多、性质杂,氯气和金属反应、和水反应、和碱反应,新制氯水和久置氯水的区别,漂白粉的原理,实验室制法,处处都是考点和易错点。
这篇文章把氯气的核心知识点全部梳理清楚,用表格对比、规律总结帮你快速掌握,后面还配了课后习题和详细解析,学完马上练。
01 氯元素的位置与原子结构
周期表位置:第三周期第ⅦA族
原子结构:最外层7个电子,容易得到1个电子形成氯离子Cl-,是典型的非金属元素。
存在形态:氯在自然界中以化合态存在(因为它太活泼了,单质氯在自然界中不存在)。
理解要点:最外层7个电子,只差1个就达到8电子稳定结构,所以氯是强非金属元素,氯气是强氧化剂。
02 氯气的物理性质
颜色状态:黄绿色气体
气味:有刺激性气味
毒性:有毒(吸入少量就会刺激呼吸道)
溶解性:可溶于水,1体积水大约溶解2体积的氯气
液化:易液化,加压降温可变为液态(液氯)和固态
记忆技巧:记氯气物理性质就记黄绿刺激毒,可溶易液化。
03 氯气的化学性质
(1)与金属反应
氯气能与大多数金属反应,生成金属氯化物。
钠与氯气反应:
2Na + Cl2 =点燃= 2NaCl
现象:剧烈燃烧,黄色火焰,产生白烟。
铁与氯气反应:
2Fe + 3Cl2 =点燃= 2FeCl3
现象:剧烈燃烧,产生棕褐色的烟。
铜与氯气反应:
Cu + Cl2 =点燃= CuCl2
现象:剧烈燃烧,产生棕黄色的烟。
核心规律:氯气与变价金属(如Fe、Cu)反应,把金属氧化成高价的金属氯化物。比如铁和氯气反应生成FeCl3(+3价),而不是FeCl2(+2价)。
考点提醒:氯气氧化性很强,能把变价金属氧化到最高价。这是氯气和硫的重要区别。
(2)与非金属反应
氢气在氯气中燃烧:
H2 + Cl2 =点燃= 2HCl
现象:安静燃烧,发出苍白色火焰,瓶口呈白雾状。
为什么有白雾?因为生成的HCl极易溶于水,与空气中的水蒸气结合形成盐酸小液滴。
注意:在点燃或光照条件下,氯气都能与氢气反应。光照时会发生爆炸。
其他非金属:氯气还能与P、S、C等非金属直接化合。
2P + 3Cl2 =点燃= 2PCl3(氯气不足)
2P + 5Cl2 =点燃= 2PCl5(氯气充足)
燃烧的本质:燃烧不一定有氧气参加!燃烧的本质是剧烈的氧化还原反应,所有发光放热的剧烈化学反应都称为燃烧。
考点提醒:燃烧必须有氧气参加这个说法是错误的,这是选择题常考的易错点。
(3)氯气与水的反应
反应方程式:
Cl2 + H2O = HCl + HClO
氧化还原分析:在这个反应中,Cl2既是氧化剂又是还原剂(歧化反应),氯元素从0价变成-1价(HCl)和+1价(HClO),转移电子数为1个e-。
氯水:1体积水溶解2体积氯气形成的溶液,呈浅黄绿色。
次氯酸(HClO)的性质
强氧化性:能杀菌消毒,能漂白有色物质。 弱酸性:酸性比碳酸还弱。 不稳定性:光照或加热易分解。
2HClO =光照= 2HCl + O2↑
用途:杀菌消毒、漂白。
考点提醒:因为HClO不稳定,见光易分解,所以久置氯水会失效,变成稀盐酸。
新制氯水和久置氯水的区别
新制氯水 | 久置氯水 | |
颜色 | 浅黄绿色 | 无色 |
分子 | Cl2、HClO、H2O | H2O |
离子 | H+、Cl-、ClO-、OH- | H+、Cl- |
性质 | 酸性、漂白性、氧化性 | 只有酸性(稀盐酸) |
记忆技巧:新制氯水三分子四离子,久置氯水只剩水和盐酸。久置氯水就是稀盐酸,没有漂白性。
(4)氯气与碱的反应
漂白液的制取
反应方程式:
2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O
主要成分:NaClO + NaCl
有效成分:NaClO(次氯酸钠)
漂白粉和漂粉精的制取
反应方程式:
2Ca(OH)2 + 2Cl2 = Ca(ClO)2 + CaCl2 + 2H2O
主要成分:Ca(ClO)2 + CaCl2
有效成分:Ca(ClO)2(次氯酸钙)
漂白粉的漂白原理
漂白粉在空气中漂白,是因为和CO2、H2O反应生成HClO:
Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3↓ + 2HClO
因为碳酸酸性比HClO强,根据强酸制弱酸的原理,碳酸能制出HClO。
漂白粉失效原理
漂白粉在空气中久置失效,分两步:
第一步:Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3↓ + 2HClO
第二步:2HClO =光照= 2HCl + O2↑
最终全部变成CaCO3和HCl,失去漂白作用。
考点提醒:漂白粉的主要成分和有效成分一定要分清,考试经常考。主要成分是两种,有效成分是次氯酸钙。
04 氯气的实验室制法
反应原理:
MnO2 + 4HCl(浓) =△= MnCl2 + 2H2O + Cl2↑
注意:必须用浓盐酸,稀盐酸不反应。
仪器连接顺序:发生装置 → 除杂(除去HCl)→ 干燥 → 收集 → 尾气处理
除杂:用饱和食盐水除去HCl(因为Cl2在饱和食盐水里溶解度很小,而HCl极易溶于水)
干燥:用浓硫酸干燥
收集:向上排空气法(因为Cl2密度比空气大)
尾气处理:用NaOH溶液吸收多余的Cl2,防止污染空气。
考点提醒:实验室制氯气的装置、除杂试剂、收集方法、尾气处理,都是高频考点,经常出实验题。
05 课后习题:学完马上练,巩固知识点
一、选择题
1. 下列关于氯气的叙述正确的是( )
A. 氯气是黄绿色的,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
D. 氯气、氯水、液氯是同一种物质,只是状态不同
答案:A
解析:A正确;B错误,氯气太活泼,自然界中只有化合态;C错误,氯气能溶于水,不能用排水法收集;D错误,氯水是混合物,氯气和液氯是纯净物。
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( )
A. CuCl2B. FeCl2C. FeCl3 D. AlCl3
答案:D
解析:A错误,Cu和盐酸不反应;B错误,Fe和Cl2反应生成FeCl3,不是FeCl2;C错误,Fe和盐酸反应生成FeCl2,不是FeCl3;D正确,Al和Cl2反应生成AlCl3,Al和盐酸反应也生成AlCl3。
3. 下列关于氯水的叙述正确的是( )
A. 新制氯水中只含Cl2和H2O分子
B. 新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色
C. 光照氯水有气泡逸出,该气体是Cl2
D. 氯水放置数天后pH将变大
答案:B
解析:A错误,新制氯水还有HClO分子;B正确,新制氯水有酸性(H+)使石蕊变红,有漂白性(HClO)使红色褪去;C错误,光照氯水HClO分解生成O2;D错误,氯水放置后HClO变成HCl,酸性增强,pH变小。
4. 漂白粉的有效成分是( )
A. Ca(OH)2B. CaCl2C. Ca(ClO)2D. CaCO3
答案:C
解析:漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2和CaCl2,有效成分是Ca(ClO)2,因为它能和CO2、H2O反应生成HClO,起到漂白作用。
5. 实验室制取氯气时,尾气吸收常用( )
A. 水B. 饱和食盐水C. NaOH溶液D. 浓硫酸
答案:C
解析:Cl2在水中溶解度不大,在饱和食盐水中溶解度更小,浓硫酸是干燥剂。NaOH溶液能和Cl2反应,吸收尾气效果好,2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O。
二、填空题
6. 新制氯水中含有的分子有___、___、___,含有的离子有___、___、___、___。
答案:
分子:Cl2、HClO、H2O
离子:H+、Cl-、ClO-、OH-
7. 工业上制取漂白粉的化学方程式为___,漂白粉的有效成分是___,漂白粉在空气中漂白的原理是(用化学方程式表示)___。
答案:
制取:2Ca(OH)2 + 2Cl2 = Ca(ClO)2 + CaCl2 + 2H2O
有效成分:Ca(ClO)2
漂白原理:Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3↓ + 2HClO
8. 实验室制取氯气的化学方程式为___,除去氯气中混有的HCl气体用___,干燥氯气用___,收集氯气用___法,多余的氯气用___吸收。
答案:
制取:MnO2 + 4HCl(浓) =△= MnCl2 + 2H2O + Cl2↑
除HCl:饱和食盐水
干燥:浓硫酸
收集:向上排空气法
尾气吸收:NaOH溶液
三、简答题
9. 新制氯水和久置氯水有什么区别?为什么久置氯水会失去漂白作用?
答案:
新制氯水呈浅黄绿色,含有Cl2、HClO、H2O三种分子和H+、Cl-、ClO-、OH-四种离子,既有酸性又有漂白性和氧化性。
久置氯水因为HClO见光分解:2HClO =光照= 2HCl + O2↑,Cl2和水反应不断正向进行,最终Cl2全部消耗完,HClO也分解完,变成无色的稀盐酸,只有H+和Cl-,失去漂白性。
氯气这部分的核心,就是抓住强氧化性这个主线。
氯气和金属反应、和非金属反应、和水反应、和碱反应,本质上都是氯的强氧化性的体现。新制氯水和久置氯水的区别,漂白粉的原理,实验室制法,都是围绕这个核心展开的。
复习时建议:先理解氯气为什么这么活泼,再记牢各个反应的方程式和现象,最后通过实验题巩固装置和操作。这篇文章建议收藏,考前翻一翻,氯气的分数就稳了。