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高一化学:氯气和氯水的性质

高一化学:氯气和氯水的性质

氯气是高中阶段学习的第一种典型的非金属单质,它把氧化还原反应、离子反应等理论完美地结合在了实验现象中。尤其是“氯水的成分与性质变化”、“漂白粉的制备与失效原理”,以及课本上的“净水思考与讨论”,是期中考试选择题和大题的高频失分区。

今天,王老师带大家把氯及其化合物的核心考点和必背方程式彻底理清,建议直接收藏。


一、氯气(Cl₂)的核心性质

1. 物理性质

颜色状态:黄绿色、有刺激性气味的有毒气体。

密度:比空气大(可用向上排空气法收集)。

溶解性:能溶于水(常温下,1体积水约能溶解2体积氯气)。

2. 化学性质(强氧化性)

氯原子最外层有7个电子,极易得电子,因此氯气具有强氧化性。注意:氯气与变价金属反应,会将金属氧化至最高价。

  • 与金属反应:

    • 与钠:2Na + Cl₂ = 2NaCl(剧烈燃烧,黄色火焰,白烟)

    • 与铁:2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃(点燃。产生棕黄色烟,加水呈黄色)

    • 与铜:Cu + Cl₂ = CuCl₂(点燃。产生棕黄色烟,加水呈蓝绿色)

  • 与非金属反应:

    • 与氢气:H₂ + Cl₂ = 2HCl(点燃。苍白色火焰,产生白雾)

  • 与水反应:

    • Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO(既是可逆反应,也是歧化反应)

  • 与碱反应(工业制漂白液):

    • Cl₂ + 2NaOH = NaCl + NaClO + H₂O


二、核心重灾区:新制氯水与久置氯水

氯气溶于水得到的黄绿色溶液叫“氯水”。氯水不是纯净物,而是混合物。

1. 新制氯水的微粒组成(“三分子、四离子”)

三分子:Cl₂、H₂O、HClO

四离子:H⁺、Cl⁻、ClO⁻、OH⁻(水电离出的微量)

2. 氯水的多重性质(“四性”)

酸性:含有H⁺,能使紫色石蕊试液变红。

漂白性:含有HClO(强氧化性),能使石蕊试液褪色。(注:所以新制氯水滴入石蕊试液中,现象是“先变红,后褪色”)

强氧化性:含有Cl₂和HClO,能氧化I⁻、S²⁻、Fe²⁺等。

不稳定性(重点):见光或受热易分解(HClO分解导致)。

3. 久置氯水的成分及浓度变化趋势(课本重点)

新制氯水中的次氯酸见光易分解:2HClO = 2HCl + O₂↑(光照)。

变化过程:随着HClO的分解,Cl₂不断与水反应(平衡右移),最终Cl₂耗尽,溶液完全变成稀盐酸。

浓度变化:久置过程中,c(H⁺) 逐渐增大(酸性增强),c(Cl⁻) 逐渐增大,c(ClO⁻) 逐渐减小直至消失,溶解的c(O₂) 逐渐增大。

结论:久置氯水等同于稀盐酸,不再具有漂白性,需保存在棕色试剂瓶中。


三、次氯酸(HClO)的性质

弱酸性:酸性比碳酸还要弱(电离方程式写可逆号:HClO ⇌ H⁺ + ClO⁻)。

不稳定性:见光易分解(2HClO = 2HCl + O₂↑)。

强氧化性(漂白性):使染料、有机色素被氧化而褪色,不可逆。


四、漂白粉与漂白液的制备、生效与失效

1. 工业制备漂白粉(注意冷石灰乳)

工业上用氯气与冷的石灰乳(注意是悬浊液,不是澄清石灰水)反应制备漂白粉:

2Cl₂ + 2Ca(OH)₂ = CaCl₂ + Ca(ClO)₂ + 2H₂O

王老师提醒:因为用的是石灰乳,Ca(OH)₂主要以固体微粒存在,所以不写离子方程式(不能拆)。必须用“冷”的,若用热的会生成副产物氯酸钙 Ca(ClO₃)₂。

漂白粉的主要成分是 Ca(ClO)₂ 和 CaCl₂,有效成分是Ca(ClO)₂。

2. 生效原理(弱酸制弱酸)

漂白粉或漂白液本身没有漂白性,必须与空气中的 CO₂ 和 H₂O 反应生成 HClO 才具有漂白性。

漂白粉生效:Ca(ClO)₂ + CO₂ + H₂O = CaCO₃↓ + 2HClO

漂白液生效:NaClO + CO₂ + H₂O = NaHCO₃ + HClO(注意:酸性 H₂CO₃ > HClO > HCO₃⁻,所以产物是碳酸氢钠)

3. 失效原因

生成的 HClO 见光分解。

失效方程式:2HClO = 2HCl + O₂↑(光照)

(这也是漂白粉必须密封、避光保存的原因)。


五、课本“思考与讨论”:氯气对自来水消毒的影响

1. 氯气消毒的原理及优缺点

原理:Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO。HClO 具有强氧化性,能使水中的细菌、病毒的蛋白质变性。

优点:杀菌能力强、成本低、具有长效性(余氯能持续杀菌)。

缺点:会与水中的微量有机物反应,生成三卤甲烷(如三氯甲烷 CHCl₃)等具有致癌作用的副产物。

2. 其他净水物质及新型消毒剂

明矾 [KAl(SO₄)₂·12H₂O]:溶于水后电离出 Al³⁺,水解生成 Al(OH)₃ 胶体吸附悬浮杂质。只能净水,不能杀菌。

高铁酸钾(K₂FeO₄):强氧化性杀菌,还原产物 Fe³⁺ 水解成胶体净水。集杀菌与净水于一体。

二氧化氯(ClO₂):新型自来水消毒剂,杀菌效率高,不会生成致癌的有机氯化物。


六、王老师考前提醒

在除杂题中,如果遇到“除去Cl₂中混有的HCl”:

千万不要用氢氧化钠溶液或者饱和碳酸钠溶液(会把Cl₂吸收掉)。正确做法是:通过盛有饱和食盐水的洗气瓶(Cl₂在饱和食盐水中溶解度极小,HCl极易溶于水)。


【资料领取】

如果需要王老师整理的《高一期中:氯气及次氯酸专项题库》(包含上述所有方程式默写+10道经典真题+详细解析),可以关注公众号【化学笔记菌】,后台回复“氯气”即可领取打印版。

【关于期中复习】

高一期中考前,元素化学部分(钠、氯、离子反应)的综合性极强。如果孩子目前依然觉得方程式死记硬背记不住,或者做题时缺乏解题思路,需要针对性梳理核心考点、提高做题准确率的,可以在后台直接回复“咨询”,我会给出具体的复习建议。近期在安排期中冲刺答疑小班,名额有限。

我是化学王老师,专注分享高中化学干货。祝同学们期中考试顺利!如果这篇文章对你有帮助,欢迎点赞+关注。

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