【新教材】2021-2022鲁科版化学必修一 同步学案 1.2.2研究物质性质的基本程序

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第一章
认识化学科学
第2节　研究物质性质的方法和程序
第2课时　研究物质性质的基本程序
一、氯气与单质反应的研究
1．研究物质性质的基本程序
2．Cl2的性质
(1)物理性质
Cl2是一种黄绿色具有刺激性气味的有毒气体，可溶于水，通常状况下，1体积水能溶解2体积Cl2，密度比空气的大，可用向上排空气法收集Cl2。
(2)化学性质
氯气能与除Au、Pt之外的所有金属反应。与Fe、Cu等变价金属反应均生成最高价金属氯化物，也能与H2、P等某些非金属单质反应。
【实验探究】氯气与铁、氢气的反应
实验内容
实验装置
实验现象
化学方程式
用坩埚钳夹住一束烧得红热的细铁丝伸入充满氯气的集气瓶中
铁丝在氯气中剧烈燃烧，产生棕红色的烟
2Fe＋3Cl22FeCl3
在空气中点燃氢气，然后把通氢气的导管伸入盛有氯气的集气瓶中
纯净的氢气在氯气中安静燃烧，产生苍白色火焰。集气瓶瓶口上方产生白雾
H2＋Cl22HCl
【特别提醒】
①烟—固体小颗粒，雾—小液滴。
②变价金属与Cl2反应生成高价氯化物。
【对点练习】
1．当足量的Cl2或盐酸分别与下列金属反应时，均有MCl2型化合物生成的是(　　)
A．Fe
B．Mg
C．Cu
D．Ag
2．下列有关实验现象的描述中正确的是(　　)
A．钠和镁在氯气中燃烧，都产生白色烟雾
B．铜在氯气中燃烧，生成CuCl2，产生蓝色的烟
C．红热的铁丝在氯气中剧烈燃烧，火星四射
D．氢气在氯气中燃烧产生淡蓝色火焰，在瓶口出现白烟
二、氯气与水的反应
实验操作
实验现象
A中干燥的有色布条不褪色；B中湿润的有色布条褪色
化学方程式
Cl2＋H2O===HCl＋HClO
【特别提醒】
干燥的氯气不能使有色布条褪色，所以氯气没有漂白性，氯气与水反应生成的HClO才有漂白性。
1．氯气、液氯和氯水的区别
液氯
氯气
新制氯水
久置氯水
分类
纯净物
纯净物
混合物
混合物
状态
液体
气体
溶液
溶液
颜色
黄绿色
黄绿色
黄绿色
无色
漂白性
无
无
有
无
酸性
无
无
有
有
成分
Cl2
Cl2
分子：Cl2、H2O、HClO、
离子：H＋、Cl－、ClO－、OH－
分子：
H2O
离子：H＋、Cl－、OH－
保存
特制钢瓶
特制钢瓶
棕色瓶盛装，放置阴凉处，一般现用现配
2．新制氯水成分的检验
Ⅰ．漂白、杀菌——HClO的性质。
Ⅱ．不稳定性——HClO的性质，其方程式为2HClO2HCl＋O2↑。
Ⅲ．酸性——盐酸和次氯酸电离出的H＋的性质。
Ⅳ．与Ag＋反应产生白色沉淀——氯水中的氯离子体现出的性质。
Ⅴ．氯水滴到紫色石蕊试液或蓝色石蕊试纸上先变红后褪色，是溶液中H＋和HClO共同作用的结果。
【对点训练】
3．常用氯气给自来水消毒，某学生用自来水配制下列物质的溶液，不会产生明显药品变质的是(　　)
A．氯化铝
B．硝酸银
C．碳酸钠
D．石蕊
4．饱和氯水久置后，溶液中的各种微粒：①Cl2　②H2O
③Cl－　④HClO　⑤H＋会减少的是(　　)
A．①②④
B．①②③
C．①④
D．②④
三、氯气与碱的反应
1．Cl2与NaOH
(1)反应原理：2NaOH+Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O。
(2)应用：制备“84”消毒液、用于氯气的吸收。
(3)有效成分：NaClO。
2．Cl2与Ca(OH)2
(1)反应原理：2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
(2)应用：氯气和石灰乳反应制取漂白粉。
(3)主要成分：CaCl2、Ca(ClO)2。
(4)有效成分：Ca(ClO)2。
(5)漂白原理：漂白粉与稀盐酸或空气中的水和二氧化碳反应生成HClO。
Ca(ClO)2＋2HCl===CaCl2＋2HClO；Ca(ClO)2＋H2O＋CO2===CaCO3＋2HClO。
(6)久置失效原因：
Ca(ClO)2＋H2O＋CO2===CaCO3＋2HClO，2HClO2HCl＋O2↑。
(7)保存方法：漂白粉应密封保存并置于避光干燥处。
【特别提醒】次氯酸盐比次氯酸稳定，将Cl2制成漂白粉的主要目的是使它转化为较稳定的次氯酸钙，便于贮存和运输；由于碳酸的酸性强于次氯酸，所以漂白粉和84消毒液都能与空气中的水和二氧化碳反应生成次氯酸；次氯酸钙溶液中通入适量二氧化碳有白色沉淀生成，则证明碳酸酸性强于次氯酸。
【对点练习】
5．下列说法中正确的是(　　)
A．漂白粉是纯净物，漂白液是混合物
B．漂白粉中含有次氯酸，所以漂白粉能使染料等有机色素褪色
C．工业上将氯气通入澄清石灰水制取漂白粉
D．次氯酸能杀死细菌，所以氯气可用于自来水的消毒
6．下列说法正确的是(　　)
A．漂白粉在空气中容易失效的原因是Ca(ClO)2不稳定、易分解
B．次氯酸和过氧化钠都有漂白作用，但原理不同
C．Ca(ClO)2中含有氯离子
D．漂白粉与84消毒液的消毒原理相似
课堂检测
1．下列物质，不能由单质直接反应制得的是(　　)
A．HCl
B．Fe3O4
C．CuCl2
D．FeCl2
2．下列有关氯气的叙述中正确的是
(　　)
A．氯气是一种无色、有刺激性气味、能溶于水的有毒气体
B．氯气、液氯和氯水都是纯净物，都有漂白性
C．点燃是H2和Cl2化合的唯一条件
D．可以用浓硫酸除去氯气中的水蒸气
3．下列物质能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色的是(　　)
①氯气　②液氯　③新制氯水　④敞口久置的氯水　⑤盐酸　⑥用盐酸酸化的漂白粉溶液
A．①②③
B．①②③⑥
C．③⑥
D．③④⑥
4．下列有关氯气的叙述中正确的是(　　)
A．氯气与过量的铁在点燃条件下反应生成FeCl2
B．氯水和液氯是两种不同的物质
C．点燃氢气和氯气的混合气体可以用来制取氯化氢
D．用氯气对生活用水进行消毒的原因是氯气本身能杀灭细菌
5．关于液氯和氯水的叙述正确的是(　　)
A．二者为同一种物质
B．氯水具有酸性，液氯无酸性
C．久置氯水比新制氯水的漂白性强
D．常温下，氯水和液氯均可用钢瓶存放
6．检验氯化氢气体中是否混有Cl2，可采用的方法是(　　)
A．用干燥的蓝色石蕊试纸
B．用湿润的有色布条
C．将气体通入硝酸银溶液中
D．用滴有酚酞的NaOH溶液
7．新制的氯水中存在Cl2、H2O、HClO、H＋、Cl－、ClO－等，回答下列问题：
(1)氯水中加入镁粉，现象为___________________________________________________，
能参与反应的是_______________________________________________，
反应的化学方程式为____________________________________________________。
(2)氯水中加入AgNO3溶液，现象为_________________________________________，
反应的化学方程式为_____________________________________________。
(3)氯水与红色布条反应，现象为___________________________________________，
结论是________________________________________________________________________。
(4)氯水与石蕊溶液反应，现象为_________________________________________，
结论是________________________________________________________________________。
同步练习
1．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．CuCl2
B．FeCl3
C．FeCl2
D．AlCl3
2．下列叙述正确的是(　　)
A．Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同
B．常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮运，所以Cl2不与铁反应
C．氯气具有漂白性，可以使干燥的有色布条褪色
D．根据较强酸可以制取较弱酸的规律，推出CO2通入NaClO溶液中能生成HClO
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．光照新制氯水有气泡逸出，该气体是Cl2
D．新制氯水在密闭无色玻璃瓶中放置数天后酸性将减弱
4．自来水厂常使用氯气消毒，市场上有些小商小贩用自来水充当纯净水出售。下列试剂中，可用来辨其真伪的是(　　)
A．酚酞溶液
B．氯化钡溶液
C．氢氧化钠溶液
D．硝酸银溶液
5．下列实验现象与新制氯水中的某些成分(括号内物质)没有关系的是(　　)
A．向新制氯水中滴加紫色石蕊溶液，溶液先变红色后褪色(H＋、HClO)
B．新制氯水中滴加AgNO3溶液生成白色沉淀(Cl－)
C．镁粉加入新制氯水中，有无色气泡产生(H＋)
D．将有色布条放入新制氯水中，有色布条褪色(HCl)
6．下列实验过程中没有气体产生的是(　　)
7．新制氯水与久置的氯水相比较，下列结论不正确的是(　　)
A．颜色相同
B．前者能使有色布条褪色
C．都含有H＋
D．加AgNO3溶液都能生成白色沉淀
8．漂白粉在空气中放置易失效的主要原因是(　　)
A．Ca(ClO)2不稳定，易分解
B．Ca(ClO)2易吸收水分而潮解
C．Ca(ClO)2跟空气中的水和CO2反应
D．Ca(ClO)2跟空气中的CO2反应
9．在实验室制取Cl2时，尾气一般要用NaOH溶液吸收而不用澄清石灰水吸收的理由是(　　)
A．氯气不与石灰水反应
B．Ca(OH)2微溶于水，澄清石灰水中Ca(OH)2的含量少，吸收的尾气也很少
C．氯气与Ca(OH)2反应生成的CaCl2难溶于水
D．澄清石灰水能吸收空气中的CO2而变浑浊
10．下列收集氯气的装置正确的是(　　)
11．常温下，A是可用来对自来水进行消毒的黄绿色单质气体，A、B、C、D、E都含X元素，其转化关系如图所示。
(1)请分别写出A、B、C、D、E的化学式(如为溶液请填溶质的化学式)：
A____________、B____________、C____________、
D____________、E____________。
(2)写出下列反应的化学方程式：
A＋H2O________________________________________________；
A＋NaOH________________________________________________________。
12．氯气、漂白液、漂白粉可用于杀菌消毒。
(1)氯气泄漏事故发生时会严重污染环境，下列处理方法不正确的是________(填序号)。
①将人和畜迅速转移至较低的地方　
②将人和畜迅速转移至较高的地方　
③在事故现场喷洒氢氧化钠溶液
④用浸透肥皂水(呈弱碱性)的毛巾捂住嘴和鼻　
⑤用浸透氢氧化钠的毛巾捂住嘴和鼻
(2)工业上将氯气通入石灰乳[Ca(OH)2]制取漂白粉，化学方程式为__________________。
(3)将Cl2制成漂白粉的主要目的是________(填字母)。
A．增强漂白能力和消毒作用
B．使它转化为较稳定物质，便于保存和运输
C．使它转化为较易溶于水的物质
D．提高氯的质量分数，有利于漂白、消毒
(4)将漂白粉溶于适量水中，呈白色浊状物，静置沉降。取少许上层清液，滴加碳酸钠溶液出现白色沉淀，发生反应的化学方程式为_____________________________________。
(5)瓶装漂白粉久置空气中会呈稀粥状而失去漂白作用。试用化学方程式表示漂白粉在空气中易失效的原因是①___________________________________________________；
②____________________________________________________________________。
13．某学生应用下图所示的方法研究物质的性质，其中气体X的主要成分是氯气，杂质是空气和水蒸气。回答下列问题：
(1)该项研究(实验)的主要目的是___________________________________________________。
(2)浓硫酸的作用是____________________________，与研究目的直接相关的实验现象是
________________________________________________________________________。
(3)从物质性质的方面来看，这样的实验设计还存在事故隐患，事故隐患是________________________________________________________________________。
请在D处画出克服事故隐患的措施。
14．氯水中含有多种成分，因而具有多种性质，根据新制氯水分别与如图四种物质发生的反应填空(a、b、c、d中重合部分代表物质间反应，且氯水足量)。
(1)能证明氯水具有漂白性的是________(填“a”“b”“c”或“d”)。
(2)c过程中的现象是____________________________________________，
e过程中的现象是____________________________________________，
体现e过程现象的化学方程式为________________________________，
b过程中的化学方程式为________________________________________。
(3)久置的氯水变为________，用化学反应方程式表示为______。
(4)实验室保存饱和氯水的方法是___________________________________________。
参考答案
对点练习
1．
答案　B
解析　Fe与Cl2反应生成FeCl3；Mg分别与Cl2或盐酸反应均有MgCl2生成；Cu、Ag均不与盐酸反应。
易错警示　Fe、Cu等变价金属与氯气反应均生成最高价金属氯化物，铁与酸或盐的溶液发生置换反应时生成的是亚铁盐。
2．
答案　C
解析　钠和镁在氯气中燃烧，都生成白色固体小颗粒，产生白烟；铜在氯气中燃烧生成棕黄色固体氯化铜小颗粒，产生棕黄色的烟；H2在氯气中燃烧产生苍白色火焰，生成的氯化氢与水蒸气结合成盐酸小液滴，产生白雾。
3．
答案　A
解析　用该自来水配制AgNO3溶液时有AgCl沉淀产生；配制Na2CO3溶液时混入NaCl；配制石蕊溶液会将其氧化使其变质。
4．
答案　A
解析　Cl2溶于水发生了如下反应：Cl2＋H2O===HCl＋HClO,2HClO2HCl＋O2↑，氯水久置后，Cl2、H2O、HClO都减少了，最终成为稀盐酸。
5．
答案　D
解析　漂白粉和漂白液都是混合物；漂白粉的主要成分为氯化钙和次氯酸钙，不含有HClO；制取漂白粉是用Cl2和石灰乳反应。
易错警示　氯气没有杀菌和漂白作用，氯水起杀菌和漂白作用的是次氯酸，次氯酸具有漂白和杀菌作用的原因是其具有强氧化性。工业上制取漂白粉用石灰乳，而不是石灰水。
6．
答案　D
解析　A项，漂白粉的有效成分为Ca(ClO)2，由于HClO的酸性比碳酸弱，在空气中发生反应Ca(ClO)2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO，HClO不稳定，2HClO2HCl＋O2↑，错误；B项，次氯酸和过氧化钠的漂白作用都是强氧化性，原理相同，错误；C项，Ca(ClO)2中含有ClO－，不含有Cl－，错误；D项，漂白粉与84消毒液的消毒原理都是与空气中的水蒸气和二氧化碳反应生成具有漂白作用的次氯酸，正确。
课堂检测
1．
答案　D
解析　O2与Fe反应可生成Fe3O4，铁与氯气反应生成FeCl3，FeCl2一般由Fe与盐酸反应而制得；氢气在氯气中燃烧生成HCl；铜在氯气中燃烧生成CuCl2。
2．
答案　D
解析　氯气是一种黄绿色、有刺激性气味、能溶于水的有毒气体，A项错误；氯气、液氯的成分是Cl2，都是纯净物，而氯水是混合物，液氯无漂白性，氯水有漂白性，B项错误；氢气与氯气化合的条件可以是点燃，也可以是光照，C项错误；除去氯气中混有的水蒸气应选用不能和氯气反应的干燥剂，常选用酸性或中性干燥剂，如浓硫酸、无水氯化钙等，不宜选用碱性干燥剂，如碱石灰等，D项正确。
3．
答案　C
解析　起漂白作用的物质是HClO，新制氯水中含有HClO；而氯气、液氯中均无HClO；久置的氯水实际为盐酸；⑥中盐酸与次氯酸钙反应生成CaCl2、HClO。
4．
答案　B
解析　Cl2是一种非常活泼的非金属单质，与Fe反应生成FeCl3；液氯是液体状态氯气，属于纯净物，而氯水是氯气的水溶液，为混合物，故液氯和氯水不是同一物质；氢气可以在氯气中继续安静的燃烧，工业上就是利用这一原理制备氯化氢的，氯化氢溶于水得到盐酸，但若点燃氢气和氯气的混合气体，会因反应剧烈而发生爆炸；氯气没有杀菌作用，氯气溶于水后生成的次氯酸(HClO)具有杀菌、消毒的作用。
5．
　
答案
B
解析　A项，液氯为纯净物，氯水为混合物；B项，氯水中含有H＋，故有酸性，液氯中只含Cl2，不具有酸性；C项，久置氯水中无HClO，故无漂白性；D项，氯水中含H＋，不能用钢瓶存放，须用棕色玻璃瓶存放，常温或低温下氯气不能与铁反应，故能用钢瓶存放液氯。
6．
答案　B
解析　A项，干燥的蓝色石蕊试纸遇HCl不变红色，遇Cl2不变红也不褪色，不能检验；B项，HCl不能使湿润的有色布条褪色，Cl2能使湿润的红色布条褪色，能检验是否有Cl2；C项，HCl气体通入AgNO3
溶液中发生反应HCl＋AgNO3===AgCl↓＋HNO3，Cl2通入AgNO3溶液中发生反应Cl2＋H2O===HCl＋HClO，HCl＋AgNO3===AgCl↓＋HNO3，不能检验；D项，HCl和Cl2都能使滴有酚酞的NaOH溶液褪色，不能检验。
7．
答案　(1)有气体产生　H＋、HClO　Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑、Mg＋2HClO===Mg(ClO)2＋H2↑
(2)产生白色沉淀　AgNO3＋HCl===AgCl↓＋HNO3
(3)布条褪色　氯水中的HClO具有漂白性
(4)先变红后褪色　氯水中有H＋，显酸性，使石蕊溶液变红，其中的HClO有强氧化性使其褪色
解析　Cl2＋H2O===HCl＋HClO，氯水中存在Cl2、H2O、HClO分子、H＋、Cl－等离子，因此与不同物质反应时起作用的成分可能不同。
同步练习
1．
答案　D
解析　Cu与盐酸不反应；Fe与盐酸反应生成FeCl2，与Cl2反应生成FeCl3。
2．
答案　D
解析　铁与氯气反应时生成FeCl3，与盐酸反应时生成FeCl2；Cl2与铁在加热条件下易反应，常温下Cl2与铁不反应，故可用钢瓶贮运；Cl2没有漂白性，与水反应生成的HClO具有漂白性；H2CO3的酸性强于HClO，CO2通入NaClO溶液中能生成HClO。
3．
答案　B
解析　A项，新制氯水中主要含有H2O、Cl2、HClO、H＋、Cl－、ClO－、OH－，错误；B项，蓝色石蕊试纸遇H＋先变红，变红后的试纸被HClO氧化褪色，正确；光照新制氯水，发生反应2HClO2HCl＋O2↑，逸出的是O2而不是Cl2，该反应进行后，弱酸HClO转化为强酸HCl，密封在密闭无色玻璃瓶中，不考虑HCl挥发，溶液的
酸性增强，C、D项错误。
4．
答案　D
解析　氯水中存在氯离子，能与硝酸银反应生成白色沉淀，D符合题意。
5．
答案　D
解析　新制氯水中含有Cl2、H2O、HClO、H＋、Cl－、ClO－及少量OH－。A项，H＋使紫色石蕊溶液变红色，HClO具有漂白性，使红色的石蕊溶液褪色，正确；B项，Cl－与AgNO3溶液反应生成AgCl白色沉淀，正确；C项，镁粉与H＋反应放出氢气，正确；D项，HClO具有漂白作用，使有色布条褪色，HCl没有漂白作用，不能使有色布条褪色，错误。
6．
答案　C
解析　A项，HClO见光分解生成氧气；B项，氯水中的H＋与发酵粉中的NaHCO3反应生成CO2；C项，氯水滴入NaOH溶液中反应生成NaClO和NaCl，没有气体产生；D项，H2O与Na2O2反应产生O2。
7．
答案　A
解析　新制氯水为黄绿色，其中含H＋、Cl－、ClO－、OH－和Cl2、HClO、H2O；久置氯水为无色，即为稀盐酸，其中含H＋、Cl－、OH－、H2O。
8．
答案　C
解析　漂白粉在空气中放置易失效的主要原因是空气中的水和CO2可以与Ca(ClO)2反应生成HClO，次氯酸不稳定，在光照的作用下易分解，使漂白粉失效。发生的化学方程式为Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO,2HClO2HCl＋O2↑。
9．
答案　B
解析　Ca(OH)2在水中的溶解度小，吸收Cl2的量较少，吸收不充分。注意D项与题目所问无关。
10．
答案　C
解析　收集氯气选择向上排空气法，同时要吸收尾气，选择装置C。
11．
答案　(1)Cl2　HClO　NaCl　HCl　NaClO
(2)Cl2＋H2O===HCl＋HClO
Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
解析　根据题给信息和转化关系可知：A为Cl2、B为HClO、D为HCl、C为NaCl、E为NaClO。
12．
答案　(1)①⑤　(2)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O　(3)B　(4)Ca(ClO)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaClO
(5)①Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO
②2HClO2HCl＋O2↑
解析　(1)Cl2比空气密度大，②正确；氯气可与碱溶液反应，③④正确；氢氧化钠是强碱，对人体有强的腐蚀作用，⑤不可采取。(3)氯水中的HClO能漂白，但易分解且不易保存、运输，Ca(ClO)2比HClO稳定，便于贮存、运输。将Cl2制成漂白粉的主要目的是转变成较稳定、便于贮存的物质。
(4)制漂白粉利用2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O，所以漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2。溶于水并加入Na2CO3后出现的白色沉淀为CaCO3。
(5)由于H2CO3酸性强于HClO，所以Ca(ClO)2在空气中易跟CO2、H2O反应生成CaCO3和HClO，HClO又见光易分解。
13．
答案　(1)比较Cl2与HClO的漂白性
(2)吸收气体X中的水蒸气　B中的布条不褪色，C中的布条褪色
(3)Cl2污染空气　如图所示
14．
【答案】　(1)d
(2)有白色沉淀生成　氯水的浅黄绿色消失
Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑
(3)稀盐酸　2HClO2HCl＋O2↑
(4)在阴凉处置于棕色试剂瓶中密封保存
解析　氯水中有多种成分，故兼有多种成分的性质。
(1)氯水中含HClO分子，能漂白石蕊溶液。
(2)氯水中含有Cl－，遇Ag＋产生白色沉淀；氯水中含有H＋，遇CO2－3能产生CO2。
(3)新制氯水中含有Cl2、H2O、HClO,2HClO2HCl＋O2↑，久置氯水为稀盐酸。次氯酸见光易分解，所以氯水应密封保存在棕色试剂瓶中，并放在阴凉处。
(4)氯水中含有Cl2，能与氢氧化钠溶液反应。
(5)含酚酞的氢氧化钠溶液呈红色，滴加氯水时，溶液红色消失有两种可能，一是氯水中的HClO将红色漂白，二是氯水与NaOH反应使溶液碱性减弱。可见验证原理只需证明溶液中是否还存在酚酞，向无色溶液中再滴入NaOH溶液，若溶液变红色，则为原因b，若不出现红色则为原因a。