以点带面 突出要点——谈氯元素单质及其化合物的学习

安徽省合肥中科大附属中学 徐 斌

以点带面 突出要点
——谈氯元素单质及其化合物的学习

安徽省合肥中科大附属中学 徐 斌

氯是一种典型的非金属元素。我们在学习时，不但要掌握氯元素的单质及其化合物的相关知识，而且要形成正确的学习非金属元素及其化合物知识的思路和方法。在本节的学习中，我们要注意以下几点。

一、结构决定性质

1.根据氯原子的最外电子层上有7个电子，在化学反应中极易得1个电子形成8电子稳定结构而显示-1价，从而使单质表现出较强的氧化性。氯元素在自然界中以化合态存在。

2.单质中氯原子的价态为0，从氧化还原反应的角度分析，氯气应既有氧化性，又有还原性，在氯气与水或碱的反应中，氯气既是氧化剂，又是还原剂。

二、氯的单质及主要化合物的性质和用途

1.Cl2化学性质活泼，在一定条件下能与绝大多数金属发生化学反应（与铁、铜等金属生成高价金属氯化物），也能与很多非金属单质发生化学反应。

（1）钠在氯气中燃烧时火焰为黄色，并产生白烟。

（2）铁在氯气中燃烧无论是铁过量还是氯气过量，产物均为FeCl3。干燥的氯气和液氯常温不与铁反应，故可用铁桶装氯气或液氯。

（3）氢气与氯气反应时，条件不同现象不同。氢气在氯气中燃烧是工业上制盐酸的重要方法。

（4）燃烧不一定有氧气参加，所有发光、放热的剧烈化学反应都称为燃烧。

2.1体积的水可溶解2体积的氯气，形成的溶液称为氯水，呈浅黄绿色。其中少量氯气与水发生了反应：。

（1）新制氯水中含Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-等微粒，主要溶质是Cl2。氯水的化学性质具有多样性。

（2）次氯酸的性质

a.弱酸性：酸性弱于碳酸。

b.不稳定性：见光易分解为HCl和O2。

c.强氧化性：次氯酸能氧化多种物质。

d.杀菌漂白性：可用于自来水消毒。能使有色布条、品红等有色物质褪色。主要是利用次氯酸的强氧化性原理。

（3）氯水中的HClO遇光分解会导致Cl2与水继续反应，使氯水颜色逐渐变浅，久置氯水会变成稀盐酸。所以氯水要现用现制，且保存在棕色试剂瓶中。

3.氯气与碱溶液反应时能生成氯化物、次氯酸盐和水。

（1）Cl2与NaOH溶液的反应可用于制取漂白液和含氯气的尾气处理。漂白液、84消毒液的有效成分是NaClO。

（2）Cl2与石灰乳反应可用于制取漂白粉或漂粉精，其有效成分是Ca（ClO）2。

（3）漂白液、漂白粉和漂粉精既可用于漂白又可用于消毒，原理:溶液中NaClO或Ca（ClO）2结合空气中的CO2生成了有强氧化性的HClO，如：。

（4）漂白液、漂白粉和漂粉精露置于空气中会与CO2反应而变质，所以需要密封保存。

4.Cl2（或氯水）可与很多还原性物质反应：

5.Cl-检验的方法：先在被检验的溶液中加稀硝酸酸化，再滴加AgNO3溶液，若出现白色沉淀，则被检验的溶液中含有Cl-。在检验Cl-时，加稀硝酸酸化是为了排除等离子的干扰。

6.典型例题分析

例1 不能用于鉴别新制氯水和长期放置的氯水的试剂是（ ）。

A.石蕊试液 B.品红溶液 C.FeCl2溶液 D.AgNO3溶液

解析 新制氯水能使石蕊试液先变红后褪色，能使品红溶液褪色，能将FeCl2氧化而使溶液变为棕黄色，与AgNO3溶液作用有沉淀生成。长期放置的氯水能使石蕊试液变红，不能使品红溶液褪色，不能将FeCl2氧化，但与AgNO3溶液作用有沉淀生成。故选D。

例2 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氯气的四氯化碳溶液 ⑤盐酸 ⑥盐酸与少量漂白粉的混合溶液

A.①②③ B.①②③⑥ C.③⑥ D.③④⑥

解析 能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色，要求该物质具有酸性和漂白性。酸性要看是否有较多的H+，漂白性要看是否产生了HClO。①和②中只有Cl2分子，④中Cl2分子与CCl4溶剂之间不反应，不能产生H+和HClO，故①、②、④不符合题意。⑤中HCl只有酸性无漂白性，故只能使干燥的蓝色石蕊试纸变红。③中Cl2和水反应生成HCl和HClO，⑥中发生反应，且漂白粉少量，盐酸过量，即有较多H+，即③和⑥符合题意，答案选C。

三、氯气实验室制法

1.基本装置

（1）实验室制气装置一般包括气体发生装置、气体净化装置、收集装置、有毒（或有刺激性）气体的尾气吸收装置。

（2）装置组装时，按照先下后上、先左后右的原则，拆卸时顺序相反。

（3）气体中若含有多种杂质成分，应注意吸收的先后顺序。从发生装置中产生的氯气含有氯化氢和水蒸气，要制取纯净的氯气，应先用饱和食盐水吸收氯化氢，再用浓硫酸吸收水蒸气。

（4）可用湿润的KI-淀粉试纸靠近盛氯气的瓶口，若变蓝，说明氯气已集满；也可用湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，若先变红后褪色，说明氯气已集满。

2.二氧化锰和盐酸反应制取氯气需要加热，且盐酸必须为浓溶液；高锰酸钾溶液与盐酸反应可用于实验室快速制取氯气，该反应不需要加热，且高锰酸钾溶液与稀盐酸也能反应，所以高锰酸钾溶液酸化时一般用稀硫酸而不能用盐酸。

3.典型例题

例3 实验室用浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气，下列有关说法中正确的是（气体体积在标准状况下测定）（ ）。

A.若提供0.4 mol HCl，MnO2不足量，则可制得氯气2.24 L

B.若提供0.4 mol HCl，MnO2过量，则可制得氯气2.24 L

C.若有0.4 mol HCl参与反应，则可制得氯气2.24 L

D.若有0.4 mol HCl被氧化，则可制得氯气2.24 L

解析 在反应中，随着HCl被消耗，盐酸的浓度逐渐减小，而稀盐酸不能被氧化，故B错误。0.4 mol HCl被氧化，生成0.2 mol Cl2，其体积在标况下为4.48 L，D错误。0.4 mol HCl完全反应，才可制得氯气2.24 L，故选C。

例4 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，并观察它与金属的反应。每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是（不考虑①夹持装置）

A.④ B.② C.②③ D.②③④

解析 KMnO4和浓盐酸在常温下就可以反应，生成Cl2，不需要酒精灯加热，①正确。反应产生的Cl2可能混有HCl，需要进行净化，但不能使用NaOH溶液，因为Cl2也能和NaOH溶液反应，应该使用饱和食盐水，②错误。净化后的Cl2可以用浓硫酸干燥，但气体要用长导管直接通入浓硫酸中，且出气导管应在液面以上，③错误。干燥的Cl2和金属反应的容器只有气体进入而无气体排出，一段时间后压强升高，可能会使实验装置中某处的橡皮塞弹开，④错误。故选D。

四、知识的拓展

1.氯水中滴加几滴石蕊试液，溶液先变红后褪色。除验证氯水中有H+外，还说明氯水中有一种成分具有漂白性。如何设计实验说明氯水中哪一种成分具有漂白性？

解析 按上图装置进行实验，干燥的红布条不褪色，而湿润的红布条褪色，说明氯气本身不具有漂白性，氯气使有色物质褪色的实质是氯气与水反应生成的HClO有漂白作用。

2.根据卤族元素原子结构上的相似性和递变性推断，卤素单质都具有较强的氧化性，但F2、Cl2、Br2、I2的氧化性依次减弱，F-、Cl-、Br-、I-的还原性依次增强。同时还要了解卤素单质物理性质的变化规律及特性：

卤素单质 颜色和状态 在CCl4溶液的颜色 特性Br2 深红棕色液体 橙色 易挥发I2 紫黑色固体 紫红色 遇淀粉溶液变蓝，加热升华

例5下列说法中正确的是________。

①KI遇淀粉溶液变蓝

②液溴易挥发，通常用汽油油封来保存

③氯原子最外层为7个电子，极易得电子达到“8电子稳定结构”，表现为强氧化性，所以氯气在反应中只做氧化剂

④NaI的颜色比NaCl的深

⑤氯气通入NaBr溶液中，溶液由无色变为深红棕色，再向溶液中加入一定量的CCl4，充分振荡后静置，上层为橙色

⑥碘水中的碘单质可用CCl4萃取

解析 I2遇淀粉溶液才变蓝。汽油本身易挥发，不能用于油封。在氯气与水或碱的反应中，氯气既是氧化剂，又是还原剂。NaI、NaCl均为白色固体，其水溶液均为无色。氯气通入NaBr溶液中，Cl2置换出NaBr中的Br2，溶液由无色变为黄色，Br2易溶于CCl4，CCl4层变为橙色，CCl4比水的密度大，在下层。由于I2在CCl4中溶解度远大于在水中溶解度，且CCl4难溶于水，故可用CCl4萃取碘水中的碘单质。故正确的说法只有⑥。

总之，在学习氯的单质及其化合物知识时，我们要学会从结构上分析物质的性质，要注重知识的总结、对比和深化，了解化学知识在生产、生活中的应用，要重视实验探究，努力在解决实际问题的过程中，活化知识，提高分析问题和解决问题的能力。