資源簡介

(共60張PPT)
初識氯水
含氯消毒劑的前世今生
資料卡片2：
1897年，英國流行傷寒病，科學家們將氯氣通入水中形成氯水，起到消毒的作用。直至今日，某些地方依然采用氯氣為自來水殺菌消毒。
環節一：初識氯氣
資料卡片1
1774年，瑞典科學家舍勒在研究軟錳礦(主要成分為MnO2)時，將它與濃鹽酸混合加熱時產生了一種黃綠色、有刺激性氣味的氣體（該氣體后來被命名為氯氣）。他對這種氣體的性質進行了研究，發現這種氣體能殺死昆蟲；而且能溶于水。
資料卡片3 氯氣泄漏事故
物質
性質
問題1 你能從資料卡片中得到Cl2的哪些性質？
數據
熔點：-101 ℃
沸點：-34.6 ℃
密度：3.214 g/L(0℃)
熔點、沸點、密度
化學
性質
溶解性：（能溶于水，1:2）
物理
性質
顏色、氣味、狀態：黃綠色刺激性氣味氣體
毒性
【思考】若遇到氯氣泄漏，應如何緊急疏散人群？
【思考】從哪些視角研究氯氣的化學性質？
氧化性
氯氣具有
強氧化性
非金屬單質
與金屬單質、
非金屬單質化合
原子結構
預
測
元素化合價
0價
實驗法
比較法
問題2 根據氯原子結構和化合價預測Cl2具有哪些性質？
實驗操作
將加熱后的鈉、鐵絲、銅絲分別伸入裝有Cl2的集氣瓶，觀察。
Cl2與金屬的反應
實驗現象
與Na：
火焰為黃色，產生大量白煙
2Na＋Cl2==2NaCl
與Fe：
產生棕紅色煙，溶于水后形成棕黃色溶液
2Fe＋3Cl2==2FeCl3
與Cu：
產生棕黃色煙，溶于水后形成藍綠色溶液
Cu＋Cl2== CuCl2
氯氣將大多數金屬氧化成高價氯化物。
Cl2的化學性質
實驗操作
將點燃的H2伸入裝有Cl2的集氣瓶中，觀察現象。
Cl2與非金屬H2的金屬的反應
實驗現象
H2在Cl2中安靜燃燒，發出蒼白色 火焰，集氣瓶口上方出現白霧
點燃
H2＋Cl2===2HCl
（光照時劇烈反應，發生爆炸）
思考：燃燒一定需要O2參與嗎？
環節二：初識氯水
資料卡片1：
1897年，英國流行傷寒病，科學家們將氯氣通入水中形成氯水，起到消毒的作用。直至今日，某些地方依然采用氯氣為自來水殺菌消毒。
資料卡片2：
某自來水廠公告：廣大市民朋友，近期接到多起投訴，早晨打開水龍頭，有時會聞到刺鼻的氣味，這是自來水殺菌消毒后正常現象。還有市民朋友反應使用自來水養魚、澆花后造成魚死花謝，建議大家可以先將自來水放置2-4小時再養魚、澆花。
觀察氯氣和氯水，對比觀察有何變化？氯氣進入水中是否發生反應？
若Cl2能與水反應，預測氯氣與水反應的可能的產物及其檢驗方法。
預測
預測1 全部溶解 Cl2、H2O
預測2 部分溶解 部分反應 Cl2、新物質、H2O
預測3 全部反應 新物質、H2O
觀察氯氣和氯水，對比觀察有何變化？氯氣進入水中是否發生反應？
若Cl2能與水反應，預測氯氣與水反應的可能的產物及其檢驗方法。
預測的產物 檢驗試劑 現象
預測的產物 檢驗試劑 現象
Cl- 稀硝酸、AgNO3溶液
H+ pH試紙
H+ NaHCO3溶液
H+ 紫色石蕊試液
結論：氯氣可以與水反應。
氯水中存在HCl和一種具有漂白性的物質。
環節三：氯水中哪些微粒具有漂白性？
Cl2＋H2O=HCl＋HClO（弱酸）
氯氣與水的反應：
任務1：用雙線橋分析反應
任務2：總結氯水中含有的微粒
分子：
離子：
Cl2、HClO
H+、Cl-、ClO-
問題4：氯水中哪種物質有漂白性？
實驗操作
將干燥、濕潤有色布條、鮮花分別放入裝有Cl2的集氣瓶，觀察。
Cl2與H2O反應
實驗現象
干燥有色布條 ，濕潤有色布條和有色鮮花 。
不褪色
褪色
Cl2＋H2O=HCl＋HClO
具有
漂白性
實驗結論
Cl2不具有漂白性，與水反應的產物具有漂白性。
HClO有強氧化性，使某些染料和有機色素褪色，可用于棉、麻、紙張等的漂白劑。
環節三：氯水中哪些微粒具有漂白性？
問題5：氯水表現出強氧化性的是氯氣還是HClO
反應試劑 現象 方程式
FeSO4
KI
NaBr
最初，人們將Cl2溶于水得到新制氯水，用作漂白劑，從微粒的角度的來看，試分析新制氯水具有哪些性質？
成 分：Cl2、H2O、HClO、Cl-、H+、ClO-、OH-
【化學與生活】
性質 理論解釋 考點
顯淺黃綠色
具有漂白性
酸性
具有氧化性
溶有Cl2
Cl2
HClO
HCl 、HClO
作漂白劑（氧化漂白）
先變紅后褪色
原 理：Cl2 + H2O = HCl + HClO
能與Fe2+、I-、SO2、反應
能使紫色石蕊
含氯消毒劑的演變
含氯消毒劑的前世今生
問題1：貝托萊為什么放棄氯水作漂白劑？
科學史話：法國化學家貝托萊于1785年嘗試將氯水用于漂白，很快，在1787年，他又制得雅韋爾溶液(主要成分次氯酸鉀)，讓當時的印染廠大大提升了漂白效率。
新制氯水
久置氯水
環節一：再識氯水
問題2：久置氯水是否仍有漂白性？如何設計實驗證明？
方案 現象
將久置氯水滴入pH試紙
將久置氯水滴入藍色石蕊試紙
將久置氯水滴入NaHCO3溶液
問題3：結合氯水的成分，結合實驗現象預測哪種微粒發生了變化，怎樣設計實驗驗證？
教材信息：次氯酸是很弱的酸，只存在于水溶液中，次氯酸不穩定，在光照下容易分解產生氧氣。
利用數字傳感器驗證HClO光照分解產物實驗中，分析如下，請試著寫出分解方程式。
2HClO == 2HCl ↑+ O2
光照
【通過數字化實驗驗證次氯酸分解產物】
3. 與H2O反應
Cl2 + H2O HCl +
HClO(次氯酸)
HClO：
弱酸，只存在于水溶液中。
強氧化性，可漂白、殺菌、消毒等，可用于自來水消毒。
【思考】貝托萊發現氯水露置在日光下會失去漂白能力，同時產生鹽酸和氧氣，
解釋原因？
3. 不穩定性，光照條件下分解產生鹽酸和氧氣。
2HClO 2HCl + O2↑
光照
氯氣對自來水消毒可能產生對人體有害的物質。新的自來水消毒劑：二氧化氯、臭氧
由于新制氯水不穩定，人們制得較穩定的次氯酸鈉(NaClO) 、次氯酸鈣[Ca(ClO)2]等具有漂白作用的次氯酸鹽。你知道是怎么反應的嗎？
化學與生活
（1）化學方程式：________________________________。
（2）離子方程式：___________________________。
（3）漂白液的主要成分 ，有效成分是_______。
Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O
Cl2 + 2OH- = Cl- + ClO- + H2O
NaClO
氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物分別是？
氯氣有毒，該反應還可以用來吸收氯氣（尾氣處理）
Cl2與NaOH的反應
工業制漂白液
NaClO、NaCl
與石灰乳反應——工業制取漂白粉/漂白精
（1）化學方程式：___________________________________。
（2）離子方程式：_________________________________。
（3）漂白粉/精的主要成分是 有效成分是_________。
2Cl2 + 2Ca(OH)2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O
2Cl2 + 2Ca(OH)2 = 2Ca2+ + 2Cl- + 2ClO- + 2H2O
Ca(ClO)2
（4）漂白原理：
由于HClO光照下易分解，漂白粉長期在空氣中容易失效
Cl2與Ca(OH)2的反應
Ca(ClO)2+CO2＋H2O ＝ CaCO3↓＋2HClO
Ca(ClO)2、CaCl2
漂白液、漂白粉和漂粉精既可作漂白棉、麻、紙張的漂白劑，又可用作游泳池等場所的消毒劑。
已知酸性：H2CO3>HClO>HCO3-
課堂小結
Cl元素
原子結構
氯氣
物理性質
與水反應
強氧化性
最外層有7個電子，易得到1個電子
化學性質
與堿反應
次氯酸
一種黃綠色有刺激性氣味的氣體，密度比空氣大，可溶于水
與金屬單質、非金屬單質、還原性化合物
Cl2+H2O=HCl+HClO
制取漂白粉、漂白液
強氧化性、弱酸性、不穩定性
水質檢驗員是指對天然水、工業用水、生活用水等的物理性質、化學性質及生物性質進行檢驗和評定的專業技術人員。水質檢驗的目的是考察和研究環境質量、水的污染性或水受污染的程度、水質是否適宜使用。以及水處理過程的效率等。自來水廠，污水處理廠，玻璃加工、制藥、食品和化工企業等都需要進行水質檢驗。例如，自來水廠水質檢驗員的工作就是在自來水出廠前，利用化學分析儀器等對水中的一些物質，如硫酸根離子、氯離子、放射性物質、微生物和有機物等進行檢測，并對檢測數據進行分析，以確保百姓家中的自來水達到國家《生活飲用水衛生標準》。
拓展延伸
實驗操作
【實驗2-9】氯離子的檢驗
實驗現象
①稀HCl+ AgNO3
在三支試管中分別加入2~3mL稀鹽酸、NaCl溶液、 Na2CO3溶液，然后各滴入幾滴AgNO3溶液，觀察現象。再分別加入少量稀硝酸，觀察現象。
② NaCl+ AgNO3
產生不溶于稀硝酸的白色沉淀
③Na2CO3 + AgNO3:
產生白色沉淀，加入稀硝酸后沉淀溶解
Cl－＋Ag＋=AgCl↓
Ag2CO3＋2H＋=2Ag＋＋CO2↑＋H2O
CO32－＋2Ag＋=Ag2CO3↓
Cl-的檢驗：
試劑：稀HNO3+AgNO3溶液
實驗結論
取樣
現象
加試劑
結論
取少量待測液于一潔凈試管中，加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若觀察到溶液中有白色沉淀生成，說明溶液中含有Cl-。
操作過程及現象：
深度思考
1.如何檢驗Na2CO3固體中是否混入了少量的NaCl雜質？寫出實驗操作步驟和有關的離子方程式。
提示：取少量樣品，加水溶解，配制成溶液。向該溶液中加入過量稀硝酸至沒有氣泡產生為止，再加入AgNO3溶液，產生白色沉淀，說明原Na2CO3固體中有NaCl；若沒有白色沉淀產生，說明原Na2CO3固體中沒有NaCl。
2.若溶液中同時含有SO42-和Cl-，如何設計實驗檢驗Cl-？
有關離子反應：CO32-＋2H＋=H2O＋CO2↑，Ag＋＋Cl－=AgCl↓
提示：先加入足量的Ba(NO3)2溶液，過濾后取濾液(或靜置后取上層清液)，再加入稀硝酸酸化，最后加入AgNO3溶液，若生成白色沉淀，說明含有Cl－。
84消毒液的制備
含氯消毒劑的前世今生
1789年
法國 貝托萊
制得次氯酸鉀溶液代替氯水，大大提升了印染的漂白效率
1820年
法國 拉巴拉克
制得更廉價的次氯酸鈉，用于防腐防臭
1915年
英國 達金
將次氯酸鈉溶液開始用于殺菌消毒
1984年
北京 地壇醫院
制得高濃度次氯酸鈉溶液（84消毒液）用于滅殺肝炎病毒
84消毒液演化史
問題1：84消毒液的制備原理是什么？
Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O
問題2：如何實現Cl-到Cl2的轉化？
資料卡片：氯元素在自然界中主要以氯化物或氯離子的形式存在，其中海水中含有大量的氯元素，其含量達到19350mg·L-1
環節一：分析制備氯氣的原理
Cl- Cl2
氧化劑
問題3：閱讀教材，歷史上，我們選用哪種氧化劑實現轉化？
實驗室制備氯氣的原理：
MnO2+4H++2Cl- Mn2+ + Cl2↑+2H2O
MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O
環節一：分析制備氯氣的原理
問題4：我們熟悉的氧化劑能否制取氧氣？
資料卡片2：KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等氧化性均強于MnO2
①2KMnO4＋16HCl（濃）==2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O
②KClO3＋6HCl（濃）==KCl＋3Cl2↑＋3H2O
③K2Cr2O7＋14HCl（濃）==2CrCl3＋2KCl＋3Cl2↑＋7H2O
快速制氯氣
MnO2與濃鹽酸
混合加熱
1774年
舍勒
2NaCl+3H2SO4（濃）+MnO2
1786年
貝托萊
4HCl+O2
CuCl2作催化劑
高溫
1868年
洪特
海洋資源開發
電解飽和食鹽水
現代工業
環節二：設計制備氯氣的裝置
任務1：聯系初中制取氫氣、氧氣、CO2等氣體的經驗，利用下列所給裝置，試著設計出實驗室制氯氣的裝置。
A B C D E F G H
氯化氫在水中的溶解度 氯氣在水中溶解度
常溫常壓下，1體積水可以溶解約500體積的氯化氫 常溫常壓下，1體積水可以溶解約2體積的氯氣
每升水中氯化鈉質量（g） 可溶解氯氣質量（g）
0 5.80
58.34 4.11
174.83 2.95
233.17 2.55
291 2.19
資料卡片一
資料卡片二
A B C D E F G H
A B C D E F G H
實驗室制備氣體的思路
一、設計氣體制備裝置的基本思路
二、氣體制備裝置的連接順序
飽和食鹽水
濃硫酸
濃鹽酸
MnO2
NaOH溶液
如何判斷氯氣已經集滿？
濃鹽酸
KMnO4
飽和食鹽水
濃硫酸
飽和食鹽水
干燥裝置
發生裝置
除雜裝置
收集裝置
環節三：設計制備84消毒液的裝置理
資料卡片
Cl2與NaOH在不同溫度下反應，產物不同。在較低溫度下與濃氫氧化鈉溶液反應能生成NaClO，在較高溫度下與濃氫氧化鈉溶液反應易生成NaClO3
任務2：結合資料卡片以及氯氣的制備裝置設計制備84消毒液的實驗裝置。
飽和食鹽水
濃硫酸
濃鹽酸
MnO2
NaOH溶液
飽和食鹽水
濃硫酸
濃鹽酸
MnO2
NaOH溶液
飽和食鹽水
濃硫酸
濃鹽酸
MnO2
NaOH溶液
NaOH溶液
飽和食鹽水
濃硫酸
濃鹽酸
MnO2
NaOH溶液
NaOH溶液
冰水
主反應裝置
干燥裝置
發生裝置
除雜裝置
尾氣裝置
實驗室中制取氣體裝置的設計
實驗室中制取氣體的裝置包括發生裝置和收集裝置。
裝置的連接順序一般為：
發生裝置 除雜裝置 收集裝置 尾氣處理裝置
洗氣瓶
根據實際需要，還可以增加除雜裝置和尾氣處理裝置等。
思考交流
【回憶初中學習過的氣體實驗室制法，根據下表的要求進行梳理】
氣體 制取原理（方程式） 反應物狀態 反應條件 發生裝置圖
CO2
固體+液體
固體+固體
固體+液體
不加熱
加熱
不加熱
O2
O2
2H2O2 2H2O + O2↑
MnO2
實驗室制取氣體的反應裝置，應該根據反應物的狀態和反應條件來決定
CaCO3+2HCl CaCl2+CO2↑+H2O
2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
△
二、氯氣的實驗室制法
反應原理：
MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O
1、反應裝置：
√ 　　
根據實驗室制取氯氣的原理，應該選擇怎樣的裝置呢？
查閱資料：MnO2是黑色難溶于水的固體。
反應原理：
MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O
查閱資料：Cl2能溶于水，難溶于飽和食鹽水
①排水法
②向上排空氣法
③向下排空氣法
飽和食鹽水
排飽和食鹽水法
如何收集氯氣呢？
2、收集裝置：
√ 　　
思考交流
（1）集氣瓶中充滿黃綠色氣體。
（2）將濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近瓶口，觀察到試紙立即變藍
或：濕潤的藍色石蕊試紙放在瓶口，觀察到試紙先變紅后褪色
1，用向上排空氣法收集的Cl2如何驗滿？
√ 　　
2，實驗室制氯氣是否需要進行尾氣吸收？如果需要，那該用 什么吸收氯氣呢？
思考交流
這樣收集到的氯氣純凈嗎？有哪些雜質？如何除去？有沒有先后順序？
收集裝置
尾氣處理裝置
發生裝置
一、氯氣的實驗室制法
1.反應原理：MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O
2.發生裝置：固 + 液 氣
△
3.除雜裝置：飽和食鹽水除HCl，濃硫酸除水蒸氣
4.收集裝置：向上排空氣法、排飽和食鹽水法
5.尾氣處理：Cl2 +2NaOH NaCl+NaClO+H2O
6.驗滿方法：濕潤的淀粉KI試紙靠近集氣瓶口/導管口（變藍）
深度思考
1.加熱條件下，將含有36.5 g HCl的濃溶液與足量二氧化錳反應制備氯氣，發現生成氯氣的質量少于理論值，其主要原因是什么（操作和收集都規范正確）？
提示：①加熱使HCl大量揮發
②隨著反應的進行鹽酸濃度逐漸變小，稀鹽酸與MnO2不反應。
2. 84消毒液和潔廁劑（主要含HCl）混用容易引起中毒，你知道原因嗎？
Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O
思考：為什么稀鹽酸與MnO2不反應？
因為稀鹽酸的還原性比濃鹽酸弱，稀鹽酸不能被MnO2氧化得到Cl2。
知識拓展
其他用于實驗室制取氯氣的化學試劑及反應
用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、K2Cr2O7等氧化劑代替MnO2制取氯氣，反應不需加熱且反應速率較快，如：
①2KMnO4＋16HCl（濃）===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O
②KClO3＋6HCl（濃）===KCl＋3Cl2↑＋3H2O
③K2Cr2O7＋14HCl（濃）===2CrCl3＋2KCl＋3Cl2↑＋7H2O

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