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1．氯气的性质
2．氯水的性质的多重性
3．氯气的实验室和制法
4．拓展：实验室制备气体的实验装置
一、氯气的性质
1．判断正误
(1)虽然氯气有毒，但仍可闻氯气的气味，方法是用手轻轻在集气瓶瓶口扇动，使极少量氯气飘进鼻孔( )
(2)收集氯气时，可根据集气瓶内是否充满黄绿色气体来检验是否收集满( )
(3)充满氯气的塑料矿泉水瓶中加入20mL水，盖好瓶盖，用力振荡，矿泉水瓶会变瘪( )
(4)氯气的密度比空气大，常用向上排空气法收集氯气，也可用排水法收集( )
答案：(1)√ (2)√ (3)√ (4)×
2．下列实验现象的描述正确的是( )
A．氢气在氯气中燃烧，发出苍白色火焰，瓶口上方形成白色烟雾
B．铁丝在氯气中燃烧，产生棕褐色的烟，产物溶于水，溶液呈浅绿色
C．铜丝在氯气中燃烧，产生棕黄色的烟，产物溶于水，溶液呈蓝绿色
D．钠在空气中燃烧，发出黄色火焰，生成白色固体
答案：C
解析：氢气在氯气中燃烧，发出苍白色火焰，瓶口形成白雾，没有烟，A项错误；铁与氯气反应生成FeCl3，FeCl3溶液呈黄色，B项错误；钠与空气中的氧气在点燃条件下反应，生成的过氧化钠为淡黄色固体，D项错误。
3．某同学利用如图所示的装置进行有关实验。其中气体A的主要成分是氯气，还含有少量空气和水蒸气。请回答下列问题：
(1)该实验的主要目的是研究干燥的氯气是否具有________作用。
(2)浓硫酸的作用是__________________。
(3)实验过程中观察到B瓶中干燥的有色布条________(填“褪”或“不褪”)色。
(4)在该实验中，装置存在缺陷，还应加盛有____________的装置。
答案：(1)漂白(2)除去H2O(干燥氯气)(3)不褪(4)NaOH溶液
解析：(1)该实验的主要目的是研究干燥的氯气是否具有漂白作用。
(2)浓硫酸的作用是作干燥剂干燥氯气。
(3)实验过程中观察到B瓶中干燥的有色布条不褪色。
(4)氯气对环境有污染且有毒，故装置存在缺陷，还应加盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶吸收尾气。
1．氯气的物理性质
氯气是一种黄绿色具有刺激性气味的气体，易液化，通常条件下，1体积水约溶解2体积的氯气。有毒。
氯气通常保存在钢瓶中。
2．氯气的化学性质
(1)与金属单质反应
①与钠反应：2Na＋Cl2===点燃2NaCl。
实验现象：产生大量白烟。
②与铁反应：2Fe＋3Cl2===点燃2FeCl3。
实验现象：生成棕黄色烟。
③与铜反应：Cu＋Cl2===点燃CuCl2。
实验现象：生成棕色烟，将CuCl2溶于水，水溶液呈蓝绿色。
(2)氯气与非金属单质的反应
在空气中点燃氢气，然后把导管伸入盛有氯气的集气瓶中。
①现象：氢气在氯气中安静地燃烧，发出苍白色火焰，集气瓶口上方出现白雾。
②化学方程式：H2＋Cl2===点燃2HCl。
氯气和氢气混合点燃或光照，会发生爆炸。
(3)Cl2与H2O反应
Cl2与H2O反应的化学方程式为Cl2＋H2OHCl＋HClO。
氯气溶于水能杀菌、消毒及使某些染料和有机色素褪色，是因为与水反应生成了HClO。
(4)氯气与碱的反应
①与氢氧化钠溶液反应——制取漂白液
化学方程式：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。
漂白液的有效成分是次氯酸钠。
②与石灰乳反应——制取漂白粉
化学方程式：2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
漂白粉的主要成分是CaCl2、Ca(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2，漂粉精的主要成分是Ca(ClO)2。
漂白粉的保存：漂白粉应密封、避光保存，并置于阴凉干燥处。
3．次氯酸的性质
(1)弱酸性：
次氯酸是易溶于水的弱酸，比碳酸酸性弱。氯气和水反应的离子方程式：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO。
(2)不稳定性：
次氯酸不稳定，见光受热易分解，反应的化学方程式：2HClO===光照2HCl＋O2↑。
(3)强氧化性——漂白和杀菌：
次氯酸具有强氧化性(其氧化性比氯气强)，可用于自来水的杀菌消毒，还可以用作漂白剂。
1．下列氯化物中，既能由金属和Cl2直接化合制得，又能由金属和盐酸反应制得的是( )
A．CuCl2B．MgCl2C．FeCl2D．FeCl3
答案：B
解析：CuCl2可以由Cu与Cl2化合制得，不能由Cu和盐酸反应制得，A项不符合题意；MgCl2可以由Mg与Cl2化合制得，也可以由Mg和盐酸反应制得，B项符合题意；Fe和Cl2化合生成FeCl3，Fe和盐酸反应生成FeCl2，C、D项均不符合题意。
2．0.9g某元素的单质与足量氯气反应后，质量增加3.55g，则这种元素是( )
A．NaB．MgC．AlD．Fe
答案：C
解析：增加的质量就是Cl2的质量，所以0.9g这种元素的单质与Cl2反应能消耗3.55gCl2。由关系式2Na～Cl2，Mg～Cl2，2Al～3Cl2，2Fe～3Cl2可知，本题选C项。
3．氯气及含氯化合物常被用来杀菌、消毒。
(1)我国多数地区的自来水厂使用氯气杀菌、消毒。氯气和水反应生成具有杀菌作用的物质是___________。
(2)工业上将氯气通入氢氧化钠溶液中制取消毒液，反应的化学方程式是__________________________，其中氧化剂是________；消毒液中的有效成分是______(填名称)。
(3)使用氯水消毒不如用消毒液方便，原因是_________________________________________。
答案：(1)HClO(或次氯酸)
(2)Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O 氯气 次氯酸钠
(3)次氯酸不稳定，见光易分解
氯气的强氧化性及应用
氯气具有强氧化性，能与许多还原性物质反应，常见的还原剂有：Fe2+、H2S、SO32-、Br-、I-等。
(1)与FeCl2溶液反应：2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
应用：将Fe2+转化为Fe3+。
(2)与H2S反应：H2S+Cl2===S+2HCl
应用：比较Cl2与S的氧化性。
(3)与Na2SO3溶液反应：SO32-+Cl2+H2O===SO42-+2Cl-+2H+
(4)与NaBr溶液反应：2Br-+Cl2===Br2+2Cl-
(5)与KI溶液反应：2I-+Cl2===I2+2Cl-
应用：用KI-淀粉试纸检验Cl2。
某化学小组用如图所示装置验证卤素单质氧化性的相对强弱。下列说法不正确的是( )
A．E处棉花球变成黄色，说明Cl2的氧化性比Br2强
B．F处棉花球变成蓝色，说明Br2的氧化性比I2强
C．E处发生反应的离子方程式为Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2
D．G装置中NaOH溶液与Cl2反应的离子方程式为2OH－＋Cl2===ClO－＋Cl－＋H2O
答案：B
解析：在F处，可能是未反应完的Cl2与KI发生反应置换出I2，使淀粉变蓝色，不能说明Br2的氧化性比I2强。
二、氯水的性质的多重性
为探究氯水中含有的部分粒子及某些粒子的性质，某化学兴趣小组做了如下实验：
(1)观察氯水颜色，发现氯水呈浅黄绿色，证明氯水中含有的粒子是________。
(2)向氯水中滴入碳酸钠溶液，有气体生成，说明氯水中含有的粒子是________。
(3)盛有氯水的试管中有色布条褪色，说明氯水中含有的粒子是________。
(4)将紫色石蕊溶液滴入新制氯水中，溶液显红色，起作用的微粒是________，过一会儿，溶液的颜色褪去，起作用的微粒是________。
(5)向氯水中滴加硝酸银溶液有白色沉淀生成，证明氯水中含有的粒子是________。
(6)氯水经光照后，颜色_____，化学方程式为____________________，溶液的酸性________(填“增强”“不变”或“减弱”)。所以实验室的氯水应该用________色瓶密封保存，放到__________处。
(7)将氯气通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯微粒是__________。
答案：(1)Cl2 (2)H＋ (3)HClO (4)H＋ HClO(5)Cl－ (6)变浅或褪色 2HClO2HCl＋O2↑ 增强 棕 冷暗 (7)Cl2、ClO－、HClO
1．新制氯水的成分
(1)氯水中存在的过程分析：
氯水中存在3个可逆过程
①氯气与水反应：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO
②HClO的电离：HClOH＋＋ClO－
③H2O的电离：H2OH＋＋OH－
(2)新制氯水的成分
①三分子：Cl2、HClO、H2O；
②四离子：H＋、Cl－、ClO－、OH－。
2．新制氯水中各微粒的性质
3．新制氯水与久置氯水的区别
1．在探究新制氯水成分及性质的实验中，依据下列方法和现象，不能得出相应结论的是( )
答案：B
解析：Cl2是黄绿色气体，氯水呈黄绿色，是由于溶于水的Cl2仅部分与水反应，氯水中含有Cl2，A对；饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水，有气泡产生，是因为HCO－3与氯水中的HCl反应生成CO2和H2O，B错；向红色纸条上滴加氯水，红色纸条褪色，说明氯水具有漂白性，C对；向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液变成棕黄色，是因为发生反应2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，说明氯水具有氧化性，D对。
2．某化学小组进行了以下实验，发现氯气能使湿润的红色布条褪色。对于使红色布条褪色的物质，同学们的看法不一致，认为氯水中存在的几种粒子都有可能。请设计实验，得出正确结论。
(1)提出问题：氯水中哪种物质能使红色布条褪色？
(2)收集资料：①氯气有强氧化性；②氯气与水反应生成稀盐酸和次氯酸；③次氯酸有强氧化性。
(3)提出假设：
①_________________________；
②_________________________；
③_________________________；
④水使红色布条褪色。
(4)验证假设：实验①：__________________________________；
实验②：_____________________________________；
(5)得出的实验结论是_____________________________________________。
答案：(3)①氯气使红色布条褪色 ②次氯酸使红色布条褪色 ③稀盐酸使红色布条褪色
(4)①把干燥的红色布条放入干燥的氯气中，布条不褪色
②把红色布条放入稀盐酸中，红色布条不褪色
(5)次氯酸使红色布条褪色
解析：提出假设是根据收集到的资料结合所学知识进行的。氯气有氧化性，那么假设氯气使红色布条褪色，氯气和水生成盐酸和次氯酸，假设盐酸或次氯酸能使红色布条褪色。氯水中的氯气、盐酸、水均不能使红色布条褪色，说明是次氯酸使红色布条褪色。
三、氯气的实验室和制法
1．判断正误：
(1)实验室制取的Cl2中混有HCl气体，可通过盛有碱石灰的干燥管除去( )
(2)MnO2与稀盐酸在加热条件下也可制取Cl2( )
(3)在实验室制取Cl2的试剂中，HCl只作还原剂( )
(4)Cl2尾气也可用饱和的澄清石灰水吸收处理( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)×
2．实验室用下列方法制取氯气：①用含gHCl的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87gMnO2与足量的浓盐酸反应，若不考虑HCl的挥发，则反应后所得氯气的质量( )
A．方法①比方法②多 B．方法②比方法①多
C．两种方法一样多D．无法比较
答案：B
解析：MnO2与浓盐酸反应制Cl2，随着反应的进行，浓盐酸变稀，稀盐酸不能与MnO2反应，故反应①所得氯气的质量小于71g；浓盐酸足量时，根据MnO2的质量可计算出反应②所得氯气的质量为71g，所以反应后所得氯气的质量：①＜②。
1．反应原理
(1)化学方程式：MnO2＋4HCl(浓)===加热MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
(2)原理：利用强氧化剂氧化浓盐酸中的Cl－生成Cl2，该反应中MnO2为氧化剂，浓盐酸为还原剂并且该实验还体现了浓盐酸的酸性。
2．仪器装置
(1)气体发生装置类型：固＋液，加热
(2)除杂装置：饱和食盐水的作用是除去Cl2中少量的HCl气体。浓硫酸的作用是除去氯气中的水蒸气。
(3)收集方法：
①向上排空气法(氯气密度大于空气)。
②排饱和食盐水法。
(4)验满方法：观察到集气瓶中充满黄绿色气体，则证明已集满。
(5)尾气处理：用NaOH溶液吸收过量的氯气，防止污染环境。
实验室制取氯气的思维流程
1．根据反应原理选择实验装置及操作方法
(1)气体制备装置的选择：气体发生装置为固液加热型。
(2)除杂装置：①浓盐酸挥发，因此杂质中有HCl气体；②有水蒸气
(3)浓盐酸易挥发，为了减少HCl的损失，采取的措施有：用小火慢慢加热，缓慢加入浓盐酸。
2．根据气体的性质选择收集装置
(1)氯气密度比空气大：向上排空气法。
(2)氯气在饱和食盐水中的溶解度很小：排饱和食盐水法。
3．根据尾气的性质确定除杂试剂
氯气能与碱反应：用NaOH溶液吸收多余的氯气。
1．实验室制取氯气一般用强氧化剂与浓盐酸反应，请写出下列制取氯气反应的化学方程式：
(1)KMnO4与浓盐酸反应：___________________________________
(2)KClO3与浓盐酸反应：___________________________________
(3)K2Cr2O7与浓盐酸反应(K2Cr2O7的还原产物为CrCl3)：_______________________________________
(4)NaClO与浓盐酸反应：___________________________________
答案：(1)2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(2)KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O
(3)K2Cr2O7+14HCl(浓)===2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O
(4)NaClO+2HCl(浓)===NaCl+Cl2↑+H2O
2．如图所示为在没有通风橱的条件下制备氯气时设计的装置，图中a、b是可控制的弹簧铁夹。(已知：氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度较小)
(1)仪器A的名称是________；烧杯中盛放的是________；烧瓶中反应的化学方程式为________________________________________________。
(2)在收集氯气时，应____________(填如何控制a、b，下同)；当氯气收集完毕时应_____________。
(3)若要制得2.13gCl2，理论上需要MnO2的质量是________。
答案：(1)分液漏斗 氢氧化钠溶液
MnO2＋4HCl(浓)===加热MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
(2)关闭b，打开a 关闭a，打开b (3)2.61g
解析：(1)制备氯气的反应原理为MnO2＋4HCl(浓)===加热MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；使用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气。(2)在收集氯气时，应关闭b，打开a；当氯气收集完毕时应关闭a，打开b。
(3)MnO2 ～ Cl2
x2.13g
解得x＝2.61g
实验室制备气体的实验装置
1．实验室制备气体的发生装置的选择
(1)选择依据
反应原理、反应物的状态、反应条件等。
(2)装置的基本类型
①固体＋固体---→加热气体。
②固体＋液体―→气体。
③固体＋液体---→加热气体。
2．实验室制备气体的净化装置的选择
(1)净化原则
不减少被净化气体的量；不引入新杂质；操作简便，易于分离。
(2)净化装置
装置Ⅰ(洗气瓶)：盛液体除杂试剂，气流方向是长管进，短管出。
装置Ⅱ(干燥管)：盛固体除杂试剂，气流方向是粗口进，细口出。
3．实验室制备气体的收集装置的选择
(1)选择依据
根据气体的密度、水溶性及是否与水或空气中的O2发生反应来确定气体的收集方法。
(2)方法选择
①排水法：适用于难溶于水且不与水反应的气体，如O2、H2等。
②向上排空气法：气体不与空气反应，且密度比空气大，如O2、CO2、Cl2等。
③向下排空气法：气体不与空气反应，且密度比空气小，如H2等。
4．实验室制备气体的尾气处理装置的选择
(1)选择依据：根据气体的物理性质、化学性质，将气体转化成无毒物质或吸收。
(2)方法选择：
①点燃法：如CO、H2、CH4等易燃性气体可用此法，必须先验纯，再点燃。
②吸收法：如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用碱液吸收。
1．实验室用浓盐酸和MnO2制Cl2，并以干燥的Cl2为原料进行实验，装置如下图所示。
(1)装置B、C中应盛放的试剂名称分别为________、________；从A装置导出的气体若不经过B、C装置而直接进入D管，将对实验产生的不良后果是_____________________________。
(2)实验时，先点燃A处的酒精灯，让Cl2充满装置，再点燃D处酒精灯，写出D中反应的化学方程式：
__________________________________________。
(3)F装置所起的作用是______________________。
(4)用石灰乳吸收氯气可制得漂粉精，写出工业制漂粉精反应的化学方程式：__________________________。
答案：(1)饱和食盐水 浓硫酸 氯化氢和水蒸气随Cl2进入D中能和铁反应生成H2，H2和Cl2混合受热会发生爆炸
(2)2Fe＋3Cl2===加热2FeCl3
(3)吸收多余的Cl2，防止污染环境，防止空气中的水蒸气进入D中
(4)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O
解析：(1)浓盐酸具有挥发性，Cl2中含有HCl、H2O(g)，依次通过盛有饱和食盐水、浓硫酸的洗气瓶除去HCl、H2O(g)，得到干燥的Cl2。HCl、H2O(g)都能与铁反应生成H2，H2和Cl2混合在加热时会发生爆炸。
(2)Fe与Cl2在加热条件下反应生成FeCl3，化学方程式为2Fe＋3Cl2===加热2FeCl3。
(3)Cl2有毒，污染环境，所以不能直接排放到空气中，碱石灰的成分是CaO和NaOH，Cl2能和CaO、NaOH反应，所以可用碱石灰处理尾气；空气中有水蒸气，碱石灰还能吸收水蒸气，防止空气中的水蒸气进入D中，可作干燥剂。
(4)Cl2和Ca(OH)2反应生成CaCl2、Ca(ClO)2和H2O，化学方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
2．实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是( )
A．①②③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液
B．管式炉加热前，用试管在④处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度
C．结束反应时，先关闭活塞K，再停止加热
D．装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气
答案：B
解析：A项，气体从溶液中逸出易带出水蒸气，所以浓硫酸应放在③中，错误；B项，先通H2以排除空气，加热前应先检验H2的纯度，正确；C项，若先停止通H2，空气有可能重新将W氧化，应先停止加热，再关闭活塞K，错误；D项，MnO2和浓盐酸反应制氯气需要加热，不能用启普发生器制备，错误。
