考纲展示 命题探究
1 氯气的性质
(1)氯元素的原子结构
氯元素位于元素周期表中第三周期ⅦA族，原子结构示意图为，最外层有7个电子，在化学反应中易获得1个电子而表现为－1价。自然界中氯主要以化合态形式存在。
(2)物理性质
| 颜色 | 状态 | 气味 | 密度 | 毒性 | 溶解性 |
| 黄绿色 | 气体 | 刺激性 | 比空气大 | 有毒 | 1体积水溶解2体积Cl2 |
| 性质 | 化学方程式 |
| 与金属反应(与变价金属反应，均生成高价态) | 2Na＋Cl22NaCl(产生白烟) |
| Cu＋Cl2CuCl2(产生棕黄色的烟) | |
| 2Fe＋3Cl22FeCl3(产生棕色的烟) |
| 性质 | 化学方程式 |
| 与非金属反应 | H2＋Cl22HCl(发出苍白色火焰，有白雾生成) |
| 2P＋3Cl2(不足) 2PCl3； 2P＋5Cl2(足量) 2PCl5(足量) | |
| 与水反应 | Cl2＋H2O===HCl＋HClO |
| 与碱反应 | Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O(用于除去多余的氯气) |
| 2Cl2＋2Ca(OH)2===Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O(用于制漂粉精) | |
| 与某些还原性物质反应 | 2FeCl2＋Cl2===2FeCl3 |
| 2KI＋Cl2===2KCl＋I2(使湿润的淀粉KI试纸变蓝色，用于氯气的检验) | |
| SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4 | |
| 与某些有机物反应 | CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl(取代反应) |
| CH2===CH2＋Cl2―→CH2ClCH2Cl(加成反应) |
(1)图解氯气的性质
(2)Cl2与变价金属反应，均生成高价态金属氯化物。
(3)氯气与水的反应中，氯气既作氧化剂又作还原剂：
(4)常温下干燥的氯气或液氯均不与铁反应，故液氯通常储存在钢瓶中。
(5)Cl2的用途：重要的化工原料，可用于制盐酸、漂白粉、含氯有机物等。
2 氯气的制法
(1)工业制法——电解法
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(2)实验室制法
①实验装置
用强氧化剂(如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、MnO2等)氧化浓盐酸：
②验满方法
a．将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。
b．将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。
c．实验室制取Cl2时，也常常根据集气瓶中气体的颜色来判断是否集满。
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(1)反应物的选择：必须用浓盐酸，稀盐酸与MnO2不反应，且随着反应的进行，浓盐酸变为稀盐酸时，反应停止，故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。
(2)加热温度：不宜过高，以减少HCl挥发。
(3)尾气吸收：Cl2有毒，必须有尾气吸收装置，常用吸收剂为NaOH溶液或碱石灰，不用澄清石灰水，因澄清石灰水中Ca(OH)2浓度小，吸收慢且吸收不完全。
(4)实验结束后，先排出残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气。
(5)Cl2在水中的溶解度不大，可不用防倒吸装置。
3 氯水的性质
(1)氯水的成分分析
氯水中存在三个平衡关系：
①Cl2＋H2O HCl＋HClO。
②HClO H＋＋ClO－。
③H2O H＋＋OH－。
(2)氯水的多重性质
氯水的多种成分决定了它具有多重性质：
①Cl2的强氧化性；②HCl的强酸性；③HClO的强氧化性、弱酸性；④Cl－的性质。
在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，现列表如下：
| 参与反应的微粒 | 所加试剂 | 实验现象 | 离子方程式或解释 |
| Cl－ | AgNO3溶液 | 白色沉淀 | Cl－＋Ag＋===AgCl↓ |
| H＋ | Na2CO3固体 | 有气泡产生 | 2H＋＋CO===CO2↑＋ H2O |
| HClO | 有色布条 | 布条颜 色褪去 | HClO具有强氧化性 |
| Cl2 | FeCl2溶液 | 溶液由浅绿色 变为棕黄色 | 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋ 2Cl－ |
| Cl2、H2O | SO2 | 氯水颜 色褪去 | SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Cl－ |
| HClO、H＋ | 石蕊溶液 | 先变红 后褪色 | 酸性和漂白性 |
Cl2本身没有漂白作用，真正起漂白作用的是Cl2与H2O反应生成的HClO。所以干燥的Cl2不能使干燥的有色布条褪色，而混有水蒸气的Cl2能使干燥有色布条褪色，或干燥的Cl2能使湿润的有色布条褪色。
4 次氯酸、次氯酸盐
(1)次氯酸的性质
①不稳定性：分解反应的化学方程式为2HClO2HCl＋O2↑。氯水须现用现配，保存在棕色瓶，置于冷暗处。
②强氧化性
a．能将有色物质氧化为无色物质，作漂白剂。
b．杀菌、消毒。
③弱酸性
向NaClO溶液中通入少量CO2，化学方程式为
2NaClO＋CO2＋H2O===Na2CO3＋2HClO。
(2)漂白粉的成分及使用原理
①工业制法：将氯气通入石灰乳中制取漂白粉，2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
②漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2。
③漂白原理：Ca(ClO)2＋2HCl===CaCl2＋2HClO，Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO(酸性：H2CO3>HClO)。
④失效原理：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO,2HClO2HCl＋O2↑。
⑤保存：次氯酸和次氯酸盐都不稳定，应密封在阴凉处保存。
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工业制取漂白粉是用Cl2与石灰乳反应制得而不是用Cl2与石灰水反应。
1.思维辨析
(1)Cl2＋H2O===HCl＋HClO的反应是水作还原剂的氧化还原反应。( )
(2)漂白粉、石英都属于纯净物。( )
(3)漂白粉在空气中不稳定，可用于漂白纸张。( )
(4)漂白粉在空气中久置变质是由于漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3。( )
(5)向FeBr2溶液中通入足量Cl2的离子方程式为2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－。( )
(6)Cl2、SO2均能使品红溶液褪色，说明二者均有氧化性。( )
(7)Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能作氧化剂。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)×
2．取17.4 g MnO2固体粉末与一定体积的浓盐酸(含溶质0.4 mol)共热制取氯气(HCl挥发不计)，下列说法正确的是( )
A．反应过程中MnO2作催化剂
B．盐酸未完全反应
C．MnO2过量，盐酸完全反应
D．反应产生2.24 L氯气(标准状况)
答案 B
解析 根据反应中量的关系：MnO2～4HCl～Cl2可知，该反应中MnO2过量，因此HCl完全反应，反应产生0.1 mol Cl2，在标准状况下的体积为2.24 L，错选C、D。随反应的进行，盐酸的浓度逐渐减小，对应的还原性逐渐减弱，直至反应停止。因此该反应过程中，虽然MnO2过量，盐酸也不能完全反应，同样的，收集到的气体也不可能是2.24 L(标准状况)，故答案为B。
[考法综述] 本部分知识在高考中主要考查氯气及含氯化合物的性质和用途，因此，在学习过程中要牢固掌握相关氯气的各种化学性质，同时也要求能够从性质体会和理解其在生活中的实际用途。如氯气与水反应生成次氯酸，所以氯气可用于自来水消毒；氯气可与碱发生反应生成次氯酸盐，而次氯酸盐可用于漂白，所以可用氯气制取漂白液和漂白粉等；氯气与氢气反应生成氯化氢气体，可用于工业制盐酸。
命题法1 氯气的性质和用途
典例1 如图所示是验证氯气性质的微型实验，a、b、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后，立即用另一培养皿扣在上面。已知：2KMnO4＋16HCl===2KCl＋5Cl2↑＋2MnCl2＋8H2O。
对实验现象的“解释或结论”正确的是( )
| 选项 | 实验现象 | 解释或结论 |
| A | a处变蓝，b处变红棕色 | 氧化性：Cl2>Br2>I2 |
| B | c处先变红，后褪色 | 氯气与水生成了酸性物质 |
| C | d处立即褪色 | 氯气与水生成了漂白性物质 |
| D | e处变红色 | 还原性：Fe2＋>Cl－ |
[答案] D
【解题法】 氯气化学性质的两个要点
在掌握氯气的相关化学性质时，注意通常分为两种情况，一种是氯气既是氧化剂又是还原剂，如氯气与水反应、氯气与碱溶液反应；另一种是氯气只是氧化剂，如氯气与金属单质、非金属单质、某些还原性离子(如碘离子、硫离子、亚硫酸根离子、亚铁离子)、其他还原性物质(如亚硫酸、二氧化硫、氨气)等反应，在这些反应中，还原产物中氯元素都是－1价。
命题法2 氯水的组成及性质
典例2 在探究新制饱和氯水成分的实验中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )
A．氯水的颜色呈浅黄绿色，说明氯水中含有Cl2
B．向氯水中滴加酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀，说明氯水中含有Cl－
C．向氯水中加入NaHCO3粉末，有气泡产生，说明氯水中含有H＋
D．向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液颜色变成棕黄色，说明氯水中含有HClO
[解析] 氯水中存在三种分子：Cl2、HClO、H2O，四种离子：H＋、Cl－、ClO－、OH－。氯水的颜色是氯气分子表现出来的，A项正确；滴加银溶液，银离子与氯离子反应生成氯化银白色沉淀，B项正确；加入碳酸氢钠粉末，氢离子与碳酸氢根离子反应放出二氧化碳气体，C项正确；向氯化亚铁中加入氯水，发生反应2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，D项错误。
[答案] D
【解题法】 新制与久置氯水比较及存在的平衡分析
(1)液氯、新制氯水、久置氯水的比较
| 液氯 | 新制氯水 | 久置氯水 | |
| 分类 | 纯净物 | 混合物 | 混合物 |
| 颜色 | 黄绿色 | 浅黄绿色 | 无色 |
| 性质 | 氧化性 | 酸性、氧化性、漂白性 | 酸性 |
| 粒子种类 | Cl2 | Cl2、HClO、H2O、H＋、Cl－、ClO－、OH－ | H2O、H＋、Cl－、OH－ |
| 向氯水中加入的物质 | 浓度变化 | 平衡移动的方向 | 应用 |
| 可溶性氯化物 | c(Cl－)增大 c(HClO)减小 | 左移 | ①用饱和食盐水除Cl2中的HCl ②用排饱和食盐水法收集Cl2 |
| 盐酸 | c(H＋)和c(Cl－)增大 | 左移 | 洁厕剂和“84”消毒液不宜混用 |
| NaOH | c(H＋)减小 | 右移 | 用NaOH吸收多余的Cl2 |
| 光照 | c(HClO) 减小 | 右移 | 氯水应避光保存或现用现配 |
| 碳酸钙 | c(HClO) 增大 | 右移 | 制取次氯酸浓度较大的氯水 |
典例3 实验室用下述装置制取氯气，并用氯气进行下列实验。看图回答下列问题：
(1)A、B两仪器的名称：A________，B________。
(2)制取氯气的反应化学方程式为______________________。
(3)洗气装置C是为了除去Cl2中的HCl气体，D是为了干燥Cl2，则C、D中应分别放入C________；D________。
(4)E中为红色干布条，F中为红色湿布条，可观察到的现象是__________________________________________________________。
(5)G是浸有淀粉KI溶液的棉花球，G处现象是棉花球表面变成________。反应的离子方程式是______________________；H是浸有NaBr溶液的棉花球，H处现象是棉花球表面变成_______________。
(6)P处为尾气吸收装置，可选用________，发生反应的离子方程式为_____________________________________________。
[解析] 一个比较完整的制取Cl2的装置应包括以下几部分：
―→―→―→，本题对应四部分分别是―→―→―→。
[答案] (1)分液漏斗 圆底烧瓶
(2)MnO2＋4HCl(浓) MnCl2＋2H2O＋Cl2↑
(3)饱和食盐水 浓H2SO4
(4)E中无变化，F中红色布条褪色
(5)蓝色 2I－＋Cl2===2Cl－＋I2 橙色
(6)NaOH溶液 Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
【解题法】 规范书写装置中试剂的作用
装置中试剂的用途回答时一般包括直接作用和根本目的两部分内容，根据各部分装置的用途不同，可采用下列模板回答：
发生装置 生成…… 产生…… 制取……
⇓
除杂装置 除去(吸收)……防止……干扰(影响)
⇓ 除去……中的杂质，以免影响测量结果
性质实验装置 与……反应 验证…… 说明……
⇓ 比较…… 检验……
收集装置
⇓
尾气吸收装置 吸收……防止……的污染(影响)
命题法4 次氯酸和次氯酸盐的性质
典例4 化学与生活是紧密相联的，下列说法中正确的是( )
A．氯气可用作消毒剂和漂白剂，是因为氯气与水反应生成的次氯酸具有强还原性
B．地震灾区和洪涝灾区都用漂白粉消毒，主要是利用漂白粉溶液的碱性
C．氯气与烧碱溶液或石灰乳反应都能得到含氯消毒剂
D．能用同一原理解释ClO－与Fe2＋、H＋均不能大量共存
[解析] 氯气可用作消毒剂和漂白剂的原因是Cl2与水反应生成的HClO具有强氧化性，A错误；地震灾区和洪涝灾区用漂白粉消毒是利用了漂白粉的强氧化性，B错误；ClO－与Fe2＋因发生氧化还原反应而不能大量共存，ClO－与H＋反应生成HClO为弱酸而不能大量共存。
[答案] C
【解题法】 常见的漂白物质及性质
(1)漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2，漂白液、84消毒液的有效成分是NaClO，漂白粉、漂白液的漂白、消毒原理相同，即在酸性条件下生成有漂白、消毒作用的次氯酸。
(2)漂白粉长期露置于空气中会失效，漂白粉中的Ca(ClO)2能与空气中的CO2反应，最终得到的是CaCl2，因此漂白粉必须密封保存。
(3)HClO和ClO－都具有强氧化性，无论酸性、碱性条件下都可以跟亚铁盐、碘化物、硫化物等发生氧化还原反应。如硫酸亚铁溶液遇漂白粉：2Fe2＋＋5ClO－＋5H2O===2Fe(OH)3↓＋Cl－＋4HClO；漂白粉遇亚硫酸盐：ClO－＋SO===Cl－＋SO。
(4)ClO－是一种弱酸的酸根离子，能发生水解反应：ClO－＋H2O HClO＋OH－；若遇到铁盐、铝盐易发生双水解：3ClO－＋Fe3＋＋3H2O===Fe(OH)3↓＋3HClO。
1．某消毒液的主要成分为NaClO，还含有一定量的NaOH。下列用来解释事实的方程式中，不合理的是(已知：饱和NaClO溶液的pH约为11)( )
A．该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备：Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O
B．该消毒液的pH约为12：ClO－＋H2O HClO＋OH－
C．该消毒液与洁厕灵(主要成分为HCl)混用，产生有毒Cl2：2H＋＋Cl－＋ClO－===Cl2↑＋H2O
D．该消毒液加白醋，可增强漂白作用：CH3COOH＋ClO－===HClO＋CH3COO－
答案 B
解析 饱和NaClO溶液pH约为11的原因主要是溶液中ClO－的水解，水解方程式为ClO－＋H2O HClO＋OH－。该消毒液的pH约为12，还因为其含有一定量的NaOH，其存在会抑制ClO－水解，故B错误。
2．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NaHCO3固体中加入新制的氯水，有无色气泡产生(H＋)
B．新制氯水使红色布条褪色(HCl)
C．将AgNO3溶液滴加到新制氯水中，有白色沉淀产生(Cl－)
D．向FeCl2溶液中滴加新制氯水，再滴加KSCN溶液，溶液呈红色(Cl2)
答案 B
解析 氯水使红色布条褪色与HClO的强氧化性有关，与HCl无关。
3．ClO2与Cl2的氧化性相近，在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。某兴趣小组通过图1装置(夹持装置略)对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。
(1)仪器D的名称是________。安装F中导管时，应选用图2中的________。
(2)打开B的活塞，A中发生反应：2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O，为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收，滴加稀盐酸的速度宜________(填“快”或“慢”)。
(3)关闭B的活塞，ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2，此时F中溶液的颜色不变，则装置C的作用是________。
(4)已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2，该反应的离子方程式为________________。在ClO2释放实验中，打开E的活塞，D中发生反应，则装置F的作用是______________。
(5)已吸收ClO2气体的稳定剂Ⅰ和稳定剂Ⅱ，加酸后释放ClO2的浓度随时间的变化如图3所示。若将其用于水果保鲜，你认为效果较好的稳定剂是________，原因是_______________________。
答案 (1)锥形瓶 b
(2)慢
(3)吸收Cl2
(4)4H＋＋5ClO===Cl－＋4ClO2↑＋2H2O 验证是否有ClO2生成
(5)稳定剂Ⅱ 稳定剂Ⅱ可以缓慢释放ClO2，能较长时间维持保鲜所需的浓度
解析 (1)根据仪器D的形状和结构可知其为锥形瓶。根据“长进短出”的原则可知应该选装置b。
(2)滴加盐酸速率应该慢，这样产生ClO2的速率也会慢，ClO2通过D时才能被充分吸收。
(3)关闭B的活塞后，ClO2被完全吸收，而装置F中淀粉＋KI溶液颜色不变，说明没有I2单质生成，推知装置A中生成的Cl2被装置C中的药品吸收，可见装置C的作用是吸收Cl2。
(4)ClO在酸性条件下(H＋)反应生成ClO2，同时生成Cl－、H2O，其离子反应方程式为5ClO＋4H＋===Cl－＋4ClO2↑＋2H2O。ClO2具有强氧化性，根据实验目的，若释放出了ClO2，则ClO2与淀粉＋KI溶液反应生成I2，F中会出现蓝色，所以装置F的作用是验证是否有ClO2生成。
(5)根据变化曲线，稳定剂Ⅰ释放出ClO2的速率快，保鲜时间相对较短，稳定剂Ⅱ释放出ClO2的速率缓慢平稳，保鲜时间更长，所以选稳定剂Ⅱ。
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