第二节 富集在海水中的元素---氯.doc

第二节 富集在海水中的元素---氯
【阅读提示】
学习目标：
1、了解氯气的物理性质。
2、掌握氯气的化学性质。
3、掌握氯离子的检验方法。
学习重点：氯气的化学性质及实验室制法，氯离子的检验。
学习难点：氯气与水的反应及氯水中各成份的性质；氯气与碱的反应；
【学法导航】
学们在学习时要从氯的原子结构特点入手，来认识氯的单质的化学性质、实验室制法以及用途等，并且通过课堂上的演示实验强化记忆，加深理解。
【知识精讲】
一、活泼的黄绿色气体----氯气
【科学史话】
1771-1774年间，舍勒将软锰矿（MnO2）与盐酸混合，放置在曲颈瓶中加热，在接收器中获得一种黄绿色气体。该气体具有和加热的王水一样的刺鼻嗅味，吸入后使肺部很难受。这使得舍勒制得了氯气，并且研究了它的一些性质。
MnO2 + 4HCl ——→ MnCl2 +2H2O + Cl2 ↑
尽管舍勒很早就制得了氯气，但却并没有完全认识它的一些性质，所以他不但没认为是找到了一种新的元素，还把氯气当成了是氧的化合物——“氧化的盐酸”。直到1810年，英国化学家戴维因“电解氯气”失败，确定了“氧化的盐酸”气是一种新元素，从希腊文chlōros（黄绿色）命名它为chloine。它的拉丁名称chlorum和元素符号Cl由此而来。
氯是自然界中广泛分布的一种元素，在地壳中存在着各式各样的氯化物，一个较强的氧化剂就能够把它从它的化合物中分离出来。因此它能够在18世纪末，在科学家们发现氧、氮和氢等气体的同时，制得了它的单质。但是由于一些荒谬的理论，妨碍了科学家们对它本质的认识，经过三十多年才确定它是一种元素。
  氯，原子序数17，原子量35.4527，元素名来源于希腊文，原意是“黄绿色”。1774年瑞典化学家舍勒通过盐酸与二氧化锰的反应制得氯，但他错误的认为是氯的含氧酸，还定名为“氧盐酸”。1810年，英国化学家戴维证明氧盐酸是一种新的元素，并定名。氯在地壳中的含量为0.031%，自然界的氯大多以氯离子形式存在于化合物中，氯的最大来源是海水。天然氯有两种稳定同位素：氯35和氯37。
1.氯气的物理性质
氯单质为黄绿色气体，有窒息性臭味；熔点-100.98°C，沸点-34.6°C，气体密度3.214克/升，20°C时1体积水可溶解2.15体积氯气。
2.氯气的化学性质
①氯气与金属反应
2Na+Cl22NaCl
Cu+Cl2 CuCl2 （燃烧，棕黄色烟，绿色溶液）
2Fe2+3Cl2 FeCl3 （燃烧，棕色烟，棕黄色溶液）
②氯气与非金属反应
实验4-3
H2+Cl2 2HCl
（安静燃烧，苍白色火焰，瓶口有白雾产生，有刺激性气味气体生成。）
讨论：（1）可燃物是否一定有氧气才能燃烧呢？ （2）请重新给燃烧下定义。
（不是，燃烧是指发光放热的剧烈的化学反应。）
2P+3Cl2 2PCl3（液）
  2P+5Cl2 2PCl5（固）
（燃烧，白色烟雾）
③氯气与水反应
Cl2+H2O=HCl+HClO
2HClO2HCl+O2↑
实验4-4
现象
有色布条或花瓣褪色
结论与解释
氯水中的次氯酸氧化色素使其褪色
实验4-5
现象
有色布条或花瓣不褪色
结论与解释
氯气中没有次氯酸，不能氧化色素使其褪色

④氯气与NaOH的反应
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
⑤工业制漂白粉反应
次氯酸盐比次氯酸稳定，且在一定条件下转化为次氯酸，故次氯酸盐也可用来漂白、杀菌。
2Cl2+2Ca(OH) 2=CaCl2+Ca(ClO) 2+2H2O
漂白粉的漂白原理：利用较强酸能够制较弱酸的原理，使Ca(ClO)2转化为HClO进行漂白。
Ca(ClO)2+2HCl====CaCl2+2HClO
Ca(ClO)2+CO2+H2O====CaCO3↓+2HClO
小结：氯气的化学性质活泼的本质原因：氯原子最外层有7个电子，容易得一个电子而达到8个电子的稳定结构。从而由0价变为-1价。由于氯原子有这样的微观结构，决定了它的化学性质非常活泼。
介绍氯气的危害
3. 氯气的用途
制造漂白粉、漂白纸浆和布匹、合成盐酸、制造氯化物、饮水消毒、合成塑料和农药等。提炼稀有金属等方面也需要许多氯气。
4.氯气的毒性
危险性类别：第2.3类 有毒（液化）气体（高度危害（Ⅱ级）最高允许浓度1.0—<10mg/m3；中度危害（Ⅲ级）最高允许浓度0.1—<1.0mg/m3）
  危险性综述：本品助燃、高毒，具刺激性，对环境严重污染，对水体可造成污染。
急救措施： 
皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗。就医。
眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。
吸    入：迅速脱离现场至空气新鲜处。呼吸心跳停止时，立即进行人工呼吸和胸外心脏按压术。就医。

二．Cl－的检验方法
实验4-6

实验现象
解释或
离子方程式
加入AgNO3溶液后
加入稀硝酸后
稀盐酸
白色沉淀
沉淀不溶
Cl－+Ag+=AgCl↓
氯化钠溶液
白色沉淀
沉淀不溶
Cl－+Ag+=AgCl↓
碳酸钠溶液
白色沉淀
沉淀溶解
CO32－+2Ag=Ag2CO3↓
Ag2CO3+2H+=H2O+CO2↑+2 Ag+
自来水
白色沉淀
沉淀不溶
Cl－+Ag+=AgCl↓
蒸馏水
无明显显现
-----------
----------------------
由上述实验可知：AgCl不溶于水不溶于酸，而Ag2CO3等可溶于硝酸，所以在检验氯离子时一般先在被检测的溶液中滴入少量稀硝酸使其酸化，以排除其他离子的干扰。
HCl(g)
△
(造纸、制肥皂等)
(原子反应堆导热剂)
熔融电解
Cl2
Cl2
H2
NaOH
Na
Ti
K.Na合金
K
TiCl4
食卤
Br2
MgO
(富集的方法)
过滤
CaO
CaCO3
(贝壳)
(耐火材料)
(焰火，照明弹)
电解
高温
Mg(OH)2
MgCl2
Cl2
Mg
(aq)
MgCl2(s)
熔
Na2CO3
NaHCO3
H2O
NH3、CO2
食盐
饱和食盐水
水
电解
△
海水
日晒
【知识拓宽】
海水资源的利用

【应用举例】
例1、下列说法中，正确的是（ ）
A．氯离子与氯原子的化学性质相似 B．氯原子比氯离子少一个质子
C．氯离子比氯原子多一个电子 D．氯离子呈黄绿色且有毒
解析：由氯原子转变为氯离子的过程如下，

氯原子得到电子转变为氯离子。其本质是核外电子排布由不稳定结构转变为稳定结构，由此引起二者性质的根本差别。氯原子性质活泼具有极强的氧化性，而氯离子已不具有氧化性，但具有较强的还原性，因而二者性质根本不相似。
从氯原子转变为氯离子的过程中，原子核并未发生变化。因而氯原子与氯离子质子数相同但电子数氯离子较氯原子多一个。
氯离子为无色离子，且无毒，食盐的主要成分为NaCl，其中含大量的Cl－。溶于水为无色溶液。
答案：C
例2、下列不能用氯气和金属单质直接化合制取的物质是（ ）
A．ZnCl2 B．CuCl2 C．FeCl2 D．MgCl2
解析：氯气氧化性很强，几乎能和所有的金属化合生成相应的盐，可将具有可变化合价的金属氧化至最高价态，而铁与氯气化合时只能生成FeCl3，不能生成FeCl2，故FeCl2不能由单质直接化合制取。
答：C
例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．光照氯水有气泡逸出，该气体是氯气
D．氯水放置数天后，pH值将变小
解析：从氯水的成分分析，除Cl2和H2O分子外，还有HClO分子(HClO为极弱的酸)。在新制的氯水中含有H+，HClO分子，蓝色石蕊试纸遇H+变红(此步反应较快)，变红后的试纸被HClO氧化褪色(此步反应稍慢)。
光照氯水时，有下面反应发生：
2HClO 2HCl + O2↑
所以从氯水中逸出的气体为O2，不是Cl2。
上述反应进行时，从数量关系分析，1mol HClO分解可产生1mol HCl。由弱酸转化为等量的强酸，故溶液酸性增强，pH值将变小。
答：B、D
例4、法医的指纹检验常用AgNO3溶液喷洒指纹，其原理可用化学方程式表示为：
①____________________；②____________________。
解析：本题联系生活实际。人体皮肤的汗腺经常分泌出一种物质—NaCl，指纹不同分泌NaCl的区域也不同，利用NaCl和AgNO3反应生成AgCl沉淀，AgCl沉淀见光分解出银，根据黑色银区域的不同，区别不同的指纹。
答：①AgNO3 + NaCl = AgCl↓+NaNO3；
②2AgCl 2Ag+Cl2↑。
例5、下列说法正确的是（ ）
A．纯净的氢气可以在氯气中安静燃烧，实验现象为苍白色火焰，产生白烟
B．红热的铁丝、铜丝都可以在氯气中燃烧，生成棕黄色烟
C．将氯气通入CuSO4溶液中，可使溶液蓝色褪去
D．用氯气制漂白粉是为了得到易贮存的漂白剂
解析：纯净的氢气在氯气中燃烧发生苍白色火焰，生成极易溶于水的HCl气体，溶于水后形成雾液态小颗粒为白雾并非白烟。红热的铜丝、铁丝在氯气中燃烧生成CuCl2和FeCl3为棕黄色固体小颗粒，都生成棕黄色烟。氯气用于漂白，起漂白作用的不是氯气本身，而是氯气与水反应生成的次氯酸的强氧化性，但只能使有机色素氧化而褪色。不能使无机物的离子如Cu2+等褪色。漂白粉和氯气均可作漂白剂使用，且氯气更有效，但氯气有剧毒，又不易贮存，制成漂白粉便于贮存和使用。
答：B、D
例6、用自来水养金鱼时，通常先将自来水经日晒一段时间后，再注入鱼缸，其目的是（ ）
A．利用紫外线杀死水中的细菌 B．提高水温，有利金鱼生长
C．增加水中氧气的含量 D．促使水中的次氯酸分解
解析：这是一道将化学知识与生活相联系的一道题。此类题目要求能熟练运用化学知识解答生活中的有关问题。
自来水常用Cl2做消毒剂，Cl2溶于水会与水反应生成HClO，HClO是强氧化剂，它的存在对金鱼的生长有害，而HClO见光易分解，生成HCl和O2(由于Cl2通入的不多，生成的HCl也很少，对于水的酸性影响可忽略)。
答：D
【教材习题答案】
1．氯气溶于水发生反应：Cl2+H2O=HCl+HClO，HClO具有强氧化性，能杀灭水中的病菌
2.

实验现象
解释或离子方程式
滴入硝酸银溶液
白色沉淀
Cl－+Ag+=AgCl↓
滴在蓝色石蕊试纸上
先变红后很快褪色
氯水具有酸性和漂白性
滴入红墨水
褪色
氯水具有漂白性
3.CaCO3===CaO+CO2↑ CaO+H2O===Ca(OH)2
2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
4.D 5.C 6.B 7.C
8. Ca(ClO)2 优点是漂白粉的性质比氯水稳定，保存和使用都比较方便
9.观察包装袋是否密封，漂白粉中有无结块，注意使用期限，现买现用，购买之后应密封保存在干燥的地方等。
10.应十分小心，不要吸入氯气；最好有尾气吸收装置；实验最好在通风厨中或抽风设备的地方进行等。
11.（1）氯气有毒，泄漏的氯气主要沿顺风方向扩散
（2）通过反应减少甚至消除氯气的扩散Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
12. （1）Cl2+2KBr===Br2+2KCl Cl2+2KI=I2+2KCl（2）Br2+2KI=I2+2KBr
13.(1)尝味道（2）加入醋酸或盐酸，看有无气体放出（3）溶于水后加入氯化钙溶液看有无沉淀产生（4）用pH试纸测其溶液的pH（5）分别溶于水后滴入酚酞溶液，看是否变红，等等。
14.（1）1.43g （2）生成的氯气不可能完全收集到集气瓶中

【阅读材料】
氯气中毒的急救处理
【临床表现】
急性氯气中毒在临床上依据呼吸系统损害的严重程度，分为刺激反应、轻度、中度和重度中毒。
    1.氯气刺激反应：出现一过性的眼及上呼吸道刺激症状。肺部无阳性体征或偶有少量干性罗音，一般24小时内消退。
    2.轻度中毒：主要表现为支气管炎或支气管周围炎，有咳嗽、咯少量痰、胸闷等。两肺有散在干性罗音或哮鸣音，可有少量湿性罗音。肺部X线表现为肺纹理增多、增粗、边缘不清，一般以下肺野较明显。经休息和治疗，症状可于1～2天内消失。
    3.中度中毒：主要表现为支气管肺炎、间质性肺水肿或局限的肺泡性肺水肿。眼及上呼吸道刺激症状加重，胸闷、呼吸困难、阵发性呛咳、咯痰，有时咯粉红色泡沫痰或痰中带血，伴有头痛、乏力及恶心、食欲不振、腹痛、腹胀等胃肠道反应。轻度紫绀，两肺有干性或湿性罗音，或两肺弥漫性哮鸣音。上述症状经休息和治疗2～10天逐渐减轻而消退。
    4.重度中毒：在临床表现或胸部X线所见中，具有下列情况之一者，即属重度中毒。1）临床上出现：①吸入高浓度氯数分钟至数小时出现肺水肿，可咯大量白色或粉红色泡沫痰，呼吸困难、胸部紧束感，明显紫绀，两肺有弥漫性湿性罗音；②喉头、支气管痉挛或水肿造成严重窒息；③休克及中度、深度昏迷；4反射性呼吸中枢抑制或心跳骤停所致猝死；⑤出现严重并发症如气胸、纵隔气肿等。2）胸部X线表现：主要呈广泛、弥漫性肺炎或肺泡性肺水肿。有大片状均匀密度增高阴影，或大小与密度不一，边缘模糊的片状阴影，广泛分布于两肺野，少量呈蝴蝶翼状。重度氯中毒后，可发生支气管哮喘或喘息性支气管炎。后者是由于盐酸腐蚀形成的机化瘢痕所致，难以恢复，并可发展为肺气肿。
    【诊断要点】
    根据短期内吸入大量氯气后迅速发病，结合症状、体征、胸部X线表现综合分析，排除其他原因引起的呼吸系统疾病，方可诊断为急性氯气中毒。
    【治疗】
    一、基本治疗⑴一般处理：立即将患者撤离现场，送至新鲜空气处，如眼部或皮肤污染，立即用清水或生理盐水彻底冲洗，给予0.5％可的松眼药水及抗生素眼药水；皮肤酸灼伤用2％～3％碳酸氢钠溶液湿敷。接触一定量氯气的患者应留在医院观察，监护内容包括呼吸、脉搏、血压变化，争取早期作血气分析及动态胸部X线拍片观察。⑵纠正缺氧：给予氧气吸入并保持呼吸道通畅。⑶防治肺水肿：①雾化吸入中和剂，如局部吸入5％碳酸氢钠。②合理应用糖皮质激素。门诊预防治疗时，可给予地塞米松肌注或强的松口服，维持1～2天。住院病人可依病情给予地塞米松20～60mg，静脉注射或滴注。
    二、肺水肿治疗⑴吸氧：吸氧是治疗肺水肿、改善缺氧状态的重要措施之一。吸氧时要注意使血氧分压维持在80mgHg左右，又要避免高浓度氧的毒性。⑵雾化吸入：可用庆大霉素8～16万u、地塞米松5mg、氨茶碱0.25g、5％碳酸氢钠20ml，加入0.9％生理盐水至50ml，每4小时雾化吸入一次，每次10～15ml。⑶降低肺毛细血管通透性：早期、足量、短程应用肾上腺糖皮质激素是治疗肺水肿的关键。在第一天轻度肺水肿可静注或静滴地塞米松10～20mg或氢化可的松200～400mg，中度肺水肿地塞米松20～30mg或氢化可的松400～600mg，重度肺水肿，地塞米松可用30～50mg或氢化可的松600～1000mg，以后按病情酌情减量。糖皮质激素通常使用2～5天，但重度氯气中毒可在密切观察下应用一段时间，根据病情而定。⑷解痉消泡、保持呼吸道通畅：可用氨茶碱0.25g加入10％葡萄糖液20ml静脉注射；肺水肿大量泡沫阻塞气道时可雾化吸入消泡净（二甲基硅油）。⑸血管扩张剂：有报道用血管扩张剂抢救中毒性肺水肿获得良好效果，可试用硝普钠、消心痛、酚妥拉明、山莨菪碱等。⑹并发症的治疗：中毒性肺水肿时易并发肺部感染，必须早期、足量、联用抗生素治疗；肺水肿时常有酸中毒，使用人工呼吸器或过度通气可发生呼吸性碱中毒，应预防和及时处理酸碱平衡失常。