侯钦东

(山东省滕州市第一中学)

氯水成分比较复杂,在设置相关问题时较为灵活多样,新高考中对这部分内容的考查不仅关注氯水成分及其性质本身,还会以此为背景考查其他基本概念和理论.因此,深度认知并探究氯水的成分及性质是成功应对高考的必备知识和技能.

1 探究氯水的成分

氯水中存在可逆反应:Cl2＋H2O⇌HCl＋HCl O,故新制氯水中存在的微粒主要有Cl2、H2O、HCl O、H＋、Cl－、Cl O－、OH－.在光照条件下,HCl O 可分解(2 HCl O2 HCl＋O2↑),故久置氯水的主要成分为盐酸.氯水中存在的分子和离子在不同的反应中可表现出各自的性质,因此牢牢掌握各微粒的性质是解答此类试题的关键.

例1在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列结论不正确的是( ).

A.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2

B.向氯水中滴加硝酸酸化的Ag NO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl－

C.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HCl O

D.向氯水中加入Na HCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H＋

分析氯气为黄绿色,氯水中因含有氯气而呈浅黄绿色,选项A 正确.向氯水中滴加硝酸酸化的Ag NO3溶液,产生白色沉淀,则说明氯水中含有Cl－,选项B 正确.溶液中Cl2、HCl O 都具有强氧化性,都可以将Fe2＋氧化为Fe3＋,而使溶液变为棕黄色,选项C错误.氯水中含有H＋,能够与反应生成CO2和H2O,因此向氯水中加入Na HCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H＋,选项D 正确.答案为C.

氯水中含有的微粒多,因此可设置的问题也多,任一微粒都可能会成为命题的重心,其中的Cl2、HCl O、H＋、Cl－是每年高考的热点.此外,由于氯水中涉及的H、O、Cl元素是中学阶段重要的短周期元素,所以在新高考形势下,还会以氯水为试题背景,考查学生对其中所含成分的结构及性质的掌握,如HCl的电子式、HCl O 的比例模型、O 原子核外电子轨道表示式等.

2 探究氯水的酸性及漂白性

氯水中含有H＋体现酸的通性,含有的HCl O 具有强氧化性,可体现漂白性,命题者常以此命制试题.探究氯水的酸性及漂白性时,一般会以氯气的制备或其他漂白性物质为切入口,以实验的形式展开探讨,有时还会以“突破口”的形式出现在物质推断题中.

例2实验小组利用如图1所示的装置制备氯气及探究氯气的性质.

图1

资料:淀粉溶液遇I2变蓝,利用此现象可检验溶液中的I2.

(1)装置Ⅰ中制备氯气时,发生反应的化学方程式是________.

(2)装置Ⅱ的目的是除去氯气中的水蒸气,则瓶中盛放的试剂是_________.

(3)利用Ⅲ、Ⅳ装置探究氯气与水反应的产物.

①实验前,向Ⅲ、Ⅳ中均放入干燥的紫色石蕊纸花,并向_________中滴少量水将纸花润湿.

②实验时,根据Ⅲ中的纸花不变色及________现象,甲同学得出初步结论:氯气与水反应生成具有酸性及漂白性的物质.

③学生分析后,认为用该实验装置不能得出“氯气与水反应有酸性物质生成”的结论,理由是______.

(4)利用装置Ⅴ探究Cl2的氧化性.Ⅴ中盛有FeI2溶液,随着Cl2的不断通入,溶液由浅绿色逐渐变为棕黄色.为进一步验证FeI2被Cl2氧化后所得的产物,设计实验方案如下:分别取少量装置Ⅴ中反应后的溶液于2支试管中,________.

分析(1)装置Ⅰ中用Mn O2和浓盐酸制取Cl2,反应为4 HCl(浓)＋Mn O2Mn Cl2＋Cl2↑＋2 H2O.(2)装置Ⅱ的目的是除去氯气中的水蒸气,干燥氯气,则瓶中盛放的液体试剂是浓硫酸.(3)干燥的Cl2没有漂白性,不能使有色物质褪色,氯气能与水反应生成HCl和HCl O,HCl O 具有强氧化性和漂白性.①实验前,向Ⅲ、Ⅳ中均放入干燥的紫色石蕊纸花,用于验证氯气无漂白性,向Ⅳ中滴少量水将纸花润湿,用于检验氯气与水反应生成HCl O,说明氯水具有漂白性.②实验时,根据Ⅲ中的纸花不变色及Ⅳ中湿润的石蕊纸花先变红后褪色的现象,甲同学得出初步结论:氯气与水反应生成具有酸性及漂白性的物质.③学生分析后,认为用该实验装置不能得出“氯气与水反应有酸性物质生成”的结论,理由是制备的氯气中含有HCl气体.(4)利用装置Ⅴ探究Cl2的氧化性,装置Ⅴ中盛有FeI2溶液,随着Cl2的不断通入,溶液由浅绿色逐渐变为棕黄色,由于还原性:I－＞Fe2＋,则氧化产物一定有I2,可能有Fe Cl3.为进一步验证FeI2被Cl2氧化后所得的产物,设计实验方案如下:分别取少量Ⅴ中反应后的溶液于2支试管中,第一支试管中滴加淀粉溶液,振荡,第二支试管中滴加KSCN 溶液,振荡,若第一支试管溶液变蓝色,第二支试管无现象,说明氧化产物为I2,若第一支试管溶液变蓝色,第二支试管溶液呈红色,说明氧化产物为I2、FeCl3.

3 探究氯水在生产、生活中的实用性

氯元素位于元素周期表第三周期第ⅦA 族,可形成多种含氧酸盐,广泛应用于杀菌、消毒及化工领域,高考中以此为背景进行考查时多会涉及氯水中次氯酸的漂白原理.探究氯水在生产、生活中的实用性的试题,意在考查学生的实验探究能力及知识迁移应用能力,加深对卤族元素的认知是解答此类试题的关键.

例3亚氯酸钠(Na Cl O2)具有强氧化性,受热易分解,可作漂白剂、食品消毒剂等,以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如图2所示.

图2

已知:消毒能力即每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力.下列各项说法错误的是( ).

A.“母液”中溶质的主要成分是Na2SO4

B.相同质量Cl O2的消毒能力是Cl2的2.5倍

C.“反应2”中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1

D.“减压蒸发”可以降低蒸发时的温度,提高产品产率

分析反应1 应为SO2的氧化反应,方程式为SO2＋2NaCl O3＝2Cl O2＋Na2SO4,则母液的主要成分为Na2SO4,选项A 正确.由电子守恒可知,1 mol Cl2完全反应生成Cl－转移2 mol e－,1 mol Cl2完全反应转移5 mol e－,相同质量Cl O2与Cl2的消毒能力的比值为,则相同质量Cl O2的消毒能力是Cl2的2.63倍,选项B错误.反应2的化学方程式为H2O2＋2Cl O2＋2Na OH ＝2 Na Cl O2＋2 H2O＋O2,则反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1,选项C 正确.温度过高,Na Cl O2受热易分解,则采用减压蒸发可以降低蒸发时的温度,防止NaCl O2分解,提高产品产率,选项D正确.答案为B.

新课程改革要求学生在获取知识的同时要会应用知识,消毒剂的探究是化学与生活联系紧密的典型实例,学生可以将其作为学习小组的研究课题,通过查阅资料、咨询专业人员、请教老师、同组讨论的方式加深对含氯消毒剂的认知,在提高自身探究能力的同时,培养学科核心素养.

氯水成分及其性质是卤族元素的重要知识,在学习时要理解并掌握氯水中各成分所表现出来的性质,加深对反应原理的认知,并能进行迁移应用,能由宏观的现象得出其微观的本质,能用实验探究的方式对各成分进行分析验证,为高考做好充足的知识和能力储备.

(完)