高三上册化学 氯及其化合物 逐字稿-4,764字
师:同学们好,今天我们复习的主题是氯及其化合物。首先,请同学们思考以下问题:一、为什么自然界不存在氯气?如何实现氯离子到氯气的转化?二、氯气、液氯、新制氯水、久置氯水的成分分别是什么?三、新制氯水具有哪些化学性质?四、能用哪些方法鉴别氯化钠、溴化钠、碘化钾三种白色固体?五、含氯消毒剂能消毒杀菌的共同特点是什么?这些问题,大家能顺利解决吗?如果有暂时解决不了的,希望接下来的复习能帮到大家。
好,让我们开始今天的复习。今年春节以来,一场突如其来的疫情牵动着全国人民的心。面对疫情,全体中国人万众一心,众志成城。在这场战役中,有人挺身而出,有人奋勇逆行,他们这样做,源自爱国爱家的赤子深情,也源自感同身受的人间温情。本节课,咱们就一起来聊聊这场战役中的化学力量。
专家告诉我们,含氯消毒剂可有效杀灭新冠病毒。那么,我的第一个问题是,大家知道含氯消毒剂有哪些吗?我想同学们应该了解,含氯消毒剂有以氯气、次氯酸钠、次氯酸钙、二氧化氯等为主要成分的。那么,这些含氯消毒剂为什么能够杀灭新冠病毒呢?原因在于病毒细菌主要由蛋白质构成,而含氯消毒剂具有强氧化性,因此能够使蛋白质变性。由此,我想问,使蛋白质变性的方法还有哪些呢?我们应该了解,使蛋白质变性的方法还有加热、强酸、强碱、重金属盐、酒精、紫外线等等,其中酒精也是我们日常生活中常用的消毒杀菌药品。
那么,接下来我们和同学们一起回顾一下有关酒精的问题。第一,使用75%的医用酒精有哪些注意事项?我们都知道酒精是易燃品,所以使用时一定要远离明火。另外,酒精还原性强,使用时要注意避免与以次氯酸钠等为主要成分的含氯消毒剂混合使用。酒精是我们所学有机化学中一种重要的有机化合物,所以我想请同学们回顾一下酒精,也就是乙醇的结构特点以及主要化学性质有哪些?从左边这个球棍模型上,同学们肯定能看出乙醇的结构特点是羟基与乙基直接相连。羟基作为乙醇的官能团,决定了它的主要化学性质,比如易发生催化氧化反应,能与羧酸发生酯化反应,还容易失去水分子生成烯烃,这个反应叫消去反应。在这里,我们重点强调这样的转化关系:以醇为中心,往左它可以转化为卤代烃,进而转化为烯烃;往右醇可以转化为醛,再到羧酸以及酯。
好,针对乙醇的化学性质,请同学们完成这道思考题。依据下列乙醇断裂的化学键序号,说明所发生的反应。我们来看乙醇的结构,它的化学键可以分为五种类型,我们依次给它们标上序号1、2、3、4、5。那么,第一,当断裂序号为1的化学键,也就是氧氢键时,它通常发生什么反应呢?我想同学们应该知道,它可以发生两种反应:一是与活泼金属的置换反应,比如与金属钠反应生成乙醇钠并置换出氢气;二是与羧酸,比如乙酸发生酯化反应,我们常说“酸脱羟基醇脱氢”,这里就是断开羟基中的氢氧单键。第二,在什么反应中会断开1、3这两个序号的化学键呢?从结构图上可以发现,断开1、3化学键,就是失去氢原子。在有机化学中,去氢的反应就是氧化反应,所以它发生的是催化氧化反应,乙醇在催化氧化下变成乙醛。需要提醒同学们注意的是,这个催化氧化的催化剂一定要记得是金属铜或者银,我们在书写有机合成路线时经常会碰到这个条件。第三,断裂化学键2的时候,也就是失去羟基,显然这是羟基被取代,所以应该是与氢卤酸的反应,比如乙醇与氢溴酸反应被取代生成溴乙烷这种卤代烃。第四,什么反应会断开1或者2化学键呢?同学们应该能想到是分子间脱水,两个乙醇分子间脱水生成乙醚。最后,在什么反应中断开化学键2和5呢?同学们会发现,断开2和5时,是失去了一个小分子水分子,所以这是消去反应,也就是乙醇的分子内脱水,其用途是在实验室制备乙烯,加热到170摄氏度,浓硫酸做催化剂。
好,复习完乙醇的知识后,让我们继续回到含氯消毒剂这个话题。我想请同学们回答第4个问题,如何制备以次氯酸钠为有效成分的消毒液?显然,要制备次氯酸钠,首先得制备氯气,再让氯气与氢氧化钠反应得到次氯酸钠。这里涉及到的知识,同学们就得思考,制备氯气的方法有哪些?已知氯气除了能与氢氧化钠反应制备含氯消毒剂,还能与另一个强碱消石灰,也就是石灰乳反应制备漂白粉等等。
好,围绕这部分知识,请同学们做这道练习题。实验室制备氯酸钾、次氯酸钠和氯水的装置如下图所示,接下来有几个小问题需要同学们思考回答。我们先把装置图弄明白,同学们一眼就能发现装置A显然是氯气的发生装置。氯气发生装置往右,同学们会看到氯气通过导气管通入了氢氧化钾溶液中,下面还有个热水浴在加热,因此这个应该是制备氯酸钾的装置。再往右,装置C应该是用来制备次氯酸钠,装置D用来制备氯水,而装置E应该是尾气吸收装置,用于尾气处理。
搞清楚装置后,我们来看具体题目。第一,制备氯酸钾需要在70 - 80摄氏度进行,写出制备氯酸钾的离子方程式。这是新情境下氧化还原反应方程式的书写,方法通常概括为五个字“一定三守恒”。“一定”就是先确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物,接下来依次电子得失守恒、电荷守恒、质量守恒,也就是原子守恒来配平。从题意可知,氯气与强碱氢氧化钾发生歧化反应,氯气一部分升高成正五价的氯酸根离子,有升就有降,所以另一部分降低到负一价的氯离子,从电子得失守恒角度配平,再依次根据电荷守恒、原子守恒,我们就能顺利写出离子方程式。下面有个问题,若有少量二氧化锰进入装置B,只会生成锰酸钾,原因可能是什么?我们从氧化还原反应角度思考,锰从正4价到正6价被氧化,说明二氧化锰遇到了氧化剂。在整个装置中,我们能想到的氧化剂应该是氯气,当然氯酸钾本身也是强氧化剂,所以原因可能是具有强氧化性的氯气或氯酸钾,将二氧化锰氧化为锰酸钾。
接下来看第二个问题,制备次氯酸钠需要在0 - 5摄氏度时进行,实验中已采取的措施是什么?很显然,就是将装置C放在冰水中,回答时一定要明确表述。接下来这个问题,温度过高还会生成氯酸钠,当次氯酸钠和氯酸钠的物质的量之比是1 : a时,该反应中氯气和氢氧化钠的物质的量之比是多少呢?同学们看到这题,是不是准备算a的值?其实不用,我们从原子守恒角度思考,氯气在这个氧化还原反应中对应的产物,除了次氯酸钠和氯酸钠这两个氧化产物,还有还原产物氯化钠。在这三种产物中,钠离子和氯原子的比例是1 : 1,而这三个产物中的钠离子都来自氢氧化钠,所以当钠离子是1时,氯原子也是1,那么氯气就是1/2,所以答案是1/2 : 1,也就是1 : 2。