专题05 氯气的实验室制取——备战2021年高考化学之突破教材实验热点

专题05 氯气的实验室制取 1．氯气的实验室制法 （1）实验装置 ①发生装置：用分液漏斗、圆底烧瓶等组装的固液加热型制气装置。 ②净化装置：饱和食盐水除去Cl2中的HCl气体，浓硫酸除去Cl2中的水蒸气。 ③收集装置：向上排空气法或排饱和食盐水法。 ④尾气处理：用 NaOH溶液吸收多余的Cl2，以防Cl2污染空气。 （2）验满方法 ①将湿润的淀粉−碘化钾试纸靠近收集Cl2的集气瓶瓶口，若观察到试纸立即变蓝，则证明已收集满。 ②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，若观察到试纸先变红后褪色，则证明已收集满。 ③根据氯气的颜色判断是否收集满：若观察到整个集气瓶中充满黄绿色的气体，则证明已收集满。 （3）反应原理 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O MnO2也可用KMnO4、K2Cr2O7等氧化剂代替，如： 2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。 （4）实验室制取氯气的注意事项 ①为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热时温度不宜过高，以减少HCl的挥发。 ②制取时一定要注意反应条件是“浓盐酸”和“加热”，一旦浓盐酸变为稀盐酸，反应将不再发生。 ③尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为澄清石灰水中Ca(OH)2浓度小，吸收不完全。工业上常采用石灰乳来吸收Cl2。 2．氯气实验室制法的本质 （1）若无浓盐酸，可用NaCl和浓H2SO4代替： MnO2+2NaCl+3H2SO4(浓) MnSO4+2NaHSO4+Cl2↑+2H2O。 （2）反应物若无MnO2，可用其他强氧化剂如KClO3、Ca(ClO)2、KMnO4等代替： KClO3+6HCl(浓) KCl+3Cl2↑+3H2O Ca(ClO)2+4HCl(浓) CaCl2+2Cl2↑+2H2O 2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O 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) 为了证明在实验室制备Cl2的过程中会有水蒸气和HCl挥发出来，甲同学设计了如图所示的实验装置，按要求回答问题： （1）请根据甲同学的意图，连接相应的装置，接口顺序： b接________，________接________，________接a。 （2）U形管中所盛试剂的化学式为 _____________________。 （3）装置③中CCl4的作用是________________________________。 （4）乙同学认为甲同学实验有缺陷，不能证明最终通入AgNO3溶液的气体只有一种。为了确保实验结论的可靠性，证明最终通入AgNO3溶液的气体只有一种，乙同学提出在某个装置之后再加装置⑤。你认为装置⑤应加在________之后(填装置序号)，瓶中可以放入________。 （5）丙同学看到甲同学设计的装置后提出无需多加装置⑤，只需将原烧杯中AgNO3溶液换成其他溶液。你认为可将溶液换成________，如果观察到__________的现象，则证明制Cl2时有HCl挥发出。 （6）若取过量的MnO2与一定体积的浓HCl(含溶质HCl为0.4 mol)制备Cl2(假设HCl的挥发不计，装置气密性良好)，则制备的Cl2总小于0.1 mol的原因是 _________________________________________________________________。 【答案】（1）e　f　d　c　(e和f顺序可以交换) （2）CuSO4　（3）吸收Cl2 （4）③　湿润的KI­淀粉试纸(或湿润的有色布条等其他合理答案) （5）紫色石蕊试液　紫色石蕊试液变红而不褪色 （6）随着反应的进行，浓盐酸变为稀盐酸，稀盐酸与MnO2不反应，反应停止，故盐酸中的HCl不可能全部参加反应 【解析】为验证其猜测，应先检验水蒸气的存在，之后再检验HCl的存在。水蒸气的检验一般使用无水CuSO4(变蓝)，HCl的检验一般使用AgNO3溶液(生成白色沉淀)。但是Cl2的存在会干扰HCl的检验，故在检验HCl之前应先除去其中的Cl2(用CCl4吸收)。在检验HCl之前为确认Cl2已经除尽，可在③之后增加装置⑤，其中可以放入湿润的KI­淀粉试纸或湿润的有色布条等。由于HCl的水溶液有酸性，能够使酸碱指示剂变为红色，