专题五 氯及其化合物 第2讲 氯气的实验室制法和氯离子的检验（讲义）-2023年初中升高中化学衔接课程

专题五 氯及其化合物（讲义） 第2讲 氯气的实验室制法和氯离子的检验 知识点一 氯气的实验室制法 1．氯气的实验室制法 (1)反应原理 实验室用MnO2和浓盐酸加热反应制取Cl2，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O， 离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。 [注意]　实验室制取Cl2用的是浓盐酸而不是稀盐酸，因为MnO2与稀盐酸不反应。 [思考1]该反应中的氧化剂和还原剂分别是什么？ 提示：氧化剂是MnO2，还原剂是HCl。 [思考2]如果将8.7g的MnO2和14.6g的浓盐酸反应，能否制得7.1gCl2？为什么？ 提示：不能，因为随着反应的进行，浓盐酸逐渐变稀，反应不能继续进行。 (2)实验装置 [思考3]根据实验室制取Cl2的反应原理，制取氯气应选择什么样的发生装置？ 提示：选取发生装置的依据是制取气体所用试剂的状态和反应条件(加热与否)。以此分析可知，实验室制取氯气是加热固体与液体的混合物，所以应选用固液加热制气发生装置。如下图所示： [思考4]根据Cl2的性质，应该用什么样的方法收集Cl2？ 提示：选用收集方法的主要依据是气体的密度和水溶性。因为氯气能溶于水，密度比空气的大，所以收集氯气时，不能用排水法，应该用向上排空气法。 [思考5]实验室制氯气能否直接排入空气中？应如何处理？ 提示：氯气有毒，不能直接排到空气中，需要用氢氧化钠溶液吸收。 根据以上分析，实验室制取氯气的装置应该是： [思考6]按照这种方法得到的氯气会有什么杂质呢？ 提示：杂质主要有挥发出来的HCl和水蒸气。 [思考7]应如何除去杂质得到纯净的氯气？ 提示：通常用浓硫酸除去水蒸气，用饱和食盐水除去氯气中的HCl气体。因为HCl极易溶于水，而氯气在水中也有一定的溶解度（大约1:2），选用饱和食盐水可以在很大程度上减少Cl2在水中的溶解。 [思考8]下图是实验室制取氯气的制取、净化、收集和尾气处理装置，请回答： 装置A中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl气体；装置B中浓硫酸的作用是干燥Cl2； 烧杯中NaOH溶液的作用是吸收多余的Cl2，以防污染环境。 [思考9]如何检验氯气已经收集满？ 提示：①观察法(黄绿色)：观察到黄绿色充满了集气瓶，即说明氯气已经收集满。 ②湿润的淀粉-KI试纸(或湿润的蓝色石蕊试纸)：将湿润的淀粉-KI试纸(或湿润的蓝色石蕊试纸)靠近集气瓶口，若试纸变蓝(或先变红后褪色)，则证明已经收集满。 [思考10]用NaOH溶液吸收多余的Cl2时，为什么不用采取防倒吸装置? 提示：用NaOH溶液吸收多余的Cl2时，二者发生的氧化还原反应进行得比较缓慢，不会引起倒吸，因此导气管可直接插入NaOH溶液中，不需要采取防倒吸装置。 [思考11]实验室制取氯气时，需要加热，加热温度是否越高越好? 提示：为了减少制得的C12中HCl的含量，所以加热温度不宜过高，以减少HCl的挥发。 [思考12]实验室制取氯气结束后，为了防止氯气对环境的污染， 应如何操作? 提示：实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气。 [总结]氯气的实验室制法 1.试剂的选择 选取试剂的主要依据是制取气体的性质。氯气具有强氧化性，常用氧化其Cl－的方法来制取，因此要选用含有Cl－的物质(如盐酸)和具有强氧化性的物质(如MnO2、KMnO4等)来制取。如 MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O 2．发生装置 选取发生装置的依据是制取气体所用试剂的状态和反应条件(加热与否)。以此分析可知，实验室制取氯气是加热固体与液体的混合物，所以应选用固液加热制气发生装置。如图所示： 3．收集方法 选用收集方法的主要依据是气体的密度和水溶性。因为氯气能溶于水，密度比空气的大，所以收集氯气时，不能用排水法，应该用向上排空气法。Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小，也可用排饱和食盐水法收集Cl2。 4．干燥剂的选择 选择气体干燥剂的主要依据是被干燥气体不能与干燥剂反应。如氯气能与碱反应，所以不能用碱石灰进行干燥，常用浓硫酸、五氧化二磷等进行干燥。 5．吸收装置 氯气有毒，实验室制取氯气时应在密闭系统或通风橱中进行，通常在收集装置的后面连接盛有NaOH溶液的吸收装置。 6．验满 常用湿润的淀粉碘化钾试纸或湿润的蓝色石蕊试纸检验Cl2。方法是将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近集气瓶瓶口，试纸变蓝，或将湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶瓶口，试纸先变红后褪色，则可证明Cl2已收集满。 【需要注意的是】(1)必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应。 (2）为了减少制得的C12中HC1的含量，加热温度不宜过高，以减少HC1的挥发。