2.2.2氯气的实验室制法及氯离子的检验 导学案 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

氯气的实验室制法及氯离子的检验 【核心素养发展目标】 1．掌握氯气的制备原理及装置 2．回顾初中所学的二氧化碳的实验装置，结合实验室制取氯气所用的二氧化锰和浓盐酸的性质，选择合适的实验装置制取氯气，培养科学探究与创新意识，提升实验能力 3．通过对比实验掌握氯离子的检验方法，培养证据推理与科学探究能力 【主干知识梳理】 一、氯气的实验室制法 1．反应原理：1774年，瑞典化学家舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)时，把浓盐酸与软锰矿混合在一起加热，发现有黄绿色气体生成，反应为4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O——实验室通常用该法制Cl2 (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、KClO3等)来制取。如： MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O (2)装置的选择：实验室制取氯气是采用固体和液体混合加热制气体的装置，主要有气体的发生装置、净化除杂装置、干燥装置、收集装置和尾气处理装置 2．气体的发生装置 (1)气体发生装置类型：固体＋液体 气体 (2)发生装置所用仪器的名称：分液漏斗、圆底烧瓶、酒精灯 (3)实验仪器：铁架台(带铁圈)、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗、导气管、洗气瓶、集气瓶 3．气体的净化装置：气体净化装置的设计必须同时考虑主要成分和杂质成分的性质，以便选择适当的装置除去杂质。用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时，Cl2中混有的杂质气体主要是浓盐酸挥发出来的HCl气体和水蒸气 同时注意除杂的先后顺序：先除HCl气体，再除水蒸气 (1)除去Cl2中少量的HCl气体：饱和食盐水 (2)除去Cl2中少量的水蒸气：常用浓H2SO4，也可用干燥的CaCl2，装置如图所示 4．气体的收集装置：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 收集方法：向上排空气法或排饱和食盐水法 5．尾气处理装置：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 (1)导气管要伸入液面以下 (2)氢氧化钠溶液的作用：吸收过量的氯气，防止污染环境 6．验满方法 (1)观察法：氯气是黄绿色气体 (2)将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满 (3)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满 【微点拨】 ①必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应，且随着反应的进行，盐酸浓度变小，无论MnO2是否足量，盐酸均不能完全反应，反应后的溶液为盐酸和MnCl2的混合液 ②制取的氯气有毒，且在加热时容易逸出，所以应选用分液漏斗，而不用长颈漏斗 ③为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热温度不宜过高，减少HCl的挥发 ④Cl2有毒，必须有尾气吸收装置，常用吸收剂为NaOH溶液或碱石灰，不用澄清石灰水，因澄清石灰水中Ca(OH)2浓度小，吸收慢且吸收不完全 ⑤实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气 【对点训练1】 1．实验室制备氯气的化学方程式是MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑。下列关于实验室制氯气的说法错误的是(　　) A．还原剂是HCl，氧化剂是MnO2 B．每生成1个Cl2，转移2个电子 C．每消耗87 g MnO2，起还原作用的HCl为146 g D．生成的氯气中含有水蒸气和HCl 2．实验室用下列两种方法制氯气：①用含HCl 146 g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87 g MnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气(　　) A．①比②多 B．②比①多 C．一样多 D．无法比较 3．实验室用MnO2和浓盐酸制取氯气时，有14.6 g氯化氢被氧化，所得Cl2全部用石灰乳吸收，可制得漂白粉的质量是(　　) A．14.3 g B．25.4 g C．28.6 g D．50.8 g 4．要组装一套实验室利用液体和液体反应制备气体的装置，现设计了如下的五步操作，正确的程序是(　　) ①将蒸馏烧瓶固定在铁架台上 ②将酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯确定铁圈高度，固定铁圈，放好石棉网 ③用漏斗向蒸馏烧瓶中加入一种液体反应物，再向分液漏斗中加入另一种液体反应物，并将导气管放入气体收集装置中 ④检查装置的气密性(