第2节 第2课时 氯气的实验室制法及氯离子的检验（课件）-【勤径学升·同步练测】2024-2025学年高中化学必修第一册（人教版2019）

第二章　 海水中的重要元素——钠和氯 第二节　氯及其化合物 第2课时　氯气的实验室制法及氯离子的检验 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 分液漏斗、圆底烧瓶 除去Cl2中少量的HCl气体 干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气) 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 湿润的淀粉­碘化钾 湿润的蓝色石蕊 NaOH溶液 吸收过量的氯气，防止污染环境 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 产生白 色沉淀 沉淀不溶解 产生白 色沉淀 沉淀不溶解 Ag＋＋Cl－===AgCl↓ 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 产生白 色沉淀 沉淀溶解 产生气泡 产生白 色沉淀 沉淀不溶解 Ag＋＋Cl－===AgCl↓ 无明显现象 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 AgNO3溶液 稀HNO3 白色沉淀 不溶解 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 学习目标 核心素养 1．能根据反应原理选取实验装置制备氯气。 2．通过实验室制取氯气的探究活动，树立安全意识和环保意识。 3．了解氯离子的检验方法。 1．科学探究与创新意识：选择常见的实验仪器、装置和试剂，完成氯气的制备、氯离子的检验等实验。 2．科学态度与社会责任：通过对氯气的性质探究等一系列科学探究活动，增强安全意识和培养严谨求实的科学精神。 一、氯气的实验室制法 1．反应原理 实验室常用强氧化剂(如MnO2、KMnO4等)氧化浓盐酸等来制取氯气： MnO2＋4HCl(浓) eq \o(=====,\s\up15(△)) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O 2．仪器装置 (1)气体发生装置类型：固＋液 eq \o(——→,\s\up15(△)) 气 (2)发生装置所用仪器A、B的名称为__________________。 (3)装置C的作用是_____________________________。 (4)装置D的作用是________________________________。 3．收集方法 (1)向上排空气法(氯气密度大于空气)。 (2)排饱和食盐水法(氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度很小，用此法可除去实验中挥发产生的氯化氢气体)。 4．验满方法 (1)将__________________试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。 (2)将______________试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸发生先变红后褪色的现象，则证明已集满。 5．尾气处理 (1)仪器装置图中烧杯F中盛放的液体是____________。 (2)该液体的作用是_____________________________。 1．下列关于实验室用MnO2制取Cl2的叙述不正确的是(　　) A．MnO2与浓盐酸共热 B．缓慢加热反应 C．用向下排空气法收集Cl2 D．多余氯气常用较浓的碱液吸收 解析　由于浓盐酸有挥发性，故必须缓慢加热以减少HCl的挥发；Cl2的密度比空气的密度大，故应用向上排空气法收集Cl2；Cl2极易与碱液反应，故常用较浓的碱液吸收多余的Cl2。 答案　C 二、氯离子的检验 1．实验探究 实验现象 离子方程式 加入AgNO3溶液 加入稀硝酸 稀盐酸 ______ ______ __________ Ag＋＋Cl－===AgCl↓ NaCl 溶液 ______ ______ __________ _____________________________ 实验现象 离子方程式 加入AgNO3溶液 加入稀硝酸 Na2CO3 溶液 ______ ______ ________， ________ 2Ag＋＋CO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) ===Ag2CO3↓ Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋CO2↑＋H2O 自来水 ______ ______ __________ ___________________________ 蒸馏水 __________ 2．氯离子的检验方法 (1)操作方法：向未知溶液中先加______________，再加___________。 (2)现象：产生________，加稀硝酸时，沉淀______。 (3)原理：Ag＋＋Cl－===AgCl↓。 (4)加入稀硝酸的目的：排除_________等离子的干扰。 CO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 2．检验Cl－时所用试剂稀HNO3的作用是(　　) A．防止CO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 的干扰 B．防止Cl－的干扰 C．生成Ag2CO3沉淀 D．防止NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) 的干扰 答案　A 要点　实验室气体制备装置分析 实验室制取Cl2的实验装置如下图所示： 3．收集Cl2除了用向上排空气法外还可用什么法？ 提示　排饱和食盐水法。 问题探究 1．除了MnO2能氧化浓盐酸制Cl2外，还有哪些氧化剂？举例说明。 提示　KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、K2Cr2O7这些氧化剂氧化性较强，氧化浓盐酸时可以不用加热。 2．上述两个除杂装置能否颠倒？为什么？ 提示　不能，若颠倒则收集不到干燥的Cl2。 4．某同学认为可以用澄清石灰水代替氢氧化钠溶液进行尾气处理，同时还可以制得漂白粉，你认为该同学的想法是否合理？ 提示　不合理。澄清石灰水的浓度很小，不能确保氯气被完全吸收，制备漂白粉应该利用氯气与石灰乳反应。 一、制备流程 1．常见的气体发生装置 2．常见的净化装置——用于除去气体中的杂质气体 3．常见的气体收集装置 4．尾气处理装置 (1)点燃法：如CO、H2、CH4等易燃性气体，可用此法。 (2)吸收法：如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用碱液吸收。 (3)转化法：采用一定的方法，使有毒气体转化为无毒气体后再排放，如NO、NO2若能转化为N2，即可排放。 二、氯气制备注意事项 1．必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应，无论MnO2是否足量，盐酸均不能反应完。 2．为了减少制得的Cl2中HCl的含量，所以加热温度不宜过高，减少HCl的挥发。 3．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。 4．尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为溶液中Ca(OH)2浓度小，吸收不完全。 5．浓盐酸中，一部分Cl－的化合价升高，作还原剂，另一部分Cl－的化合价不变，生成盐，体现酸性。 [例题]　(河南洛阳高一月考)如图是制取氯气并进行有关氯气性质实验的装置，装置中C、D均为洗气瓶，E中有铁粉，F为尾气吸收装置。 请回答下列问题： (1)B中发生反应的化学方程式为____________________________；反应中氧化剂为________(填化学式)。 (2)为使纯净干燥的氯气进入E装置中，C中盛装试剂是饱和食盐水，作用是 __________________________________________________________________ ________________________________________________________________； D装置中的试剂是________。 (3)E中发生反应的化学方程式为____________________________。 (4)F是尾气处理装置，反应的离子方程式为____________________________。 (5)实验室也可以用KMnO4与浓盐酸反应制取Cl2，但反应不需要加热，写出此反应的离子方程式：________________________(已知MnO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)) 被还原为Mn2＋)。 [解析]　(1)由题给装置可知，题图中试剂制Cl2需加热，则反应原理为用MnO2和浓盐酸在加热条件下反应制备Cl2，发生反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓) eq \o(=====,\s\up15(△)) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；由化学方程式可知，反应中锰元素由＋4价变为＋2价，被还原，即氧化剂为MnO2。(2)浓盐酸易挥发，要得到纯净干燥的Cl2，则需除去Cl2中混有的HCl和H2O(g)，C中饱和食盐水的作用是除去Cl2中混有的HCl气体；D装置用于干燥Cl2，故D装置中的试剂是浓硫酸。(3)E中干燥纯净的Cl2与铁粉在加热条件下反应生成FeCl3，发生反应的化学方程式为 2Fe＋3Cl2 eq \o(=====,\s\up15(△)) 2FeCl3。(4)F是尾气处理装置，利用氢氧化钠溶液吸收未反应的Cl2，反应的离子方程式为Cl2＋2OH－⇌Cl－＋ClO－＋H2O。(5)用KMnO4与浓盐酸反应制取Cl2，反应不需要加热，且MnO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)) 被还原为Mn2＋，HCl被氧化为Cl2，根据得失电子守恒及电荷守恒可得反应的离子方程式为2MnO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)) ＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5Cl2↑。 [答案]　(1)MnO2＋4HCl(浓) eq \o(=====,\s\up15(△)) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　MnO2 (2)除去氯气中混有的氯化氢气体　浓硫酸 (3)2Fe＋3Cl2 eq \o(=====,\s\up15(△)) 2FeCl3 (4)Cl2＋2OH－⇌Cl＋ClO－＋H2O (5)2MnO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)) ＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5Cl2↑ (江西金溪一中月考)下列各项是实验室模拟制备“84”消毒液的过程，其中存在错误的是(　　) eq \o(\s\up15(),\s\do15(A.制备Cl2)) 　　　　 eq \o(\s\up15(),\s\do15(B.净化氯气)) ),\s\do15(C.制备“84”消毒液)) eq \o(\s\up15(　 　 eq \o(\s\up15(),\s\do15(D.尾气的处理)) 解析　KMnO4和浓盐酸制备Cl2，不需要加热，A正确；产生的氯气中混有HCl和水蒸气，先通过饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸除去水蒸气，B正确；制备NaClO不能用热的NaOH浓溶液，C错误；氯气有毒，为防止污染环境，必须进行尾气处理，D正确。 答案　C 1．下列关于实验室制取Cl2的说法正确的是(　　) A．将混有HCl杂质的Cl2通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶除去杂质 B．实验室制取Cl2的反应中，浓盐酸起到酸性和氧化剂作用 C．实验室用如图装置除去Cl2中少量的HCl D．实验室制备Cl2，可用排饱和食盐水集气法收集 解析　Cl2可与饱和NaHCO3溶液反应生成CO2，引入新的杂质，并且消耗Cl2，A项不正确；实验室制取Cl2的反应中，浓盐酸起到酸性和还原剂的作用，B项不正确；用饱和食盐水除去Cl2中少量的HCl气体时，导气管应长进短出，C项不正确；因为Cl2能溶于水，而难溶于饱和食盐水，故实验室可用排饱和食盐水法收集Cl2，D项正确。 答案　D 2．(吉林长春高一吉林省实验校考期中)某研究性学习小组利用如图装置制备漂白粉，下列说法中正确的是(　　) A．药品A为MnO2，B为饱和NaCl溶液 B．试剂B的作用是除去Cl2中的HCl C．图中C为石灰浆，为加快反应，装置③可采用热水浴加热 D．试剂D可采用澄清石灰水，用以吸收未反应的Cl2 解析　利用如图装置制备漂白粉，①中常温下制备氯气，②除氯气中的氯化氢，③氯气和氢氧化钙反应制备漂白粉，④中用氢氧化钠吸收氯气，防止污染。A．①中常温下制备氯气，MnO2和浓盐酸在常温下不反应，药品A不能为MnO2，A可以是KMnO4；②除氯气中的氯化氢，B为饱和NaCl溶液，故A错误；B．①制备的氯气试剂中含有氯化氢，B的作用是除去Cl2中的HCl，故B正确；C．图中C为石灰浆，加热条件下氯气和氢氧化钙反应生成氯酸钙，为防止反应生成氯酸钙，装置③采用冷水浴，故C错误；D．澄清石灰水浓度太低，吸收氯气少，试剂D采用氢氧化钠，用以吸收未反应的Cl2，故D错误。故选B。 答案　B 3．下列检验Cl－的方法正确的是(　　) A．向某溶液中滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明该溶液中有Cl－ B．向某溶液中先滴加盐酸，再滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明溶液中有Cl－ C．向某溶液中先滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀，再滴加盐酸，沉淀不消失，说明溶液中有Cl－ D．向某溶液中滴加用HNO3酸化的AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明溶液中有Cl－ 解析　可能有CO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 、SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 等的干扰，A项错误；加入盐酸，引入Cl－，B、C项错误；加硝酸酸化排除CO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 等其他离子的干扰，加硝酸银溶液得到不溶于稀硝酸的白色沉淀即为AgCl，由此说明原溶液中有Cl－，D项正确。 答案　D 4．实验室用浓盐酸和MnO2制Cl2，并以干燥的Cl2为原料进行实验，已知FeCl3易潮解。装置如图所示： (1)装置B、C中应盛放的试剂名称分别为________、________；从A装置导出的气体若不经过B、C装置而直接进入D管，将对实验产生的不良后果是 __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 (2)实验时，先点燃A处的酒精灯，让Cl2充满装置，再点燃D处酒精灯，写出D中反应的化学方程式：_________________________________________。 (3)F装置所起的作用是 __________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (4)用石灰乳吸收氯气可制得漂粉精，写出工业制漂粉精反应的化学方程式： __________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 解析　(1)浓盐酸具有挥发性，Cl2中含有HCl、H2O(g)，依次通过盛有饱和食盐水、浓硫酸的洗气瓶除去HCl、H2O(g)，得到干燥的Cl2。HCl、H2O(g)都能与铁反应生成H2，H2和Cl2混合在加热时会发生爆炸。(2)铁粉与Cl2在点燃条件下反应生成氯化铁，化学方程式为2Fe＋3Cl2 eq \o(=====,\s\up15(点燃)) 2FeCl3。(3)Cl2有毒，污染环境，所以不能直接排放到空气中，碱石灰的成分是氧化钙和氢氧化钠，Cl2和氧化钙、氢氧化钠能反应，所以可用碱石灰处理尾气，空气中有水蒸气，碱石灰还能吸收水蒸气，防止空气中的水蒸气进入E中，所以可作干燥剂。(4)Cl2和氢氧化钙反应生成氯化钙、次氯酸钙和水，化学方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。 答案　(1)饱和食盐水　浓硫酸　未经除去的氯化氢和水蒸气随Cl2进入D中和铁能反应生成H2，H2和Cl2混合会发生爆炸 (2)2Fe＋3Cl2 eq \o(=====,\s\up15(点燃)) 2FeCl3 (3)吸收多余的Cl2，防止污染环境；防止空气中的水蒸气进入E中 (4)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O $$