第2章 第2节 第2课时 氯气的实验室制法　氯离子的检验（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（人教版2019 不定项版）

第2课时　氯气的实验室制法　氯离子的检验 课程标准 核心素养目标 1.理解实验室用二氧化锰和浓盐酸制取氯气的原理。 2．初步了解实验室制备氯气的发生装置、除杂装置、收集装置、尾气处理装置等。 1.科学探究与创新意识：基于氯气的实验室制法，构建实验室制备气体的一般思路。 2．科学态度与社会责任：认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。 [对应学生用书P57] 一、氯气的实验室制法 1．制取原理 在实验室中，通常用浓盐酸与二氧化锰反应来制取氯气，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。 [微点归纳]　上述反应中，HCl所起的作用：一是做还原剂，被氧化生成Cl2；二是起酸的作用，生成相应盐(MnCl2)。 2．实验装置 (1)反应条件：加热。 (2)收集方法：向上排空气法。 (3)NaOH溶液的作用是吸收尾气Cl2，防止污染环境，其反应的化学方程式为2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O。 [微点归纳]　该实验中两个要点： ①必须使用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应； ②必须加热，常温下不反应。 二、氯离子的检验 1．实验探究(教材实验2—9) 实验现象 离子方程式 加入AgNO3溶液 加入稀硝酸 稀盐酸 产生白色沉淀 沉淀不溶解 Ag＋＋Cl－===AgCl↓ NaCl溶液 Na2CO3 溶液 产生白色沉淀 沉淀溶解，并产生气泡 2Ag＋＋CO===Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋CO2↑＋H2O 2.氯离子的检验 (1)操作步骤 待测液酸化液白色沉淀该溶液中含有Cl－ (2)反应原理：离子方程式为Ag＋＋Cl－===AgCl↓。 ◆拓展延伸 实验室制取氯气的其他原理 实验室利用强氧化剂[如KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等]与浓盐酸反应制取氯气，不需要加热，有关反应的化学方程式如下所示。 ①2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O； ②KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O； ③Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O。 ◆易错警示 实验室制备Cl2的失分点 (1)过量MnO2与浓盐酸反应时，随着反应的进行，盐酸浓度减小，变成稀盐酸，反应停止。 (2)加热时，温度不宜过高，减少浓盐酸的挥发。 备课札记 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ◆微辨析(对的画“√”，错的画“×”) (1)MnO2与浓盐酸制取Cl2反应中，HCl只体现还原性(　×　) (2)除去Cl2中混有HCl，可将混合气体通过盛有浓硫酸的洗气瓶(　×　) (3)某溶液中先滴加盐酸，再滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀，则该溶液中含有Cl－(　×　) [对应学生用书P58] 探究一 氯气的实验室制法 实验室制取干燥、纯净Cl2的实验装置如图所示： [问题设计] (1)图中饱和食盐水和浓硫酸的作用分别是什么？ 提示：饱和食盐水除去Cl2中HCl，浓硫酸除去Cl2中H2O(g)。 (2)图中采用哪种方法收集Cl2？能否用排水法收集Cl2? 提示：向上排空气法；不能。 (3)图中能否用澄清石灰水代替NaOH溶液吸收多余Cl2并制取漂白粉？为什么？ 提示：不能，Ca(OH)2微溶于水，澄清石灰水中Ca(OH)2的浓度较小，不能保证Cl2被完全吸收；制取漂白粉应该利用氯气与石灰乳反应。 (4)加热条件下，将含有36.5 g HCl的浓溶液与足量二氧化锰反应制备氯气，发现生成氯气的质量少于理论值，其原因是什么(操作和收集都规范正确)? 提示：随着反应的进行，浓盐酸变成稀盐酸，而稀盐酸与MnO2不反应，所以生成Cl2的质量小于理论值。 (5)如何检验集气瓶收集的气体是Cl2? 提示：把湿润的碘化钾淀粉试纸放入瓶口，试纸变蓝，证明该气体为Cl2。 1．实验室制取气体的发生装置 (1)选择依据：根据反应物的状态和反应条件，选择气体的发生装置。 (2)实验室制取氯气发生装置的选择 MnO2与浓盐酸反应制取Cl2选择装置A，KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2(漂白粉)与浓盐酸反应制取Cl2选择装置B。 2．实验室制取气体的除杂装置 (1)选择依据：依据气体及其所含杂质的性质，选择除杂装置。 (2)实验室中制取氯气的除杂 氯气中混有HCl和H2O(g)等杂质，将混合气体通过盛有饱和食盐水的洗气瓶除去HCl(图Ⅰ)，通过盛有浓硫酸的洗气瓶(图 Ⅱ)或盛有无水氯化钙的U形管除去H2O(g)(图Ⅲ)。 3．实验室制取气体的收集装置 (1)选择依据：依据气体的密度、气体在水中的溶解性，以及是否与水、空气中成分反应，选择收集装置。 (2)实验室中收集氯气的方法 ①氯气的密度大于空气，采用向上排空气法收集Cl2(如图A)。 ②氯气难溶于饱和食盐水，采用排饱和食盐水法收集Cl2(如图B)。 4．实验室制取气体的尾气处理装置 (1)选择依据：依据气体的性质，选择尾气处理装置。 (2)实验室中处理尾气Cl2的方法 氯气可与NaOH溶液反应，常用NaOH溶液吸收尾气Cl2，导管末端可直接插入NaOH溶液中，不需要防止倒吸(如图所示)。 【例1】 实验室用如图所示装置制取氯气，并用氯气进行实验(部分夹持装置已省略)，装置d中为红色湿布条，装置e中为沾有NaBr溶液的棉花团。已知溴水为橙黄色，实验中观察到装置e中棉花团变黄色，装置f中棉花团变蓝色。下列说法错误的是(　　) A．装置a中反应的离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O B．装置b中盛有饱和食盐水，装置c中试剂的作用是除去Cl2中H2O(g) C．装置d中红色布条褪色，原因是Cl2与水反应生成了HClO D．装置e和装置f中实验现象，可得出氧化性：Cl2>Br2>I2 解答本题的思路如下： 各部分装置的作用：①装置a中MnO2与浓盐酸加热时反应制取氯气； ②装置b中饱和食盐水可除去挥发的HCl，装置c中浓硫酸干燥氯气； ③装置f中氯气与KI反应生成碘，淀粉遇碘变蓝，则装置f中棉花团变蓝。 D　解析：装置b中盛装饱和食盐水除去HCl杂质，装置c中用浓硫酸干燥氯气，装置g用于吸收尾气，B正确；氯气与水反应生成的HClO具有漂白性，则装置d中布条褪色，C正确；装置e中氯气与NaBr反应生成溴，则装置e中棉花团变黄，装置f中氯气与KI反应生成I2，淀粉遇碘变蓝，则装置f中棉花团变蓝，氯气与NaBr、KI均能反应，则该实验不能比较Br2、I2的氧化性强弱，D错误。 1．(2024·吉林G6教考联盟期末)ClO2是一种高效、安全的消毒剂。实验室制备ClO2的原理是用亚氯酸钠固体与纯净、干燥的氯气反应：2NaClO2＋Cl2===2ClO2＋2NaCl。如图1所示是实验室用于制备和收集一定量纯净的ClO2的装置(部分夹持装置已省略)。 (1)A中装有浓盐酸的仪器名称为 。 (2)圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为 ， 在该反应中浓盐酸表现的性质是 (填标号)。 a．只有还原性 b．还原性和酸性 c．只有氧化性 d．氧化性和酸性 (3)实验中相关气体在不同溶剂中的溶解性如表所示。 ClO2 Cl2 HCl 水 极易溶 可溶 极易溶 CCl4 难溶 易溶 难溶 装置E中的试剂是 (填化学式)。 (4)如图2是一些常用的气体收集装置，装置F处应选用的收集装置是 (填标号)，其中与装置E导管相连的导管口是 (填接口字母)。 (5)ClO2泡腾片由NaClO2、固体酸及辅助剂混合制得，是一种家用消毒用品。使用时只需将泡腾片放入水中，5～10分钟即可完全溶解并释放出ClO2。泡腾片在使用时需要加水，请补全泡腾片在水中发生反应的离子方程式： ClO＋ === ClO2↑＋ Cl－＋ H2O。 (6)与Cl2比较，ClO2消毒效率是Cl2的 倍(产物均视为Cl－，消毒效率以单位质量得到的电子数表示，结果精确到0.01)。 答案：(1)分液漏斗　(2)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　b　(3)CCl4 (4)②　d　(5)5　4H＋　4　1　2　(6)2.63 探究二 探究氯离子的检验 小婧家里养了几条金鱼，午饭期间小婧向鱼缸中添加了自来水，但闻到自来水有股刺激性气味。下午放学回家，小婧发现金鱼死亡。妈妈告诉小婧，自来水用氯气进行了消毒，养金鱼前，要将自来水在日光下暴晒(三天为宜)，再将其倒入鱼缸中。 小婧为了验证妈妈的这种说法，用矿泉水瓶盛装自来水，第二天带到学校实验室进行检验。 [问题设计] (1)你认为小婧妈妈的推测是否合理？依据是什么？ 提示：合理；氯气具有刺激性气味，用氯气消毒的自来水也有刺激性气味。 (2)请设计实验方案，帮助小婧验证自来水用氯气进行了消毒处理。 提示：取少量自来水于试管中，先滴加稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，产生白色沉淀，证明自来水中含有Cl—，则自来水用氯气进行了消毒处理(其他合理方案均可)。 1．氯离子的检验原理及注意事项 2．物质检验的一般思路 进行物质的检验时要做到原理正确、现象明显、方法简单、试剂用量少，解答物质检验的有关题目时，应按“取样”“操作”“现象”“结论”顺序进行描述。具体应做到： ①“先取样，后操作”。若是固体样品，则一般先用水溶解，配成溶液后再检验。 ②要“各取少量溶液分别加入几支试管中”进行检验，不得在原试剂中进行检验。 ③要“先现象，后结论”。例如，向Na2CO3溶液中滴加稀盐酸，所观察到的现象应记录为“有气泡产生”或“有无色气体放出”，不能说成“碳酸钠和盐酸反应，放出二氧化碳气体”。 【例2】 检验某未知溶液中是否含有氯离子(Cl－)，正确的操作是(　　) A．向少许未知溶液中加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀产生 B．向少许未知溶液中加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀产生，若有沉淀产生，则再加入盐酸，看沉淀是否消失 C．向少许未知溶液中加入稀硝酸酸化后，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀产生 D．向少许未知溶液中加入稀盐酸酸化后，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀产生 C　解析：Cl－可与Ag＋反应生成AgCl沉淀，但与Ag＋反应的还有CO，加入硝酸可除去CO，则可用向少许未知溶液中加入稀硝酸酸化后，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀产生检验是否含有Cl－。 2．下列检验硫酸钠溶液中含有氯离子的方法正确的是(　　) A．先加BaCl2溶液，过滤，再加AgNO3溶液 B．先加AgNO3溶液，再加稀硝酸溶液 C．先加足量的Ba(NO3)2溶液，过滤，再加AgNO3溶液 D．先加足量的Ba(OH)2溶液，过滤，再加AgNO3溶液 C　解析：先加BaCl2溶液，引入了氯离子，最终无法确定原溶液中是否有氯离子，A错误；SO与Ag＋反应能生成Ag2SO4沉淀，对Cl－的检验有干扰，B错误； 先加足量Ba(NO3)2溶液，除去硫酸根离子，过滤，再加AgNO3溶液，生成白色沉淀，证明有Cl－存在，C正确；先加Ba(OH)2溶液，引入了大量OH－，对后续Cl－的检验有干扰，D错误。 [对应学生用书P62] 1．下列离子检验的方法正确的是(　　) A．待测溶液有白色沉淀，说明原溶液中一定有Cl－ B．待测溶液有白色沉淀，说明原溶液中一定有SO C．待测溶液有蓝色沉淀，说明原溶液中一定有Cu2＋ D．待测溶液生成无色无味气体，说明原溶液中一定有CO C　解析：待测液中加入AgNO3溶液，产生白色沉淀，该沉淀可能是AgCl、Ag2CO3等，不能判断原溶液中是否含Cl－，A错误；待测液加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，该沉淀可能是BaSO4、BaCO3或AgCl等，故不能判断原溶液是否含有SO，B错误；待测液中加入NaOH溶液，产生蓝色沉淀，该沉淀是Cu(OH)2，则原溶液中含有Cu2＋，C正确；待测液中加入稀硫酸，产生无色无味气体，该气体是CO2，则原溶液中含有HCO、CO中的一种或两种，D错误。 2．(2024·浙江浙东北联盟期中)部分含氯物质的分类与相应氯元素的化合价关系如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．c是一种新型自来水消毒剂 B．e的钾盐常用于实验室制O2 C．a的浓溶液和KMnO4在一定条件下可生成b D．e与a的浓溶液反应不可能同时生成b和c两种产物 D　解析：由图可知，a为HCl，b为Cl2，c为ClO2，d为HClO，e为氯酸盐。c为＋4价氯形成的氧化物ClO2，具有氧化性，可用于自来水消毒，A正确；e的一种钾盐为氯酸钾，可以用于实验室制取氧气，B正确；a的浓溶液为浓盐酸，可以和KMnO4发生氧化还原反应制取氯气，C正确；a的浓溶液(浓盐酸)和e的浓溶液(浓的氯酸盐溶液)可以反应，因其有氯元素的中间价态0价和＋4价，所以可以通过归中反应同时生成b和c两种产物，D错误。 3．下列说法正确的是(　　) A．注射器在实验中除了可向试管e中加水外，还可以储存尾气，防止污染 B．c中固体可用碱石灰代替 C．当试管e中充满黄绿色气体时，推动注射器，向e中加水，品红试纸颜色不变 D．已知2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，该反应中浓盐酸体现还原性和酸性的物质的量之比为3∶5 A　解析： 注射器在实验中除了可向试管e中加水外，还可以平衡气压，储存尾气，防止污染，A正确；氯气能与碱石灰反应，c中固体不能用碱石灰代替，B错误；当试管e中充满黄绿色气体时，推动注射器，向e中加水，产生的次氯酸能使品红试纸褪色，C错误；已知2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，该反应中浓盐酸体现还原性和酸性的物质的量之比为10∶6＝5∶3，D错误。 4．(2024·吉林白山期末)我国“蛟龙”号载人潜水器最关键的部件——供人活动的耐压球壳是用钛合金制造的。TiCl4是制备金属钛的重要中间体。某小组的同学利用如下装置在实验室制备TiCl4 (夹持装置略去)。 已知：TiCl4易挥发，高温时能与O2反应，不与HCl反应，易水解，生成白色沉淀，熔点为－24 ℃，沸点为136.4 ℃。 回答下列问题： (1)装置A分液漏斗上方的胶皮管的作用是 。 (2)装置B中盛装的试剂为 ，装置B中长玻璃管的作用为 。 (3)装置C中除生成TiCl4外，还生成一种气态不成盐氧化物，该反应的化学方程式为 。 (4)在通入Cl2前，先打开开关K，从侧管持续通入一段时间的CO2气体的目的是 。 (5)装置E中盛装试剂为浓硫酸，其作用为 。 (6)为测定所得TiCl4的纯度：取20.0 g锥形瓶中所得产品加入烧杯中，再加入适量蒸馏水，待TiCl4充分反应后，过滤，洗涤，所得固体经过焙烧得到TiO2固体8.0 g。则产品的纯度为 %。[已知TiCl4＋(2＋n)H2O===TiO2·nH2O↓＋4HCl] 答案：(1)平衡气压，有利于浓盐酸顺利滴下 (2)浓硫酸　平衡气压(或答“作安全管”“缓冲压强”“防堵塞的安全装置”等合理即可) (3)TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO (4)排除装置中的空气，防止TiCl4和O2反应 (5)防止装置F中的水蒸气进入D中，使TiCl4水解 (6)95.0或95 学科网（北京）股份有限公司 $$