内容正文:
优化探究
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 氯离子的检验
任务一 氯气的实验室制法
任务二 氯离子的检验
课时作业 巩固提升
任务一 氯气的实验室制法
1.实验原理
在实验室中,通常用 与 在 条件下制取氯气。反应的化学方程式为 。
离子方程式为 。
浓盐酸
二氧化锰
加热
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
2.实验装置
(1)设计装置
说明:前两列预习时填写,后两列课堂上填写。
装置 依据 具体情况 选择(设计)结果
发生
装置 浓盐酸(液体)
MnO2(固体) 固+液 气体
加热
反应物的状态
反应条件
装置 依据 具体情况 选择(设计)结果
除杂
装置
Cl2(HCl、H2O)
Cl2:_________________
____________________
;
HCl:____________;
H2O: 通过盛有 的洗气瓶,后通过盛有
的洗气瓶
气体及其所含
杂质的性质
不溶于浓H2SO4和
饱和食盐水且不与两者
反应
极易溶于水
易被浓H2SO4吸收
饱和食盐水
浓H2SO4
装置 依据 具体情况 选择(设计)结果
收集
装置 气体的 、
,
以及 >ρ空气;
Cl2能溶于水,且与水反应;
Cl2不溶于饱和食盐水且不与之反应 ①向上排空气法
②排饱和食盐水法
密度
气体在水中的溶解性
是否与水反应
气体的性质
装置 依据 具体情况 选择(设计)结果
尾气
处理
装置 Cl2能与碱溶液反应;
Cl2有毒 用NaOH溶液吸收
(2)装置连接顺序
→ (如需要)→ (如需要)→
→ (如需要)。
实验室制取干燥、纯净的氯气的实验装置图如下:
发生装置
除杂装置
干燥装置
收集装置
尾气处理装置
(3) 实验注意事项
①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。
②尾气处理时,不能用澄清石灰水吸收氯气,因为澄清石灰水中Ca(OH)2的含量少,吸收不完全。
③实验结束后,先使反应停止并排出装置中残留的氯气,再拆卸装置,避免污染空气。
方法导引
1.设计气体制备装置的基本思路
2.各种装置的选择
(1)实验室制备气体的发生装置的选择
①选择依据
反应原理、反应物的状态、反应条件等。
②装置的基本类型
a.固体+固体 气体。
b.固体+液体―→气体。
c.固体+液体 气体。
(2)实验室制备气体的净化装置的选择
①净化原则
不减少被净化气体的量;不引入新的杂质;操作简便,易于分离。
②净化装置
装置Ⅰ(洗气瓶):盛液体除杂试剂,气流方向是长管进,短管出。
装置Ⅱ(干燥管):盛固体除杂试剂,气流方向是粗口进,细口出。
(3)实验室制备气体的收集装置的选择
①选择依据
根据气体的密度、水溶性及是否与水或空气中的O2发生反应来确定气体的收集方法。
②方法选择
a.排水法:适用于难溶于水且不与水反应的气体,如O2、H2等。
b.向上排空气法:气体不与空气反应,且密度比空气大,如O2、CO2、Cl2等。
c.向下排空气法:气体不与空气反应,且密度比空气小,如H2等。
(4)实验室制备气体的尾气处理装置的选择
①选择依据:根据气体的物理性质、化学性质,将气体转化成无毒物质或吸收气体。
②方法选择:
a.吸收法
甲可用于NaOH溶液吸收Cl2、CO2(气体溶解或反应速率不快,不易引起倒吸);乙、丙可用于吸收极易溶且溶解速率很快的气体,如HCl等。
b.燃烧法
可用于处理难以吸收且可燃的气体,如H2、CO等。如图 ,但点燃前必须对气体进行验纯。
c.收集法
将气体用气球收集,然后处理,如图 。
1.从氧化还原反应的角度分析,上述反应中,MnO2的作用是什么?浓盐酸的作用是什么?两者分别表现什么性质?
提示:MnO2是氧化剂,表现氧化性,浓盐酸是还原剂,在该反应中表现还原性和酸性。
2.实验室中还可以用如下反应制备Cl2:
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O;
Ca(ClO)2+4HCl(浓)===CaCl2+2Cl2↑+2H2O。
以上两个反应和二氧化锰与浓盐酸反应制备Cl2相比,反应条件有何不同?为什么?
提示:本题中的两个反应不需要加热,因为KMnO4、Ca(ClO)2的氧化性都比MnO2的强。
1.易错辨析
(1)MnO2与稀盐酸在加热条件下也可制取Cl2。( )
(2)在实验室制取Cl2的试剂中,HCl只作还原剂。 ( )
(3)实验室制取的Cl2中混有HCl气体,可通过盛有碱石灰的干燥管除去。
( )
(4)Cl2尾气也可用饱和澄清石灰水吸收处理。 ( )
×
×
×
×
2.下列实验装置能达到实验目的或实验效果的是( )
A.收集氯气 B.除去氯气中少量的氯化氢
C.证明氯气具有漂白性 D.吸收制备氯气时的尾气
D
氯气密度大于空气,应采用向上排空气法收集,则导气管采用“长进短出”,故A错误;HCl极易溶于水,氯气也能溶于水,应该用饱和食盐水洗气法除去氯气中的HCl,故B错误;氯气没有漂白性,次氯酸有漂白性,该实验不能证明氯气有漂白性,故C错误;氯气能和碱性物质反应,可以用NaOH溶液吸收氯气,故D正确。
3.如图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3,下列仪器连接顺序(按气流方向)正确的是( )
A.a—b—c—d—e—f—g—h
B.a—e—d—c—b—h—i—g
C.a—d—e—c—b—h—i—g
D.a—c—b—d—e—h—i—f
B
按制取氯气→除HCl→除H2O→制备FeCl3→吸收Cl2的顺序连接,正确的顺序为a—e—d—c—b—h—i—g,B项正确。
任务二 氯离子的检验
1.实验探究:教材中[实验2-9]
在三支试管中分别加入2~3 mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液,然后各滴入几滴AgNO3溶液,观察现象。再分别加入少量稀硝酸,观察现象并填写表格:
溶液/
2~3 mL 实验现象 离子方程式
滴入
AgNO3溶液 加入少
量稀硝酸
稀盐酸 有白色
沉淀生成
NaCl
溶液 有白色
沉淀生成
沉淀不溶解
Cl-+Ag+===AgCl↓
沉淀不溶解
Cl-+Ag+===AgCl↓
溶液/
2~3 mL 实验现象 离子方程式
滴入
AgNO3溶液 加入少
量稀硝酸
Na2CO3
溶液 有白色
沉淀生成
沉淀溶解,
有气泡产生
C+2Ag+===Ag2CO3↓、Ag2CO3
+2H+===2Ag++CO2↑+H2O
2.氯离子的检验方法
取少量被检测溶液于试管中,滴加适量稀硝酸,使其酸化,以排除 等的干扰,然后滴入AgNO3溶液,若 ,则被检测溶液中含有Cl-,若 产生则无Cl-。
C
不含Cl-
产生白色沉淀
无白色沉淀
在检验Cl-时,加入稀HNO3的作用是什么?能否用稀盐酸代替稀HNO3?为什么?
提示:加入稀HNO3的作用是排除C等的干扰,不能用稀盐酸代替,因为稀盐酸中也有Cl-,无法证明Cl-来自被检测溶液。
氯离子检验的答题模板
取少量被检液于试管中,滴加适量稀硝酸,然后滴入 AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则被检液中含有Cl-,若无白色沉淀产生则无Cl-。
1.易错辨析
(1)某溶液中滴加AgNO3溶液后有白色沉淀生成,则该溶液中一定含有Cl-。
( )
(2)检验Cl2中是否混有HCl,可将其通入AgNO3溶液中,若有白色沉淀产生,说明Cl2中混有HCl。 ( )
(3)检验Na2CO3溶液中是否有NaCl杂质,可先加AgNO3溶液,再加过量的稀盐酸,若沉淀不溶解,则有NaCl杂质。 ( )
×
×
×
2.自来水厂常用氯气对生活用水进行杀菌消毒。市场上有些不法商贩为牟取暴利,用这样的自来水冒充纯净水(离子的浓度非常低)出售,给人们的生活造成了一定的不良影响。在下列化学试剂中,可以用于鉴别这种自来水和纯净水的是( )
A.酚酞溶液 B.氯化钡溶液
C.氢氧化钠溶液 D.硝酸银溶液
D
Cl2消毒过的自来水中含有HCl和HClO,用AgNO3溶液即可鉴别,产生白色沉淀的是自来水,不产生沉淀的是纯净水,D项正确。
3.有一包白色固体,它可能含有KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种,现进行如下实验:
①将其溶于水,得无色溶液;
②向上述溶液中滴加AgNO3溶液,生成白色沉淀;
③再滴加稀硝酸,沉淀减少但不完全消失,同时有气泡生成。
根据上述现象判断:
(1)白色固体一定含有的成分是 ,可能含有的成分是 。
(2)写出上述实验中有关反应的离子方程式:_________________________
。
KCl和K2CO3
KNO3
2Ag++C===Ag2CO3↓,Ag2CO3+2H+===2Ag++H2O+CO2↑
Ag++Cl-===AgCl↓,
由②产生白色沉淀知,该固体中可能含有K2CO3和KCl中的一种或两种。由③沉淀减少但不完全消失且有气泡生成知,该固体中一定含有K2CO3和KCl。
课时作业 巩固提升
2
3
4
5
6
7
8
1
对点训练
题组一 氯气的实验室制法
1.实验室用二氧化锰和浓盐酸来制取氯气,主要操作有以下几步,其中正确的实验操作顺序是( )
①将蒸馏烧瓶固定在铁架台上 ②把酒精灯放在铁架台上,根据酒精灯的高度确定铁圈的位置,固定铁圈放好陶土网 ③用药匙向蒸馏烧瓶中加入MnO2,再向分液漏斗中加入浓盐酸,并将导管放入集气瓶中 ④检查装置的气密性 ⑤在蒸馏烧瓶上装好分液漏斗,连接好导气管
A.②③④①⑤ B.②①③⑤④
C.②①③④⑤ D.②①⑤④③
9
10
D
11
12
13
安装仪器时应遵循顺序:由下而上,由左而右;安装好仪器后先检查装置的气密性,再加入药品,D项正确。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
2.(双选)实验室制备氯气的化学方程式是MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2↑。下列关于实验室制备氯气的说法错误的是( )
A.还原剂是HCl,氧化产物是MnCl2
B.每生成1个Cl2分子,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气体
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
AC
11
12
13
在MnO2+4HCl(浓) MnCl2+2H2O+Cl2↑中,Cl2是氧化产物,HCl是还原剂,每生成1个Cl2分子转移2个电子,A项错误,B项正确;每消耗87 g MnO2,有146 g HCl参加反应,但在参加反应的146 g HCl中,只有73 g HCl被氧化,即起还原作用的HCl为73 g,C项错误;由于浓盐酸易挥发且反应加热,因此生成的氯气中含有水蒸气和HCl气体,D项正确。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
3.在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。下列收集Cl2的装置正确的是( )
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
C
11
12
13
集气瓶中使用单孔橡胶塞塞紧,只能进气,不能排气,则瓶内压强增大到一定程度,可能会将橡胶塞压出,A项错误;因为Cl2的密度比空气的密度大,Cl2应从短管进,B项错误;该装置既能收集Cl2,又能进行尾气处理且能防倒吸,C项正确;由于Cl2和NaOH反应,所以不能收集到Cl2,D项错误。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
4.检验集气瓶中氯气是否充满的正确方法是( )
A.将干燥的淀粉碘化钾试纸放在瓶口
B.将湿润的酚酞试纸放于瓶口
C.将蘸有NaOH溶液的玻璃棒放在瓶口
D.将湿润的淀粉碘化钾试纸放在瓶口
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
D
11
12
13
Cl2遇湿润的酚酞试纸、蘸有NaOH溶液的玻璃棒,均无明显现象,B、C错误;Cl2可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,即2I-+Cl2===2Cl-+I2,淀粉遇碘单质呈蓝色,A项错误,D项正确。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
题组二 氯气的实验室制法与性质综合应用
5.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NaHCO3饱和溶液的洗气瓶除去杂质
B.实验室制取Cl2,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中的少量HCl
D.实验室制备Cl2,可用排饱和食盐水法收集
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
D
11
12
13
Cl2通入NaHCO3饱和溶液会发生反应生成CO2,引入新的杂质,并且消耗Cl2,A不正确;实验室制取Cl2,浓盐酸起到酸性和还原剂的作用,B不正确;用饱和食盐水除去Cl2中的少量HCl气体时,导气管应长进短出,C不正确;Cl2难溶于饱和食盐水,故可以用排饱和食盐水法收集Cl2,D正确。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
6.下列能达到实验目的的是( )
A.①除去杂质气体CO2
B.②收集并吸收多余的Cl2
C.③干燥Cl2
D.④吸收HCl制盐酸
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
C
11
12
13
A项,导气管应该“长进短出”,不符合题意;B项,Cl2密度比空气密度大,Cl2会直接进入NaOH溶液,收集不到气体,不符合题意;D项,HCl易溶于水,会发生倒吸,不符合题意。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
7.某同学用下列装置制备并检验Cl2的性质。下列说法不正确的是( )
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
A.Ⅰ图中:如果MnO2过量,盐酸就可全部消耗
B.Ⅱ图中:如果倒置的量筒充满了氯气,水槽内装满水,经足够长的时间光照,量筒内最后剩余气体为氧气
C.Ⅲ图中:生成棕黄色的烟
D.Ⅳ图中:湿润的有色布条能褪色,将硫酸溶液滴入烧杯中至溶液呈酸性,结果有Cl2生成
答案:A
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
MnO2与稀盐酸不反应,MnO2过量时,随着反应的进行,HCl浓度逐渐减小,HCl不能完全反应,A错误;HCl极易溶于水,量筒中最后剩余气体是O2,B正确;铜在氯气中燃烧生成CuCl2,产生棕黄色的烟,C正确;NaOH溶液吸收Cl2时,生成NaCl、NaClO和H2O,向烧杯的溶液中滴加硫酸至溶液呈酸性,发生反应:Cl-+ClO-+2H+===Cl2↑+H2O,产生Cl2,D正确。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
8.实验室用下列两种方法制氯气:①用含146 g HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应;②用87 g MnO2与足量的浓盐酸反应。所得的氯气( )
A.①比②多 B.②比①多
C.一样多 D.无法比较
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
B
11
12
13
由化学方程式:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O知,146 g HCl与87 g MnO2恰好反应生成71 g Cl2,但由于稀盐酸不与MnO2反应,所以①产生的Cl2小于71 g,而②能生成71 g Cl2,B项正确。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
题组三 氯离子的检验
9.证明某白色固体中含有Cl-的正确操作方法是( )
A.加入硝酸银溶液和稀硝酸,看是否有白色沉淀生成
B.溶于水后加入硝酸银溶液,看是否有白色沉淀生成
C.加入硝酸银溶液,看是否有白色沉淀生成
D.溶于水后再加入硝酸银溶液和稀硝酸,看是否有白色沉淀生成
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
D
11
12
13
没有将白色固体溶于水配成溶液,看不到沉淀生成,A、C错误;只加硝酸银溶液,无法排除C等对实验的干扰,B错误,D正确。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
10.向下列溶液中分别加入硝酸银溶液和稀硝酸,不能生成白色沉淀的是
( )
A.氯水 B.氯酸钾
C.氯化钾 D.盐酸
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
B
11
12
13
符合题意的溶液中不能存在Cl-。氯水中:Cl2+H2O⥫⥬H++Cl-+HClO,溶液中存在Cl-,能生成白色沉淀,A不符合题意;KClO3===K++Cl,不能电离出Cl-,溶液中不存在Cl-,不能生成白色沉淀,B符合题意;KCl===K++Cl-,溶液中存在Cl-,能生成白色沉淀,C不符合题意;HCl===H++Cl-,溶液中存在Cl-,能生成白色沉淀,D不符合题意。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
综合强化
11.为了证明在实验室制备得到的Cl2中会混有HCl,甲同学设计了如图所示的实验装置,按要求回答下列问题。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
(1)根据甲同学的示意图,分析所需实验装置从左至右的连接顺序:装置②→ 。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
装置④→装置③→装置①
本题主要考查了氯气的制法、氯气的性质、实验仪器、实验的设计等,掌握物质的性质是解题的关键。
(1)若验证实验室制得的Cl2中混有HCl,要先用浓硫酸干燥,然后用灼热的铜消耗完氯气,最后用硝酸银溶液检验HCl的存在,所以连接顺序:装置②→装置④→装置③→装置①。
(2)装置②中主要玻璃仪器的名称是 、
、 。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
圆底烧瓶
分液漏斗
酒精灯
(3)实验室制备Cl2的离子方程式为 。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(3)实验室用浓盐酸与二氧化锰加热制氯气,另外还生成氯化锰和水,反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。
(4)装置③中Cu的作用为___________________ (用化学方程式表示)。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
Cl2+CuCuCl2
(4)装置③中Cu的作用主要是除去氯气,反应的化学方程式为Cl2+CuCuCl2。
(5)乙同学认为甲同学的实验设计仍然存在缺陷,不能证明最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种。为此,乙同学提出气体通入装置①之前,要加装一个检验装置⑤,以证明最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种。你认为装置⑤应放入_________________________________。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
湿润的有色布条(或其他合理答案)
(5)根据(1)中的分析可知,如果铜没有将氯气完全吸收,气体最终通入AgNO3溶液中,产生的沉淀就不一定是氯化氢与AgNO3反应产生的,所以为了确保实验结论的可靠性,应排除氯气的干扰,所以气体通入装置①之前,要加装一个检验装置⑤,用于检验氯气是否除尽,以证明最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种,所以装置⑤中应放入湿润的有色布条。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
(6)丙同学看到甲同学设计的装置后提出不必多加装置,只需将原来烧杯中的AgNO3溶液换成紫色石蕊溶液,如果观察到 的现象,则证明制备Cl2时有HCl挥发出来。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
溶液只变红,不褪色
(6)将原来烧杯中的AgNO3溶液换成紫色石蕊溶液,如果溶液先变红再褪色,则说明气体中有氯气,如果溶液只变红,不褪色,则说明制备Cl2时有HCl挥发出来。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
12.某课外活动小组利用如图所示装置制取氯气,提供的试剂有浓盐酸、饱和食盐水、氢氧化钠溶液、高锰酸钾固体、水,反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
(1)装置M中盛放的试剂是 ;装置H中盛放的试剂是 。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
浓盐酸
饱和食盐水
(1)装置M中应为浓盐酸,装置G中应为高锰酸钾固体,装置H中应为饱和食盐水,用来收集Cl2,装置P是尾气处理装置,装置P中的试剂是氢氧化钠溶液。
(2)收集Cl2时,关闭弹簧夹 和弹簧夹 ,打开弹簧夹 。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
a
c(或c a)
b
(2)收集Cl2时,先关闭弹簧夹a和c,打开弹簧夹b,生成的Cl2会将饱和食盐水压入装置D中,从而使Cl2收集在装置H中。
(3)尾气处理时,关闭弹簧夹a和弹簧夹 ,打开弹簧夹 。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
b
c
(3)尾气处理时,关闭弹簧夹a和弹簧夹b,打开弹簧夹c,多余的Cl2就会被装置P中的氢氧化钠溶液吸收。
13.某化学兴趣小组欲在实验室探究氯气的性质及模拟工业制取漂白粉,设计了如下装置进行实验,回答下列问题。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
(1)淀粉-KI溶液变蓝色,反应的离子方程式为 。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
Cl2+2I-===2Cl-+I2
(1)淀粉遇碘单质变蓝色,氯气氧化I-生成I2:Cl2+2I-===2Cl-+I2。
(2)若干燥的有色布条不褪色,湿润的有色布条褪色,则甲中盛放的是
(填名称)。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
浓硫酸
(2)洗气瓶中的干燥剂为液体干燥剂,能够干燥氯气,则该干燥剂为浓硫酸。
(3)Cl2与石灰乳反应制取漂白粉的化学方程式为
。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(3)氯气与石灰乳反应的化学方程式:2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
(4)该兴趣小组用8.7 g 二氧化锰与足量的浓盐酸制备氯气,则理论上最多可制得氯气的质量是 。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
13
7.1 g
(4)由反应的化学方程式MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2↑可得,8.7 g MnO2与足量浓盐酸反应,理论上最多生成7.1 g氯气。
取样―→酸化―→检验含Cl-
$$