第2章 第2节 第2课时 氯气的实验室制法(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第一册（人教版2019 单选版）

第2课时　氯气的实验室制法 [素养目标] 1．掌握氯气的制备原理及装置，设计实验探究氯气性质及含氯化合物的制备，培养科学探究与创新意识的化学学科素养。 2．能结合实验室制取Cl2的装置特点设计制备其他气体的实验装置，提升实验能力。 知识点一 　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)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＋液气 (2)发生装置所用仪器的名称为__分液漏斗、圆底烧瓶__。 (3)装置C的作用是__除去Cl2中少量的HCl气体__。 (4)装置D的作用是__干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气)__。 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，用此法也可除去实验中挥发产生的氯化氢气体)。 4．尾气处理 (1)仪器装置图中烧杯F中盛放的液体是__NaOH溶液__。 (2)该液体的作用是__吸收过量的氯气，防止污染环境__。 1．在反应MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O中， (1)写出上述反应的离子方程式。 (2)若所用浓盐酸中含有146 g HCl，跟足量MnO2充分反应时，能否生成71 g Cl2? 提示：(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O (2)由于MnO2只能与浓盐酸反应，但随着反应的进行盐酸浓度会越来越小，当变为稀盐酸时，反应就自行停止了，所以盐酸一定会有剩余，则146 g HCl不能完全反应，则生成的Cl2一定少于71 g。 2．KMnO4是一种很强的氧化剂，常温下即可与浓盐酸反应生成Cl2，请写出化学方程式，做还原剂的HCl占参与反应的多少？ 提示：2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，做还原剂的HCl占参与反应的。 3．氯化铁是一种常见的水处理剂，需要密封保存。无水氯化铁遇潮湿空气极易吸水生成FeCl3·nH2O。在实验室中，可以采用下列仪器和药品制取较纯的无水氯化铁固体。 (1)装置A中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。 提示：2Fe＋3Cl22FeCl3 (2)C装置中的试剂为________(填试剂名称)，其作用是________________________________________________________________________。 提示：浓硫酸　防止D中的水蒸气进入B (3)D装置的作用是________________。用一件仪器装填适当试剂后，也可起到C和D的作用，所装填的试剂为________(填干燥剂名称)。 提示：处理Cl2尾气　碱石灰 1．稀盐酸与MnO2不反应，制取氯气时必须选用浓盐酸；加热温度不宜过高，以减少氯化氢的挥发。 2．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．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含量少，吸收不完全。 4．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。 1．检验Cl2是否充满集气瓶的正确操作为(　　) A．用玻璃棒粘上湿润的KI­淀粉试纸伸到集气瓶口附近，观察试纸是否变蓝 B．将AgNO3溶液滴入集气瓶中，观察有无白色沉淀生成 C．用玻璃棒蘸取少许NaOH溶液放入集气瓶口附近，看是否反应 D．用手将湿润的KI­淀粉试纸放在集气瓶口上方，观察颜色是否变蓝 解析　可用湿润的KI­淀粉试纸检验Cl2，在使用试纸时，不能用手直接拿着试纸；无论Cl2是否集满，滴入AgNO3溶液都会产生白色沉淀；NaOH与Cl2反应无明显现象。 答案　A 2．(2023·大连检测)下图为在没有通风橱的条件下制备氯气时设计的装置，图中a、b是可控制的弹簧铁夹。(已知：氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度较小) (1)仪器A的名称是________；烧杯中盛放的是________；烧瓶中反应的化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在收集氯气时，应________________(填如何控制a、b，下同)；当氯气收集完毕时应________________。 (3)若要制得2.13 g Cl2，理论上需要MnO2的质量是________。 解析　(1)制备氯气的反应原理为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；使用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气。(2)在收集氯气时，应关闭b，打开a；当氯气收集完毕时应关闭a，打开b。 (3)MnO2　　～　　Cl2 87 71 x 2.13 g ＝　解得x＝2.61 g 答案　(1)分液漏斗　氢氧化钠溶液 MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O (2)关闭b，打开a　关闭a，打开b　(3)2.61 g 知识点二　 常见气体的制备 1．常见的气体发生装置 ①适用于用KClO3(MnO2)加热制O2 ②适用于用MnO2与浓HCl共热制Cl2 ③适用于H2O2制O2，CaCO3与酸反应制CO2，Zn与稀硫酸反应制H2。 2．常见的除杂装置——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，使有毒气体转为无毒气体后再排放，如H2转化为H2O，CO转化为CO2 。 1．如图所示为实验室中常见的气体制备和收集装置。 (1)写出编号仪器的名称： 甲______；乙______。 提示：酒精灯　铁架台 (2)实验室用C装置来制取CO2，使用该装置制取气体的突出优点是______________。 提示：可以控制化学反应的快慢 (3)检验CO2气体反应的化学方程式为______________________________________。 提示：Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O 2．现提供下列实验装置： (1)写出B装置中仪器甲的名称________。 (2)以高锰酸钾为原料制备氧气，还原产物是____________(填名称)，该反应的化学方程式为： ________________________________________________________________。 (3)过氧化钠(Na2O2)是一种淡黄色粉末状固体，是航空航天、潜水艇的供氧剂。常温下与水反应制取氧气，选择的发生装置是________(填字母)。检验该装置气密性的操作方法：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 提示：(1)分液漏斗　 (2)锰酸钾、二氧化锰　2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑　(3) B　将该装置与D装置相连，向水槽中加水没过导管口，关闭分液漏斗下端活塞，用酒精灯微热或热毛巾捂锥形瓶的底部，若导管口有气泡，撤去酒精灯或热毛巾后，导管中有一段水柱，则装置气密性良好 实验室制取气体装置的设计模型 1．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 解析　A项，导气管应该“长进短出”；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；D项，HCl易溶于水，会发生倒吸。 答案　C 2．(2023·咸阳高新一中高一月考)在实验室采用如图装置制备并收集气体(下列试剂均可反应且能生成对应的气体)，合理的是(　　) 选项 化学试剂 制备的气体 A Na2CO3和H2SO4(稀) CO2 B MnO2和H2O2 O2 C NaCl和H2SO4(浓) HCl D Na和H2O H2 解析　CO2密度大于空气，收集装置中应该长进短出，A错误；O2密度大于空气，收集装置中应该长进短出，B错误；浓硫酸和氯化钠常温不反应，C错误；钠和水生成氢气，氢气密度小于空气，收集装置中应该短进长出，D正确。 答案　D 1．下列制备气体的原理正确并能用如图装置(夹持仪器略)进行反应和气体收集的是(　　) A．MnO2与浓盐酸反应制取Cl2 B．H2O2与MnO2制取O2 C．石灰石与稀硫酸反应制取CO2 D．Cu与稀硫酸反应制取H2 解析　MnO2 与浓盐酸反应制取Cl2需要加热，A不选；H2O2 与MnO2制取O2，反应不需加热，且氧气不溶于水，可以用排水法收集，B选；石灰石与稀硫酸反应生成的硫酸钙是微溶物质，会覆盖在石灰石表面，阻碍石灰石和稀硫酸的进一步接触，反应会很快停止，不适合制取 CO2，C不选；Cu与稀硫酸不反应，不能制取 H2，D不选。 答案　B 2．实验室制取氯气装置如图所示。主要操作步骤为：①加热制取氯气；②收集氯气；③检查装置气密性；④处理尾气。 下列选项中正确的实验操作顺序是(　　) A．①②③④　　　　　 B．③①②④ C．②④③① D．④③①② 解析　利用图中装置制取氯气，先检验气密性，再加热制备氯气，然后收集氯气，最后处理尾气，则正确的实验操作顺序是③①②④。 答案　B 3.(2024·山东泰安高一检测)根据氯气的物理性质，有人设计了如图所示的装置收集氯气，下列说法中正确的是(　　) A．排空气法收集氯气：A进气，B出气 B．排空气法收集氯气：B进气，A出气 C．排饱和食盐水法收集氯气：A进气，B出液 D．排FeCl2溶液法收集氯气：B进气，A出液 解析　氯气的密度比空气大，若用排空气法收集，集气瓶中导管应长进短出，A正确，B错误；若用排饱和食盐水法收集氯气，应短管进气长管出水，C错误；FeCl2溶液会吸收氯气，并且也应短管进气长管出水，D错误。 答案　A 4．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 解析　在MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑中，MnO2是氧化剂，HCl是还原剂，每生成1个Cl2转移2个电子；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；由于浓盐酸易挥发且反应需要加热，因此生成的氯气中含有水蒸气和HCl。 答案　C 5．(2023·陕西神木中学高一月考)某研究性学习小组得到一块软锰矿样品，主要成分是MnO2，含有Fe2O3、SiO2、Cu等少量杂质。为了制取Cl2和探究氯及其化合物的相关性质，进行下图实验。 【查阅资料】SiO2既不与水反应，也不与酸(氢氯酸除外)发生反应。 (1)如图1，加入药品前应先进行的操作是________________。 (2)取适量软锰矿样品置于圆底烧瓶中，加入足量浓盐酸并进行加热，充分反应后，烧瓶中残留的固体是________(写化学式)。收集Cl2时，应将图1中导管a与图2中导管________(填“b”或“c”)相连接。 (3)把红热的铁丝伸入到充满Cl2的集气瓶中，反应的化学方程式是________________________________________________________________________。 (4)图3 A中浓硫酸的作用是________，图中能证明Cl2无漂白性的实验现象是________________________________________________________________________， C中使湿润有色布条褪色的物质是________________________________________________________________________ (写化学式)。 (5)写出D中发生反应的化学方程式________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【联系实际】 (6)某氯碱工厂的氯气管道发生泄漏，以下采取的措施正确的是________(填字母)。 A．将人群向高处疏散 B．将人群向低处疏散 C．关闭氯气管道，用碱液浸泡过的棉布覆盖泄漏部位 D．关闭氯气管道，用饱和NaCl溶液浸泡过的棉布覆盖泄漏部位 解析　(1)加入药品前应先进行装置气密性的检查； (2)SiO2、Cu与盐酸不反应，不会溶解，故烧瓶中残留的固体是SiO2、Cu，收集Cl2时，应采用向上排空气法，故应选b； (4)浓硫酸具有吸水性，故浓硫酸的作用是吸收水蒸气，B中干燥有色布条不褪色，说明干燥的氯气没有漂白性，C中湿润有色布条褪色，说明氯气与水反应生成次氯酸具有漂白性； (6)氯气密度大，故将人群向高处疏散，氯气可以与碱发生反应，故用碱液浸泡过的棉布覆盖泄漏部位，吸收氯气。 答案　(1)检查装置气密性 (2)SiO2、Cu　b (3)2Fe＋3Cl22FeCl3 (4)吸收水蒸气　 B中干燥有色布条不褪色　 HClO (5)Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O (6)AC 学科网（北京）股份有限公司 $$