第二章 第二节 第二课时 氯气的实验室制法 氯离子的检验-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册创新导学案word（人教版2019，单选版）

化学　必修 第一册 RJ 第二课时　氯气的实验室制法　氯离子的检验 1．掌握实验室制取Cl2的原理和实验装置。2．掌握Cl－的检验方法。 一、氯气的实验室制法 1．药品：二氧化锰和浓盐酸。 2．原理：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(用化学方程式表示)。 3．装置 (1)发生装置(Ⅰ) ①特点：固体＋液体气体。 ②仪器：铁架台、酒精灯、陶土网、圆底烧瓶、分液漏斗等。 ③试剂：A中盛放浓盐酸，B中盛放二氧化锰。 (2)净化装置(Ⅱ) 盛放试剂 试剂的作用 C 饱和食盐水 除去氯气中的氯化氢 D 浓硫酸 干燥氯气 (3)收集装置(Ⅲ) ①收集方法：向上排空气法。 ②验满方法：湿润的蓝色石蕊试纸或湿润的淀粉­KI试纸放在集气瓶口。 (4)尾气处理装置(Ⅳ) ①导气管要伸入液面以下。 ②F中盛放的试剂：氢氧化钠溶液(或其他碱液)，作用是吸收过量的氯气，防止污染环境。 二、氯离子的检验 1．氯离子检验的实验探究 在3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。 实验现象 离子方程式 加入AgNO3溶液后 加入稀硝酸后 稀盐酸 产生白色沉淀 沉淀不溶解 Ag＋＋Cl－===AgCl↓ NaCl溶液 产生白色沉淀 沉淀不溶解 Ag＋＋Cl－===AgCl↓ Na2CO3溶液 产生白色沉淀 沉淀溶解并产生气泡 2Ag＋＋CO===Ag2CO3↓， Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑ 2．氯离子检验的一般步骤 某溶液无沉淀白色沉淀，则证明原溶液中含Cl－。 　判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)在加热条件下，浓盐酸与足量MnO2固体反应，HCl能完全反应。(　　) (2)NaClO中含有氯元素，故向NaClO溶液中加入用硝酸酸化的AgNO3溶液，可产生白色沉淀。(　　) (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)MnO2与稀盐酸在加热条件下也可制取Cl2。(　　) (5)在实验室制取Cl2中，HCl只表现还原性。(　　) (6)Cl2尾气也可用澄清石灰水吸收处理。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 启思研讨　教师独具内容 实验室制取干燥、纯净的Cl2的实验装置如下图所示： [问题探究] 1．盛放浓硫酸和饱和食盐水的洗气瓶能否颠倒位置？ 提示：不能。若颠倒位置浓硫酸将水蒸气吸收后，气体通过饱和食盐水时又混入水蒸气。 2．某同学认为可以用澄清石灰水代替NaOH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？依据是什么？ 提示：不合理。澄清石灰水中Ca(OH)2的浓度小，不能确保Cl2被完全吸收，制取漂白粉应该是Cl2与石灰乳反应。 3．加热条件下，将含有36．5 g HCl的浓盐酸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。 知识点一　氯气的实验室制法 1．氯气的实验室制取及净化 (1)制取原理 用MnO2、KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等氧化性物质与浓盐酸反应制取氯气。 ①MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O ②2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O ③KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O ④Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O(利用漂白粉制取氯气) (2)发生装置 根据反应物的状态和反应条件，选择气体的发生装置。 上述制取Cl2的反应原理中，①选择图甲所示发生装置，②～④选择图乙所示发生装置。 (3)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。氯气中混有HCl和水蒸气等杂质，除去HCl可以用饱和食盐水(如图Ⅰ所示)；除去水蒸气可用浓硫酸(如图Ⅱ所示)或干燥的CaCl2(如图Ⅲ所示)。 [注意]　(1)反应物中的盐酸一定要用浓盐酸，浓盐酸一旦变成稀盐酸，反应将不再进行。反应过程中体现了浓盐酸的酸性和还原性。 (2)加热前要先打开分液漏斗把部分浓盐酸放下后再加热，不要先加热后放酸，以免圆底烧瓶炸裂；分液漏斗的作用是通过控制浓盐酸的流速和量来控制Cl2的生成速率和生成量，且可防止有毒氯气逸出。 (3)为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热温度不宜过高，以减少HCl挥发。 (4)实验结束后，先使反应停止并吸收残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气。 2．氯气的收集和尾气处理 (1)收集装置 根据气体的密度、气体在水中的溶解性，以及是否与水反应，选择收集装置。 ①向上排空气法(如图A所示)——Cl2的密度大于空气的密度。 ②排饱和食盐水法(如图B所示)——Cl2难溶于饱和食盐水。 (2)尾气处理装置及方法 依据气体的性质，选择尾气处理装置。 Cl2可与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和H2O，故常用NaOH溶液吸收Cl2尾气。 [注意]　不能用澄清石灰水来吸收Cl2，因为Ca(OH)2在水中的溶解度小，不能将Cl2吸收完全。 [练1]　已知Cl2＋2KI===2KCl＋I2，某化学小组用如图所示装置制取氯气，下列说法不正确的是(　　) A．该装置图中至少存在两处明显错误 B．该实验中收集氯气的方法不正确 C．为了防止氯气污染空气，必须进行尾气处理 D．在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉碘化钾试纸可以证明是否有氯气逸出 答案：B [练2]　实验室制氯气时有如下操作，操作顺序正确的是(　　) ①连接好装置，检查气密性　②缓缓加热　③在烧瓶中加入少量的MnO2，向分液漏斗中加入浓盐酸　④通过分液漏斗慢慢向烧瓶中注入浓盐酸　⑤将多余氯气用浓NaOH溶液吸收　⑥当有连续气泡出现时，开始用向上排空气法收集氯气 A．①②③④⑤⑥ B．③④②①⑥⑤ C．①④③②⑥⑤ D．①③④②⑥⑤ 答案：D 知识点二　氯离子的检验 1．用稀硝酸酸化，主要是排除等离子的干扰。 2．不能用稀盐酸酸化，因为盐酸会引入Cl－。 3．Cl－的检验步骤也可表述为在待测液中加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则证明溶液中含有Cl－。 [练3]　下列检验Cl－的方法正确的是(　　) A．在某溶液中滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀说明该溶液中有Cl－ B．在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．在某溶液中先滴加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．在某溶液中滴加用HNO3酸化的AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明溶液中有Cl－ 答案：D [练4]　有一包白色固体，它可能是KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种，进行下列实验： ①溶于水，得无色溶液； ②在所得溶液中滴入AgNO3溶液，生成白色沉淀； ③再滴加稀硝酸，沉淀量减少但不完全消失，同时有气泡产生。 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)请写出上述实验中有关反应的离子方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)KCl和K2CO3　KNO3　 (2)Ag＋＋Cl－===AgCl↓，2Ag＋＋CO===Ag2CO3↓，Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑ 解析：(1)由②产生白色沉淀知，可能含有K2CO3和KCl中的一种或两种；由③沉淀量减少且有气泡生成知，一定含有K2CO3；又由沉淀不完全消失可知，一定含有KCl。 实验室制取气体的设计 1．气体制备装置的连接顺序 ―→―→―→ 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装置类型 (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。 装置Ⅲ(U形管)：盛固体除杂试剂。 3．常用气体收集方法 方法 排水法 向上排空气法 向下排空气法 装置 典型气体 O2、H2等不溶于水且不与水反应的气体 O2、Cl2、CO2等不与空气反应且密度比空气大的气体 H2、NH3等不与空气反应且密度比空气小的气体 4．常用尾气处理方法 方法 燃烧法 吸收法 收集法 装置 典型气体 CO等 Cl2、SO2等 CO等 1．实验室可利用漂白粉与浓盐酸反应制取氯气，反应原理为Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O。下列制备氯气实验中装置的选择合理的是(　　) 答案：A 2．某研究性学习小组为了制取、收集纯净干燥的氯气并探究氯气的性质，设计了如图所示的实验装置(提示：Cl2＋2KI===2KCl＋I2)。 请回答下列问题： (1)整套实验装置的连接顺序是f接________，________接________，________接________(填各接口处的字母)。 (2)E装置中制取氯气反应的离子方程式是______________________________________。 (3)B装置的作用是________________；A装置中的试剂X是________。 (4)C装置中可观察到的现象是____________；D装置中可观察到的现象是______________。 答案：(1)a　b　d　e　c (2)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O (3)干燥Cl2　饱和食盐水 (4)溶液变蓝色　溶液颜色逐渐变浅或褪去 解析：(1)本实验为氯气的制取及性质探究实验，制得的Cl2中含有杂质HCl、H2O(g)，先通过饱和食盐水、浓硫酸除去杂质，再利用向上排空气法收集，最后通过淀粉碘化钾溶液探究其性质，因此实验装置的连接顺序为f→a→b→d→e→c。 (4)Cl2可将淀粉碘化钾溶液中的I－氧化生成I2，使溶液变成蓝色；Cl2通入滴加酚酞的NaOH溶液中，发生反应Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，溶液的碱性减弱，红色逐渐变浅或褪去。 本课总结 自我反思：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 随堂提升 1．自来水厂常用Cl2消毒，市场上有的不法商贩用自来水充当纯净水出售，下列可用来鉴别自来水和纯净水的试剂是(　　) A．Ba(ClO)2溶液 B．KOH溶液 C．酚酞试液 D．AgNO3溶液 答案：D 2．下列实验装置能达到实验目的的是(　　) ①可用于氯气的收集　②可用于除去氯气中的氯化氢气体　③可证明氯气具有漂白性　④可用于实验室中氯气的尾气吸收 A．仅①② B．仅①③ C．仅②③ D．仅①②④ 答案：D 解析：③氯气与水作用生成的次氯酸具有漂白性。 3．用下列两种方法制取氯气： ①用含146 g氯化氢的浓盐酸与足量的二氧化锰反应；②用87 g二氧化锰与足量的浓盐酸反应，则所得氯气(　　) A．②比①多 B．①比②多 C．一样多 D．无法比较 答案：A 4．实验室利用MnO2与浓盐酸反应制备氯气，下列说法中错误的是(　　) A．该反应是一个氧化还原反应，其中二氧化锰是氧化剂 B．每生成1分子氯气，就要转移2个电子 C．该反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋4Cl－MnCl2＋2H2O＋Cl2↑ D．Cl2中的杂质HCl可以用饱和食盐水除去 答案：C 5．实验室欲用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气，所用仪器如图所示： (1)连接上述仪器的正确顺序(填各接口处的字母)：________接________；________接________；________接________；________接________。 (2)装置中，饱和食盐水的作用是________________；NaOH溶液的作用是________________。 (3)气体发生装置进行的反应的化学方程式为__________________________________；用化学方程式表示NaOH溶液的作用：______________________________________。 答案：(1)E　C　D　A　B　H　G　F (2)除去氯气中的HCl杂质　吸收过量的氯气 (3)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O 课时作业 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★★ 对点 氯离子的检验 氯气的实验室制法 氯气的实验室制法 氯离子的检验 氯离子的检验 氯气的实验室制法 无水氯化铝的制备 氯气的实验室制法 含氯物质的反应 氯离子的检验 氯气的制备及性质 ClO2的制备与性质 [学习·理解] 1．某地区的自来水采用二氧化氯消毒，为了检验Cl－的存在，最好选用下列物质中的(　　) A．石蕊溶液 B．盐酸和氯化钡溶液 C．硝酸银溶液 D．稀硝酸和硝酸银溶液 答案：D 2．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，浓盐酸只表现酸性 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 答案：D 解析：Cl2通入饱和NaHCO3溶液反应生成CO2，引入新的杂质，并且消耗Cl2，A错误；实验室制取Cl2，浓盐酸表现酸性和还原性，B错误；用饱和食盐水除去Cl2中的HCl气体时，导气管应长进短出，C错误。 3．已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并检验它与金属的反应。每个虚线框表示一个单元装置，其中错误的是(　　) A．①和②处 B．②处 C．②和③处 D．②③④处 答案：D 解析：②中的NaOH溶液能与Cl2反应而使Cl2被吸收；③不能使Cl2流通，应左长右短；④试管封闭，不能使Cl2进入，易造成危险，还缺少加热装置(酒精灯)。 4．为了证明氯酸钾晶体中含氯元素，选用给出的试剂和操作，其操作顺序正确的是(　　) ①滴加AgNO3溶液　②加水溶解　③过滤、取滤液　④与二氧化锰混合加热　⑤加稀HNO3　⑥与浓盐酸反应　⑦加NaOH溶液加热　⑧加淀粉碘化钾 A．⑥⑦①⑤ B．⑥⑧ C．④②③⑤① D．②①⑤ 答案：C 解析：首先利用反应2KClO32KCl＋3O2↑，将ClO转变成Cl－，然后按Cl－检验的步骤进行操作。 5．下列说法正确的是(　　) ①向某溶液中加盐酸，有能使澄清石灰水变浑浊的气体生成，则原溶液中一定有CO ②向某溶液中加氯化钡溶液，生成白色沉淀，再加盐酸，沉淀不溶解，则原溶液中一定有SO ③向某溶液中加硝酸银溶液，生成白色沉淀，则原溶液中一定有Cl－ A．①② B．①③ C．②③ D．都不正确 答案：D 解析：①向某溶液中加盐酸，有能使澄清石灰水变浑浊的气体生成，则原溶液中可能有CO，也可能有HCO等；②向某溶液中加氯化钡溶液，生成白色沉淀，再加盐酸，沉淀不溶解，则原溶液中可能有SO，也可能有Ag＋；③向某溶液中加硝酸银溶液，生成白色沉淀，则原溶液中可能有Cl－，也可能有CO、SO等。 6．实验室利用如图所示装置制取并收集氯气，有关描述正确的是(　　) A．发生装置应先加热再逐滴加入浓盐酸 B．饱和食盐水可以用饱和碳酸氢钠溶液代替 C．若用稀盐酸代替浓盐酸不能制得氯气，说明浓盐酸的氧化性较强 D．可以通过观察集气瓶中气体的颜色判断氯气是否收集满 答案：D 解析：浓盐酸易挥发，先加热会加速盐酸的挥发，所以应先加入浓盐酸，再用小火加热，故A错误；饱和食盐水的作用是除去氯气中的氯化氢，如果用饱和碳酸氢钠溶液，则碳酸氢钠溶液既吸收氯化氢又吸收氯气，故B错误；若用稀盐酸代替浓盐酸不能制得氯气，说明浓盐酸的还原性较强，故C错误；氯气为黄绿色，可以通过观察集气瓶中气体的颜色判断氯气是否收集满，故D正确。 7．实验室用下列装置制备无水AlCl3(183 ℃升华)，无水AlCl3遇潮湿空气即产生大量白雾。下列说法错误的是(　　) A．b、c、f中依次盛装饱和食盐水、浓硫酸、浓硫酸 B．g中发生的反应为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O C．e装置的收集器必须保持干燥 D．实验时，a和d处酒精灯应同时点燃 答案：D 解析：b、c、f中依次盛装饱和食盐水、浓硫酸、浓硫酸，作用分别为除去氯气中的氯化氢气体、除去氯气中的水蒸气、防止水蒸气进入e，A正确；g中未反应的氯气被氢氧化钠溶液吸收，发生的反应为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，B正确；e装置的收集器必须保持干燥，否则无水AlCl3遇潮湿空气即产生大量白雾，C正确；实验时，必须先点燃a处酒精灯，氯气通入一段时间后点燃d处酒精灯，D错误。 [应用·实践] 8．实验室利用如图所示的装置制备干燥、纯净的氯气。下列有关叙述不正确的是(　　) A．本实验操作顺序为：检验装置气密性→加入固体药品→加入液体药品→加热 B．装置Ⅱ、Ⅲ中的试剂依次为浓硫酸、饱和NaCl溶液 C．氯气的密度比空气的大，故装置Ⅳ中长导管进气，短导管出气 D．装置Ⅴ中发生反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O 答案：B 解析：装置Ⅰ产生的氯气中含有水蒸气和氯化氢，分别用浓硫酸、饱和NaCl溶液除杂，因为除氯化氢过程中会引入水蒸气，故先除氯化氢杂质，再用浓硫酸除去水蒸气，所以装置Ⅱ、Ⅲ中的试剂依次为饱和NaCl溶液、浓硫酸，B错误。 9．下列离子方程式错误的是(　　) A．实验室制Cl2：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O B．在NaCl溶液中滴入AgNO3试液：Ag＋＋Cl－===AgCl↓ C．Cl2溶于水：Cl2＋H2O2H＋＋Cl－＋ClO－ D．用NaOH溶液吸收Cl2：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O 答案：C 解析：HClO是弱酸，应写成分子形式。 10．有Na2CO3、AgNO3、BaCl2、HCl及NH4NO3五种无标签溶液，为鉴别它们，取四支试管分别装入一种溶液，向上述四支试管中加入少许剩下的一种溶液，下列结论错误的是(　　) A．有三支试管出现沉淀时，则后加入的是AgNO3溶液 B．若全部没有什么现象时，后加的是NH4NO3溶液 C．一支试管出现气体，两支试管出现沉淀时，最后加入的是HCl溶液 D．若只有两支试管出现沉淀时，则最后加入的可能是BaCl2溶液 答案：C 解析：在所有溶液中，AgNO3可以和BaCl2、HCl以及Na2CO3反应生成白色沉淀，所以有三支试管出现沉淀时，则后加入的是AgNO3溶液，故A正确；NH4NO3和Na2CO3、AgNO3、BaCl2、HCl混合均没有明显现象，所以若全部没有什么现象时，后加的是NH4NO3溶液，故B正确；如果最后加入的是HCl溶液，HCl和Na2CO3反应生成二氧化碳，和AgNO3反应生成氯化银沉淀，只有一支试管出现气体，一支试管出现沉淀，故C错误；BaCl2可以和Na2CO3以及AgNO3反应生成白色沉淀，即最后加入BaCl2溶液，有两支试管出现沉淀，故D正确。 11．某同学用下列装置制备Cl2并检验其性质。 下列说法正确的是(　　) A．Ⅰ图中：如果MnO2过量，浓盐酸就可全部消耗 B．Ⅱ图中：置于暗处，观察到量筒中液面上升 C．Ⅲ图中：生成蓝色的烟 D．Ⅳ图中：湿润的有色布条能褪色，将硫酸溶液滴入烧杯中，至溶液显酸性，结果有Cl2生成 答案：D 解析：稀盐酸与MnO2不反应，因此盐酸不会因MnO2过量而完全被消耗，A错误；Cl2与H2在暗处不发生反应，量筒中液面不变化，B错误；生成的CuCl2是棕黄色的烟，C错误；Cl2被NaOH溶液吸收可生成NaCl、NaClO和H2O，当加入稀H2SO4时，可发生归中反应生成Cl2，D正确。 [创新·提高] 12．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)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 (2)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 B、C、E装置中的试剂依次是________(填标号，下同)、________、________。 a．NaOH溶液　b．浓硫酸　c．饱和食盐水　d．CCl4　e．饱和石灰水 (3)如图2是一些常用的气体收集装置，F处应选用的收集装置是________(填标号)，其中与E装置导管相连的导管口是________(填接口字母)。 答案：(1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　b (2)c　b　d　(3)②　m 解析：(3)因为ClO2极易溶于水，且ClO2的密度比空气的密度大，所以选用向上排空气法收集，且F装置后面要接G装置，故选②装置，其中与E装置导管相连的导管口是m。 16 学科网（北京）股份有限公司 $$