第2章 第2节 新知探究课10 氯气的实验室制法 氯离子的检验-【名师导航】2023-2024学年高中化学必修第一册同步讲义(人教版2019)

新知探究课10　氯气的实验室制法　氯离子的检验 1．通过学习氯气的制备方法，培养“科学探究与创新意识”的学科素养。以氯及其化合物知识的学习为线索，建立含氯的物质间的转化关系。 2．了解氯离子的检验方法，培养“证据推理与模型认知”的学科素养。 1．氯气的实验室制法 (1)反应原理 实验室里，通常用浓盐酸和MnO2混合加热来制取Cl2，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。 (2)实验装置 ①收集方法：向上排空气法。 ②NaOH溶液的作用：吸收多余的Cl2，防止污染环境。 2．氯离子的检验 (1)实验探究 溶液2～3 mL 实验现象 离子方程式 滴入几滴硝酸银溶液 加入足量稀硝酸 ①稀盐酸 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 Cl－＋Ag＋===AgCl↓ ②氯化钠溶液 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 Cl－＋Ag＋===AgCl↓ ③碳酸钠溶液 有白色沉淀生成 沉淀溶解，有气泡产生 ＋2Ag＋===Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋CO2↑＋H2O (2)检验方法 ①试剂：稀硝酸、AgNO3溶液。 ②操作方法：未知溶液中先加AgNO3溶液，再加稀硝酸。 ③现象：产生白色沉淀，再加稀硝酸时，沉淀不溶解。 ④原理：Ag＋＋Cl－===AgCl↓。 ⑤注意：加稀硝酸的目的是排除等离子的干扰，所以也可以先加入稀硝酸，然后再加AgNO3溶液，二者也可以同时加入。 (正确的打“√”，错误的打“×”) (1)溶液中加入AgNO3溶液有沉淀，说明溶液中一定含Cl－。 (　　) (2)实验室制备氯气时必须用二氧化锰和浓盐酸。 (　　) (3)因为氯气与水反应，所以收集氯气不能用排液法收集。 (　　) (4)KClO3中含有氯元素，向KClO3溶液中加入用硝酸酸化的AgNO3溶液，可产生白色沉淀。 (　　) [答案]　(1)×　(2)×　(3)×　(4)× 氯气的实验室制备 实验室利用二氧化锰和浓盐酸制备氯气的装置如图。 1．装置Ⅰ是发生装置，浓盐酸应该放在什么仪器中？制备出的氯气会含有哪些杂质？ [提示]　浓盐酸放在分液漏斗中。制备的氯气会含有HCl、H2O等杂质 2．装置Ⅱ是除杂装置，C和D应该分别放入什么物质？它的作用分别是什么？ [提示]　C应该放入饱和的NaCl溶液，D中放入浓硫酸。它们的作用分别是除去HCl和干燥氯气。 3．装置Ⅲ是收集装置，如何检验集气瓶收集的气体是Cl2? [提示]　把湿润的淀粉-KI试纸放入瓶口，试纸变蓝，证明该气体为Cl2。 4．装置Ⅳ是尾气处理装置，可以用哪些溶液来吸收氯气？有的同学认为最好用廉价的Ca(OH)2溶液，你认为该同学的想法是否合理？ [提示]　可以用NaOH溶液等碱液来吸收。不合理，一般不用Ca(OH)2溶液，因为Ca(OH)溶液的浓度比较小，会导致吸收不完全。 1．实验室制取Cl2的装置图解 2．氯气验满的方法 操作 现象 结论 观察法 观察到集气瓶内充满了黄绿色气体 证明已经收集满气体 把湿润的淀粉-KI试纸靠近集气瓶口 试纸变蓝 把湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶口 试纸先变红后又褪色 3．实验室用MnO2和浓盐酸制备Cl2的注意事项 (1)稀盐酸与MnO2不反应，制取氯气时必须选用浓盐酸；反应一段时间后稀盐酸不能继续与MnO2反应，所制得氯气小于理论值，盐酸有剩余。另外加热温度不宜过高，以减少氯化氢的挥发。 (2)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。 (3)尾气处理时，不能用澄清石灰水吸收氯气，因为澄清石灰水中的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，再拆装置，避免污染空气。 1．某化学兴趣小组为探究氯气是否具有漂白性设计如图所示的实验装置(部分夹持装置已略去，Ⅰ为湿润的蓝色石蕊试纸，Ⅱ为干燥的蓝色石蕊试纸)。 下列说法错误的是(　　) A．装置A中发生反应的氧化剂是二氧化锰 B．装置B盛有饱和食盐水，可储存多余氯气，且有安全瓶作用 C．装置C中，Ⅰ处湿润的蓝色石蕊试纸先变为红色，然后褪色 D．将无水氯化钙改为碱石灰也可以得到相同的实验结论 D　[装置A中二氧化锰和浓盐酸反应制备氯气，二氧化锰为氧化剂，A正确；装置B包含平衡气压的装置，有安全瓶作用，实验结束时关闭K，氯气会进入装置B，用以储存多余的氯气，B正确；装置C中Cl2先通过湿润的蓝色石蕊试纸，Cl2与水反应生成HCl和HClO，会使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色，C正确；碱石灰能与氯气反应，无法证明干燥的氯气没有漂白性，D错误。] 2．某兴趣小组利用所给仪器在实验室制备纯净干燥的氯气，并模拟工业制漂白粉。请回答下列问题： Ⅰ．实验室制备和收集氯气的常用装置如图。 (1)利用该装置制备氯气的化学方程式为__________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)在实验过程中饱和食盐水的作用是____________________________________。 (3)实验装置接口的连接顺序为e→__________→________→________→________→i→h→g→f。 (4)实验室除了可用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气外，还可以用其他很多方法制取氯气，其中用高锰酸钾和浓盐酸反应制备氯气的化学方程式可表示为：2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，该反应中HCl的作用是还原性和________。 Ⅱ．漂白粉的制备( 装置如图所示) 查阅资料可知：①氯气与碱反应放出热量； ②6Cl2＋6Ca(OH)25CaCl2＋Ca(ClO3)2＋6H2O。 (5)装置C中发生反应的化学方程式为____________________________________ _____________________________________________________________________。 (6)多孔球泡的作用是__________________________________________________，使用冰水浴的目的是___________________________________________________。 [解析]　(2)氯气中有氯化氢杂质，饱和食盐水除氯化氢；(3)发生装置制取氯气，先用饱和食盐水除氯化氢，再用浓硫酸除水，向上排空气法收集氯气，最后尾气吸收，因此顺序为e→d→c→a→b→i→h→g→f；(4)浓盐酸中氯元素有一部分化合价没有发生变化体现了酸性；(5)工业制取漂白粉原理是氯气通入石灰乳，化学方程式为2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O；(6)增大氯气和石灰乳的接触面积，提高吸收效率；氯气与碱反应为放热反应，采用冰水浴可避免氯气与石灰乳发生副反应生成氯酸钙。 [答案]　(1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑ (2)除去氯气中的氯化氢气体 (3)d　c　a　b (4)酸性 (5)2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O (6)增大氯气和石灰乳的接触面积　提高吸收效率　避免副反应发生 1．明确实验室制备氯气的方法 原理：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。 净化：用饱和食盐水除HCl，浓硫酸除水蒸气。 收集：向上排空气法、排饱和食盐水法。 尾气处理：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。 2．记住Cl－的检验方法 在被检验的溶液中加入稀硝酸酸化，再加AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则可判断溶液中含Cl－。 1．下列关于利用二氧化锰和浓盐酸反应制备氯气的说法中错误的是(　　) A．该反应是一个氧化还原反应，其中二氧化锰是氧化剂 B．该反应需要加热 C．该反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋4Cl－MnCl2＋2H2O＋Cl2↑ D．该方法是瑞典化学家舍勒最先发现的 C　[该反应是一个氧化还原反应，其中二氧化锰是氧化剂，A正确；该反应需要加热，B正确；氯化锰是可溶性的盐，C错误；该方法是瑞典化学家舍勒最先发现的，D正确。] 2．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－ D　[A项，可能生成碳酸银、硫酸银等沉淀，不能说明该溶液中有Cl－，错误；B项，先滴加盐酸，引入Cl－，不能说明该溶液中有Cl－，错误；C项，加入盐酸，不能排除Cl－的干扰，错误；D项，因氯化银不能溶解于硝酸，滴加用HNO3酸化的AgNO3溶液，若产生白色沉淀，可说明溶液中有Cl－，正确。] 3．实验室利用如图所示的装置制取并收集氯气，下列有关描述正确的是(　　) 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 D　[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，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生成二氧化碳又吸收氯气，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强，C错误；氯气为黄绿色气体，可以通过观察集气瓶中气体的颜色判断氯气是否收集满，D正确。] 4．通过下列装置制备氯气，并验证氯气的性质。 (1)写出高锰酸钾与浓盐酸反应的离子反应方程式： ________________________ _____________________________________________________________________。 (2)注射器内水的作用是________________________________________________。 (3)实验结束后，通过U形管左侧的导气管通入CO2气体，作用是___________ _____________________________________________________________________。 (4)可以验证氯气具有氧化性的现象是_________________。 [答案]　＋16H＋＋10Cl－===2Mn2+＋5Cl2↑＋8H2O (2)湿润试纸和红纸 (3)赶尽装置内的氯气，让NaOH溶液完全吸收 (4)淀粉-碘化钾试纸变蓝 新知探究课固基练(十)　氯气的实验室制法　氯离子的检验 1．在处理某污水处理厂的水样时，水质检验员取适量被检测的溶液于试管中，滴加适量的稀硝酸酸化，再滴入几滴AgNO3溶液，如产生白色沉淀，则判断该溶液中含有(　　) 　　　B．Ca2+　　　　　　D．Cl－ D　[A项跟硝酸反应生成水和二氧化碳，再滴加硝酸银溶液，无沉淀生成；B项，Ca2+和硝酸以及硝酸银都不反应；C项和硝酸以及硝酸银都不反应；D项，Cl－和Ag＋能反应生成难溶于水的白色的AgCl沉淀。] 2．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 C　[由于浓盐酸易挥发，故必须缓慢加热以减少HCl的挥发；Cl2的密度比空气大，故应用向上排空气法收集Cl2；Cl2极易与碱反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，故应用较浓的碱液吸收多余的Cl2。] 3．用如图所示方法，检验某固体中是否含有Cl－，下列说法正确的是(　　) A．①是BaCl2溶液，②是稀盐酸 B．①是稀盐酸，②是稀BaCl2溶液 C．①是稀硝酸，②是AgNO3溶液 D．①是稀硫酸，②是AgNO3溶液 C　[氯离子的特征离子反应是可以和银离子反应生成不溶于硝酸的白色沉淀，氯离子的检验方法是向待测液中滴加硝酸酸化，再加入硝酸银溶液，如果出现白色不溶于水的沉淀，则含有氯离子，①是BaCl2溶液或①是稀盐酸，引入氯离子；①是稀硫酸，②是AgNO3溶液，无氯离子，硫酸银微溶干扰检验，所以C正确。] 4．在制氯气时有如下操作，正确的操作顺序是(　　) ①连接好装置，检查气密性 ②缓缓加热，加快反应，使气体均匀逸出 ③在圆底烧瓶中加入二氧化锰粉末 ④从盛有浓盐酸的分液漏斗中将浓盐酸缓缓滴入烧瓶中 ⑤将多余的Cl2用NaOH溶液吸收 ⑥用向上排空气法收集氯气 A．①②③④⑤⑥ B．③④②①⑥⑤ C．①④③②⑥⑤ D．①③④②⑥⑤ D　[实验室制取气体的操作顺序要注意：①连接好装置后，要先检查气密性，后装药品；②装药品的顺序是先加固体，后加液体；③对于有毒的气体，一定要有尾气处理装置。] 5．下列说法中正确的是(　　) A．Cl－和Cl2都有毒 B．将AgNO3溶液滴入某溶液中，若出现沉淀，则说明溶液中含有Cl－ C．将NaCl溶液滴入AgNO3溶液中或将氯气通入AgNO3溶液中均会出现白色沉淀 D．含Cl－的溶液和氯水一样均呈浅黄绿色 C　[Cl－无毒，而Cl2有毒，A错误；若溶液中含等离子，则滴入AgNO3溶液也会出现白色沉淀，B错误；NaCl溶液中含Cl－，氯气通入AgNO3溶液中会发生反应：Cl2＋H2O⥫⥬ HCl＋HClO，NaCl溶液也存在Cl－，所以和AgNO3溶液混合时，都会出现白色沉淀，C正确；Cl－无色，Cl2呈浅黄绿色，D错误。] 6．Cl2是一种重要的化工原料，结合氯气的相关知识回答下列问题： (1)少量Cl2也可以由以下反应制取，配平化学方程式： KMnO4＋____HCl(浓)===____KCl＋____MnCl2＋____Cl2↑＋____H2O。 (2)工业上常用廉价的石灰乳吸收工业尾气氯气制得漂白粉，该反应的化学方程式为_____________________________，所得漂白粉的有效成分是________(填物质名称)。 (3)用如图所示装置进行检验氯气性质的实验，装置A、B、C中的试剂依次为FeCl2溶液、淀粉-KI溶液、紫色石蕊溶液(图中夹持装置已略去)。 ①装置A中溶液由浅绿色变为棕黄色(生成FeCl3)，反应的离子方程式为_________________________； ②装置B中的淀粉-KI溶液变________色，反应的离子方程式为_____________________________； ③装置C中可观察到的现象为____________________________。 [答案]　(1)2　16　2　2　5　8 (2)2Cl2＋2Ca(OH)2===Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O　次氯酸钙　 (3)①2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl－　②蓝　Cl2＋2I－===2Cl－＋I2　③溶液先变红后褪色 7．实验室利用如图装置制取无水AlCl3(183 ℃升华，遇潮湿空气即产生大量白雾)。下列说法正确的是(　　) A．①的试管中盛装二氧化锰，用于常温下制备氯气 B．②③⑥⑦的试管中依次盛装饱和食盐水、浓硫酸、浓硫酸、NaOH溶液 C．滴加浓盐酸的同时点燃④的酒精灯 D．⑤用于收集AlCl3，⑥⑦可以用一个装有碱石灰的干燥管代替 BD　[A错，①的试管中盛装二氧化锰，常温下与浓盐酸不反应，需要加热制备氯气；B对，分析可知②③⑥⑦的试管中依次盛装饱和食盐水、浓硫酸、浓硫酸、NaOH溶液；C错，先滴加浓盐酸使产生的氯气排出装置中的空气，再点燃④处的酒精灯；D对，⑤用于收集AlCl3，⑥⑦两个装置主要防止其与水反应，且要吸收尾气中的氯气，则⑥⑦可以用一个装有碱石灰的干燥管代替。] 8．氯气可用作自来水厂的消毒剂，但使用过程中要注意防泄漏。如图为自来水厂一种预防和处理Cl2泄漏的方法。下列有关离子反应不正确的是(　　) A．实验室用MnO2和浓盐酸反应制取氯气的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2+＋Cl2↑＋2H2O B．铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2：Fe3+＋Fe===2Fe2+ C．吸收泄漏氯气的离子方程式为2Fe2+＋Cl2===2Cl－＋2Fe3+ D．氯气与水反应的离子方程式为Cl2＋H2O⥫⥬2H＋＋Cl－＋ClO－ BD　[B项，正确的离子反应为2Fe3+＋Fe===3Fe2+;D项，HClO是弱酸，不能拆，氯气与水反应的离子方程式应为Cl2＋H2O⥫⥬H＋＋Cl－＋HClO。] 9．(素养题)次氯酸(HClO)消毒液高效安全，适用于一般物体表面消毒、手部消毒，以及地面、空间和环境消毒。如图，在装置D中制得颜色类似于氯气的Cl2O气体，装置E中得到次氯酸(HClO)。已知Cl2O气体在42 ℃以上会发生分解，与水反应生成HClO。 (1)图中，装置A是采用MnO2与浓盐酸反应制取氯气的装置，则装置A中发生反应的化学方程式为___________________，装置A为________(填字母)。 (2)在实验室通过KMnO4与浓盐酸常温下反应也可制取氯气，据此推断KMnO4、Cl2、MnO2三种物质的氧化性由强到弱的顺序为___________________(用化学式表示)。 (3)装置B的作用为除去HCl气体，则其中盛装的试剂的名称为________；装置C中盛装的试剂为浓硫酸，其作用为_____________________________________ _____________________________________________________________________。 (4)在装置D中用含水质量分数为8%的碳酸钠吸收Cl2制备Cl2O，同时还生成NaCl和NaHCO3，则发生反应的化学方程式为___________________(不考虑水与Cl2O的反应)；装置F中盛装的试剂为NaOH溶液，则装置F中Cl2发生反应的离子方程式为____________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (5)实验时，需持续通入干燥的空气，其体积大约是氯气的3倍，主要作用是 _____________________________________________________________________ ________________，同时通过气流降低温度，抑制Cl2O的分解，保证实验安全。 [解析]　(1)二氧化锰与浓盐酸反应生成氯气，发生反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O ；反应是需要加热的固液反应，故装置A为b；(2)KMnO4与浓盐酸反应制备氯气时不需要加热，二氧化锰与浓盐酸反应生成氯气需要加热，故KMnO4的氧化性强于MnO2，二氧化锰与浓盐酸反应生成氯气的反应中，MnO2是氧化剂，氯气是氧化产物，故MnO2的氧化性强于Cl2，所以氧化性由强到弱的顺序为KMnO4> MnO2> Cl2；(3)用饱和氯化钠溶液吸收氯气中混有的HCl；装置C中盛装的试剂为浓硫酸除去水蒸气；(4)碳酸钠吸收Cl2制备Cl2O，同时还生成NaCl和NaHCO3，化学方程式为2Na2CO3＋2Cl2＋H2O===2NaCl＋2NaHCO3＋Cl2O ；氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，离子方程式为Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O ；(5)Cl2O在D中生成，而HClO在装置E中生成，所以干燥空气的主要作用是把D中生成的Cl2O完全赶入E试管中，同时抑制Cl2O的分解。 [答案]　(1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　b (2)KMnO4>MnO2>Cl2 (3)饱和氯化钠溶液　除去水蒸气 (4)2Na2CO3＋2Cl2＋H2O===2NaCl＋2NaHCO3＋Cl2O　Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O (5)把D中生成的Cl2O完全赶入E试管中 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$