2.2.2 氯气的实验室制法 氯离子的检验 导学案 2024-2025学年高一化学人教版（2019）必修第一册

第二节　氯及其化合物 氯气的实验室制法　氯离子的检验 导学案 课标解读： 1.掌握氯气的制备原理及装置，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。　 2.通过对比实验掌握氯离子的检验方法。 新知探究 知识点一　氯气的实验室制法 知识点总结 1．实验原理 在实验室中，通常用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下反应来制取氯气。 化学方程式：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O，该反应的氧化剂为MnO2，浓盐酸既表现还原性，又表现酸性。 2．仪器装置 主要仪器有铁架台、酒精灯、圆底烧瓶、分液漏斗、洗气瓶、集气瓶、烧杯等。 Cl2的制备、净化、收集、尾气处理装置如图所示。 发生装置 固体＋液体气体 净化装置 (洗气瓶) 先通过饱和食盐水除去HCl，再通过浓H2SO4除去水蒸气 收集装置 用向上排空气法收集 验满方法 ①观察法(黄绿色)；②湿润的淀粉-KI试纸，其原理是Cl2＋2KI===2KCl＋I2，淀粉遇置换出的I2变蓝色；③湿润的蓝色石蕊试纸(先变红后褪色) 尾气处理 装置 盛有NaOH溶液的烧杯，NaOH溶液作用为吸收过量Cl2，防止污染空气 [问题探究] 　(1)实验室也可以用浓盐酸和高锰酸钾制取氯气，其产物除氯气外，还会生成KCl、MnCl2和H2O，试写出其反应的化学方程式并指出反应中氧化剂和还原剂的个数之比为多少？ (2)氯气有毒，实验中处理尾气可以用氢氧化钠溶液，能否用饱和石灰水代替，为什么？ 提示：(1)2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。氧化剂为KMnO4、还原剂为HCl，两者个数之比为1∶5。 (2)不能。即使是饱和石灰水，溶液中Ca(OH)2的含量也很低，不能把多余Cl2完全吸收。 [链接教材]——课本思考与讨论 设计实验室制取气体装置的思路 精讲精练 例1氯气是一种重要的化工原料。实验室可用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气，某学习小组利用此原理设计如图所示的装置制取氯气。 (1)在该实验中，制取氯气的装置是________(填字母)。 (2)C装置中盛放饱和氯化钠溶液，其作用是 __________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (3)D装置的作用是干燥氯气，其中盛放的试剂是________。 (4)该实验存在明显的缺陷，改进的方法是___________________________。 解析：实验室用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气的反应原理是MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，该反应是固体和液体需要加热的反应，故选c装置制取氯气；因为氯化氢易挥发，制取的氯气中含有杂质氯化氢和水蒸气，所以要得到干燥纯净的氯气，应先通过饱和氯化钠溶液，除去氯气中的氯化氢，再通过浓硫酸干燥氯气，最后为防止氯气污染环境，要用氢氧化钠溶液吸收尾气。 答案：(1)c　(2)除去氯气中的氯化氢　(3)浓硫酸　(4)在E装置后连接一个盛有氢氧化钠溶液的尾气吸收装置(答案合理即可) [拓展探究] (1)若MnO2足量，浓盐酸能完全反应吗？为什么？ (2)C中的饱和食盐水能不能换成Na2CO3溶液？ 提示：(1)不能，MnO2与稀盐酸不反应，当浓盐酸变稀时，反应停止。 (2)不能，Na2CO3溶液吸收Cl2和HCl，同时生成杂质气体CO2。 [对点训练1]　(2023·苏州高一月考)实验室制取Cl2时，下列装置能达到相应实验目的的是(　　) A B C D 制备Cl2 净化Cl2 收集Cl2 尾气处理 解析：D　A．二氧化锰与浓盐酸共热反应制备氯气，由题图可知，装置中缺少酒精灯，故A错误；B.净化氯气时，应先将混合气体通过盛有饱和食盐水的洗气瓶除去氯气中混有的氯化氢气体，再通过盛有浓硫酸的洗气瓶干燥氯气，由题图可知，洗气瓶的顺序颠倒，得到的是含有水蒸气的氯气，故B错误；C.由题图可知，收集氯气的装置只有进气管，无出气管，不能收集氯气，故C错误；D.氯气有毒，收集氯气后应将尾气通入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中，防止污染空气，故D正确。 [归纳总结]　其他用于实验室制取氯气的化学试剂及反应 用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、K2Cr2O7等氧化剂代替MnO2制取氯气，反应不需加热且反应速率较快，如： (1)2KMnO4＋16HCl(浓)===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O (2)KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O (3)Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O (4)K2Cr2O7＋14HCl(浓)===2CrCl3＋2KCl＋3Cl2↑＋7H2O 知识点二　氯离子的检验 知识点总结 1．实验探究 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。填写下表： 实验 试剂 实验现象 离子方程式 滴入 AgNO3溶液 再加入 稀硝酸 稀盐酸 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 Ag＋＋Cl－===AgCl↓ NaCl 溶液 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 Ag＋＋Cl－===AgCl↓ Na2CO3 溶液 有白色沉淀生成 沉淀溶解，有气泡产生 2Ag＋＋CO===Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑ 2.实验结论 检验Cl－常用AgNO3溶液和稀硝酸，一般先在被检测的溶液中滴入适量稀硝酸，使其酸化，以排除CO等的干扰，然后滴入AgNO3溶液，如产生白色沉淀，则可判断该溶液中含有Cl－。 精讲精练 例2　检验硫酸钠溶液中含有氯离子的方法是(　　) A．先加BaCl2溶液，过滤，再加AgNO3溶液 B．滴加AgNO3溶液看是否有白色沉淀 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 解析：C　先加BaCl2溶液，会引入Cl－，所以最终无法确定溶液中是否含有氯离子，故A错误；硫酸根离子与银离子反应生成硫酸银沉淀，对Cl－检验会形成干扰，故B错误；先加足量的Ba(NO3)2溶液，排除硫酸根离子的干扰，再加AgNO3溶液，生成AgCl白色沉淀，说明存在Cl－，故C正确；先加Ba(OH)2引入了OH－，再加AgNO3后会生成AgOH白色沉淀，AgOH不稳定，很快转化为Ag2O黑色沉淀，干扰Cl－的检验，故D错误。 [拓展探究] 如何除去NaCl溶液中的杂质Na2SO4? 提示：先加入足量BaCl2溶液，然后加入足量Na2CO3溶液，过滤，在滤液中加入适量稀盐酸。 [对点训练2]　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 含有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，说明该溶液中含有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，说明该溶液中含有Cl－ D．在某溶液中先滴加稀硝酸，再滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明该溶液中含有Cl－ 解析：D　可能有CO等离子的干扰，A错误；加入盐酸，引入Cl－，B、C错误；加稀硝酸酸化排除CO等的干扰，加硝酸银溶液得到白色沉淀即为AgCl，由此说明原溶液中含有Cl－，D正确。 [归纳总结]　氯离子检验注意事项 (1)检验时要加稀硝酸，以排除CO等离子的干扰。不能用稀硫酸，因为Ag2SO4微溶，会干扰实验，更不能用盐酸，因为盐酸中含有Cl－。 (2)若被检液中含有SO，需先用Ba(NO3)2(不能用BaCl2)溶液除去SO，然后再加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液，检验Cl－的存在。 课堂练习 1．某小组用下列装置制取Cl2，下列说法错误的是(　　) A．反应开始后，装置B中逐渐出现黄绿色气体 B．装置C中可盛放NaOH溶液 C．该装置制备的Cl2不含其他杂质 D．该反应的化学方程式为4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 解析：C　浓盐酸易挥发，此方法制备的Cl2中会含有HCl气体和少量水蒸气，故选C。 2．自来水中常含有Mg2＋、Ca2＋、Cl－、CO等离子，某小组同学欲检验学校的自来水中是否含有Cl－，可用下列哪种试剂(　　) A．酚酞试剂 B．NaOH溶液 C．AgNO3溶液 D．稀HNO3和AgNO3溶液 解析：D　Cl－可与硝酸酸化的AgNO3溶液反应生成白色沉淀，用稀HNO3酸化可排除CO的干扰，故选D。 3．在未知液中加入AgNO3溶液有白色沉淀生成，加入稀硝酸后，沉淀部分溶解，有无色无味的气体生成，将气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，由此判断水溶液中含有(　　) A．Cl－、SO B．Cl－、NO C．Cl－、CO D．Cl－、OH－ 解析：C　根据题给现象，生成的白色沉淀部分溶于稀硝酸，且产生使澄清石灰水变浑浊的气体，则原溶液中存在CO和Cl－。 4．在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。进行此实验，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)化学实验中常用湿润的KI-淀粉试纸检验是否有Cl2产生。如果有Cl2产生，可观察到________________，反应的化学方程式为_________________。 (4)写出下列反应的化学方程式： ①气体发生装置中进行的反应：_____________________________。 ②NaOH溶液中发生的反应：________________________________。 解析：(1)制备干燥纯净的氯气应按照气流方向连接各部分装置：制气装置→净化装置→干燥装置→收集装置→尾气处理装置。(3)Cl2氧化KI生成碘单质，碘单质遇淀粉变蓝，故观察到的现象为试纸变蓝，反应方程式为2KI＋Cl2===2KCl＋I2。 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)试纸变蓝　2KI＋Cl2===2KCl＋I2 (4)①MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　②2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二节　氯及其化合物 氯气的实验室制法　氯离子的检验 导学案 课标解读： 1.掌握氯气的制备原理及装置，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。　 2.通过对比实验掌握氯离子的检验方法。 新知探究 知识点一　氯气的实验室制法 知识点总结 1．实验原理 在实验室中，通常用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下反应来制取氯气。 化学方程式：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O，该反应的氧化剂为MnO2，浓盐酸既表现还原性，又表现酸性。 2．仪器装置 主要仪器有铁架台、酒精灯、圆底烧瓶、分液漏斗、洗气瓶、集气瓶、烧杯等。 Cl2的制备、净化、收集、尾气处理装置如图所示。 发生装置 固体＋液体气体 净化装置 (洗气瓶) 先通过饱和食盐水除去HCl，再通过浓H2SO4除去水蒸气 收集装置 用向上排空气法收集 验满方法 ①观察法(黄绿色)；②湿润的淀粉-KI试纸，其原理是Cl2＋2KI===2KCl＋I2，淀粉遇置换出的I2变蓝色；③湿润的蓝色石蕊试纸(先变红后褪色) 尾气处理 装置 盛有NaOH溶液的烧杯，NaOH溶液作用为吸收过量Cl2，防止污染空气 [问题探究] 　(1)实验室也可以用浓盐酸和高锰酸钾制取氯气，其产物除氯气外，还会生成KCl、MnCl2和H2O，试写出其反应的化学方程式并指出反应中氧化剂和还原剂的个数之比为多少？ (2)氯气有毒，实验中处理尾气可以用氢氧化钠溶液，能否用饱和石灰水代替，为什么？ [链接教材]——课本思考与讨论 设计实验室制取气体装置的思路 精讲精练 例1氯气是一种重要的化工原料。实验室可用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气，某学习小组利用此原理设计如图所示的装置制取氯气。 (1)在该实验中，制取氯气的装置是________(填字母)。 (2)C装置中盛放饱和氯化钠溶液，其作用是 __________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (3)D装置的作用是干燥氯气，其中盛放的试剂是________。 (4)该实验存在明显的缺陷，改进的方法是___________________________。 [拓展探究] (1)若MnO2足量，浓盐酸能完全反应吗？为什么？ (2)C中的饱和食盐水能不能换成Na2CO3溶液？ [对点训练1]　(2023·苏州高一月考)实验室制取Cl2时，下列装置能达到相应实验目的的是(　　) A B C D 制备Cl2 净化Cl2 收集Cl2 尾气处理 [归纳总结]　其他用于实验室制取氯气的化学试剂及反应 用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、K2Cr2O7等氧化剂代替MnO2制取氯气，反应不需加热且反应速率较快，如： (1)2KMnO4＋16HCl(浓)===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O (2)KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O (3)Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O (4)K2Cr2O7＋14HCl(浓)===2CrCl3＋2KCl＋3Cl2↑＋7H2O 知识点二　氯离子的检验 知识点总结 1．实验探究 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。填写下表： 实验 试剂 实验现象 离子方程式 滴入 AgNO3溶液 再加入 稀硝酸 稀盐酸 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 Ag＋＋Cl－===AgCl↓ NaCl 溶液 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 Ag＋＋Cl－===AgCl↓ Na2CO3 溶液 有白色沉淀生成 沉淀溶解，有气泡产生 2Ag＋＋CO===Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑ 2.实验结论 检验Cl－常用AgNO3溶液和稀硝酸，一般先在被检测的溶液中滴入适量稀硝酸，使其酸化，以排除CO等的干扰，然后滴入AgNO3溶液，如产生白色沉淀，则可判断该溶液中含有Cl－。 精讲精练 例2　检验硫酸钠溶液中含有氯离子的方法是(　　) A．先加BaCl2溶液，过滤，再加AgNO3溶液 B．滴加AgNO3溶液看是否有白色沉淀 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 [拓展探究] 如何除去NaCl溶液中的杂质Na2SO4? [对点训练2]　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 含有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，说明该溶液中含有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，说明该溶液中含有Cl－ D．在某溶液中先滴加稀硝酸，再滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明该溶液中含有Cl－ [归纳总结]　氯离子检验注意事项 (1)检验时要加稀硝酸，以排除CO等离子的干扰。不能用稀硫酸，因为Ag2SO4微溶，会干扰实验，更不能用盐酸，因为盐酸中含有Cl－。 (2)若被检液中含有SO，需先用Ba(NO3)2(不能用BaCl2)溶液除去SO，然后再加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液，检验Cl－的存在。 课堂练习 1．某小组用下列装置制取Cl2，下列说法错误的是(　　) A．反应开始后，装置B中逐渐出现黄绿色气体 B．装置C中可盛放NaOH溶液 C．该装置制备的Cl2不含其他杂质 D．该反应的化学方程式为4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 2．自来水中常含有Mg2＋、Ca2＋、Cl－、CO等离子，某小组同学欲检验学校的自来水中是否含有Cl－，可用下列哪种试剂(　　) A．酚酞试剂 B．NaOH溶液 C．AgNO3溶液 D．稀HNO3和AgNO3溶液 3．在未知液中加入AgNO3溶液有白色沉淀生成，加入稀硝酸后，沉淀部分溶解，有无色无味的气体生成，将气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，由此判断水溶液中含有(　　) A．Cl－、SO B．Cl－、NO C．Cl－、CO D．Cl－、OH－ 4．在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。进行此实验，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)化学实验中常用湿润的KI-淀粉试纸检验是否有Cl2产生。如果有Cl2产生，可观察到________________，反应的化学方程式为_________________。 (4)写出下列反应的化学方程式： ①气体发生装置中进行的反应：_____________________________。 ②NaOH溶液中发生的反应：________________________________。 学科网（北京）股份有限公司 $$