第2课时 氯气的实验室制取及氯离子的检验-【初高中·衔接直通车】2025年初升高化学衔接直通车

第2课时　氯气的实验室制取及氯离子的检验 知识点一　氯气的实验室制法 1.实验原理：反应的化学方程式为 MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑。 2.仪器装置 (1)装置特点：固＋液气。 (2)主要仪器：铁架台(带铁圈)、酒精灯、陶土网、分液漏斗(A)、圆底烧瓶(B)、集气瓶、烧杯等。装置如图所示 3.净化装置：C装置的作用是除去Cl2中的HCl；D装置的作用是干燥Cl2。 4.收集方法 (1)向上排空气法(Cl2密度大于空气)。 (2)排饱和食盐水法(Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小)。 5.验满方法 (1)将湿润的淀粉－碘化钾试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。 (2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛 Cl2的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。 6.尾气处理 Cl2有毒，易污染空气，常用NaOH溶液吸收多余的Cl2，反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。 7.注意事项 (1)必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应， 无论MnO2是否足量，盐酸均不能完全反应。 (2)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的挥发。 (3)实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气。 (4)尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为澄清石灰水中Ca(OH)2浓度小，吸收不完全。 归纳总结 MnO2与浓盐酸反应特点 1.浓盐酸中，部分Cl－的化合价升高，被氧化的Cl－为参加反应的Cl－的一半。 2.随着反应的进行盐酸浓度变小，故MnO2足量时，盐酸不能完全反应，反应后溶液为盐酸和MnCl2的混合液。 [典题例析] 【例1】　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.多余的Cl2常用较浓的碱液吸收 【解析】　由于浓HCl易挥发，故必须缓慢加热以减少HCl的挥发；Cl2的密度比空气的密度大，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。 【答案】　C [对点练习] 1. 在制备和收集Cl2的实验过程中，下列装置正确的是(　　) 2.下列关于实验室制氯气的说法错误的是(　　) 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个氯分子，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.该方法是瑞典化学家舍勒最先发现的 知识点二　Cl－的检验 1.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，再分别加入少量稀硝酸，观察现象，填写下表： 实验现象 滴入几滴AgNO3溶液 加入少量稀硝酸 ①稀盐酸 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 ②NaCl溶液 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 ③Na2CO3溶液 有白色沉淀生成 沉淀溶解 2.反应原理(用化学方程式表示) (1)HCl＋AgNO3===AgCl↓＋HNO3； (2)NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3； (3)Na2CO3＋2AgNO3===Ag2CO3↓＋2NaNO3，Ag2CO3＋2HNO3===2AgNO3＋H2O＋CO2↑。 3.检验方法 检验Cl－时，应先加AgNO3溶液，再滴加少量稀HNO3，(或滴加稀HNO3酸化的AgNO3溶液)，若有白色沉淀产生，则说明溶液中含有Cl－，其中加入稀HNO3的目的是排除CO等离子干扰。 归纳总结 溶液中Cl－的检验需注意的问题 1.要排除CO等离子的干扰，它们的银盐沉淀溶于稀硝酸。一般先在被检液中加入稀硝酸酸化，以排除干扰离子CO 等。 2.若被检液中有SO 存在，由于SO 可以与Ag＋生成白色微溶物Ag2SO4且不溶于稀硝酸，则在检验Cl－之前，需先用Ba(NO3)2溶液除去SO，再加入硝酸酸化的AgNO3溶液检验Cl－的存在。 [典题例析] 【例2】　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 【解析】　氯水是氯气的水溶液，溶液中氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，加入硝酸银溶液和稀硝酸生成白色沉淀为AgCl，故A不符合；氯酸钾属于盐，不含氯离子，加入硝酸银溶液和稀硝酸不能生成白色沉淀为AgCl，故B符合；氯化钾溶液中含氯离子，加入硝酸银溶液和稀硝酸生成白色沉淀为AgCl，故C不符合；盐酸溶液中含氯离子，加入硝酸银溶液和稀硝酸生成白色沉淀为AgCl，故D不符合。 【答案】　B 【例3】　现有盐酸、NaCl溶液、NaOH溶液和新制氯水，可用来区别它们的一种试剂是(　　) A.AgNO3溶液 B.酚酞溶液 C.紫色石蕊溶液 D.饱和食盐水 【解析】　盐酸遇紫色石蕊溶液变红，NaCl溶液遇紫色石蕊溶液无明显现象，NaOH溶液遇紫色石蕊溶液变蓝，新制氯水遇紫色石蕊溶液先变红后褪色。 【答案】　C [对点练习] 3.证明某白色固体中含有Cl－的正确操作方法是(　　) A.加入AgNO3溶液和稀硝酸，看是否有白色沉淀生成 B.溶于水后加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成 C.加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成 D.溶于水后先加入Ba(NO3)2溶液，再加入AgNO3溶液和稀硝酸，看是否有白色沉淀生成 4.可与NaCl溶液反应生成沉淀且沉淀不溶于稀HNO3的是(　　) A.NaOH B.H2SO4 C.Na2CO3 D.AgNO3 1.在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，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 2.检验某未知溶液中是否含有Cl－，正确的操作是(　　) A.向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生 B.向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生，加入盐酸，沉淀不消失 C.向未知溶液中加入稀硝酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生 D.向未知溶液中加入稀盐酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生 3.Cl2是一种有毒气体，可用如图装置制取。下列实验提示图标需要用到的是(　　) A.①②④⑤⑥　　　B.④⑤⑥ C.③④⑤⑥ D.①②③④⑤⑥⑦ 4.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 5.下列除杂所用试剂或操作不合理的是(　　) 选项 物质(括号中为杂质) 除杂试剂 操作 A Cl2(HCl) 饱和食盐水 洗气 B BaSO4(BaCO3) 稀盐酸 溶解、过滤、洗涤、干燥 C CO2(HCl) 饱和NaHCO3溶液 洗气 D NaHCO3(Na2CO3) / 加热 6.用下列两种方法制取氯气： ①用含氯化氢146 g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 7.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.实验室只能用向上排空气法收集氯气 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检验是否有氯气逸出 8.氯水在生活中应用广泛，研究小组利用下列装置验证干燥的氯气没有漂白性。下列说法正确的是(　　) A.装置连接顺序可为Ⅰ→Ⅳ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅴ B.试剂a为饱和食盐水 C.若除去装置Ⅱ则装置Ⅳ中的红色布条也不褪色 D.实验结束后，装置Ⅴ溶液中阴离子有Cl－、ClO－、OH－ 9.在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2。下列收集Cl2的装置正确的是(　　) 10.某化学兴趣小组利用MnO2和浓盐酸及如图装置制备Cl2。下列分析中不正确的是(　　) A.①中可用分液漏斗代替长颈漏斗 B.①中缺少加热装置 C.②中盛放的NaOH溶液可以净化氯气 D.④中盛放的NaOH溶液可以吸收尾气 11.下列物质可用来干燥氯气的是(　　) ①碱石灰　②浓硫酸　③无水氯化钙　④五氧化二磷 A.①② B.①③④ C.②③④ D.①②③④ 12.对下列未知盐的稀溶液所含离子的检验中，作出的判断一定正确的是(　　) A.先加入氯化钡溶液时不产生沉淀，继续加入硝酸银溶液时，有不溶于稀硝酸的白色沉淀生成，可判定含有Cl－ B.先加稀盐酸酸化时没有现象，再加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，可判定含有SO C.加入NaOH溶液，有白色沉淀产生，可判定含有Mg2＋ D.加入盐酸后有无色无味气体逸出，此气体能使澄清石灰水变浑浊，判定一定含有CO 13.漂白粉和漂粉精是常用的消毒清洁用品，有效成分均为Ca(ClO)2，相应的生产流程如下： 下列说法错误的是(　　) A.①中有元素化合价发生变化 B.将氯气制成漂白粉和漂粉精的主要目的是便于保存和运输 C.④中反应Cl2O＋H2O===2HClO中，氯元素的价态未发生改变 D.制备漂粉精的过程中，Cl2转化为Ca(ClO)2，氯原子的利用率为100% 14.下图为氯及其化合物的“价—类”二维图。 下列推断错误的是(　　) A.可利用c的强氧化性进行自来水杀菌消毒 B.d的结构式为H—Cl—O C.实验室可使用g和a的浓溶液制备b D.酸性强弱顺序为e>H2CO3>d 15.室温下，单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体、无色气体，E溶液是无色的。在一定条件下，它们可按下面框图进行反应： 请回答下列问题： (1)A是____________(填化学式，下同)，B是____________，C是____________。 (2)反应①的化学方程式为_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)反应③的化学方程式为______________________；离子方程式为_____________________。 (4)反应④的化学方程式为____________________；离子方程式为________________________。 16.某校化学兴趣小组利用在加热条件下浓盐酸与二氧化锰的反应来制取并收集氯气，实验装置如图所示。 (1)写出该反应的离子方程式：_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)上述反应中，浓盐酸表现出的性质：________________。 (3)兴趣小组的同学准备在烧杯中加入下列溶液中的一种来吸收残余氯气，你认为其中错误的是________(填字母)。 A.NaOH溶液 B.Na2CO3溶液 C.浓硫酸 (4)实验室用下列两种方法制取氯气：①用含HCl 146 g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，则所得Cl2______________(填“①比②多”“②比①多”或“一样多”)。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2课时　氯气的实验室制取及氯离子的检验 新课知识学习 对点练习 1.解析：选D。浓盐酸和二氧化锰反应制取氯气需要加热，故A错误；用饱和食盐水吸收除去HCl，若用饱和碳酸氢钠溶液吸收，会生成二氧化碳气体，使氯气不纯净，故B错误；氯气的密度大于空气，可用向上排空气法收集，而C选项的收集方法为向下排空气法，故C错误；氯气有毒，会造成污染，所以可用NaOH溶液吸收处理，故D正确。 2.解析：选C。由MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑可知，二氧化锰是氧化剂，盐酸部分作还原剂，部分起酸的作用，A正确；分析方程式可得，每生成1个氯气分子，转移2个电子，B正确；氯化锰是可溶于水的强电解质，在离子方程式中应写成离子符号，C错误；该方法是瑞典化学家舍勒最先发现的，D正确。 3.解析：选D。常见的和AgNO3溶液反应生成白色沉淀的离子：硫酸根离子、氯离子、碳酸根离子，在检验中，要排除硫酸根离子、碳酸根离子的干扰，所以溶于水后先加入Ba(NO3)2溶液，不会出现白色沉淀，再加入AgNO3溶液和稀硝酸，出现白色沉淀即可证明含氯离子。 4.解析：选D。氢氧化钠与氯化钠不反应，不能生成沉淀，故A错误； H2SO4与NaCl溶液不反应，不能生成沉淀，故B错误；碳酸钠与NaCl溶液不反应，不能生成沉淀，故C错误；硝酸银与NaCl溶液反应生成氯化银沉淀，氯化银不溶于稀HNO3，故D正确。 课时达标演练 1.解析：选D。确定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。 2.解析：选C。A操作不正确，不能排除CO等离子的干扰；B操作不正确，因为Ag2CO3跟HCl反应，生成的AgCl仍是白色沉淀；D操作不正确，用盐酸酸化，引入了Cl－，无法确定原溶液中是否有Cl－。 3.解析：选A。实验室制备氯气，需要酒精灯加热条件，故需要⑤热烫、⑥明火标识；生成的氯气具有刺激性气味，刺激呼吸道和眼睛，有毒，故需要①护目镜、④排风标识；实验药品涉及浓盐酸、氢氧化钠溶液，具有腐蚀性，用后洗手，需要②洗手标识；不需要用电器和锐器标识。 4.解析：选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，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。 5.解析：选D。HCl易溶于饱和食盐水，Cl2在饱和食盐水中的溶解度非常小，可用饱和食盐水除去Cl2中的杂质HCl，A正确；稀盐酸能与BaCO3反应生成气体和可溶性BaCl2，难溶性BaSO4通过过滤分离得到，B正确；饱和NaHCO3溶液与HCl能反应，能用其除去CO2中的HCl，C正确；NaHCO3固体受热分解生成Na2CO3、水蒸气和二氧化碳气体，不能用加热的方法除去NaHCO3中的Na2CO3，D错误。 6.解析：选A。从HCl与MnO2反应的化学方程式可知146 g HCl与87 g MnO2恰好完全反应，但制Cl2时须用浓盐酸才能反应。①中反应进行一段时间后，随盐酸浓度降低，反应不再进行，故146 g HCl不能完全反应；②中浓盐酸足量，故MnO2可完全反应。因此②产生的氯气多。 7.解析：选B。A.没有加热装置，没有尾气处理装置，两处错误，故A正确；B.可以用排饱和食盐水的方法收集氯气，故B错误；C.制取氯气需要尾气处理装置，故C正确；D.淀粉遇碘单质变蓝，可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验氯气，若变蓝，则氯气逸出，故D正确。 8.解析：选D。高锰酸钾和浓盐酸反应生成氯气，通过浓硫酸干燥，再通入Ⅳ中干燥的红色布条不变色，再通入Ⅲ中红色鲜花褪色，最后用氢氧化钠吸收剩余氯气，据此分析回答。若证明干燥的氯气漂白性，装置连接顺序为：Ⅰ→Ⅱ→Ⅳ→Ⅲ→Ⅴ，A项错误；由分析可知，试剂a为浓硫酸，B项错误；若除去装置Ⅱ，湿润的氯气会有HClO生成，装置Ⅳ中的红色布条会褪色，C项错误；Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO和水，则溶液Ⅴ中阴离子含有Cl－、ClO－、OH－，D项正确。 9.解析：选C。A中装置没有出气导管，不能用于收集气体；B中装置用于收集密度比空气小的气体；C中装置可以收集密度比空气大的气体，且C中具有尾气吸收装置；D中装置可用于吸收氯气，不能用于收集氯气。 10.解析：选C。A中可用分液漏斗代替长颈漏斗，避免盐酸挥发，气体逸出，同时便于控制反应速率，A正确；二氧化锰和浓盐酸需要加热才能反应生成氯气，需要加热装置，B正确；②中盛放的NaOH溶液吸收氯气，不能净化Cl2，可以用饱和食盐水净化氯气，C错误；氢氧化钠溶液与氯气反应，可以吸收氯气，防止污染空气，D正确。 11.解析：选C。氯气能与碱反应，不能用碱石灰干燥；浓硫酸、无水氯化钙、五氧化二磷均可用来干燥氯气。 12.解析：选B。氯化钡中含有氯离子，可以和银离子之间反应得到白色不溶于硝酸的氯化银沉淀，A错误；能使钡离子产生沉淀的离子有碳酸根离子、硫酸根离子、亚硫酸根离子等，但只有硫酸钡不溶于盐酸，B正确；和氢氧化钠反应产生的白色沉淀可以是氢氧化镁、氢氧化锌等，C错误；碳酸根离子、碳酸氢根离子均可以和氢离子反应产生能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体二氧化碳，D错误。 13.解析：选D。①中氯元素由NaCl中的－1价变为Cl2中的0价，元素化合价发生变化，A正确；氯气与水反应生成的HClO不稳定，难以保存与运输，故将Cl2制成性质较稳定的漂白粉和漂粉精，便于保存和运输，B正确；Cl2O和HClO中氯元素的化合价均为＋1价，C正确；氯气与湿润的碳酸钠反应时发生的是歧化反应：2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===2NaHCO3＋2NaCl＋Cl2O，NaCl中的氯元素没有用于制取漂粉精，氯原子的利用率不是100%，D错误。 14.解析：选B。根据“价—类”二维图可知，a为HCl，b为Cl2，c为ClO2，d为HClO，e为HClO4，g为氯酸盐，f为次氯酸盐。ClO2具有强氧化性，常用于自来水的杀菌消毒，A正确；HClO的结构式为H—O—Cl，B错误；实验室可使用KClO3和浓盐酸制备氯气，C正确；酸性强弱顺序为HClO4>H2CO3>HClO，D正确。 15.解析：解答推断题的关键在于找“突破口”。由B为黄绿色的气体单质，可知B为Cl2，C为无色气体且与Cl2能发生反应，则C为H2，E为HCl；由反应③、④可以推出，A为排在H前面的金属，且A为变价金属，因此A为Fe。 答案：(1)Fe　Cl2　H2 (2)2Fe＋3Cl22FeCl3 (3)Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (4)2FeCl2＋Cl2===2FeCl3　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 16.(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O　(2)酸性、还原性　(3)C　(4)②比①多 学科网（北京）股份有限公司 $$