内容正文:
第二节 氯及其化合物
第2课时 氯气的实验室制法 氯离子的检验
第二章 海水中的重要元素——钠和氯
栏目索引
基础落实 梳理必备知识
重难探究 提升关键能力
学以致用 发展学科素养
课程标准 核心素养目标
1.理解实验室用二氧化锰和浓盐酸制取氯气的原理。
2.初步了解实验室制备氯气的发生装置、除杂装置、收集装置、尾气处理装置等。 1.科学探究与创新意识:基于氯气的实验室制法,构建实验室制备气体的一般思路。
2.科学态度与社会责任:认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
第二章 海水中的重要元素——钠和氯
高中化学 必修 第一册 R
一、氯气的实验室制法
1.制取原理
在实验室中,通常用浓盐酸与二氧化锰反应来制取氯气,反应的化学方程式为________________________________________________,离子方程式为____________________________________________________。
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[微点归纳] 上述反应中,HCl所起的作用:一是作还原剂,被氧化生成Cl2;二是起酸的作用,生成相应盐(MnCl2)。
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2.实验装置
(1)反应条件:____。
(2)收集方法:向上排空气法。
(3)NaOH溶液的作用是____________________________,其反应的化学方程式为____________________________________________________。
加热
吸收尾气Cl2,防止污染环境
2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O
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[微点归纳] 该实验中两个要点:
①必须使用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应;
②必须加热,常温下不反应。
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二、氯离子的检验
1.实验探究(教材实验2—9)
物质 实验现象 离子方程式
加入AgNO3溶液 加入稀硝酸
稀盐酸 产生____沉淀 沉淀不溶解 ______________________________
NaCl溶液
白色
Ag++Cl-===AgCl↓
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物质 实验现象 离子方程式
加入AgNO3溶液 加入稀硝酸
Na2CO3溶液 产生____沉淀 沉淀溶解,
并产生气泡 ___________________、____________________________________________________
白色
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Ag++Cl-===AgCl↓
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◆拓展延伸
实验室制取氯气的其他原理
实验室利用强氧化剂[如KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等]与浓盐酸反应制取氯气,不需要加热,有关反应的化学方程式如下所示。
①2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O;
②KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O;
③Ca(ClO)2+4HCl(浓)===CaCl2+2Cl2↑+2H2O。
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◆易错警示
实验室制备Cl2的失分点
(1)过量MnO2与浓盐酸反应时,随着反应的进行,盐酸浓度减小,变成稀盐酸,反应停止。
(2)加热时,温度不宜过高,减少浓盐酸的挥发。
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◆微辨析(对的画“√”,错的画“×”)
(1)MnO2与浓盐酸制取Cl2反应中,HCl只体现还原性( )
(2)除去Cl2中混有HCl,可将混合气体通过盛有浓硫酸的洗气瓶( )
(3)某溶液中先滴加盐酸,再滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀,则该溶液中含有Cl-( )
×
×
×
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探究一__氯气的实验室制法
实验室制取干燥、纯净Cl2的实验装置如图所示:
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[问题设计]
(1)图中饱和食盐水和浓硫酸的作用分别是什么?
提示:饱和食盐水除去Cl2中HCl,浓硫酸除去Cl2中H2O(g)。
(2)图中采用哪种方法收集Cl2?能否用排水法收集Cl2?
提示:向上排空气法;不能。
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(3)图中能否用澄清石灰水代替NaOH溶液吸收多余Cl2并制取漂白粉?为什么?
提示:不能,Ca(OH)2微溶于水,澄清石灰水中Ca(OH)2的浓度较小,不能保证Cl2被完全吸收;制取漂白粉应该利用氯气与石灰乳反应。
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(4)加热条件下,将含有36.5 g HCl的浓溶液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。
(5)如何检验集气瓶收集的气体是Cl2?
提示:把湿润的碘化钾淀粉试纸放入瓶口,试纸变蓝,证明该气体为Cl2。
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2.实验室制取气体的除杂装置
(1)选择依据:依据气体及其所含杂质的性质,选择除杂装置。
(2)实验室中制取氯气的除杂
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3.实验室制取气体的收集装置
(1)选择依据:依据气体的密度、气体在水中的溶解性,以及是否与水、空气中成分反应,选择收集装置。
(2)实验室中收集氯气的方法
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①氯气的密度大于空气,采用向上排空气法收集Cl2(如图A)。
②氯气难溶于饱和食盐水,采用排饱和食盐水法收集Cl2(如图B)。
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4.实验室制取气体的尾气处理装置
(1)选择依据:依据气体的性质,选择尾气处理装置。
(2)实验室中处理尾气Cl2的方法
氯气可与NaOH溶液反应,常用NaOH溶液吸收尾气Cl2,导管末端可直接插入NaOH溶液中,不需要防止倒吸(如图所示)。
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[例1] (2025·四川成都蓉城名校联盟期中)氯气是一种黄绿色的有毒气体,是重要的基础化工原料。某兴趣小组利用如图所示装置制备氯气并对其相关性质进行实验验证。
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已知:①淀粉遇碘单质(I2)变蓝;
②装置C中 Ⅰ 、 Ⅱ 处均为干燥的有色纸条。
回答下列问题:
(1)装置A中盛放浓盐酸的仪器名称是__________,装置A中发生反应的化学方程式为____________________________________________
_______________________________________________________。
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(2)已知潮湿的氯气具有漂白性,装置C中 Ⅰ 处干燥的有色纸条的现象为__________,为确保 Ⅱ 处干燥的有色纸条的现象与 Ⅰ 处不同,装置C中应填充__________(填标号)。
a.浓硫酸 b.碱石灰 c.无水氯化钙
(3)观察到装置D中溶液变蓝,发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
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1.(2024·吉林G6教考联盟期末)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所示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)。
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(1)A中装有浓盐酸的仪器名称为________。
(2)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
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(3)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
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(4)如图2是一些常用的气体收集装置,装置F处应选用的收集装置是________(填标号),其中与装置E导管相连的导管口是________(填接口字母)。
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探究二__探究氯离子的检验
小婧家里养了几条金鱼,午饭期间小婧向鱼缸中添加了自来水,但闻到自来水有股刺激性气味。下午放学回家,小婧发现金鱼死亡。妈妈告诉小婧,自来水用氯气进行了消毒,养金鱼前,要将自来水在日光下暴晒(三天为宜),再将其倒入鱼缸中。
小婧为了验证妈妈的这种说法,用矿泉水瓶盛装自来水,第二天带到学校实验室进行检验。
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[问题设计]
(1)你认为小婧妈妈的推测是否合理?依据是什么?
提示:合理;氯气具有刺激性气味,用氯气消毒的自来水也有刺激性气味。
(2)请设计实验方案,帮助小婧验证自来水用氯气进行了消毒处理。
提示:取少量自来水于试管中,先滴加稀硝酸酸化,再加入AgNO3溶液,产生白色沉淀,证明自来水中含有Cl—,则自来水用氯气进行了消毒处理(其他合理方案均可)。
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1.氯离子的检验原理及注意事项
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3.物质检验的一般思路
进行物质的检验时要做到原理正确、现象明显、方法简单、试剂用量少,解答物质检验的有关题目时,应按“取样”“操作”“现象”“结论”顺序进行描述。具体应做到:
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①“先取样,后操作”。若是固体样品,则一般先用水溶解,配成溶液后再检验。
②要“各取少量溶液分别加入几支试管中”进行检验,不得在原试剂中进行检验。
③要“先现象,后结论”。例如,向Na2CO3溶液中滴加稀盐酸,所观察到的现象应记录为“有气泡产生”或“有无色气体放出”,不能说成“碳酸钠和盐酸反应,放出二氧化碳气体”。
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[例2] 检验某未知溶液中是否含有氯离子(Cl-),正确的操作是 ( )
A.向少许未知溶液中加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀产生
B.向少许未知溶液中加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀产生,若有沉淀产生,则再加入盐酸,看沉淀是否消失
C.向少许未知溶液中加入稀硝酸酸化后,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀产生
D.向少许未知溶液中加入稀盐酸酸化后,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀产生
C
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解析:
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2.下列检验硫酸钠溶液中含有氯离子的方法正确的是 ( )
A.先加BaCl2溶液,过滤,再加AgNO3溶液
B.先加AgNO3溶液,再加稀硝酸溶液
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
C
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C
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2.(2024·浙江浙东北联盟期中)部分含氯物质的分类与相应氯元素的化合价关系如图所示。下列说法不正确的是 ( )
D
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A.c是一种新型自来水消毒剂
B.e的钾盐常用于实验室制O2
C.a的浓溶液和KMnO4在一定条件下可生成b
D.e与a的浓溶液反应不可能同时生成b和c两种产物
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3.(2025·广东清远九校联考期中)如图是制备漂白粉的实验装置,三颈烧瓶中盛有澄清石灰水。下列说法错误的是 ( )
D
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4.(2024·吉林白山期末)我国“蛟龙”号载人潜水器最关键的部件——供人活动的耐压球壳是用钛合金制造的。TiCl4是制备金属钛的重要中间体。某小组的同学利用如下装置在实验室制备TiCl4 (夹持装置略去)。
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已知:TiCl4易挥发,高温时能与O2反应,不与HCl反应,易水解,生成白色沉淀,熔点为-24 ℃,沸点为136.4 ℃。
回答下列问题:
(1)装置A分液漏斗上方的胶皮管的作用是________________________。
(2)装置B中盛装的试剂为________,装置B中长玻璃管的作用为
________________________________________________________________________。
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(3)装置C中除生成TiCl4外,还生成一种气态不成盐氧化物,该反应的化学方程式为_______________________________________________。
(4)在通入Cl2前,先打开开关K,从侧管持续通入一段时间的CO2气体的目的是________________________________________________。
(5)装置E中盛装试剂为浓硫酸,其作用为______________________。
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(6)为测定所得TiCl4的纯度:取20.0 g锥形瓶中所得产品加入烧杯中,再加入适量蒸馏水,待TiCl4充分反应后,过滤,洗涤,所得固体经过焙烧得到TiO2固体8.0 g。则产品的纯度为________%。[已知TiCl4+(2+n)H2O===TiO2·nH2O↓+4HCl]
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课时梯级训练(10)
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