2.2 第2课时 氯气的实验室制法 氯离子的检验-【精彩三年】2024-2025学年高中化学必修1课程探究与巩固PPT课件（人教版2019）

第二节　氯及其化合物 第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第2课时　氯气的实验室制法　氯离子的检验 课程解读 课标要点 学科素养 氯气的实验室制法 通过利用氯元素的价态变化设计氯气的实验室制法，以培养学生科学探究与创新意识的核心素养 氯离子的检验 通过对氯离子的检验方法的学习，培养学生宏观辨识与微观探析的核心素养 目录 CONTENTS 教材整体初识 构建与探源 01 02 ___________________________________ —学科素养 对基本问题充分掌握— ____________________________________ —学科素养 对学科素养融会贯通— 命题整体感知 尝试与研析 01 _______________________________ —学科素养 对基本问题充分掌握— 教材整体初识 构建与探源 教材整体初识 构建与探源 知识点一　氯气的实验室制法 1．实验室用MnO2和浓盐酸加热反应制取Cl2， 反应的化学方程式为 ____________________________________________，离 子方程式为____________________________________________。该反应中的氧化剂是________，还原剂是________，盐酸在该反应中体现的性质有_______性和______性。 MnO2 HCl 还原 酸 教材整体初识 构建与探源 2．该实验中收集Cl2的方法为_________________。 3．烧杯中NaOH溶液的作用是_______________________________，发生反应的离子方程式为____________________________________。 【提醒】实验室制Cl2，除用MnO2外，也可以用其他氧化剂，如KMnO4、NaClO、Ca(ClO)2、KClO3等，这些氧化剂氧化性很强，不需要加热即可反应。 向上排空气法 吸收多余的Cl2，防止污染环境 Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O 教材整体初识 构建与探源 知识点二　氯离子的检验 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。 教材整体初识 构建与探源 所加 试剂 加入AgNO3溶 液的实验现象 加入稀硝酸 的实验现象 离子方程式 稀盐酸 _______________ _______________ _________________________ NaCl 溶液 _______________ ________________ _________________________ Na2CO3 溶液 _______________ ______________________ _______________________________ ________________________________ 产生白色沉淀 沉淀不溶解 Ag＋＋Cl－===AgCl↓ 产生白色沉淀 沉淀不溶解 Ag＋＋Cl－===AgCl↓ 产生白色沉淀 沉淀溶解，有气体放出 Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋CO2↑＋H2O 教材整体初识 构建与探源 2．氯离子的检验方法 (1)原理：________________________(填离子方程式)。 (2)操作方法：向被检测的溶液中滴入适量____________，使其酸化，然后滴入________________。 (3)现象：产生________________。 Ag＋＋Cl－===AgCl↓ 稀硝酸 AgNO3溶液 白色沉淀 教材整体初识 构建与探源 探本思辨 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)氯气的发生装置所使用的玻璃仪器有酒精灯、圆底烧瓶、长颈漏斗。(　　) (2)制备氯气时，安装完整套装置后即可向圆底烧瓶中加入MnO2固体。(　　) (3)为节省试剂，可改用稀盐酸与MnO2在加热条件下制备氯气。(　　) × × × 教材整体初识 构建与探源 (4)氯气有毒，可用澄清石灰水代替NaOH溶液吸收多余的氯气。(　　) (5)检验自来水中的Cl－时，可先用稀盐酸酸化，再加AgNO3溶液。(　　) × × 02 —学科素养 对学科素养融会贯通— 命题整体感知 尝试与研析 _____________________________ 类型一　氯气的实验室制法 制备氯气的优化装置 类型一　氯气的实验室制法 (1)化学原理 实验室通常用浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应来制备氯气，随着反应的进行，盐酸的浓度逐渐降低，当盐酸浓度降低到一定程度后，反应停止。 也可以用高锰酸钾、氯酸钾、次氯酸钠等强氧化剂代替二氧化锰在常温下制取氯气，涉及反应：2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O、KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O、NaClO＋2HCl(浓)===NaCl＋Cl2↑＋H2O。 类型一　氯气的实验室制法 (2)除杂装置(洗气瓶) Cl2中含有少量HCl、水蒸气，可将气体先通过饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸(或P2O5或CaCl2)除去水。 (4)验满 ①观察法：观察到集气瓶内充满黄绿色气体。 类型一　氯气的实验室制法 ②试剂法：打开集气瓶的玻璃片，将湿润的碘化钾淀粉试纸或蓝色石蕊试纸靠近集气瓶口，碘化钾淀粉试纸立即变蓝或蓝色石蕊试纸立即出现先变红后褪色的现象。 (5)吸收装置 氯气有毒，有毒气体必须吸收，防止污染空气。一般用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气： Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。 类型一　氯气的实验室制法 例题　下面是某学生在实验室中制取干燥纯净的氯气及吸收多余氯气的装置图。 (1)该装置图中有哪些错误？请分别指 出(可不填满，也可补充)： ①__________________。 ②___________________________。 ③_______________________________________________________。 使用了稀盐酸 圆底烧瓶下缺少酒精灯 盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒了 类型一　氯气的实验室制法 ④_____________________________________________。 (2)在改正后的装置中，各溶液起什么作用？ ①饱和食盐水的作用是_________________。 ②浓硫酸的作用是________________。 ③氢氧化钠溶液的作用是_______________________________。 (3)写出气体发生装置中反应的化学方程式： ____________________________________________。 两个洗气瓶中导管的进气口与出气口位置颠倒了 吸收氯化氢 吸收水蒸气 吸收多余的氯气，防止污染空气 类型一　氯气的实验室制法 (4)写出氯气通入氢氧化钠溶液中发生反应的化学方程式： ______________________________________。 Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O 类型一　氯气的实验室制法 巩固与变化 1．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，控制反应，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 类型一　氯气的实验室制法 【解析】确定实验室制取气体的操作顺序时要注意：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。 类型一　氯气的实验室制法 2．2024·嘉兴一中高一某研究性学习小组的同学设计了用二氧化锰与浓盐酸反应制取纯净而干燥的氯气的实验，其实验装置如图所示。 (1)指出装置中的一处错误： _______________________________。 (2)实验开始前必须进行的一项操作是 ___________________。 (3)如果将过量的二氧化锰与含14.6 g HCl 的浓盐酸混合加热，充分反应 装置D中进气管和出气管接反了 检查装置气密性 类型一　氯气的实验室制法 后生成的氯气明显少于7.1 g。其主要原因有_________________________ _______________________________________________________________ ____________。 (4)导管L的作用是__________________________。 (5)装置C中盛装的液体是____________。 随着反应的进行，浓盐酸 浓度逐渐减小，变为稀盐酸，不能继续和MnO2反应；浓盐酸挥发使部 分HCl损失 平衡气压，使液体顺利流下 浓硫酸 类型二　物质的检验与鉴别 1．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。 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。取少量溶液于小试管中，不得在原试剂中进行检验。 ②要“先现象，后结论”。先叙述观察到的现象，再下结论。 类型二　物质的检验与鉴别 类型二　物质的检验与鉴别 ①用pH试纸测定溶液的酸碱性，结果pH试纸显红色。 ②取2 mL溶液用BaCl2溶液和稀硝酸进行检验，结果生成了白色沉淀。 ③将②中所得的混合物充分静置后，取其上层澄清的液体用AgNO3溶液和稀硝酸进行检验，结果又生成了白色沉淀。 (1)溶液中一定存在的离子是______________， 类型二　物质的检验与鉴别 一定不存在的离子是__________。 (2)在上述实验操作中，有错误的步骤是______(填序号)。对该错误改正的方法是__________________________________________________。 (3)改正错误操作后，还不能确定在溶液中是否存在的离子是 ______________。 ③ 另取原溶液2mL，用AgNO3溶液和稀硝酸进行检验 类型二　物质的检验与鉴别 类型二　物质的检验与鉴别 巩固与变化 1．2024·东海中学高一下列对于某些离子的检验及结论一定正确的是(　　) D．加入碳酸钠溶液产生白色沉淀，再加盐酸，白色沉淀消失，原溶液中一定含有Ba2＋ C 类型二　物质的检验与鉴别 类型二　物质的检验与鉴别 2．有一包粉末，可能由NaCl、Na2CO3、FeCl3 、MgCl2中的一种或几种组成。现做如下实验： ①取少量粉末，加水溶解得无色透明溶液； ②取①所得溶液少许加入NaOH溶液，无明显现象； ③另取少量粉末滴加稀盐酸，无明显现象。 (1)由实验①可知，原粉末中一定没有_________；实验②可说明原粉末中没有__________；实验③说明原粉末中没有__________。(均填化学式) FeCl3 MgCl2 Na2CO3 类型二　物质的检验与鉴别 (2)根据上述实验，可得出原粉末的组成是________，确定该粉末中的阴离子的操作方法是_______________________________________________ _______________________________________________________________ _______________。 NaCl 取原粉末少许于试管中，加入蒸馏水溶解，先加入 适量稀硝酸酸化，再滴加硝酸银溶液，若出现白色沉淀，证明原粉末中 的阴离子为Cl－ 类型二　物质的检验与鉴别 课堂检测 1．下列装置可用于实验室制氯气并回收二氧化锰的实验，能达到实验目的的是(　　) A．用装置甲制取氯气 B．用装置乙除去氯气中的少量氯化氢 C．用装置丙分离出MnCl2溶液中的固体MnO2 D．用装置丁称得回收的二氧化锰质量为5.36 g C 类型二　物质的检验与鉴别 【解析】二氧化锰与浓盐酸反应需要加热，题图中没有加热仪器，A错误；氯气、氯化氢都能与碳酸氢钠溶液反应，都能被碳酸氢钠溶液吸收，且氯化氢与碳酸氢钠反应生成二氧化碳，引入杂质，同时洗气时应进气管长出气管短，B错误；MnO2不溶于水，分离MnCl2溶液中的MnO2固体可用过滤方法，C正确；托盘天平精确度为0.1 g，D错误。 类型二　物质的检验与鉴别 2．检验某溶液中是否含有Cl－，下列操作正确的是(　　) A．取样，滴加AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成 B．取样，先加稀硫酸酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成 C．取样，先加盐酸酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成 D．取样，加入足量稀硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液，再取上层清液加少量AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成 D 类型二　物质的检验与鉴别 类型二　物质的检验与鉴别 3．2024·玉环中学高一实验室可用下列反应制取氯气： 2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。 (1)该反应中氧化剂是____________；被还原的元素是______；氧化产物是_______。 (2)用单线桥法标出该反应中电子转移的方向和数目： _____________________________________________________。 (3)若该反应中有a个KMnO4参加反应，被氧化的HCl为______个，转移电子数为______。(用含a的表达式表示) KMnO4 Mn Cl2 5a 5a 类型二　物质的检验与鉴别 【解析】(3)根据化学方程式2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，2个KMnO4参加反应，消耗HCl 16个，其中被氧化的HCl为10个，转移电子10个，所以若有a个KMnO4参加反应，转移电子数为5a，被氧化的HCl为5a个。 类型二　物质的检验与鉴别 4．用二氧化氯(ClO2)、高铁酸钠(Na2FeO4)等新型净水剂代替传统的净水剂Cl2，对淡水进行消毒是城市饮用水处理的新技术。ClO2和Na2FeO4在水处理过程中分别被还原为Cl－和Fe3＋。 (1)高铁酸钠之所以能净水，除它本身具有强氧化性外，另一个原因可能是_____________________________________________________________ _______________。 (2)二氧化氯是一种黄绿色、有刺激性气味的气体，其熔点为－59 ℃，沸点为11.0 ℃，易溶于水。ClO2可以看作是亚氯酸(HClO2)和氯酸 铁离子与水反应生成Fe(OH)3胶体，具有吸附性，可吸附水中的杂 质和悬浮物 类型二　物质的检验与鉴别 (HClO3)的混合酸酐，工业上用稍潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60 ℃时反应制得。某学生用如图所示装置模拟工业制取及收集ClO2，其中A为ClO2的发生装置，B为ClO2的收集装置，C为尾气吸收装置。 ①A部分还应添加温度控制(如水浴加热)装 置，B部分还应补充________装置。 ②C装置中应装的试剂为______________，C装置中发生反应的化学方程式为____________________________________________。 冷凝 NaOH溶液 2ClO2＋2NaOH===NaClO2＋NaClO3＋H2O 类型二　物质的检验与鉴别 【解析】(1)高铁酸钠杀菌后铁元素被还原为Fe3＋，Fe3＋与水反应生成Fe(OH)3胶体，能吸附杂质和悬浮物而净水。 (2)①二氧化氯的沸点低，B为ClO2的收集装置，B装置应补充(冰水)冷凝装置；②C为尾气吸收装置，可选择NaOH溶液来吸收尾气，发生的反应为2ClO2＋2NaOH===NaClO2＋NaClO3＋H2O。 类型二　物质的检验与鉴别 5．2024·仙居中学高一回答下列问题。 (1)利用上图装置探究“84”消毒液与洁厕灵(主要成 分为盐酸)的反应，当注射器中的洁厕灵注入试 管中时，可观察到pH试纸出现的现象是 ________________________，棉花团上蘸有的溶液A的作用是 _________________________________________。 (2)家庭中常用消毒液(主要成分为NaClO)与洁厕灵清洁卫生，两者同时 pH试纸先变红后褪色 吸收多余的氯气，防止氯气逸出污染环境 类型二　物质的检验与鉴别 使用容易引起中毒，写出反应的离子方程式： ________________________________。 (3)资料查得：“84”消毒液与双氧水混合会反应产生一种常见的无色无味气体，且消毒能力大大降低，写出该反应的离子方程式： _______________________________________。 ClO－＋2H＋＋Cl－===Cl2↑＋H2O ClO－＋H2O2===Cl－＋O2↑＋H2O 类型二　物质的检验与鉴别 【解析】(1)“84”消毒液与洁厕灵反应生成氯气，氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸具有漂白性，可观察到湿润的pH试纸先变红后褪色；氯气有毒，所以棉花团上蘸有的溶液A的作用是吸收多余的氯气，防止氯气逸出污染环境。(2)消毒液(主要成分为NaClO)与洁厕灵(主要成分为盐酸)同时使用会发生氧化还原反应产生NaCl、Cl2、H2O，产生的氯气会引起中毒，该反应的离子方程式为ClO－＋2H＋＋Cl－===Cl2↑＋H2O。(3)“84”消毒液与双氧水混合会反应产生一种常见的无色无味气体，且消毒能力大大降低，说明双氧水被次氯酸钠氧化为氧气，次氯酸钠被还原为氯化钠，该反应的离子方程式为ClO－＋H2O2===Cl－＋O2↑＋H2O。 温馨说明：课后请完成高效作业10 感谢聆听，再见！ MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O 2Ag＋＋CO===Ag2CO3↓、 (3)收集方法 MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 2．物质检验的“三个原则” 即一看(颜色、状态)、二嗅(气味)、三实验(加试剂)，根据实验现象的不同，检验离子的方法可归纳为三类：①生成气体，如NH、CO等的检验；②生成沉淀，如Cl－、SO等的检验；③显现特殊颜色，如 Cu2＋、Fe3＋等的检验。 例题　某同学对一份稀溶液做初步分析后发现，溶液无色、澄清，其中可能含有SO、Na＋、CO、H＋、NO、Cl－中的若干种，然后又做了如下实验，以确定这些离子是否大量存在。 H＋、SO CO Na＋、NO 【解析】①pH试纸显红色，说明溶液中有大量的H＋，则CO不能大量存在；②用BaCl2溶液和稀硝酸检验时生成了白色沉淀，说明溶液中有SO；③BaCl2溶液中含有Cl－，所以该步操作是错误的，应另取原溶液进行检验，以确定溶液中是否存在Cl－。 A．加入稀盐酸产生无色气体，原溶液中一定含有CO B．加入氯化钡溶液有白色沉淀产生，原溶液中一定含有SO C．加入硝酸银溶液产生白色沉淀，再加入稀硝酸，白色沉淀不消 失，则原溶液中一定含有Cl－ 【解析】加入稀盐酸产生无色气体，该气体可能是CO2，也可能是SO2，则原溶液中可能含有CO或HCO，也可能含有SO或HSO，A错误；加入氯化钡溶液有白色沉淀产生，该沉淀可能是BaSO4、BaCO3、AgCl等，则原溶液中可能含有SO、CO或Cl－等，B错误；加入硝酸银溶液产生白色沉淀，再加入稀硝酸，白色沉淀不消失，该白色沉淀是AgCl，则原溶液中一定含有Cl－，C正确；加入碳酸钠溶液产生白色沉淀，再加盐酸，白色沉淀消失，该白色沉淀可能是BaCO3，也可能是CaCO3，因此原溶液中不一定含有Ba2＋，D错误。 【解析】滴加AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，溶液中可能含有SO，故A错误；硫酸和AgNO3反应生成Ag2SO4白色沉淀，故B错误；用盐酸酸化时引入Cl－，所以不能确定原溶液中是否含有Cl－，故C错误；先加稀硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液，排除CO、SO、SO等的干扰，再取上层清液加AgNO3溶液，有白色沉淀生成即证明原溶液中含有Cl－，故D正确。 $$