内容正文:
第二章 海水中的重要元素——钠和氯
第二节 氯及其化合物
第2课时 氯气的实验室制法、Cl-的检验
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第二章 海水中的重要元素——钠和氯
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新知学习探究
01
CONTENTS
03
知能达标训练
02
随堂巩固演练
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分液漏斗、圆底烧瓶
除去Cl2中少量的HCl气体
干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气)
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NaOH溶液
吸收过量的氯气,防止污染环境
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有白色沉淀生成
沉淀不溶解
有白色沉淀生成
沉淀不溶解
有白色沉淀生成
沉淀溶解,有气泡产生
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稀硝酸
AgNO3溶液
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知能达标训练
03
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[素养目标] 1.掌握氯气的制备原理及装置,设计实验探究氯气性质及含氯化合物的制备,培养科学探究与创新意识的化学学科素养。2.掌握Cl-的检验方法,培养证据推理与模型认知的化学学科素养。
知识点一 氯气的实验室制法
1.反应原理
实验室常用强氧化剂(如MnO2、KMnO4等)氧化浓盐酸等来制取氯气:
MnO2+4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
2.仪器装置
(1)气体发生装置类型:固+液eq \o(――→,\s\up17(△))气。
(2)发生装置所用仪器的名称为_______________________。
(3)装置C的作用是______________________________。
(4)装置D的作用是________________________________________。
3.收集方法
(1)向上排空气法(氯气密度大于空气)。
(2)排饱和食盐水法(氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度很小,用此法也可除去实验中挥发产生的氯化氢气体)。
4.尾气处理
(1)仪器装置图中烧杯F中盛放的液体是_______________。
(2)该液体的作用是___________________________________。
1.在反应MnO2+4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O中,
(1)写出上述反应的离子方程式。
(2)若所用浓盐酸中含有146 g HCl,跟足量MnO2充分反应时,能否生成
71 g Cl2?
提示:(1)MnO2+4H++2Cl-eq \o(=====,\s\up17(△))Mn2++Cl2↑+2H2O。
(2)由于MnO2只能与浓盐酸反应,但随着反应的进行盐酸浓度会越来越小,当变为稀盐酸时,反应就自行停止了,所以盐酸一定会有剩余,则146 g HCl不能完全反应,则生成的Cl2一定少于71 g。
2.如图所示为实验室中常见的气体制备和收集装置。
(1)写出编号仪器的名称:
甲____________________;乙____________________。
(2)实验室用C装置来制取CO2,使用该装置制取气体的突出优点是__________________________________________________。
(3)检验CO2气体反应的化学方程式为_______________________________
____________________________________________________________________。
提示:(1)酒精灯 铁架台
(2)可以控制化学反应的快慢
(3)Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O
3.现提供下列实验装置:
(1)写出B装置中仪器甲的名称:____________________。
(2)以高锰酸钾为原料制备氧气,还原产物是_________________________ (填名称),该反应的化学方程式为:_____________________________________。
(3)过氧化钠(Na2O2)是一种淡黄色粉末状固体,是航空航天、潜水艇的供氧剂。常温下与水反应制取氧气,选择的发生装置是___________(填字母)。检验该装置气密性的操作方法:____________________________________________。
提示:(1)分液漏斗
(2)锰酸钾、二氧化锰 2KMnO4eq \o(=====,\s\up17(△))K2MnO4+MnO2+O2↑
(3)B 将该装置与D装置相连,向水槽中加水没过导管口,关闭分液漏斗下端活塞,用酒精灯微热或热毛巾捂锥形瓶的底部,若导管口有气泡,撤去酒精灯或热毛巾后,导管中有一段水柱,则装置气密性良好
实验室制取气体装置的设计模型
1.下列能达到实验目的的是( )
A.①除去杂质气体CO2
B.②收集并吸收多余的Cl2
C.③干燥Cl2
D.④吸收HCl制盐酸
解析 A项,导气管应该“长进短出”;B项,Cl2密度比空气密度大,Cl2会直接进入NaOH溶液,收集不到气体;D项,HCl易溶于水,会发生倒吸。
答案 C
2.欲用如图所示装置制备干燥的氯气,下列相关说法正确的是( )
A.烧瓶内装入的固体是MnO2
B.按气流方向,装置的连接顺序是aedcbgfcbh
C.装置乙可干燥氯气,防止装置戊中水蒸气进入集气瓶
D.可用干燥的淀粉碘化钾试纸检验氯气
解析 MnO2与浓盐酸反应需要加热,装置甲没有加热装置,故A错误;收集Cl2的方法应为向上排空气法,装置的连接顺序是aedcbfgcbh,故B错误;装置乙是干燥装置,实验目的是制得干燥的氯气,装置乙要用到两次,既要除去生成Cl2中的水蒸气,又要防止戊中的水蒸气进入,故C正确;检验氯气需要湿润的淀粉碘化钾试纸,故D错误。
答案 C
3.在实验室采用如图装置制备并收集气体(下列试剂均可反应且能生成对应的气体),合理的是( )
选项
化学试剂
制备的气体
A
Na2CO3和H2SO4(稀)
CO2
B
MnO2和H2O2
O2
C
NaCl和H2SO4(浓)
HCl
D
Na和H2O
H2
解析 CO2密度大于空气,收集装置中应该长进短出,A错误;O2密度大于空气,收集装置中应该长进短出,B错误;浓硫酸和氯化钠常温不反应,C错误;钠和水生成氢气,氢气密度小于空气,收集装置中应该短进长出,D正确。
答案 D
知识点二 Cl-的检验
1.氯离子的检验实验
试液
2~3 mL
实验现象
离子方程式
滴入几滴硝酸银溶液
加入少量稀硝酸
①稀盐酸
__________________
_____________
Cl-+Ag+===AgCl↓
②氯化钠溶液
__________________
_____________
Cl-+Ag+===AgCl↓
③碳酸钠溶液
__________________
_____________ ____________
COeq \o\al(2-,3)+2Ag+===Ag2CO3↓、Ag2CO3+2H+===2Ag++CO2↑+H2O
2.氯离子检验方法
(1)试剂:________、_____________。
(2)方法:先加稀硝酸,再加AgNO3溶液。
(3)现象:产生白色沉淀。
(4)原理:Ag++Cl-===AgCl↓。
1.检验Cl-时,加入稀硝酸的目的是什么?
提示:加稀硝酸酸化的目的是排除COeq \o\al(2-,3)的干扰,因为Ag2CO3可溶于稀硝酸,而AgCl不溶。
2.有一包白色固体,它可能含有KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种,现进行如下实验:
①溶于水,得无色溶液;
②向上述溶液中滴加AgNO3溶液,生成白色沉淀;
③再滴加稀硝酸,沉淀减少但不完全消失,同时有气泡生成。
根据上述现象判断:
(1)白色固体一定含有的成分是_____________________,可能含有的成分是_________。
(2)写出上述实验中有关反应的离子方程式:__________________________
____________________________________________________________________。
提示:(1)KCl和K2CO3 KNO3
(2)Ag++Cl-===AgCl↓、2Ag++COeq \o\al(2-,3)===Ag2CO3↓、Ag2CO3+2H+===2Ag++H2O+CO2↑
1.氯离子的检验及答题规范
2.氯离子检验注意事项
(1)检验时要加稀硝酸,排除COeq \o\al(2-,3)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)若被检测的溶液中含有SOeq \o\al(2-,4),需先用Ba(NO3)2溶液除去SOeq \o\al(2-,4),然后再加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液,检验Cl-的存在。
1.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-
解析 可能有COeq \o\al(2-,3)、SOeq \o\al(2-,4)等的干扰,A错误;加入盐酸,引入Cl-,B、C错误;硝酸酸化排除COeq \o\al(2-,3)等其他离子的干扰,加硝酸银溶液得到不溶于稀硝酸的白色沉淀即为AgCl,由此说明原溶液中有Cl-,D正确。
答案 D
2.下面是两位同学设计的证明碳酸钠样品中是否含有氯化钠的实验方案。
甲:取样品少许加入试管中,加入适量的蒸馏水使之溶解,配成溶液,然后加入AgNO3溶液,观察是否有白色沉淀生成。
乙:取样品少许加入试管中,加入适量的自来水使之溶解,配成溶液,然后滴加稀硝酸酸化的AgNO3溶液,观察是否有白色沉淀生成。
(1)两个方案均有不合理之处,请指出:
甲:_________________________________________________________。
乙:_________________________________________________________。
(2)合理的实验方案为___________________________________________。
解析 甲方案中没有用稀硝酸排除COeq \o\al(2-,3)的干扰,Ag2CO3也是白色沉淀;乙方案中用自来水配制溶液,自来水中含有Cl-,影响Cl-的检验。
答案 (1)AgNO3溶液没有用稀硝酸酸化,不能排除COeq \o\al(2-,3)的干扰 用自来水配制溶液会引入Cl-,影响Cl-的检验
(2)取少许样品加入试管中,加入适量的蒸馏水配成溶液,然后加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成
1.(2025·广西百色月考)自来水厂水质检验员在自来水出厂前需对水中的氯离子等进行检测。实验室检验氯离子的试剂是( )
A.稀硝酸和AgNO3溶液
B.Na2CO3溶液
C.稀硝酸和Ba(NO3)2溶液
D.稀硫酸
解析 氯离子检测时应先加入稀硝酸排除OH-、COeq \o\al(2-,3)、SOeq \o\al(2-,4)的干扰,再加入硝酸银溶液,产生不溶于水的白色沉淀,故选A。
答案 A
2.(2024·广东卷)1810年,化学家戴维首次确认“氯气”是一种新元素组成的单质。兴趣小组利用以下装置进行实验。其中,难以达到预期目的的是( )
A
B
制备Cl2
净化、干燥Cl2
C
D
收集Cl2
验证Cl2的氧化性
解析 利用浓盐酸和MnO2反应制氯气需要加热,图中缺少加热装置,且分液漏斗内应盛装浓盐酸,不能达到预期目的;故选A。
答案 A
3.下列制备气体的原理正确并能用如图装置(夹持仪器略)进行反应和气体收集的是( )
A.MnO2与浓盐酸反应制取Cl2
B.H2O2与MnO2制取O2
C.石灰石与稀硫酸反应制取CO2
D.Cu与稀硫酸反应制取H2
解析 MnO2与浓盐酸反应制取Cl2需要加热,A不选;H2O2与MnO2制取O2,反应不需加热,且氧气不溶于水,可以用排水法收集,B选;石灰石与稀硫酸反应生成的硫酸钙是微溶物质,会覆盖在石灰石表面,阻碍石灰石和稀硫酸的进一步接触,反应会很快停止,不适合制取CO2,C不选;Cu与稀硫酸不反应,不能制取H2,D不选。
答案 B
4.实验室制备氯气的化学方程式是MnO2+4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))MnCl2+2H2O+Cl2↑。下列关于实验室制氯气的说法错误的是( )
A.还原剂是HCl,氧化剂是MnO2
B.每生成1个Cl2,转移2个电子
C.每消耗87 g MnO2,起还原作用的HCl为146 g
D.生成的氯气中含有水蒸气和HCl
解析 在MnO2+4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))MnCl2+2H2O+Cl2↑中,MnO2是氧化剂,HCl是还原剂,每生成1个Cl2转移2个电子;但在参加反应的146 g HCl中,只有73 g HCl被氧化,即起还原作用的HCl为73 g;由于浓盐酸易挥发且反应需要加热,因此生成的氯气中含有水蒸气和HCl。
答案 C
5.(2025·江苏南京期中)氯可形成多种含氧酸盐,广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用如图装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO。
回答下列问题:
(1)盛放浓盐酸的仪器名称是_______________,圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为____________________________________________________________,实验室也可选用下列物质______________(填字母)代替MnO2。
A.NaClO B.NaCl C.NaOH
D.KMnO4
(2)a中的试剂为____________________,b中采用的加热方式是__________,b中反应的离子方程式是______________________________________________。
(3)c中采用冰水的目的是_______________________,装置d的作用是________________________________。
(4)反应结束后,取出b中试管,经_____________________,过滤,冰水洗涤,干燥,得到KClO3晶体。
解析 (1)二氧化锰氧化浓盐酸生成Cl2,次氯酸钠、高锰酸钾也可以氧化浓盐酸制备氯气,即可选择AD;
(2)制备的氯气中混有HCl,与KOH反应生成KCl,使氯酸钾纯度降低,因此a装置中盛放的试剂为饱和食盐水,除去氯气中的HCl;b中氯气与KOH溶液在加热的条件下反应,离子方程式是:3Cl2+6OH-eq \o(=====,\s\up17(△))5Cl-+ClOeq \o\al(-,3)+3H2O;
(3)根据实验目的,c中反应生成次氯酸钠,但温度较高时会生成氯酸盐,因此c装置采用冰水冷却的目的是防止NaClO3生成;
(4)反应结束后,取出b中试管,经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、冰水洗涤、干燥,得到氯酸钾晶体。
答案 (1)分液漏斗 MnO2+4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O AD
(2)饱和食盐水 水浴加热 3Cl2+6OH-eq \o(=====,\s\up17(△))5Cl-+ClOeq \o\al(-,3)+3H2O
(3)防止NaClO3生成 吸收尾气氯气,防止污染环境
(4)蒸发浓缩、冷却结晶
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