第2章 第2节 氯及其化合物 课时2 氯气的实验室制法 氯离子的检验 -【正禾一本通】2025-2026学年高一化学必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（人教版 单选版）

本讲义聚焦氯气的实验室制法与氯离子检验两大核心知识点，系统梳理氯气制备的反应原理（如MnO₂与浓盐酸反应、不同氧化剂选择）、装置设计（发生、除杂、收集、尾气处理）及注意事项，衔接氯离子检验的实验方案（AgNO₃与稀硝酸联用）与干扰排除（如CO₃²⁻、SO₄²⁻处理），构建“反应原理→装置选择→实验操作→问题解决”的学习支架。 资料以问题链驱动探究（如分析除杂顺序培养科学思维），结合对比实验（氯离子检验四组试剂对比提升科学探究能力），融入氯碱工业等实际应用渗透科学态度，课中助力教师引导学生深度思考，课后通过判断题、例题及归纳总结帮助学生巩固知识、查漏补缺。

课时2　氯气的实验室制法　氯离子的检验　►对应学生用书P66 1．学会氯气的实验室制备和氯离子的检验，分析探究实验注意事项。 2．了解氯气的发现史，学习科学家的研究精神及勤于钻研、严谨求实的科学态度　 「任务一」　学会氯气的实验室制法 实验室制取干燥、纯净Cl2的实验流程如图所示。 问题1.从价态角度分析发生装置中进行的反应，MnO2的作用是什么？除了MnO2能与浓盐酸反应制Cl2外，还有哪些试剂可以制备氯气？举例说明。 提示：发生装置的作用是实现HCl→Cl2的转化，Cl的化合价－1→0，则MnO2中Mn的化合价降低，反应中MnO2的作用是作氧化剂；KMnO4、Ca(ClO)2、K2Cr2O7等这些常见的氧化剂氧化性较强，氧化浓盐酸时可以制备Cl2。 【提醒】 氯酸钾不能用来与浓盐酸反应制备氯气，因为会形成二氧化氯，不能得到纯净的氯气。2ClO＋2Cl－＋4H＋===Cl2↑＋2ClO2↑＋2H2O。 问题2.分析从发生装置中流出的气体成分，推测洗气瓶中饱和食盐水、浓硫酸的作用分别是什么？上述两个除杂装置能否颠倒？为什么？ 提示：从发生装置中流出的气体主要是Cl2，还会混有HCl和水蒸气，饱和食盐水的作用是除去Cl2中混有的HCl，浓硫酸的作用是除去Cl2中混有的水蒸气；不能颠倒，若颠倒则收集不到干燥的Cl2。 问题3.实验流程图中收集Cl2的方法是_________________，除此外还可用__________________________法收集Cl2。 提示：向上排空气法　排饱和食盐水 问题4.尾气处理装置发生的反应为_____________________________(用化学方程式表示)；某同学认为可以用澄清石灰水代替氢氧化钠溶液进行尾气处理，同时还可以制得漂白粉，你认为该同学的想法是否合理？ 提示：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O　不合理。澄清石灰水的浓度很小，不能确保氯气被完全吸收，制备漂白粉应该利用氯气与石灰乳反应。 1．实验室制取Cl2的原理：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(用化学方程式表示)。 2．仪器装置及作用 (1)主要仪器有铁架台、酒精灯、圆底烧瓶、分液漏斗、集气瓶、烧杯等。Cl2的制备装置如图所示。 (2)验满方法(3种) ①观察到集气瓶中充满黄绿色气体，则证明已集满。 ②将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。 ③将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。 (3)尾气吸收装置中发生反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。 1．实验室制取Cl2的离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2+＋Cl2↑＋2H2O(√) 2．实验室制取的Cl2中混有HCl气体，可通过盛有碱石灰的干燥管除去(×) 3．MnO2与稀盐酸在加热条件下也可制取Cl2(×) 4．在实验室制取Cl2的试剂中，HCl只做还原剂(×) 5．Cl2尾气可用饱和的澄清石灰水吸收处理(×) 6．实验室可以用排水法收集Cl2(×) 突破1　实验室制备氯气的反应原理 【例1】 实验室制备Cl2是利用氧化剂将浓盐酸中的Cl－氧化生成Cl2。 (1)利用软锰矿(主要成分是MnO2)制备Cl2。反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，其中氧化剂是__________，还原剂是________，氧化剂和还原剂粒子数之比为________。每生成1个Cl2，转移________个电子，HCl除了表现还原性，还表现出__________性。 (2)利用KMnO4快速制得Cl2。KMnO4是一种强氧化剂，常温下即可与浓盐酸反应生成Cl2，反应的化学方程式为______________________________，其中作还原剂的HCl与参加反应的HCl分子数之比为________。 (3)利用漂白粉制备Cl2。某同学利用如下装置制备Cl2，并利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4，装置如图所示(夹持装置略)： 装置A中a的作用是________________________；装置C中的试剂为__________；装置A中制备Cl2的化学方程式为________________________________________________________________________。 (4)含有146 g HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应，能生成71 g Cl2吗，为什么？________________________________________________________________________ 答案：(1)MnO2　HCl　1∶2　2　酸 (2)2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O　5∶8 (3)平衡气压，使浓盐酸顺利滴下　NaOH溶液　Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O (4)不能。有两个原因：一是浓盐酸有挥发性；二是随着反应的进行，盐酸浓度变小，Cl－的还原性减弱，MnO2不能再氧化HCl，此反应不再进行。 解析：(1)反应中MnO2中Mn的化合价从＋4→＋2，作氧化剂，HCl中Cl的化合价从－1→0，作还原剂；每4个HCl参加反应，2个作还原剂，2个作为酸参与反应；每生成1个Cl2，转移2个电子。 (2)KMnO4是一种强氧化剂，常温下即可与浓盐酸反应生成Cl2，酸性条件下，KMnO4中Mn从＋7→＋2，其反应的化学方程式为2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，分析化学方程式可知，参加反应的16个HCl分子，有10个转化为5个Cl2，故作还原剂的HCl分子与参加反应的HCl分子数之比为5∶8。 (3)恒压滴液漏斗的导管可平衡气压，使浓盐酸顺利滴下；装置C为尾气处理装置，用于吸收未反应的Cl2；漂白粉中含有Ca(ClO)2，与浓盐酸发生氧化还原反应，生成CaCl2、Cl2和H2O。 (4)该实验条件下，Cl－的还原性强弱与其溶液的酸碱性及浓度有关，酸性越强、Cl－浓度越大，还原性越强。 【归纳总结】 1．稀盐酸与MnO2不反应，制取氯气时必须选用浓盐酸；加热温度不宜过高，以减少氯化氢的挥发。 2．制取的氯气有毒，且在加热时容易逸出，所以应选用分液漏斗，而不用长颈漏斗。 3．尾气处理时，不能用澄清石灰水吸收氯气，因为澄清石灰水中的Ca(OH)2含量少，吸收不完全。 4．实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的氯气，再拆卸装置，避免污染空气。 ◎苏教版第一册P59 实验表明，电解饱和食盐水可以得到黄绿色的氯气，同时生成氢气和氢氧化钠，所发生反应的化学方程式为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2 ↑＋Cl2 ↑。以电解饱和食盐水为基础制取氯气、烧碱等产品的工业称为氯碱工业，它是目前化学工业的重要支柱之一。 突破2　实验室制取气体的基本思路 (1)设计气体制取装置的基本思路 (2)气体制取装置的连接顺序 (3)各种实验装置 ①常见发生装置 ②常见净化装置 ③常见收集装置 ④常见尾气处理装置 【例2】 (2022·广东卷)实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后，按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是(　　 ) 　　　 　　　 解析：选D。浓盐酸易挥发，挥发出的HCl可以用饱和食盐水除去，再用浓硫酸干燥氯气，故A正确；氯气的密度比空气大，则用向上排空气法收集氯气，故B正确；干燥的氯气不能使干燥的红布条褪色，能使湿润的红布条褪色，可用于检验氯气的性质，故C正确；氯气在水中的溶解度较小，因而不能用水作尾气处理的试剂，应选用氢氧化钠溶液，故D错误。 1．(2025·福州高级中学高一上期末)实验室制取Cl2并验证其部分性质，实验原理及装置均正确的是(　　 ) A．用装置甲制备氯气 B．用装置乙收集氯气 C．用装置丙测氯水的pH D．用装置丁吸收尾气 答案：B 2．工业上，氯气主要用于生产塑料、合成纤维、染料、农药、消毒剂以及各种氯化物。某种制备氯气的反应原理如图所示。下列说法正确的是(　　 ) A．反应①②③均为氧化还原反应 B．转化过程中铜元素的化合价发生了变化 C．反应③中Cl2是还原产物 D．总反应为4HCl＋O22Cl2＋2H2O 解析：选D。A.反应①中CuO和HCl反应生成Cu(OH)Cl，没有化合价变化，反应②中化合价也未发生变化，因此是非氧化还原反应，故A错误；B.反应①②③中铜元素的化合价都为＋2价，化合价未发生变化，故B错误；C.反应③中Cl2是氧化产物，故C错误。 「任务二」　学会氯离子的检验方法 在①～④四支试管中分别加入2～3 mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液、蒸馏水，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。 试管 试剂 实验现象 加入AgNO3溶液 加入稀硝酸 ① 稀盐酸 白色沉淀 沉淀不溶解 ② NaCl溶液 白色沉淀 沉淀不溶解 ③ Na2CO3溶液 白色沉淀 沉淀溶解 ④ 蒸馏水 无明显现象 无明显现象 问题1.试管①、试管②中均产生了不溶于稀硝酸的白色沉淀，说明反应生成了______；反应的离子方程式为____________________。试管③中产生的白色沉淀是______________，该沉淀溶于稀硝酸的离子方程式为________________________________。 提示：AgCl　Ag＋＋Cl－===AgCl↓　Ag2CO3　Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑ 问题2.检验Cl－时，加入稀硝酸的目的是什么？能否用稀盐酸进行酸化？ 提示：加入稀硝酸的目的是排除CO造成的干扰，因Ag2CO3是一种不溶于水的白色沉淀，但Ag2CO3能溶于稀硝酸，故先向待测液中加入稀硝酸，排除CO造成的干扰，再加入AgNO3溶液检验Cl－；不能用稀盐酸进行酸化，因为盐酸中含有Cl－，会干扰实验现象和实验结果。 问题3.若溶液中同时含有大量SO和Cl－，如何设计实验检验Cl－的存在？ 提示：先加入足量的Ba(NO3)2溶液，过滤后取滤液(或静置后取上层清液)，再加入稀硝酸酸化，最后加入AgNO3溶液，若生成白色沉淀，说明含有Cl－。 1．氯离子的检验 取少量被检测溶液于洁净的试管中，滴加适量稀硝酸，然后滴入AgNO3溶液，若产生白色沉淀则被检测溶液中含有Cl－，若不产生白色沉淀则无Cl－。 2．检验Cl－时加入稀硝酸酸化的目的是排除CO等的干扰。 1．检验某溶液中是否含有Cl－，正确的操作是(　　 ) A．取样，滴加AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成 B．取样，先加盐酸酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成 C．取样，加入少量AgNO3溶液，有白色沉淀生成，再加稀盐酸，看白色沉淀是否消失 D．取样，先加稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成 解析：选D。A.取样，滴加AgNO3溶液，生成的白色沉淀可能是碳酸银，故A错误；B.取样，先加盐酸酸化，再加入AgNO3溶液，生成的白色沉淀可能是由盐酸引入的Cl－和硝酸银反应生成的氯化银，不能证明原来是否有Cl－，故B错误；C.取样，加入少量AgNO3溶液，生成的白色沉淀可能是碳酸银，再加稀盐酸，碳酸银转化为氯化银，白色沉淀也不消失，不能证明原来是否有Cl－，故C错误；D.取样，先加稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，此时若生成白色沉淀，只能是由Ag＋生成的不溶于稀硝酸的氯化银，即能证明原溶液是否存在Cl－，故D正确。 2．检验溶液中的氯离子时加入稀硝酸的目的是(　　) A．加速沉淀反应的进行 B．排除杂质离子的干扰 C．增加沉淀的生成量 D．减少沉淀的生成量 解析：选B。检验Cl－，常利用其与AgNO3溶液反应生成白色沉淀来检验，但与AgNO3溶液反应生成白色沉淀的离子还有碳酸根离子，所以一般要用硝酸酸化的AgNO3溶液，以除去碳酸根离子的干扰，故B符合题意。 3．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：选A。氯离子检测时应先加入稀硝酸排除OH－、CO等的干扰，再加入硝酸银溶液，故A符合题意。 【归纳总结】 (1)氯离子的检验及答题规范 (2)检验氯离子时要加稀硝酸，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－。 (3)若被检液中含有较多SO，需先用Ba(NO3)2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。 1．下列关于实验室用MnO2制取Cl2的叙述中，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．多余氯气常用较浓的碱液吸收 答案：C 2．某温度下，将氯气通入氢氧化钾溶液中，反应后得到氯化钾、次氯酸钾、氯酸钾的混合溶液，经测定溶液中ClO－与ClO的个数之比为3∶4，则氯气与氢氧化钾反应时，被还原的氯原子与被氧化的氯原子的个数之比为(　　 ) A．7∶12 B．12∶7 C．7∶23 D．23∶7 答案：D 3．某化学小组用84消毒液(主要成分是NaClO)制备氯气并探究其性质，进行如图所示的实验(a～d中均为浸有相应试液的棉花，夹持装置省略)。下列说法正确的是(　　 ) A．a处变为蓝色，b处变为橙色，说明氧化性：Cl2>Br2>I2 B.c处褪色，体现浓盐酸的挥发性和还原性 C．d处褪色，一定是因酚酞被氧化而引起 D．为防止尾气污染空气，应使用饱和食盐水吸收尾气 解析：选B。84消毒液(主要成分是NaClO)制备氯气发生ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O；氯气氧化碘离子生成碘单质，氯气能氧化溴离子生成溴单质，最后氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠、氯化钠和水。A.a处变为蓝色，说明氯气和KI反应生成氯化钾和I2，b处变为橙色，说明氯气与KBr反应生成KCl和Br2，说明Cl2具有氧化性，不能说明氧化性Br2>I2，故A错误；B.试管内产生的氯气中含有HCl气体，c处高锰酸钾褪色，是因为高锰酸钾被HCl还原，体现浓盐酸的挥发性和还原性，故B正确；C.氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠和次氯酸钠，d处褪色，可能因酚酞被氧化而引起，也可能是氢氧化钠被消耗而引起，故C错误；D.为防止尾气污染空气，应使用氢氧化钠溶液吸收尾气，故D错误。 梳理设计气体制备的基本思路。 示例： 学科网（北京）股份有限公司 $