第二章 第二节 第2课时 氯气的实验室制法 氯离子的检验（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一化学必修第一册学习笔记（人教版 浙江专版）

本讲义聚焦氯气的实验室制法与氯离子的检验核心知识点，系统梳理浓盐酸与二氧化锰加热反应的原理、气体制备装置（发生、净化、收集、尾气处理）的构建，以及氯离子检验中硝酸酸化硝酸银溶液的方法与干扰排除，形成完整的实验与离子检验思维模型。 该资料通过“思考”环节引导学生分析浓盐酸浓度影响、尾气处理试剂选择等问题，培养科学思维与证据推理能力，结合对比实验（如Cl⁻与CO₃²⁻检验）提升科学探究与实践素养。课中辅助教师实验教学，课后通过判断、实验题帮助学生查漏补缺，强化知识应用。

第2课时　氯气的实验室制法　氯离子的检验 [核心素养发展目标]　1.通过实验室制氯气的实验操作，培养实验能力与创新意识，构建气体制备思维模型。2.通过氯离子的检验方法，构建离子检验的思维模型。 一、氯气的实验室制法 1.实验原理 在实验室中，通常用浓盐酸和二氧化锰在加热的条件下反应来制取氯气。 化学方程式：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O，离子方程式：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O，该反应的氧化剂为MnO2，浓盐酸既表现还原性，又表现酸性。 思考1　(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。反应中氧化剂和还原剂的个数之比是多少？ 提示　由氧化产物和还原产物的个数可知，氧化剂和还原剂的个数之比是1∶2。 (2)含有146 g HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应，能生成71 g Cl2吗？ 提示　不能。有两个原因：一是随着反应的进行，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；二是浓盐酸的挥发。 2.仪器装置 主要仪器有铁架台、酒精灯、圆底烧瓶、分液漏斗、洗气瓶、集气瓶、烧杯等。 Cl2的制备、净化、收集、尾气处理装置如图所示。 发生装置 固体+液体气体 净化装置(洗气瓶) 先通过饱和食盐水除去HCl，再通过浓H2SO4除去水蒸气 收集装置 用向上排空气法收集 验满方法 ①观察法(黄绿色)；②湿润的淀粉⁃KI试纸，其原理是Cl2+2KI===2KCl+I2，淀粉遇置换出的I2变蓝色；③湿润的蓝色石蕊试纸(先变红后褪色) 尾气处理装置 盛有NaOH溶液的烧杯，NaOH溶液作用为吸收过量Cl2，防止污染空气 思考2　氯气有毒，实验中处理尾气可以用氢氧化钠溶液，能否用饱和石灰水代替，为什么？ 提示　不能。即使是饱和石灰水，溶液中Ca(OH)2的含量也很低，不能把多余Cl2完全吸收。 思考3　利用下列各组物质制备和收集气体，能采用如图装置的是　　　　(填序号)。  ①大理石与稀盐酸反应制CO2 ②高锰酸钾与浓盐酸反应制Cl2[2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O] ③双氧水在二氧化锰催化下制O2 ④锌与稀硫酸反应制H2 答案　①②③ 解析　①大理石和稀盐酸反应制CO2，②高锰酸钾与浓盐酸反应制Cl2，③双氧水和二氧化锰制O2，符合固体与液体反应不需要加热制备气体，且气体的密度比空气的密度大，可利用向上排空气法收集。 设计气体制备的基本思路 1.判断正误 (1)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(　　) (2)MnO2与稀盐酸在加热条件下也可制取Cl2(　　) (3)在实验室制取Cl2的反应中，HCl只作还原剂(　　) (4)实验室可以用排水法收集Cl2(　　) (5)实验室制氯气时，需要适当控制反应温度，温度过低或过高都不利于制备氯气(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√ 解析　(1)碱石灰的主要成分是氢氧化钠和氧化钙，能将Cl2和HCl同时吸收，最终收集不到Cl2。(2)稀盐酸浓度小，Cl-的还原性减弱，MnO2不能被还原，不能制取Cl2。(3)根据实验室制取Cl2的化学方程式MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O，HCl既体现还原性又体现酸性。(4)1体积水能溶解2体积Cl2，排水法会将生成的Cl2部分溶于水。(5)温度过低，MnO2与浓盐酸不反应，温度过高，HCl挥发过多，产率较低，因此需要控制温度不能过高也不能过低。 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 答案　C 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集气瓶，故C正确；检验氯气需要用湿润的淀粉碘化钾试纸，故D错误。 二、氯离子的检验 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，再分别加入少量稀硝酸，观察现象，填写下表： 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 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 Cl-+Ag+===AgCl↓ ②NaCl溶液 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 Cl-+Ag+===AgCl↓ ③Na2CO3溶液 有白色沉淀生成 沉淀溶解，有气泡产生 C+2Ag+===Ag2CO3↓、 Ag2CO3+2H+===2Ag++CO2↑+H2O 思考　通过上述实验探究，总结氯离子的检验方法，并说明加入试剂的目的。 提示　取少量被检测溶液于试管中，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-，若无白色沉淀，则无Cl-。加入AgNO3溶液的目的是检验Cl—，加稀硝酸酸化的目的是排除C等的干扰，因为Ag2CO3可溶于稀硝酸，而AgCl不溶。 1.判断正误 (1)某溶液中滴加AgNO3溶液后有白色沉淀生成，则该溶液中一定含有Cl-(　　) (2)检验Cl2中是否混有HCl，可通入AgNO3溶液中，若有白色沉淀产生，说明Cl2中混有HCl(　　) (3)检验Na2CO3溶液中是否有NaCl杂质，可先加AgNO3溶液，再加过量的稀盐酸，若沉淀不溶解，则有NaCl杂质(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)× 2.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溶液 D.稀硫酸 答案　A 解析　检验氯离子时应先加入稀硝酸排除OH-、C等的干扰，再加入硝酸银溶液，故选A。 氯离子检验的答题模板 取少量被检测溶液于试管中，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-，若无白色沉淀，则无Cl-。 课时对点练 [分值：100分] [1~7题，每小题6分] 题组一　氯气的实验室制法 1.某同学设计了如图所示的装置制备氯气，其中分液漏斗与烧瓶瓶塞之间连接一段橡胶管。下列对其作用的叙述正确的是(　　) A.防止氯气造成大气污染 B.使反应的氯气循环使用 C.使分液漏斗中的液体更容易流入烧瓶 D.使烧瓶内的压强与大气压保持一致 答案　C 解析　制备氯气时，分液漏斗中盛放浓盐酸，烧瓶中盛放二氧化锰，若烧瓶内压强大时液体不易流下，若分液漏斗与烧瓶瓶塞之间连接一段橡胶管，其作用为使烧瓶内的压强与分液漏斗中保持一致，便于液体顺利流下，故C正确。 2.实验室制备氯气的化学方程式是MnO2+4HCl(浓)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 答案　C 解析　在MnO2+4HCl(浓)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；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。 3.已知KMnO4与浓盐酸在常温下能反应产生Cl2。若用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并与金属反应。每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是(　　) A.①处和②处 B.只有②处 C.③处和④处 D.②处、③处和④处 答案　D 解析　KMnO4与浓盐酸在常温下反应生成Cl2，①正确；浓盐酸易挥发，生成的Cl2中混有HCl和水蒸气，应通过盛有饱和食盐水的洗气瓶除去HCl，而Cl2能和NaOH溶液反应，不能选用NaOH溶液除杂，②错误；浓硫酸干燥Cl2时，导管应长进短出，③错误；Cl2与金属在试管中反应，用单孔塞会造成试管内压强过大，④错误。 题组二　氯气的实验室制法与性质综合应用 4.(2024·台州高一检测)将分液漏斗中的浓盐酸滴入具支试管中生成Cl2，将Cl2通入后续的玻璃弯管中，进行如图探究实验。下列说法正确的是(　　) A.固体X可以是MnO2 B.a处花瓣褪色，Cl2与水反应的离子方程式为Cl2+H2OCl-+ClO-+2H+ C.加热b处，可见到苍白色火焰 D.d处玻璃管膨大处起防止液体冲出的作用 答案　D 解析　该制取Cl2的装置没有加热仪器，固体X可以是KMnO4，不能是MnO2，A错误；HClO是弱酸，书写离子方程式时保留化学式，即Cl2+H2OH++Cl-+HClO，B错误；加热b处有白烟生成，是Na与Cl2反应生成了NaCl小颗粒，看不到苍白色火焰，C错误。 5.如图为某同学用高锰酸钾和浓盐酸制备氯气，并验证氯气性质的实验装置。下列相关说法错误的是(　　) A.脱脂棉中的无水氯化钙可以用碱石灰代替 B.该实验装置可证明干燥的氯气没有漂白作用 C.湿润蓝色石蕊试纸先变红，但也不能说明生成了酸性物质 D.淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色，说明氯气将I2氧化 答案　A 解析　无水氯化钙的作用是干燥氯气，碱石灰会与氯气反应，因此脱脂棉中的无水氯化钙不能用碱石灰代替，故A错误；从左边出来的干燥氯气，先与干燥品红试纸接触，品红试纸不褪色，说明干燥的氯气没有漂白作用，故B正确；由于HCl易挥发，挥发的HCl可使湿润蓝色石蕊试纸先变红，故不能说明生成了酸性物质，故C正确；淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色，先变蓝，是碘离子被氯气氧化为单质碘，淀粉遇单质碘变蓝，后褪色，说明氯气继续将I2氧化，故D正确。 题组三　氯离子的检验 6.能证明某溶液中含有NaCl的是(　　) A.焰色试验是黄色 B.溶液有咸味 C.取少量溶液于试管中，滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液，出现白色沉淀 D.焰色试验是黄色，同时又能与硝酸酸化的硝酸银溶液反应生成白色沉淀 答案　D 解析　要证明含有Na+，则焰色试验为黄色；要证明含有Cl-，则加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液后生成白色沉淀，则D正确。 7.能一次性鉴别AgNO3、Na2CO3、NaCl三种溶液的试剂是(　　) A.盐酸 B.NaOH溶液 C.BaCl2溶液 D.KNO3溶液 答案　A 解析　盐酸与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀，与Na2CO3反应生成气体，与NaCl不反应，能用盐酸鉴别三种溶液，A正确；NaOH与Na2CO3、NaCl都不反应，不能鉴别两者，B错误；BaCl2与Na2CO3、AgNO3反应都生成白色沉淀，不能鉴别两者，C错误；KNO3与三种溶液都不反应，不能鉴别三种溶液，D错误。 [8~11题，每小题8分] 8.氯及其化合物在生产、生活中应用广泛，如图是部分含氯物质的“价—类”二维图，下列说法错误的是(　　) A.测定b的水溶液的pH，用玻璃棒蘸取溶液点在pH试纸上与标准比色卡对比即可 B.实验室中用MnO2与a的浓溶液在加热条件下反应制取b C.物质c见光易分解 D.d常用于自来水消毒 答案　A 解析　b为Cl2，其水溶液具有漂白性，不能用pH试纸测定其pH，A错误；a为HCl，b为Cl2，实验室中用MnO2和浓盐酸在加热条件下制取氯气，B正确；物质c为HClO，HClO见光易分解，生成HCl和氧气，C正确；d为ClO2，具有强氧化性，常用于自来水消毒，D正确。 9.(2024·杭州九中期中)历史上曾有化学家用以下方法制取氯气，反应原理如图所示。下列推断不正确的是(　　) A.反应Ⅰ的化学方程式为CuO+2HCl===H2O+CuCl2 B.反应Ⅱ属于置换反应 C.CuCl2是整个过程的催化剂 D.该方法制氯气主要原料为盐酸和氧气 答案　C 解析　反应Ⅰ：CuO+2HCl===H2O+CuCl2；反应Ⅱ：2CuCl2+O2===2CuO+2Cl2，总反应为4HCl+O2===2Cl2+2H2O。反应Ⅰ消耗CuO，反应Ⅱ生成CuO，因此CuO是整个反应的催化剂，而CuCl2只是反应过程中的中间产物，C错误；由分析中的总反应式可知，该方法制氯气主要原料为盐酸和氧气，D正确。 10.有Na2CO3、AgNO3、BaCl2、HCl和NH4NO3五瓶无标签溶液，为鉴别它们取四支试管，每支试管分别装入上述一种溶液，再向上述试管中加入少许剩下的一种溶液，下列叙述错误的是(　　) A.若有三支试管出现沉淀时，则后加入的是AgNO3溶液 B.全部没有明显现象时，则后加入的是NH4NO3 C.一支试管出现气泡，两支试管出现沉淀时，则后加入的是HCl溶液 D.若只有两支试管出现沉淀，其余两支试管无明显现象时，则后加入的是BaCl2溶液 答案　C 解析　A正确，因为AgNO3溶液与Na2CO3、BaCl2、HCl反应均有白色沉淀生成，和NH4NO3溶液不反应；B正确，NH4NO3和上述溶液均不反应；C错误，加入HCl溶液后，一种(Na2CO3)溶液出现气泡，一种(AgNO3)溶液出现沉淀，其他没有现象；D正确，加入BaCl2溶液，则Na2CO3、AgNO3两种溶液产生沉淀，其余两种溶液无现象。 11.(2024·杭州钱塘高级中学高一期中) Cl2O是黄棕色、具有强烈刺激性气味的气体，是一种强氧化剂，易溶于水且会与水反应生成次氯酸，与有机物、还原剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。制取Cl2O的装置如图所示。 已知：Cl2O的熔点为-116 ℃，沸点为3.8 ℃，Cl2的沸点为-34.6 ℃，NH3的沸点为-33.5 ℃；HgO+2Cl2===HgCl2+Cl2O。 下列说法不正确的是(　　) A.装置②、③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸 B.通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释减少爆炸危险 C.从装置⑤中逸出气体的主要成分是Cl2O D.装置④与⑤之间不用橡皮管连接，是为了防止橡皮管燃烧和爆炸 答案　C 解析　利用KMnO4与浓盐酸反应制得的氯气中混有HCl气体和水蒸气，装置②用饱和食盐水吸收HCl，装置③用浓硫酸吸收水蒸气，从而制得干燥、纯净的氯气，A正确；通入干燥的空气，一方面可将装置内的Cl2O不断排出，另一方面可起稀释作用，降低Cl2O的浓度，减少爆炸危险，B正确；Cl2O的沸点为3.8 ℃，Cl2的沸点为-34.6 ℃，用液氨降温，可将Cl2O液化，则从装置⑤中逸出的气体为空气和过量的Cl2，C不正确；Cl2O与有机物接触会发生燃烧并爆炸，所以装置④与⑤之间不用橡皮管连接，D正确。 12.(14分)(2024·杭州钱塘高级中学高一期中)如图是一套制取并验证氯气部分化学性质的实验装置。 已知：Cl2+2KI===I2+2KCl。 回答下列问题： (1)装置A中仪器a的名称：　　　　。  (2)为了尽量减少浓盐酸挥发和多余氯气尽量被氢氧化钠充分吸收(产生氯气不能太快)，可采取的措施有　　　；　　　　。  (3)此实验条件下装置D中干燥有色布条褪色的可能原因是　　　　　　　，  若要证明Cl2无漂白性，则必须在C与D装置之间加一个装有　　　　的洗气瓶。  (4)装置E中反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)分液漏斗　(2) 制备氯气的加热温度不宜过高　通过分液漏斗控制滴加浓盐酸的速率　(3)氯气与带出的水蒸气反应生成的次氯酸使有色布条褪色　浓硫酸　(4)Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O　 解析　(2)制备氯气时，加热温度不宜过高，可以减少浓盐酸挥发；通过分液漏斗控制滴加浓盐酸的速率，减慢氯气的生成速率，有利于多余氯气与氢氧化钠溶液的充分反应，可以达到尽量被氢氧化钠充分吸收的实验目的。(3)分析可知，装置D中盛有的干燥有色布条用于验证氯气是否具有漂白性，由于氯气与带出的水蒸气反应生成的次氯酸使有色布条褪色，所以应在C与D装置之间加一个装有浓硫酸的洗气瓶以达到实验目的。(4)由分析可知，装置E中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收未反应的氯气，防止污染空气，反应的离子方程式为Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O。 13.(12分)次氯酸消毒液高效安全，适用于一般物体表面消毒、手部消毒以及地面、空间和环境消毒。实验室利用如下装置制取氯气并制取次氯酸消毒液。 (1)装置合理的连接顺序为a→　　　　　(按气流方向填各接口的编号)。  (2)装置Ⅰ中反应的离子方程式是　　　　　　　。  (3)装置Ⅱ中试剂X是　　　　　；装置Ⅳ中多孔球泡的作用为　　　　　。  (4)反应结束后，取装置Ⅳ中少量液体于试管中，滴入几滴石蕊溶液，观察到的现象是　　　　　　，请分析原因：　　　　(用离子方程式表示)。 答案　(1)defgbc　(2)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O　(3)氢氧化钠溶液　增大氯气与水的接触面积使氯气与水充分反应　(4)溶液先变红后褪色　Cl2+H2OH++Cl-+HClO 解析　(1)按气流方向装置 Ⅰ 制备氯气，装置 Ⅲ 除去氯气中的氯化氢，装置 Ⅳ 氯气与水反应制备HClO消毒液，装置 Ⅱ 为尾气处理装置，气体通入液体导管长进短出，故正确答案为adefgbc。(3)试剂X是NaOH溶液，吸收尾气中多余的氯气；装置Ⅳ中多孔球泡能增大氯气与水的接触面积，使氯气与水充分反应。 学科网（北京）股份有限公司 $