2.2 氯及其化合物 第2课时(讲义)化学人教版必修第一册
2026-08-05
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精品
摘要:
本讲义聚焦氯气的实验室制法及氯离子检验核心知识点,系统梳理反应原理(浓盐酸与二氧化锰加热)、实验装置(发生、除杂、干燥、收集、尾气处理)、收集验满方法及氯离子检验步骤,作为氯及其化合物学习的关键支架,衔接氯气性质与含氯物质应用。
该资料通过实验装置作用分析(如饱和食盐水除HCl)、离子检验思维模型构建培养科学思维,结合多种题型训练(例题、综合探究题)提升科学探究能力,课中辅助教师实验教学,课后助力学生巩固知识,强化环保意识与严谨态度。
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
课标要点
1.掌握实验室制氯气的原理、操作及装置选择,学会检验氯气及验满。
2.熟悉氯离子的检验方法,构建离子检验的思维模型和检测方法。
学习重难点
重点:
1.氯离子的检验方法
2.实验室制取氯气
难点:
1.实验室制取氯气
知识点 氯气的实验室制法(重点)
1.反应原理
在实验室中,通常用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下反应来制取氯气。
化学方程式
离子方程式
该反应的氧化剂为 ,浓盐酸既表现 性,又表现 性。
2.实验装置
主要仪器
铁架台(带铁圈)、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗、集气瓶、烧杯等。
发生装置特点
固 + 液气
装置说明
饱和食盐水的作用是
浓硫酸的作用是
氢氧化钠溶液的作用是 。
3.收集方法
①Cl2的密度比空气大,且不与空气反应,可用 法收集氯气.
②Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小,可用 法收集氯气,且用此法可除去实验过程中 。
4.验满方法
①将湿润的淀粉-KI试纸靠近收集Cl2的集气瓶口,观察到试纸立即变 ,则证明Cl2已收集满。
②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近收集Cl2的集气瓶口,观察到试纸立即 ,则证明Cl2已收集满。
5.尾气处理
Cl2有毒,易污染空气,可用 吸收,发生的反应为2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O。
氯气的工业生产方法是电解饱和食盐水。当前流行的工艺是隔膜法电解和离子膜法电解。原盐经溶解、沉降分离出杂质后制成饱和精盐水,通入隔膜电解槽(或离子膜电解槽),在直流电作用下发生电解,在阳极室内生成氯气,阴极室内生成碱和氢气,反应的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。
随学随练
1.(25-26高一上·河南·期中)同学们在学习了氯气的实验室制法后,利用如图所示实验装置对氯气的制备及性质进行探究。
请回答下列问题:
(1)仪器a的名称为_____;写出装置A中生成氯气的化学方程式:_____。
(2)装置B和G的作用分别是_____和_____。
(3)实验过程中观察到装置C中溶液颜色变化情况为紫色红色无色,原因是_____。
(4)实验过程中,装置_____(填“D”或“E”)中的有色布条褪色。
(5)实验时发现装置中溶液先变为棕黄色,一段时间后棕黄色逐渐褪去。查阅资料可知:,在水溶液中显棕黄色,能使淀粉变蓝;可被氧化成,在水溶液中呈无色。
①写出在水中的电离方程式:_____。
②的水溶液也呈棕黄色,写出一种鉴别的水溶液和溶液的方法:_____。
③一段时间后棕黄色逐渐褪去的原因是_____(用离子方程式表示)。
知识点 氯离子(Cl-)的检验
1.检验Cl-的实验
在3支试管中分别加入2-3mL稀盐酸、NaCl 溶液、Na2CO3溶液,然后各滴人几滴AgNO3溶液,观察现象。再分别加入少量稀硝酸,观察现象。实验现象如下表:
试剂
实验现象
有关化学方程式
加入AgNO3溶液后
加入稀硝酸后
①稀盐酸
有白色沉淀生成
沉淀不溶解
HCl+AgNO3===AgCl↓+HNO3
②NaCl 溶液
有白色沉淀生成
沉淀不溶解
NaCl+AgNO3===AgCl↓+NaNO3
③Na2CO3溶液
有白色沉淀生成
沉淀溶解有气泡产生
Na2CO3+AgNO3===Ag2CO3↓+2NaNO3
Ag2CO3+2HNO3===CO2↑+H2O+2AgNO3
2.Cl-检验的一般步骤
取少量待测样放入试管中,滴加 ,若产生白色沉淀,则说明溶液中含有Cl-。
检验Cl-时,滴加AgNO3溶液前要滴加少量 使待测液酸化,目的是排除 。
随学随练
2.(25-26高一上·湖南长沙·期中)实验室模拟水质检验员检验自来水中的含量,正确试剂是
A.稀盐酸、溶液 B.稀硝酸、溶液
C.溶液、溶液 D.稀硫酸、溶液
拓展 实验室制取氯气的其他方法
实验室其他方法制取氯气的原理是用强氧化剂氧化浓盐酸,即Cl-被氧化Cl2,因此还可以用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、K2Cr2O7等氧化剂代替MnO2制取氯气,反应不需加热且反应速率较快,如:
(1)2KMnO4+16HCl(浓)===
(2)KClO3+6HCl(浓)===
(3)Ca(ClO)2+4HCl(浓)===CaCl2+2Cl2↑+2H2O
(4)K2Cr2O7+14HCl(浓)===2CrCl3+2KCl+3Cl2↑+7H2O
活学活用
3.(25-26高一上·广东佛山·期末)制备并探究其性质的一体化装置如图。下列说法正确的是
A.左侧试管中的反应,利用了浓盐酸的氧化性
B.红色鲜花褪色,证明氯气具有漂白性
C.浸有淀粉溶液的脱脂棉变蓝
D.浸有溶液的脱脂棉无明显现象,可将其撤掉
题型 氯气的实验室制法
▌例1(25-26高一上·河北保定·期中)化工园区某车间需制备少量氯气并处理尾气,实验室模拟该流程为:实验室制氯气→除杂→干燥→收集→通入含酚酞的NaOH溶液,观察到溶液红色迅速褪去。下列关于该实验的说法正确的是
A.实验室制氯气的原理为:MnO2+4HCl(浓)=MnCl2 + Cl2↑+2H2O
B.试剂X是NaOH溶液
C.装置的连接顺序是E→CD→AB→GH→F
D.滴有酚酞的NaOH溶液褪色的原因可能是碱性减弱,也可能是强氧化性物质破坏了酚酞的结构
▌对点练1-1(25-26高一上·安徽阜阳·期中)实验室制备和收集氯气的常用装置如下图。
(1)图中A的仪器名称是___________,图中收集氯气的装置序号是(填字母)___________。
(2)利用该装置制备氯气的化学方程式为___________。
(3)实验过程中,饱和食盐水、浓硫酸和NaOH溶液的作用分别是___________、__________、__________。
(4)实验中,用含氯化氢146 g的浓盐酸与足量的二氧化锰反应___________(填“能”或“不能”)得到1mol的氯气,原因是___________。
▌对点练1-2(25-26高一上·福建南平·期中)为了制取并收集干燥的氯气,同学们设计了如图所示实验装置(部分夹持装置省略)。
请回答下列问题:
(1)仪器X的名称为___________,装置丁的作用是___________。
(2)写出装置甲中生成氯气反应的化学方程式:___________。该反应中,浓盐酸表现出的性质有___________(填标号)。
A.氧化性 B.还原性 C.酸性 D.可燃性
(3)该实验装置正确的接口连接顺序:a→___________(填接口字母,每个装置只能使用1次)→h。
(4)装置戊的作用是___________(用化学方程式表示)。
(5)某同学用该实验装置收集了一瓶干燥的氯气,并将一张湿润的紫色石蕊试纸放入这瓶氯气中,可观察到的实验现象为___________,出现该实验现象的原因是___________。
题型 氯气的制取和含氯物质性质的综合考查
▌例2(25-26高一上·广东深圳·期中)实验小组以氯气和亚氯酸钠(NaClO2)为原料制备二氧化氯(ClO2)并探究其性质。
资料:i.ClO2为黄绿色气体,易溶于水且水溶液为黄绿色,难溶于CCl4;ClO2不稳定,当体积分数大于10%时,易发生爆炸。
ii.CCl4为无色液体,密度比水大,且与水不互溶。
iii.Cl2易溶于CCl4中,溶解后呈黄绿色。
【实验一:制备ClO2】如下图所示实验,实验过程中持续通入N2使C中生成的ClO2逸出。(加热及夹持装置已略去)
(1)盛放浓盐酸的装置名称为________________________。装置A中发生的化学反应方程式为____________________________________。
(2)装置D中CCl4溶液的作用是________________________。实验过程中,需持续不断通入N2,除了使装置C中的ClO2逸出,还可能的原因是________________________。
(3)装置C中制备ClO2反应的化学方程式为____________________________________。
【实验二:探究ClO2的性质】
将实验一中收集到的气体处理后得到纯净的ClO2,进行下表所示实验。
实验a
将ClO2通入NaCl溶液,溶液变为黄绿色。加入少量CCl4振荡,静置后溶液分层,上层溶液为黄绿色,下层溶液为无色。
实验b
将ClO2通入HCl溶液,溶液变为黄绿色。加入少量CCl4振荡,静置。溶液分层,上层溶液为浅黄绿色,下层溶液为黄绿色。
(4)实验二中,证明ClO2能氧化Cl-产生Cl2的现象是________________________。
(5)由实验a、实验b现象的差异说明ClO2的氧化性强弱可能与____________有关。
▌对点练2-1(25-26高一上·辽宁丹东·期中)氯元素是非常重要的非金属元素,某化学活动社团为了探究氯气的制法、性质和用途,设计了如下实验装置。
已知:常温下,无水氯化铝为白色晶体,易吸收水分变质,在178℃升华。
回答下列问题:
(1)盛装的仪器A的名称为______。
(2)实验开始时先点燃______(填“A”或“I”)处酒精灯。
(3)该实验室制取氯气反应的离子方程式为______。
(4)B装置中盛放的试剂是______。
(5)广口瓶C、E中,有色布条褪色的是______(填“C”或“E”)。
(6)装置F可用于制漂白粉,漂白粉的有效成分是______(填化学式)。
(7)K中为碱石灰(氢氧化钠和氧化钙的混合物),其作用除吸收多余的外,还有______。
▌对点练2-2(25-26高一上·广东佛山·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。实验室中利用下图装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO,并探究NaClO的性质。
已知:不同温度下,Cl2在碱中歧化的产物不同。
回答下列问题:
(1)装置A用于制Cl2,装有MnO2的仪器名称是___________,反应的化学方程式是___________。
(2)装置B的作用是___________。
(3)C中反应的化学方程式为___________。
(4)D中采用冰水浴冷却的目的是___________。
(5)探究NaClO的性质。
①解释Ⅰ中溶液褪色的原因___________。
②Ⅲ中产生黄绿色气体的原因是___________(用离子方程式表示)。
题型 氯离子的检验
▌例3(25-26高一上·宁夏吴忠·期中)下列“实验结论”与“实验操作及现象”相符的是
实验操作及现象
实验结论
A
向某溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成
该溶液中一定含有Cl-
B
向某溶液中加入稀硫酸,产生无色无味气体通入澄清石灰水变浑浊
该溶液中一定含有
C
向某溶液中先加入稀盐酸无明显现象,再加BaCl2溶液,有白色沉淀生成
该溶液中一定含有
D
向某溶液中滴加澄清石灰水,产生白色沉淀
该溶液中一定含或
▌对点练3-1(25-26高一上·重庆·期中)某无色澄清溶液中可能含有大量、、中的若干种。取一定体积的上述溶液,进行了如下实验,下列说法不正确的是
A.不用实验可以知道,该溶液中一定不含
B.取上述原溶液,加入稀盐酸,有气泡。可知,该溶液中一定不含、,一定含有,不确定是否有、、
C.要确定上述原溶液中是否还有,不能取B选项中实验后的溶液检验
D.取上述原溶液滴加酚酞溶液,呈红色,不能证明原溶液中含有
▌对点练3-2(25-26高一上·云南·期中)下列有关实验现象、操作及结论都正确的是
选项
实验操作和现象
结论
A
向饱和碳酸钠溶液中通入足量二氧化碳气体,有固体析出
碳酸钠与气体反应生成了难溶物质
B
将氯气通入紫色石蕊试液中,溶液先变红后褪色
氯气既有酸性又有漂白性
C
取一块绿豆大小的钠放在盛有水的烧杯中,钠浮在水面上,四处游动
钠的密度比水小,生成的气体推动钠做无规则运动
D
向某溶液中滴加硝酸银溶液,生成白色沉淀
该溶液中一定含有
基础通关
1.(24-25高一上·江苏南京·期中)下列实验室制备氯气的实验装置及用途错误的是
A.制备装置
B.除杂装置
C.收集装置
D.尾气处理装置
2.(25-26高一上·陕西咸阳·期中)某研究小组制备并收集Cl2,装置如下图所示。
下列说法错误的是
A.装置a烧瓶内的反应体现了浓盐酸的酸性和还原性
B.装置b中用饱和食盐水吸收挥发的HCl气体
C.装置c收集氯气时导管连接错误,应为长管进气、短管出气
D.装置d烧杯中为水,用于吸收尾气
3.(25-26高一上·山东青岛·阶段检测)氯的多种含氧酸盐均可用于杀菌、消毒。实验室中利用下图装置(部分夹持装置省略)制备和。下列说法错误的是
已知:(浓)
A.装置a的作用是除去中的
B.盛放粉末的仪器名称是圆底烧瓶
C.装置c中采用冰水浴冷却的目的是防止生成
D.装置d的作用是吸收,锥形瓶中的试剂可用澄清石灰水
4.(25-26高一上·广东广州·期中)下列有关(Cl2制备、净化及尾气处理的实验过程中(“→”表示气流方向),所需装置和试剂均正确的是
A.制备Cl2
B.干燥Cl2
C.收集Cl2
D.尾气处理
5.(25-26高一上·山西长治·期中)常温下,和浓盐酸反应生成。某小组利用如图装置制备,并检验的性质。已知淀粉遇碘变蓝色。实验操作:先打开、,关闭,当甲中有明显变色时关闭,打开,当丙中红色溶液变为无色时关闭。
下列叙述正确的是
A.甲中溶液变蓝色时,可证明氧化性:
B.乙中石蕊试纸先变红色,后褪色,可证明和反应生成HCl和HClO
C.若向丙中无色溶液滴加足量NaOH溶液后仍为无色,则说明酚酞被氧化
D.其他条件不变,如果用替换,实验现象相同
6.(25-26高一上·山东济宁·期中)实验室可以用和浓盐酸反应制取,反应的化学方程式为(浓)。现用如图所示装置制取纯净的无水(部分仪器和夹持装置已略去)。下列说法不正确的是
A.装置B中试剂是饱和食盐水,目的是除去HCl气体
B.实验过程中,硬质玻璃管中产生大量棕黄色的烟
C.为了充分反应,实验开始时,应先加热装置D,再打开A中分液漏斗的活塞
D.将装置A中的直接换为也可完成该实验
7.(25-26高一上·江西·期中)工业上采用电解饱和食盐水的方法制备:。下列说法正确的是
A.发生了氧化反应
B.若消耗,则会生成还原产物
C.纯净的能在中安静地燃烧,产生大量白烟
D.该反应的电子转移情况可表示为
8.(25-26高一上·山东德州·阶段检测)实验室用下列装置制备无水AlCl3(183℃升华,遇潮湿空气易产生大量白雾)。下列说法正确的是
A.b、c、f中依次盛装浓硫酸、饱和食盐水、浓硫酸
B.e装置中的收集器必须保持干燥
C.实验开始时应先点燃d处酒精灯,再点燃a处酒精灯
D.该实验装置缺少尾气处理装置
9.(25-26高三上·广东佛山·阶段检测)利用如图装置进行实验:打开K1、K2,一定时间后,a中溶液变蓝;关闭K1,打开K3,数分钟后f中产生白色沉淀。下列说法错误的是
A.a中现象体现了I-的还原性
B.b中浓盐酸既体现还原性又体现酸性
C.c、d中分别装饱和食盐水、浓硫酸
D.f中产生白色沉淀,说明e中发生了取代反应
素养提升
10.(25-26高一上·重庆·期中)一氧化二氯(Cl2O)是一种工业上常用的氯化剂和氧化剂,还可用作灭菌剂和漂白剂。常压下,Cl2O的熔点为-120.6℃,沸点为3.5℃,遇水会发生反应。某化学实验小组用纯碱和氯气利用下图中装置制备Cl2O(夹持装置、冷却装置和加热装置均略去)。
回答下列问题:
(1)A中盛放浓盐酸的仪器名称是______,其中浓盐酸体现了______性。
(2)装置的正确连接顺序是______(填标号)。
A.ahifgdecbjk B.afghidecbjk C.aihgfdebcjk D.ahifgdebcjk
(3)装置C中Cl2O的制备反应中的固体产物为NaHCO3和NaCl,写出该反应的化学方程式______。
(4)①研究表明,装置B中Cl2O的收率与装置C的温度和纯碱的含水量的关系如下表所示:
温度/℃
纯碱中含水量/%
Cl2O的收率/%
0~10
5.44
67.85
0~10
7.88
89.26
10~20
8.0
64.24
30~40
10.25
52.63
30~40
12.5
30.38
本实验中适宜选用的温度范围和纯碱的含水量分别为______、______。
②Cl2O产率随纯碱含水量变化呈先升后降趋势,试分析其内在原因______________________________。
(5)装置F中碱石灰的作用为________________________。
(6)Cl2O是市场上一种比较理想的饮用水消毒剂,Cl2O和Cl2在消毒时自身均被还原为Cl-;则Cl2O的消毒效率(以单位质量得到的电子数表示)是等质量的Cl2的约______倍(结果保留一位小数)。
11.(25-26高一上·重庆·期中)如图为实验室用软锰矿(主要成分为)制取纯净、干燥的氯气,并验证氯气性质的装置。其中瓶放有干燥红色布条;中为铁粉,其右端出气管口放有脱脂棉。
(1)仪器A的名称为_____(填名称),写出B中反应的离子方程式_________。
(2)装置C中盛装的溶液是_____,D中试剂的作用是_________。
(3)E中的红色布条是否褪色?_____,写出F中反应的化学方程式:_________。
(4)H中的试剂用来吸收多余氯气,该装置还可以制备“84”消毒液。写出H中发生反应的离子方程式_________。
(5)洁厕剂(含HCl)与“84”消毒液混用会产生有毒气体,写出发生反应的离子方程式_________。
迁移创新
12.(25-26高一上·广东东莞·期中)氯元素可形成多种含氧酸盐,广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用下图装置(部分装置省略)制备NaClO和并探究其性质。回答下列问题:
已知:
(1)b中的试剂为______________________________,导管a的作用为_____________________________。
(2)圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为____________________________________________。
(3)d中采用冰水浴冷却的目的是_______________,d中反应的离子方程式为___________________________。
(4)e的作用是吸收多余的氯气,可选用试剂____________(填字母序号)溶液。
A.HCl B.NaOH C.NaCl D.
(5)为探究NaClO溶液的性质,该小组还进行了以下实验:
i.取装置d(另外检验到装置d中已无NaOH剩余,也无溶解的)中溶液于试管中,滴入几滴紫色石蕊试液,________________________(填现象),表明NaClO具有碱性和漂白性。
ii.取装置d中溶液于试管中,滴入稀溶液,光照,产生无色气泡
iii.取装置d中溶液于试管中,滴入几滴淀粉KI溶液,溶液变蓝(已知淀粉遇变蓝色)
①步骤i观察到的实验现象为_________________________________________________。
②步骤ii中光照产生无色气泡的原因是___________________________________(用离子方程式表示)。
③步骤iii说明NaClO具有___________性。
13.(24-25高一上·广东广州·期中)已知三氯化铁的熔点为306℃,沸点为315℃,易升华且易溶于水。某小组同学欲制备FeCl3并对其性质进行研究。
Ⅰ制备FeCl3
某兴趣小组采用以下装置制备FeCl3。
(1)仪器X的名称是______,写出A中发生反应的化学方程式为__________________________。
(2)装置B中溶液为______,C的作用是__________________________。
(3)加热时,先点燃装置______(填A或D)的酒精灯,当________时,再点燃另一装置酒精灯。
(4)写出装置D制备FeCl3的化学方程式__________________________。
ⅡFeCl3性质探究
小组同学对无水FeCl3能否分解产生Cl2,进行了如图实验探究。
(5)甲同学认为装置B中湿润的淀粉-KI试纸变蓝即可证明无水FeCl3能分解产生Cl2,乙同学认为不能得出此结论,理由是__________________________(用离子方程式表示,答出一点即可)。
乙同学提出了改进意见,用如图所示装置进行实验:
(6)装置F中饱和食盐水的作用是______________________________________;
(7)加热一段时间后,装置G中__________________________(填现象),说明FeCl3已经开始分解了。
14.(24-25高一上·广东中山·期中)某化学活动小组设计如下图所示(部分夹持装置已略去)实验装置,以探究潮湿的与反应得到的固体物质的成分。
(1)写出装置A中发生反应的化学方程式:_____________________________________________。
(2)盛放试剂X的仪器的名称__________________。
(3)试剂Y的名称__________________。
(4)写出装置E吸收氯气的离子方程式__________________________________________________。
(5)已知:通入一定量的氯气后,测得D中有一种常温下为黄红色的气体,其为含氯的氧化物。可以确定的是C中含有氯元素的盐只有一种,且含有,现对C中反应后固体的成分进行猜想和探究。
Ⅰ.提出合理假设。
假设1:存在两种成分:和物质W;
假设2:存在三种成分:、和物质W
则上述假设中物质W为_________(填化学式)。
Ⅱ.设计方案,进行实验。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。
限选实验试剂:稀、稀、溶液、溶液、溶液。
实验步骤
预期现象和结论
步骤1:取C中的少量固体样品于试管中,滴加蒸馏水至固体溶解,将所得溶液分别置于A、B试管中。
步骤2:向A试管中滴入几滴_________溶液。
①若无明显现象,证明固体中不含②若出现白色沉淀,证明固体中含有。
步骤3:向B试管中_________。(填操作)
若溶液中出现白色沉淀,则证明含有氯元素的盐;结合步骤2中①,则假设1成立;结合步骤2中②,则假设2成立。
(6)若假设1成立,已知C中有7.1gCl2参加反应。可推知潮湿的与反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________________。
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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
课标要点
1.掌握实验室制氯气的原理、操作及装置选择,学会检验氯气及验满。
2.熟悉氯离子的检验方法,构建离子检验的思维模型和检测方法。
学习重难点
重点:
1.氯离子的检验方法
2.实验室制取氯气
难点:
1.实验室制取氯气
知识点 氯气的实验室制法(重点)
1.反应原理
在实验室中,通常用浓盐酸和二氧化锰在加热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。
2.实验装置
主要仪器
铁架台(带铁圈)、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗、集气瓶、烧杯等。
发生装置特点
固 + 液气
装置说明
饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl
浓硫酸的作用是干燥Cl2
氢氧化钠溶液的作用是吸收多余的 Cl2,防止污染环境。
3.收集方法
①Cl2的密度比空气大,且不与空气反应,可用向上排空气法收集氯气.
②Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小,可用排饱和食盐水法收集氯气,且用此法可除去实验过程中挥发出的 HCl气体。
4.验满方法
①将湿润的淀粉-KI试纸靠近收集Cl2的集气瓶口,观察到试纸立即变蓝,则证明Cl2已收集满。
②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近收集Cl2的集气瓶口,观察到试纸立即先变红后褪色,则证明Cl2已收集满。
5.尾气处理
Cl2有毒,易污染空气,可用NaOH溶液吸收,发生的反应为2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O。
氯气的工业生产方法是电解饱和食盐水。当前流行的工艺是隔膜法电解和离子膜法电解。原盐经溶解、沉降分离出杂质后制成饱和精盐水,通入隔膜电解槽(或离子膜电解槽),在直流电作用下发生电解,在阳极室内生成氯气,阴极室内生成碱和氢气,反应的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。
随学随练
1.(25-26高一上·河南·期中)同学们在学习了氯气的实验室制法后,利用如图所示实验装置对氯气的制备及性质进行探究。
请回答下列问题:
(1)仪器a的名称为_____;写出装置A中生成氯气的化学方程式:_____。
(2)装置B和G的作用分别是_____和_____。
(3)实验过程中观察到装置C中溶液颜色变化情况为紫色红色无色,原因是_____。
(4)实验过程中,装置_____(填“D”或“E”)中的有色布条褪色。
(5)实验时发现装置中溶液先变为棕黄色,一段时间后棕黄色逐渐褪去。查阅资料可知:,在水溶液中显棕黄色,能使淀粉变蓝;可被氧化成,在水溶液中呈无色。
①写出在水中的电离方程式:_____。
②的水溶液也呈棕黄色,写出一种鉴别的水溶液和溶液的方法:_____。
③一段时间后棕黄色逐渐褪去的原因是_____(用离子方程式表示)。
【答案】(1)分液漏斗
(2)除去Cl2中混有的HCl气体 吸收多余的Cl2,防止其逸散到空气中造成污染
(3)Cl2溶于水生成HCl和HClO;HCl使溶液呈酸性,紫色石蕊溶液变红。 HClO具有强氧化性(漂白性),可将石蕊氧化为无色物质,导致溶液褪色
(4)E
(5) 取少量溶液,加入淀粉溶液,若溶液变蓝,则为KI3溶液;否则为FeCl3溶液(或取少量溶液,加入KSCN溶液,若溶液变红,则为FeCl3溶液;否则为KI3溶液)。
【分析】这个实验通过装置A(浓盐酸与 MnO2加热)制备 Cl2,经B中饱和食盐水除HCl、通过装置C检验其与水反应后的性质,通过装置D和E探究其漂白性,验证Cl2需水参与才具漂白性,再通过F中KI溶液(Cl2置换出 I2)体现其氧化性,最后用NaOH溶液吸收尾气,实现了Cl2的制备、净化、性质探究与尾气处理的完整流程。
【解析】(1)根据图示,仪器a为分液漏斗;装置A中,MnO2与浓盐酸在加热条件下反应生成Cl2,反应方程式为:;
(2)装置B中盛放饱和食盐水,其作用是除去Cl2中混有的HCl气体。因为Cl2在饱和食盐水中溶解度较小,而HCl极易溶于水,可以被有效除去;装置G中盛放NaOH溶液,其作用是吸收多余的Cl2,防止其逸散到空气中造成污染;
(3)Cl2溶于水生成HCl和HClO;HCl使溶液呈酸性,紫色石蕊溶液变红。 HClO具有强氧化性(漂白性),可将石蕊氧化为无色物质,导致溶液褪色;
(4)装置D中,干燥的Cl2无法使干燥布条褪色。装置E中,Cl2与水反应生成HClO,可使湿润的有色布条褪色;
(5)①根据题目给出的信息,KI3在水中完全电离为K+和,在水中的电离方程式;
②Fe3+遇KSCN溶液显红色,而,无此现象,故取少量溶液,加入KSCN溶液,若溶液变红,则为FeCl3溶液;否则为KI3溶液。在水溶液中显棕黄色,能使淀粉变蓝,而Fe3+无此现象,故取少量溶液,加入淀粉溶液,若溶液变蓝,则为KI3溶液;否则为FeCl3溶液;
③根据题意,可被氧化成,在水溶液中呈无色,离子方程式为。
知识点 氯离子(Cl-)的检验
1.检验Cl-的实验
在3支试管中分别加入2-3mL稀盐酸、NaCl 溶液、Na2CO3溶液,然后各滴人几滴AgNO3溶液,观察现象。再分别加入少量稀硝酸,观察现象。实验现象如下表:
试剂
实验现象
有关化学方程式
加入AgNO3溶液后
加入稀硝酸后
①稀盐酸
有白色沉淀生成
沉淀不溶解
HCl+AgNO3===AgCl↓+HNO3
②NaCl 溶液
有白色沉淀生成
沉淀不溶解
NaCl+AgNO3===AgCl↓+NaNO3
③Na2CO3溶液
有白色沉淀生成
沉淀溶解有气泡产生
Na2CO3+AgNO3===Ag2CO3↓+2NaNO3
Ag2CO3+2HNO3===CO2↑+H2O+2AgNO3
2.Cl-检验的一般步骤
取少量待测样放入试管中,滴加适量稀硝酸酸化的AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则说明溶液中含有Cl-。
检验Cl-时,滴加AgNO3溶液前要滴加少量稀HNO3使待测液酸化,目的是排除CO32- 等离子的干扰。
随学随练
2.(25-26高一上·湖南长沙·期中)实验室模拟水质检验员检验自来水中的含量,正确试剂是
A.稀盐酸、溶液 B.稀硝酸、溶液
C.溶液、溶液 D.稀硫酸、溶液
【答案】B
【解析】A.稀盐酸会引入,干扰自来水中氯离子的检验,A错误;
B.先用稀硝酸酸化可排除等的干扰,再加溶液,若出现白色沉淀,说明产生了,可检验自来水中氯离子,B正确;
C.与硝酸银反应会生成AgOH(易分解为褐色的沉淀)生成,干扰氯离子的检测,C错误;
D.稀硫酸会引入,而可与结合生成微溶物而干扰氯离子的检测,D错误;
故选B。
拓展 实验室制取氯气的其他方法
实验室其他方法制取氯气的原理是用强氧化剂氧化浓盐酸,即Cl-被氧化Cl2,因此还可以用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、K2Cr2O7等氧化剂代替MnO2制取氯气,反应不需加热且反应速率较快,如:
(1)2KMnO4+16HCl(浓)===2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O
(2)KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O
(3)Ca(ClO)2+4HCl(浓)===CaCl2+2Cl2↑+2H2O
(4)K2Cr2O7+14HCl(浓)===2CrCl3+2KCl+3Cl2↑+7H2O
活学活用
3.(25-26高一上·广东佛山·期末)制备并探究其性质的一体化装置如图。下列说法正确的是
A.左侧试管中的反应,利用了浓盐酸的氧化性
B.红色鲜花褪色,证明氯气具有漂白性
C.浸有淀粉溶液的脱脂棉变蓝
D.浸有溶液的脱脂棉无明显现象,可将其撤掉
【答案】C
【分析】左侧试管在常温下由浓盐酸和反应制备,产生的气体依次接触到红色鲜花验证有无漂白性、浸有淀粉溶液的脱脂棉验证的氧化性和浸有NaOH溶液的脱脂棉用于尾气处理。
【解析】A.左侧试管中,浓盐酸和反应制备,体现了浓盐酸的还原性,A错误;
B.红色鲜花褪色,是与水反应生成的HClO漂白了鲜花,不能证明氯气具有漂白性,B错误;
C.具有氧化性,能将KI氧化为,遇淀粉变蓝,因此浸有淀粉溶液的脱脂棉变蓝,C正确;
D.氯气有毒,浸有溶液的脱脂棉能吸收氯气,防止污染空气,不可将其撤掉,D错误;
故选C。
题型 氯气的实验室制法
▌例1(25-26高一上·河北保定·期中)化工园区某车间需制备少量氯气并处理尾气,实验室模拟该流程为:实验室制氯气→除杂→干燥→收集→通入含酚酞的NaOH溶液,观察到溶液红色迅速褪去。下列关于该实验的说法正确的是
A.实验室制氯气的原理为:MnO2+4HCl(浓)=MnCl2 + Cl2↑+2H2O
B.试剂X是NaOH溶液
C.装置的连接顺序是E→CD→AB→GH→F
D.滴有酚酞的NaOH溶液褪色的原因可能是碱性减弱,也可能是强氧化性物质破坏了酚酞的结构
【答案】D
【解析】A.实验室用和浓盐酸制氯气需要加热条件,该反应方程式缺少加热符号,A错误;
B.试剂X的作用是除去中混有的杂质,应选用饱和食盐水,溶液会与反应,不能用于该除杂过程,B错误;
C.装置连接需遵循“制气→除杂→干燥→收集→尾气处理”的顺序,密度大于空气,收集时应长进短出(H进G出),正确顺序为,C错误;
D.通入溶液后与水反应生成和,和可中和使溶液碱性减弱导致褪色,同时具有强氧化性,可破坏酚酞的有机结构导致漂白褪色,两种原因均有可能,D正确;
故选D。
▌对点练1-1(25-26高一上·安徽阜阳·期中)实验室制备和收集氯气的常用装置如下图。
(1)图中A的仪器名称是___________,图中收集氯气的装置序号是(填字母)___________。
(2)利用该装置制备氯气的化学方程式为___________。
(3)实验过程中,饱和食盐水、浓硫酸和NaOH溶液的作用分别是___________、__________、__________。
(4)实验中,用含氯化氢146 g的浓盐酸与足量的二氧化锰反应___________(填“能”或“不能”)得到1mol的氯气,原因是___________。
【答案】(1)分液漏斗 E
(2)
(3)除去氯气中混有的氯化氢气体 干燥氯气(或除去水蒸气) 吸收多余的氯气,防止污染环境
(4)不能 随着反应的进行,浓盐酸浓度逐渐降低变为稀盐酸,稀盐酸与二氧化锰不反应
【解析】(1)仪器A为添加液体的分液漏斗;氯气密度大于空气,需用向上排空气法收集,装置E为长管进短管出的向上排空气装置,对应收集氯气的装置。
(2)该装置为二氧化锰和浓盐酸加热制备氯气的经典发生装置,反应生成氯化锰、氯气和水,化学方程式为:
(3)氯气在饱和食盐水中溶解度很小,但混有的HCl杂质极易溶于饱和食盐水,因此饱和食盐水用于除HCl;浓硫酸具有吸水性,可干燥氯气;氯气有毒,NaOH可以和氯气反应,用于尾气处理,避免污染环境。
(4)146 g HCl物质的量为,若4 mol浓HCl完全反应理论生成1 mol ,但二氧化锰只能和浓盐酸在加热条件下反应,随着反应进行,盐酸浓度不断降低变为稀盐酸后反应不再进行,因此HCl无法完全消耗,不能得到1 mol氯气。
▌对点练1-2(25-26高一上·福建南平·期中)为了制取并收集干燥的氯气,同学们设计了如图所示实验装置(部分夹持装置省略)。
请回答下列问题:
(1)仪器X的名称为___________,装置丁的作用是___________。
(2)写出装置甲中生成氯气反应的化学方程式:___________。该反应中,浓盐酸表现出的性质有___________(填标号)。
A.氧化性 B.还原性 C.酸性 D.可燃性
(3)该实验装置正确的接口连接顺序:a→___________(填接口字母,每个装置只能使用1次)→h。
(4)装置戊的作用是___________(用化学方程式表示)。
(5)某同学用该实验装置收集了一瓶干燥的氯气,并将一张湿润的紫色石蕊试纸放入这瓶氯气中,可观察到的实验现象为___________,出现该实验现象的原因是___________。
【答案】(1)分液漏斗 除去Cl2中的HCl
(2) BC
(3)f→g→b→c→d→e或fgbcde
(4)
(5)湿润的紫色石蕊试纸先逐渐变红,后颜色逐渐褪去 Cl2与水反应生成的HCl使湿润的紫色石蕊试纸变红,生成的HClO具有漂白性,使变红的试纸褪色
【分析】实验室制取通常采用与浓盐酸混合在甲装置中加热获得:,生成中通常混有HCl气体,可以通入装置丁的饱和食盐水中除去HCl,然后再通入装置乙的浓硫酸中干燥,干燥通入装置丙中采用向上排空气法收集,最后剩余的通入装置戊的NaOH溶液中吸收,防止污染空气,据此分析解答。
【解析】(1)根据实验装置图,可知仪器X的名称为:分液漏斗;根据分析,装置丁的作用是:除去中的HCl;
(2)根据分析,装置甲是制取氯气,则发生反应的方程式为:;根据方程式,每4个HCl参与反应,只有2个被氧化为单质,作还原剂;另2个的化合价不变,作酸性使用,则所给的四个选项中,符合的选项为:BC;
(3)根据分析,要制取并收集到干燥的氯气,接口连接顺序为:f→g→b→c→d→e或fgbcde;
(4)属于有毒有污染的气体,能与碱发生反应,因此可用装置戊的NaOH溶液中吸收,反应的化学方程式为:;
(5)湿润石蕊试纸接触氯气时,Cl2和水反应生成强酸HCl使石蕊变红,同时生成的HClO具有强漂白性,会将有色的石蕊氧化为无色物质,因此现象为先变红后褪色。
题型 氯气的制取和含氯物质性质的综合考查
▌例2(25-26高一上·广东深圳·期中)实验小组以氯气和亚氯酸钠(NaClO2)为原料制备二氧化氯(ClO2)并探究其性质。
资料:i.ClO2为黄绿色气体,易溶于水且水溶液为黄绿色,难溶于CCl4;ClO2不稳定,当体积分数大于10%时,易发生爆炸。
ii.CCl4为无色液体,密度比水大,且与水不互溶。
iii.Cl2易溶于CCl4中,溶解后呈黄绿色。
【实验一:制备ClO2】如下图所示实验,实验过程中持续通入N2使C中生成的ClO2逸出。(加热及夹持装置已略去)
(1)盛放浓盐酸的装置名称为________________________。装置A中发生的化学反应方程式为____________________________________。
(2)装置D中CCl4溶液的作用是________________________。实验过程中,需持续不断通入N2,除了使装置C中的ClO2逸出,还可能的原因是________________________。
(3)装置C中制备ClO2反应的化学方程式为____________________________________。
【实验二:探究ClO2的性质】
将实验一中收集到的气体处理后得到纯净的ClO2,进行下表所示实验。
实验a
将ClO2通入NaCl溶液,溶液变为黄绿色。加入少量CCl4振荡,静置后溶液分层,上层溶液为黄绿色,下层溶液为无色。
实验b
将ClO2通入HCl溶液,溶液变为黄绿色。加入少量CCl4振荡,静置。溶液分层,上层溶液为浅黄绿色,下层溶液为黄绿色。
(4)实验二中,证明ClO2能氧化Cl-产生Cl2的现象是________________________。
(5)由实验a、实验b现象的差异说明ClO2的氧化性强弱可能与____________有关。
【答案】(1)分液漏斗
(2)除去中混有的 稀释,防止其体积分数大于10%时发生爆炸
(3)
(4)实验b中下层溶液为黄绿色
(5)溶液的酸碱性
【解析】(1)A装置中盛有浓盐酸的仪器名称是分液漏斗;A装置中浓盐酸与加热生成,反应的化学方程式为;
(2)由分析可知,D装置中的作用是溶解剩余的;根据资料信息,不稳定,当体积分数大于10%时,易发生爆炸,通入氮气的原因还有避免因装置内体积分数过高而引起爆炸;
(3)装置C中得电子生成NaCl,失电子生成,则为氧化剂,为氧化产物,制备的反应为;
(4)实验b中,溶液分层,上层溶液为浅黄绿色,下层溶液为黄绿色,表明有剩余,同时生成。则实验b中,通过实验b中下层溶液为黄绿色的现象证
明能氧化产生;
(5)实验a在中性溶液中发生,实验b在酸性溶液中发生,则由实验a、实验b现象的差异,得到的和,氧化性强弱关系相反,可能的原因是溶液的酸碱性不同;
▌对点练2-1(25-26高一上·辽宁丹东·期中)氯元素是非常重要的非金属元素,某化学活动社团为了探究氯气的制法、性质和用途,设计了如下实验装置。
已知:常温下,无水氯化铝为白色晶体,易吸收水分变质,在178℃升华。
回答下列问题:
(1)盛装的仪器A的名称为______。
(2)实验开始时先点燃______(填“A”或“I”)处酒精灯。
(3)该实验室制取氯气反应的离子方程式为______。
(4)B装置中盛放的试剂是______。
(5)广口瓶C、E中,有色布条褪色的是______(填“C”或“E”)。
(6)装置F可用于制漂白粉,漂白粉的有效成分是______(填化学式)。
(7)K中为碱石灰(氢氧化钠和氧化钙的混合物),其作用除吸收多余的外,还有______。
【答案】(1)圆底烧瓶
(2)A
(3)
(4)饱和食盐水
(5)C
(6)
(7)防止空气中的水蒸气进入氯化铝的制备和收集器
【分析】该实验为氯气的制备和验证氯气性质,装置A中利用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下制备氯气;装置B是利用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢;装置C中的通入的氯气中含有水蒸气,氯气和水反应生成具有漂白性的次氯酸,因此C中的有色布条褪色;而装置D中浓硫酸吸收了氯气中的水蒸气,干燥的氯气无漂白性,因此E中的有色布条不褪色;装置F是利用石灰乳()和氯气制备漂白粉;装置G为尾气吸收装置;装置H是利用浓硫酸吸收了氯气中的水蒸气,装置I中铝和氯气发生反应生成氯化铝,由于氯化铝升华会进入装置J中,装置K的作用是吸收多余的氯气,并且防止空气中的水蒸气进入装置J中导致氯化铝变质,由此解答;
【解析】(1)盛装二氧化锰的仪器名称为圆底烧瓶;
(2)装置中的空气中含有的水蒸气会导致氯化铝变质,因此需要先进行氯气的制备反应,用氯气排尽装置的空气,然后再进行氯气和铝的反应,因此应先点燃A处酒精灯;
(3)实验室制备氯气是利用浓硫酸和二氧化锰进行反应,因此该反应的离子方程式为;
(4)由分析可知,装置B的作用是除去氯气中的氯化氢,因此B中盛放的试剂为饱和食盐水;
(5)由分析可知,C的有色布条褪色,E中的有色布条不会褪色;
(6)装置F中利用石灰乳和氯气制备漂白粉,反应为,漂白粉的主要成分为氯化钙和次氯酸钙,但是漂白粉主要是利用次氯酸钙溶于水产生的次氯酸的强氧化性进行漂白,因此漂白粉的有效成分为;
(7)由分析可知,装置K的作用是吸收多余的氯气,并且防止空气中的水蒸气进入装置J中导致氯化铝变质。
▌对点练2-2(25-26高一上·广东佛山·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。实验室中利用下图装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO,并探究NaClO的性质。
已知:不同温度下,Cl2在碱中歧化的产物不同。
回答下列问题:
(1)装置A用于制Cl2,装有MnO2的仪器名称是___________,反应的化学方程式是___________。
(2)装置B的作用是___________。
(3)C中反应的化学方程式为___________。
(4)D中采用冰水浴冷却的目的是___________。
(5)探究NaClO的性质。
①解释Ⅰ中溶液褪色的原因___________。
②Ⅲ中产生黄绿色气体的原因是___________(用离子方程式表示)。
【答案】(1)圆底烧瓶
(2)除去中混有的气体,防止其干扰后续和的制备
(3)
(4)避免生成(或有利于生成)
(5)① 发生反应,生成的具有漂白性,能漂白石蕊
②
【分析】最左侧A为制取氯气装置,B为除杂装置,用饱和食盐水除氯化氢,装置C用来制取,装置D 用来制取NaClO,装置E用来吸收多余的氯气,防止污染大气,以此解题;
【解析】(1)装有的仪器为常见的圆底烧瓶;二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯气,反应方程式为。
(2)B中饱和食盐水的作用是吸收中的,防止其干扰、的制备;
(3)由题意可知C中氯气参加反应氯气和氢氧化钾生成氯酸钾,方程式为:;
(4)氢氧化钠与氯气反应有多种情况,温度高时生成,采用冰水浴冷却的目的是:避免生成(或有利于生成),提高产品的纯度;
(5)①HClO具有漂白性,导致I中溶液褪色,故答案为:发生反应,生成的具有漂白性,能漂白石蕊;
②次氯酸根与氯离子在强酸性溶液中发生反应:,产生黄绿色气体;
题型 氯离子的检验
▌例3(25-26高一上·宁夏吴忠·期中)下列“实验结论”与“实验操作及现象”相符的是
实验操作及现象
实验结论
A
向某溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成
该溶液中一定含有Cl-
B
向某溶液中加入稀硫酸,产生无色无味气体通入澄清石灰水变浑浊
该溶液中一定含有
C
向某溶液中先加入稀盐酸无明显现象,再加BaCl2溶液,有白色沉淀生成
该溶液中一定含有
D
向某溶液中滴加澄清石灰水,产生白色沉淀
该溶液中一定含或
【答案】C
【解析】A.加入溶液产生的白色沉淀可能为、等,未加稀硝酸排除干扰离子,无法确定一定含有,A错误;
B.加入稀硫酸产生的无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体为,溶液中可能含有或,无法确定一定含有,B错误;
C.先加稀盐酸无明显现象,可排除、、等干扰离子,再加溶液生成的白色沉淀为,说明溶液中一定含有,C正确;
D.滴加澄清石灰水产生的白色沉淀可能为、等,无法确定一定含或,D错误;
故选C。
▌对点练3-1(25-26高一上·重庆·期中)某无色澄清溶液中可能含有大量、、中的若干种。取一定体积的上述溶液,进行了如下实验,下列说法不正确的是
A.不用实验可以知道,该溶液中一定不含
B.取上述原溶液,加入稀盐酸,有气泡。可知,该溶液中一定不含、,一定含有,不确定是否有、、
C.要确定上述原溶液中是否还有,不能取B选项中实验后的溶液检验
D.取上述原溶液滴加酚酞溶液,呈红色,不能证明原溶液中含有
【答案】B
【解析】A.为黄色,为紫红色,无色澄清溶液中不可能存在这两种有色离子,无需实验即可判断,A正确;
B.加入稀盐酸有气泡,说明溶液中一定含,与、会生成沉淀无法共存,故一定不含、;溶液呈电中性,阳离子仅剩余,故一定含,选项中称不确定是否有的说法错误,B错误;
C.B选项实验中加入了稀盐酸,引入了外源,若取反应后溶液检验,无法证明原溶液是否含,C正确;
D.溶液中存在,溶液显碱性,可使酚酞溶液变红,故滴加酚酞变红不能证明原溶液含,D正确;
故选B。
▌对点练3-2(25-26高一上·云南·期中)下列有关实验现象、操作及结论都正确的是
选项
实验操作和现象
结论
A
向饱和碳酸钠溶液中通入足量二氧化碳气体,有固体析出
碳酸钠与气体反应生成了难溶物质
B
将氯气通入紫色石蕊试液中,溶液先变红后褪色
氯气既有酸性又有漂白性
C
取一块绿豆大小的钠放在盛有水的烧杯中,钠浮在水面上,四处游动
钠的密度比水小,生成的气体推动钠做无规则运动
D
向某溶液中滴加硝酸银溶液,生成白色沉淀
该溶液中一定含有
【答案】C
【解析】A.向饱和溶液中通入足量,反应生成,析出固体是因为溶解度小于,且反应消耗水、溶质质量增大,并非生成难溶物质,A错误;
B.通入紫色石蕊试液,与水反应生成和,电离出使溶液变红,具有漂白性使溶液褪色,本身无酸性和漂白性,B错误;
C.钠浮在水面上可证明钠的密度比水小,钠与水反应生成,气体流动推动钠四处游动,现象与结论对应,C正确;
D.滴加溶液生成的白色沉淀可能是等,未加稀硝酸排除干扰离子,不能证明溶液一定含,D错误;
故选C。
基础通关
1.(24-25高一上·江苏南京·期中)下列实验室制备氯气的实验装置及用途错误的是
A.制备装置
B.除杂装置
C.收集装置
D.尾气处理装置
【答案】B
【解析】A.实验室用与浓盐酸加热反应制备,图示为固液加热型发生装置,符合制备要求,A正确;
B.除去中的杂质应选用饱和食盐水,饱和小苏打()溶液会与、反应,引入新杂质,B错误;
C.密度大于空气,可采用向上排空气法收集,图示倒置装置短管进气、长管出气,可将空气从瓶内上方排出,能收集,C正确;
D.可与溶液反应,用溶液可吸收多余氯气,且装置“长进短出”,能充分吸收尾气,D正确;
故选B。
2.(25-26高一上·陕西咸阳·期中)某研究小组制备并收集Cl2,装置如下图所示。
下列说法错误的是
A.装置a烧瓶内的反应体现了浓盐酸的酸性和还原性
B.装置b中用饱和食盐水吸收挥发的HCl气体
C.装置c收集氯气时导管连接错误,应为长管进气、短管出气
D.装置d烧杯中为水,用于吸收尾气
【答案】D
【解析】A.MnO2与浓盐酸加热反应时,部分Cl-价态不变生成盐MnCl2,体现酸性;部分Cl⁻化合价升高生成Cl2,体现还原性,A正确;
B.HCl极易溶于饱和食盐水,且Cl2在饱和食盐水中溶解度很低,故装置b中饱和食盐水可除去挥发的HCl,B正确;
C.Cl2密度大于空气,需用向上排空气法收集,应长管进气、短管出气,图中装置c导管连接错误,C正确;
D.Cl2在水中溶解度较小,不能用水完全吸收尾气,应使用NaOH溶液吸收,D错误;
故选D。
3.(25-26高一上·山东青岛·阶段检测)氯的多种含氧酸盐均可用于杀菌、消毒。实验室中利用下图装置(部分夹持装置省略)制备和。下列说法错误的是
已知:(浓)
A.装置a的作用是除去中的
B.盛放粉末的仪器名称是圆底烧瓶
C.装置c中采用冰水浴冷却的目的是防止生成
D.装置d的作用是吸收,锥形瓶中的试剂可用澄清石灰水
【答案】D
【分析】本实验利用与浓盐酸加热反应制取,生成的氯气混有杂质与水蒸气,装置盛装饱和食盐水除去;氯气先通入装置热的溶液,加热条件下与反应生成;随后氯气进入冰水冷却的装置,低温下与反应生成;装置为尾气处理装置,吸收多余氯气,防止污染空气。
【解析】A.浓盐酸具有挥发性,制得的中混有杂质,装置中盛放饱和食盐水,可以除去中的,A正确;
B.盛放粉末的反应容器名称为圆底烧瓶,B正确;
C.氯气与碱反应产物受温度影响很大,低温条件下与反应生成,温度较高时容易生成,装置冰水浴冷却,目的就是控制低温,防止生成,C正确;
D.装置用于吸收尾气,澄清石灰水中溶解度很小,溶液中溶质浓度低,无法充分吸收氯气,不能选用澄清石灰水,应当使用浓溶液,D错误;
故选D。
4.(25-26高一上·广东广州·期中)下列有关(Cl2制备、净化及尾气处理的实验过程中(“→”表示气流方向),所需装置和试剂均正确的是
A.制备Cl2
B.干燥Cl2
C.收集Cl2
D.尾气处理
【答案】B
【解析】A.和浓盐酸反应制备需要加热,装置缺少酒精灯,无法发生反应,A错误;
B.浓硫酸具有吸水性且不与反应,洗气装置采用长进短出的方式,可充分干燥,B正确;
C.密度大于空气,应采用向上排空气法(长进短出)收集,该装置短进长出不能收集到纯净的,C错误;
D.在水中溶解度较小,用水吸收尾气不充分,可选用溶液进行尾气处理,D错误;
故答案选B。
5.(25-26高一上·山西长治·期中)常温下,和浓盐酸反应生成。某小组利用如图装置制备,并检验的性质。已知淀粉遇碘变蓝色。实验操作:先打开、,关闭,当甲中有明显变色时关闭,打开,当丙中红色溶液变为无色时关闭。
下列叙述正确的是
A.甲中溶液变蓝色时,可证明氧化性:
B.乙中石蕊试纸先变红色,后褪色,可证明和反应生成HCl和HClO
C.若向丙中无色溶液滴加足量NaOH溶液后仍为无色,则说明酚酞被氧化
D.其他条件不变,如果用替换,实验现象相同
【答案】C
【解析】A.甲中溶液变蓝是因为将氧化为,根据氧化剂氧化性大于氧化产物,可知氧化性,A错误;
B.浓盐酸易挥发,反应生成的中混有气体,也可使湿润石蕊试纸变红,无法证明变红是与反应生成的导致的,B错误;
C.丙中溶液褪色有两种可能:一是被酸性物质中和导致碱性消失,二是酚酞被强氧化性的氧化。若滴加足量溶液后仍为无色,说明酚酞已经被氧化无法恢复显色,C正确;
D.与浓盐酸反应生成需要加热,常温下二者不反应,无生成,实验现象不同,D错误;
答案选C。
6.(25-26高一上·山东济宁·期中)实验室可以用和浓盐酸反应制取,反应的化学方程式为(浓)。现用如图所示装置制取纯净的无水(部分仪器和夹持装置已略去)。下列说法不正确的是
A.装置B中试剂是饱和食盐水,目的是除去HCl气体
B.实验过程中,硬质玻璃管中产生大量棕黄色的烟
C.为了充分反应,实验开始时,应先加热装置D,再打开A中分液漏斗的活塞
D.将装置A中的直接换为也可完成该实验
【答案】C
【分析】A装置用高锰酸钾和浓盐酸反应制取氯气,制得的氯气中会混有会挥发出的HCl和水蒸气,B装置中的试剂是饱和食盐水用来除去HCl,装置C中试剂是浓硫酸,目的是干燥氯气,保证进入D装置的是纯净的氯气与铜进而制得氯化铜,最后的E装置盛装的试剂是NaOH,用来吸收多余的氯气,据此解答。
【解析】A.装置B中试剂为饱和食盐水,可除去中混有的挥发的杂质,A正确;
B.铜在氯气中加热反应生成氯化铜,实验过程中硬质玻璃管内产生大量棕黄色的烟,B正确;
C.若先加热装置D,装置内空气中的氧气会与铜反应生成氧化铜杂质,应先打开A中分液漏斗的活塞,待氯气排尽装置内空气后再加热D,C错误;
D.与浓盐酸常温下即可反应生成,将装置A中的换为也可完成实验,D正确;
故选C。
7.(25-26高一上·江西·期中)工业上采用电解饱和食盐水的方法制备:。下列说法正确的是
A.发生了氧化反应
B.若消耗,则会生成还原产物
C.纯净的能在中安静地燃烧,产生大量白烟
D.该反应的电子转移情况可表示为
【答案】B
【分析】由方程式可知,反应中氯元素的化合价升高被氧化,氯化钠是反应的还原剂,发生氧化反应,氯气是氧化产物;氢元素的化合价降低被还原,水是氧化剂,发生还原反应,氢气是还原产物;反应转移电子的数目为2。
【解析】A.由分析可知,水是反应的氧化剂,发生还原反应,A错误;
B.由方程式可知,消耗36 g水时,生成氢气的质量为:××2 g/mol=2 g,B正确;
C.纯净的氢气能在氯气中安静地燃烧生成氯化氢,氯化氢与空气中的水蒸气形成盐酸小液滴,从而产生大量的白雾,C错误;
D.由分析可知,氯化钠是反应的还原剂,水是氧化剂,反应转移电子的数目为2,则表示反应电子转移情况的单线桥为:,D错误;
故选B。
8.(25-26高一上·山东德州·阶段检测)实验室用下列装置制备无水AlCl3(183℃升华,遇潮湿空气易产生大量白雾)。下列说法正确的是
A.b、c、f中依次盛装浓硫酸、饱和食盐水、浓硫酸
B.e装置中的收集器必须保持干燥
C.实验开始时应先点燃d处酒精灯,再点燃a处酒精灯
D.该实验装置缺少尾气处理装置
【答案】B
【解析】A.a装置制得的中混有和水蒸气,需先通过b中饱和食盐水除去,再通过c中浓硫酸干燥,f中盛装浓硫酸防止外界水蒸气进入e装置,因此试剂顺序错误,A错误;
B.已知无水遇潮湿空气易水解产生大量白雾,因此e装置的收集器必须保持干燥,B正确;
C.若先点燃d处酒精灯,装置内空气中的会与反应生成杂质,应先点燃a处酒精灯,利用生成的排尽装置内空气后再点燃d处酒精灯,C错误;
D.g中盛有溶液,可吸收过量的有毒,属于尾气处理装置,实验装置不缺少尾气处理装置,D错误;
故选B。
9.(25-26高三上·广东佛山·阶段检测)利用如图装置进行实验:打开K1、K2,一定时间后,a中溶液变蓝;关闭K1,打开K3,数分钟后f中产生白色沉淀。下列说法错误的是
A.a中现象体现了I-的还原性
B.b中浓盐酸既体现还原性又体现酸性
C.c、d中分别装饱和食盐水、浓硫酸
D.f中产生白色沉淀,说明e中发生了取代反应
【答案】D
【分析】根据装置图可判断装置b利用浓盐酸和次氯酸钠混合反应制备氯气,装置a中淀粉碘化钾溶液检验氯气的氧化性,生成的氯气中混有挥发出的氯化氢以及水蒸气,装置c和d依次除去氯化氢和水蒸气,装置e验证氯气和苯的取代反应,装置f氯离子和银离子反应生成氯化银白色沉淀,据此解答。
【解析】A.a中Cl2+2I-=2Cl-+I2,I-被氧化为I2,体现了I-的还原性,A正确;
B.b中的反应:NaClO+2HCl(浓)=NaCl+Cl2+H2O。一部分HCl被氧化为Cl2,体现还原性;另一部分HCl生成NaCl,体现酸性,B正确;
C.制得的Cl2混有HCl和水蒸气:c中饱和食盐水除去HCl,d中浓硫酸干燥氯气,C正确;
D.Cl2能与水反应生成HCl,Cl2也能挥发进入f中与AgNO3生成AgCl白色沉淀; 即使氯气和苯在铁的作用下没有发生取代反应,挥发出来的Cl2也会使f中产生沉淀,因此不能证明e中发生了取代反应,D错误。
故答案选D。
素养提升
10.(25-26高一上·重庆·期中)一氧化二氯(Cl2O)是一种工业上常用的氯化剂和氧化剂,还可用作灭菌剂和漂白剂。常压下,Cl2O的熔点为-120.6℃,沸点为3.5℃,遇水会发生反应。某化学实验小组用纯碱和氯气利用下图中装置制备Cl2O(夹持装置、冷却装置和加热装置均略去)。
回答下列问题:
(1)A中盛放浓盐酸的仪器名称是______,其中浓盐酸体现了______性。
(2)装置的正确连接顺序是______(填标号)。
A.ahifgdecbjk B.afghidecbjk C.aihgfdebcjk D.ahifgdebcjk
(3)装置C中Cl2O的制备反应中的固体产物为NaHCO3和NaCl,写出该反应的化学方程式______。
(4)①研究表明,装置B中Cl2O的收率与装置C的温度和纯碱的含水量的关系如下表所示:
温度/℃
纯碱中含水量/%
Cl2O的收率/%
0~10
5.44
67.85
0~10
7.88
89.26
10~20
8.0
64.24
30~40
10.25
52.63
30~40
12.5
30.38
本实验中适宜选用的温度范围和纯碱的含水量分别为______、______。
②Cl2O产率随纯碱含水量变化呈先升后降趋势,试分析其内在原因______________________________。
(5)装置F中碱石灰的作用为________________________。
(6)Cl2O是市场上一种比较理想的饮用水消毒剂,Cl2O和Cl2在消毒时自身均被还原为Cl-;则Cl2O的消毒效率(以单位质量得到的电子数表示)是等质量的Cl2的约______倍(结果保留一位小数)。
【答案】(1)分液漏斗 酸性和还原性
(2)A
(3)2Cl2 +2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaHCO3+2NaCl
(4)0~10℃ 7.88% 含水量较低时,增加水量提供了合成Cl2O所必需的反应物,生成速率加快,收率提高;含水量较高时,Cl2O与水反应,收率降低
(5)吸收过量的Cl2,防止污染空气,防止空气中的水蒸气进入装置B
(6)1.6
【解析】(1)A中盛放浓盐酸的仪器为分液漏斗;A装置是MnO2和浓盐酸加热制Cl2的反应:,浓盐酸中部分Cl元素化合价升高被氧化,体现还原性,部分Cl形成盐MnCl2,体现酸性。
(2)A制备Cl2→饱和食盐水除Cl2中混有的HCl杂质(洗气长进短出,a接h、i接f)→浓硫酸干燥Cl2(f接g)→通入C中和潮湿纯碱反应制备Cl2O→B用冰盐冷却收集Cl2O(Cl2O沸点3.5℃,冰盐浴将其液化)→最后接F碱石灰处理尾气、同时隔绝水蒸气防止Cl2O遇水反应,接口顺序为ahifgdecbjk,对应选项A
(3)反应物为Cl2、Na2CO3,已知固体产物为NaHCO3和NaCl,结合Cl元素价态变化(部分Cl降为-1价,部分升为+1价生成Cl2O),结合原子守恒可知需要反应物中有H2O参与,配平得到该方程式为:2Cl2+2Na2CO3+H2O=2NaHCO3+2NaCl+Cl2O
(4)对比表格数据,温度为0~10℃、纯碱含水量7.88%时,Cl2O的收率达到最高89.26%,是实验的适宜条件。
(5)碱石灰为碱性干燥剂,既可以和酸性的Cl₂反应处理尾气,又能阻挡外界水汽,防止Cl2O遇水变质。
(6)消毒时Cl2O中Cl为+1价,全部被还原为-1价,1 mol Cl2O(质量87g)共得到4 mol电子,单位质量得电子数为;1 mol Cl2(质量71g)被还原为Cl⁻共得到2 mol电子,单位质量得电子数为;二者比值为。
11.(25-26高一上·重庆·期中)如图为实验室用软锰矿(主要成分为)制取纯净、干燥的氯气,并验证氯气性质的装置。其中瓶放有干燥红色布条;中为铁粉,其右端出气管口放有脱脂棉。
(1)仪器A的名称为_____(填名称),写出B中反应的离子方程式_________。
(2)装置C中盛装的溶液是_____,D中试剂的作用是_________。
(3)E中的红色布条是否褪色?_____,写出F中反应的化学方程式:_________。
(4)H中的试剂用来吸收多余氯气,该装置还可以制备“84”消毒液。写出H中发生反应的离子方程式_________。
(5)洁厕剂(含HCl)与“84”消毒液混用会产生有毒气体,写出发生反应的离子方程式_________。
【答案】(1)分液漏斗
(2)饱和溶液 除去中的水蒸气
(3)否
(4)
(5)
【分析】本实验装置用于制取纯净、干燥的氯气,并验证其化学性质及进行尾气处理。装置A(分液漏斗)盛放浓盐酸,装置B(圆底烧瓶)中盛放软锰矿(主要成分),二者在加热条件下反应生成氯气。由于浓盐酸易挥发,制得的氯气中混有和水蒸气;装置C盛装饱和食盐水,用于除去氯气中的杂质;装置D盛装浓硫酸,用于干燥氯气;装置E中放入干燥红色布条,用于验证干燥的氯气是否具有漂白性;装置F中铁粉与氯气在加热条件下反应生成氯化铁;装置G为收集或防倒吸的缓冲装置;装置H盛装溶液,用于吸收尾气,防止氯气污染环境。
【解析】(1)根据仪器构造可知,仪器A的名称为分液漏斗;
B中发生二氧化锰与浓盐酸加热制取氯气的反应,生成氯化锰、氯气和水,反应的离子方程式为。
(2)由于浓盐酸具有挥发性,生成的氯气中混有气体,需用饱和食盐水除去,故装置C中盛装的溶液是饱和食盐水;
装置D中盛装浓硫酸,其作用是吸收水蒸气,干燥氯气。
(3)干燥的氯气不具有漂白性,不能使干燥的红色布条褪色,故E中的红色布条不褪色(否);
F中铁与氯气在加热条件下发生化合反应生成氯化铁,化学方程式为。
(4)H中用溶液吸收多余的氯气,反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,该反应也是工业制备“84”消毒液的原理,发生反应的离子方程式为。
(5)洁厕剂中含有盐酸(提供和),“84”消毒液的有效成分是(提供),二者混用会发生氧化还原归中反应,生成有毒的氯气,发生反应的离子方程式为。
迁移创新
12.(25-26高一上·广东东莞·期中)氯元素可形成多种含氧酸盐,广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用下图装置(部分装置省略)制备NaClO和并探究其性质。回答下列问题:
已知:
(1)b中的试剂为______________________________,导管a的作用为_____________________________。
(2)圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为____________________________________________。
(3)d中采用冰水浴冷却的目的是_______________,d中反应的离子方程式为___________________________。
(4)e的作用是吸收多余的氯气,可选用试剂____________(填字母序号)溶液。
A.HCl B.NaOH C.NaCl D.
(5)为探究NaClO溶液的性质,该小组还进行了以下实验:
i.取装置d(另外检验到装置d中已无NaOH剩余,也无溶解的)中溶液于试管中,滴入几滴紫色石蕊试液,________________________(填现象),表明NaClO具有碱性和漂白性。
ii.取装置d中溶液于试管中,滴入稀溶液,光照,产生无色气泡
iii.取装置d中溶液于试管中,滴入几滴淀粉KI溶液,溶液变蓝(已知淀粉遇变蓝色)
①步骤i观察到的实验现象为_________________________________________________。
②步骤ii中光照产生无色气泡的原因是___________________________________(用离子方程式表示)。
③步骤iii说明NaClO具有___________性。
【答案】(1)饱和食盐水 平衡分液漏斗和圆底烧瓶内的压强,使浓盐酸能够顺利滴下
(2)
(3)防止生成
(4)BD
(5)溶液先变蓝,后褪至无色 氧化
【分析】该实验为制备NaClO和并探究其性质,先利用二氧化锰和浓盐酸在加热的条件下制备氯气;氯气中混有氯化氢,装置b的作用是除去氯气中的氯化氢;装置c中是利用氯气和氢氧化钾在水浴加热条件下制备氯酸钾;装置d是利用氯气和氢氧化钠在冰水浴条件下制备次氯酸钠;装置e是吸收多余的氯气,防止污染环境,由此解答;
【解析】(1)由分析可知,装置b的作用是除去氯气中的氯化氢,因此试剂为饱和食盐水;导管a是为了平衡分液漏斗和圆底烧瓶内的压强,使浓盐酸能够顺利滴下;
(2)由分析可知,圆底烧瓶中是二氧化锰和浓盐酸在加热的条件下制备氯气,因此化学方程式为
(3)根据已知反应可知,如果氢氧化钠的溶液温度过高可能发生类似反应生成,因此采用冰水浴;由分析可知,装置d是利用氯气和氢氧化钠在冰水浴条件下制备次氯酸钠,因此离子方程式为;
(4)装置e的作用是吸收多余的氯气;
A.HCl不和氯气发生反应,因此无法吸收氯气,A不符合题意;
B.NaOH可以和氯气发生反应,因此可以吸收氯气,B符合题意;
C.NaCl不和氯气发生反应,因此无法吸收氯气,C不符合题意;
D.可以和氯气发生氧化还原反应,因此可以吸收氯气,D符合题意;
故选BD;
(5)i.装置d中已无NaOH剩余,也无溶解的,主要成分为和,由于得到的结论为有碱性和漂白性,因此滴入几滴紫色石蕊试液后,开始会由于显碱性,溶液变蓝,后续因为的漂白性,溶液又褪色,因此实验现象为溶液先变蓝,后褪至无色;
ii.在酸性条件下转化为,光照下分解生成氯化氢和氧气,因此离子方程式为;
iii.已知淀粉遇变蓝色,滴入几滴淀粉KI溶液,溶液变蓝,说明将KI氧化为,表现为氧化性。
13.(24-25高一上·广东广州·期中)已知三氯化铁的熔点为306℃,沸点为315℃,易升华且易溶于水。某小组同学欲制备FeCl3并对其性质进行研究。
Ⅰ制备FeCl3
某兴趣小组采用以下装置制备FeCl3。
(1)仪器X的名称是______,写出A中发生反应的化学方程式为__________________________。
(2)装置B中溶液为______,C的作用是__________________________。
(3)加热时,先点燃装置______(填A或D)的酒精灯,当________时,再点燃另一装置酒精灯。
(4)写出装置D制备FeCl3的化学方程式__________________________。
ⅡFeCl3性质探究
小组同学对无水FeCl3能否分解产生Cl2,进行了如图实验探究。
(5)甲同学认为装置B中湿润的淀粉-KI试纸变蓝即可证明无水FeCl3能分解产生Cl2,乙同学认为不能得出此结论,理由是__________________________(用离子方程式表示,答出一点即可)。
乙同学提出了改进意见,用如图所示装置进行实验:
(6)装置F中饱和食盐水的作用是______________________________________;
(7)加热一段时间后,装置G中__________________________(填现象),说明FeCl3已经开始分解了。
【答案】(1)圆底烧瓶
(2)饱和食盐水 干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气)
(3)A 装置D的玻璃管内出现大量黄绿色气体
(4)
(5)或(答出一点即可)
(6)除去氯气中混有的
(7)湿润的有色布条褪色
【分析】本题考查无水氯化铁的制备及性质探究。
Ⅰ制备:装置A利用二氧化锰与浓盐酸加热制备氯气,由于浓盐酸易挥发,制得的氯气中含有氯化氢和水蒸气,装置B中盛放饱和食盐水除去氯化氢,装置C中盛放浓硫酸干燥氯气;装置D中铁粉与氯气在加热条件下反应生成氯化铁;氯化铁易升华,装置E用于收集氯化铁;氯气有毒,不能直接排放,装置F中碱石灰用于吸收未反应的氯气,同时防止空气中的水蒸气进入装置E使氯化铁潮解。
Ⅱ性质探究:探究无水能否分解产生。由于易升华,且具有氧化性,能将氧化为,同时装置内空气中的在酸性条件下也能氧化,因此不能直接用湿润的淀粉-试纸检验。改进后的装置中,先通入排尽装置内的空气,排除的干扰;加热分解后,混合气体经过装置F(饱和食盐水)除去升华的蒸气,再通入装置G中,若生成了,与水反应生成具有漂白性的,能使湿润的有色布条褪色。
【解析】(1)根据仪器构造可知,仪器X为圆底烧瓶;装置A中二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水,化学方程式为。
(2)浓盐酸具有挥发性,制得的氯气中混有氯化氢气体,装置B中溶液为饱和食盐水,用于除去氯气中的氯化氢;装置C中盛放浓硫酸,作用是干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气)。
(3)为防止铁粉与装置内的空气(氧气)反应,应先利用生成的氯气排尽装置内的空气,故先点燃装置A的酒精灯,当观察到硬质玻璃管(或装置D)中充满黄绿色气体时,说明空气已排尽,再点燃装置D的酒精灯。
(4)装置D中铁粉与氯气在加热条件下反应生成氯化铁,化学方程式为。
(5)装置中含有空气,空气中的氧气在酸性条件下能将碘离子氧化为碘单质,离子方程式为;此外,氯化铁易升华,氯化铁蒸气进入装置B中,铁离子也能将碘离子氧化为碘单质,离子方程式为。因此,试纸变蓝不能证明一定生成了氯气。
(6)氯化铁易升华,会对氯气的检验造成干扰,装置F中饱和食盐水的作用是除去混合气体中的蒸气。
(7)若分解产生氯气,氯气进入装置G中与水反应生成次氯酸,次氯酸具有漂白性,能使湿润的有色布条褪色,据此现象可说明已经开始分解。
14.(24-25高一上·广东中山·期中)某化学活动小组设计如下图所示(部分夹持装置已略去)实验装置,以探究潮湿的与反应得到的固体物质的成分。
(1)写出装置A中发生反应的化学方程式:_____________________________________________。
(2)盛放试剂X的仪器的名称__________________。
(3)试剂Y的名称__________________。
(4)写出装置E吸收氯气的离子方程式__________________________________________________。
(5)已知:通入一定量的氯气后,测得D中有一种常温下为黄红色的气体,其为含氯的氧化物。可以确定的是C中含有氯元素的盐只有一种,且含有,现对C中反应后固体的成分进行猜想和探究。
Ⅰ.提出合理假设。
假设1:存在两种成分:和物质W;
假设2:存在三种成分:、和物质W
则上述假设中物质W为_________(填化学式)。
Ⅱ.设计方案,进行实验。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。
限选实验试剂:稀、稀、溶液、溶液、溶液。
实验步骤
预期现象和结论
步骤1:取C中的少量固体样品于试管中,滴加蒸馏水至固体溶解,将所得溶液分别置于A、B试管中。
步骤2:向A试管中滴入几滴_________溶液。
①若无明显现象,证明固体中不含②若出现白色沉淀,证明固体中含有。
步骤3:向B试管中_________。(填操作)
若溶液中出现白色沉淀,则证明含有氯元素的盐;结合步骤2中①,则假设1成立;结合步骤2中②,则假设2成立。
(6)若假设1成立,已知C中有7.1gCl2参加反应。可推知潮湿的与反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________________。
【答案】(1)
(2)分液漏斗
(3)饱和食盐水
(4)
(5)NaCl 溶液 滴加过量的稀,然后再滴加少量溶液
(6)
【分析】根据题意可知该实验是探究潮湿的氯气和碳酸钠反应的固体产物的成分,所以本实验起始的制备装置是用MnO2和浓盐酸加热反应制备氯气,然后通过装置B除去氯气中的HCl气体,潮湿的氯气进入装置C和干燥的固体反应,装置D中收集到了反应后生成的黄红色的含氯氧化物气体,最后用装置E中的NaOH溶液除去多余的氯气尾气。
【解析】(1)由分析可知,装置A是制备氯气的,实验室用MnO2和浓盐酸加热反应制备氯气,化学方程式为。
(2)试剂X是加入烧瓶的浓盐酸,盛装在带活塞、可逐滴加液的标准仪器中,名称为分液漏斗。
(3)装置B中试剂Y的作用是除去氯气中的HCl气体,所以试剂Y是饱和食盐水。
(4)装置E中NaOH溶液的作用是除去多余的氯气尾气,反应的离子方程式为:。
(5)根据氧化还原反应得失电子守恒,氯气和碳酸钠反应生成了含氯的黄红色氧化物,因为含氯氧化物中氧元素一定是-2价,所以Cl元素一定是正价,反应中氯气中有氯元素失去电子化合价升高,由题可知产物中有或,反应中只有氯元素的化合价发生变化,根据氧化还原反应本质,一定有氯元素得到电子化合价降低,所以物质W中一定含有,根据元素守恒只能是NaCl。
该步骤是在含有的情况下检验是否含有,可以利用和反应生成碳酸钡白色沉淀的性质检验,可以选择溶液,不能用溶液,因为溶液也可以使生成碳酸钡白色沉淀。
由上题可知物质W是NaCl,所以步骤3是为了检验Cl⁻,检验Cl⁻需要先加过量稀硝酸排除碳酸根、碳酸氢根的干扰,再加入少量硝酸银溶液,若生成AgCl白色沉淀即可证明含氯盐NaCl的存在。
(6)由实验图片可知参与反应的碳酸钠是10.6g,10.6g 的物质的量为=0.1mol,参与反应的氯气是7.1g,7.1g Cl2的物质的量为=0.1mol,10.6g 的物质的量为0.1mol,因此可知参与反应的氯气和的物质的量之比是1:1,结合假设1的产物为、NaCl和黄红色氯氧化物,根据原子守恒和得失电子守恒配平得到该反应式。
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