2.2 氯及其化合物 第2课时（导学案）化学人教版必修第一册

第二节 氯及其化合物 第2课时 氯气的实验室制法　氯离子的检验 1.掌握氯气实验室制取的核心原理、装置组成及操作流程。 2.建立实验室制备气体装置选择的思维模型。理解气体的净化、收集、尾气处理的设计逻辑，能分析实验异常现象。 3.能运用离子反应原理，分析检验氯离子所需试剂，归纳总结离子检验的一般模型。 重点：掌握氯气实验室制法的反应原理、整套实验装置（发生、除杂、收集、尾气处理）的设计逻辑与操作注意事项，以及氯离子的检验方法和常见干扰离子的排除思路。 难点：理解氯气制备实验中试剂选择、装置连接顺序的原理，以及复杂混合体系中氯离子检验的干扰排除方案设计与相关实验探究分析。 1．实验室制取氯气的反应原理：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。其中氧化剂是　　　　　　　　　　，还原剂是　　　　　　　　，被氧化的HCl与参加反应的HCl的物质的量之比为　　　　　　　　。 2．制取氯气不能用稀盐酸代替浓盐酸，因为稀盐酸的　　　　　　　　性弱，MnO2不能把它氧化；在实际生产中即使用过量的MnO2，产生的氯气总量也比理论值小，原因一是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，二是　　　　　　　　　　。 3．氯气的发生装置由反应物的　　　　　　　　和反应条件决定。MnO2是固体、浓盐酸是液体、需要　　　　　　　　，所以选用"　　　　　　　　　　"型发生装置，用到　　　　　　和圆底烧瓶。 4．用上述装置收集到的氯气不纯，混有　　　　　　和　　　　　　。除去HCl用　　　　　　，干燥氯气用　　　　　　　，除杂顺序的原则是　　　　　　　　　　　　　　　　。洗气瓶中导管应　　　　　　　　。 5．收集氯气用　　　　　　　　　　法，因为氯气的密度比空气　　　　　　　　；不能用排水法，因为氯气　　　　　　　　　　。验满的方法有：观察集气瓶中是否充满　　　　　　　　气体；用湿润的　　　　　　　　　　试纸，若试纸　　　　　　　　则已集满。 6．多余的氯气不能直接排放到空气中，因为氯气　　　　　　　　。尾气处理用　　　　　　　　溶液，反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　；不能用饱和石灰水代替，因为其中Ca(OH)2的含量　　　　　　　　，吸收不完全。 7．检验Cl-的方法：取少量待测液于试管中，先滴加适量　　　　　　　　酸化，再滴入　　　　　　　　　　　　　　溶液，若产生　　　　　　　　沉淀，则含有Cl-。加稀硝酸的目的是排除　　　　　　　　　　　　　　　　　　等离子的干扰，因为Ag2CO3可溶于稀硝酸而　　　　　　　　不溶。 （一）课堂导入 【想一想】回顾初中制备H2、O2、CO2的三套装置，实验室制取气体的一般思路包含哪几个模块？每个模块的选择依据是什么？ 【结论】一般思路是"　　　　　　　　—　　　　　　　　—　　　　　　　　—　　　　　　　　"四大模块。发生装置依据反应物的　　　　　　　　和反应是否需要　　　　　　　　选择；除杂装置依据气体及所含杂质的性质选择；收集装置依据气体的　　　　　　　　、在水中　　　　　　　　以及是否与水反应选择；尾气处理装置依据气体的　　　　　　　　等性质选择，防止污染环境。 （二）氯气的实验室制法——反应原理 【想一想】实验室用二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气，写出化学方程式并改写成离子方程式。反应中氧化剂、还原剂分别是什么？被氧化的HCl占参加反应HCl的几分之几？ 【结论】MnO2＋4HCl(浓)　　　　　　　　　　　　MnCl2＋Cl2↑＋2H2O； 离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。氧化剂是　　　　　　　　　　　　，还原剂是　　　　　　　　；4 mol HCl中只有2 mol被氧化成Cl2，另外2 mol中的氯元素进入MnCl2、体现　　　　　　　　性，所以被氧化的HCl与参加反应的HCl的物质的量之比为　　　　　　　　。锰元素由　　　　　　　　价降到+2价，氯元素由-1价升到0价。 【想一想】能用稀盐酸代替浓盐酸吗？使用过量的二氧化锰与浓盐酸反应，为什么产生的氯气总量仍比理论值小？ 【结论】不能。稀盐酸的　　　　　　　　性弱，MnO2不能把它氧化。氯气总量偏小有两个原因：一是随着反应进行盐酸浓度变小，Cl-的还原性减弱，反应不再进行；二是浓盐酸　　　　　　　　造成损失。 【想一想】实验过程中需要加热，但温度为什么不能过高？能否用其他氧化剂来代替二氧化锰？ 【结论】温度过高会使浓盐酸大量　　　　　　　　，造成原料损失且产物不纯。可以用　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　等强氧化剂代替MnO2，它们的氧化性比MnO2更强，反应　　　　　　　　加热：2KMnO4＋16HCl(浓)===2MnCl2＋5Cl2↑＋2KCl＋8H2O；KClO3＋6HCl(浓)===3Cl2↑＋KCl＋3H2O。 （三）设计制气实验装置 【想一想】氯气的发生装置应该选用哪一类型？用到哪些仪器？ 【结论】由反应物的状态和反应条件决定：MnO2是　　　　　　　　体、浓盐酸是　　　　　　　　体、需要　　　　　　　　，所以选用"固体＋液体　△"型发生装置，用到　　　　　　　　和圆底烧瓶。实验室中也可用　　　　　　　　　　　　代替分液漏斗，其优点是能控制滴加速率且　　　　　　　　，还能平衡气压使液体顺利流下。 【想一想】按上述装置收集的氯气纯净吗？含有什么杂质？要得到干燥纯净的氯气，应该怎样改进装置？ 【结论】不纯，混有　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　　　　　　。氯气在　　　　　　　　　　中的溶解度比在水中小，而氯化氢极易溶于饱和食盐水，所以在发生装置和收集装置之间依次连接盛有　　　　　　　　　　的洗气瓶除HCl、盛有　　　　　　　　的洗气瓶干燥氯气。 【想一想】先除去哪种杂质气体？要达到最佳洗涤或干燥效果，气体应从洗气瓶的哪一端进入？ 【结论】先用饱和食盐水除去Cl2中少量的HCl，再用浓硫酸干燥氯气。洗气瓶中的导管　　　　　。除杂顺序的原则是：　　　　　　　　　　　　　　，水蒸气放在最后除。 【想一想】用排空气法收集氯气时应该从哪端进气？为什么不能用排水法？ 【结论】用　　　　　　　　法收集（氯气的密度比空气　　　　　　　　），气体　　　　　　　。不能用排水法，因为氯气　　　　　　　　　　，会损失且收集不到纯净的氯气。 【想一想】还可以用什么方法收集氯气？如何验证氯气已收集满？ 【结论】还可用　　　　　　　　　　　　法，因为氯气在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，同时可除去HCl，但这样制得的氯气　　　　　　　　　　。验满：①观察法——集气瓶中充满　　　　　　　　气体；②用湿润的　　　　　　　　　　试纸——若试纸　　　　　　　　则已集满，原理为Cl2＋2KI===2KCl＋I2，置换出的I2遇淀粉变蓝；③用湿润的蓝色石蕊试纸——若出现　　　　　　　　，则已集满。 【想一想】多余的氯气能直接排放到空气中吗？尾气处理能否用饱和石灰水代替NaOH溶液？ 【结论】不能，因为氯气是　　　　　　　　气体，直接排放会污染空气。也不能用饱和石灰水代替，因为其中Ca(OH)2的含量很　　　　　　　　，不能把多余的Cl2　　　　　　　　。尾气处理用　　　　　　　　溶液：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。 【想一想】整套氯气制备装置由哪几部分组成？各部分的主要仪器和作用分别是什么？ 【结论】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。整套装置由四部分组成：发生装置（　　　　　　　　　　　　　，加热）；除杂装置（　　　　　　　　　　除去HCl、　　　　　　　　除去水蒸气）；收集装置（　　　　　　　　　　法）；尾气处理装置（　　　　　　　　溶液吸收过量Cl2）。 （四）建立气体制备的思维模型 【想一想】实验室制取气体的装置设计，一般从哪几个角度依次考虑？ 【结论】①制备装置——根据反应物的　　　　　　　　及　　　　　　　　选择；②除杂装置——根据气体及　　　　　　　　选择；③收集装置——根据气体的　　　　　　　　、在水中的　　　　　　　　及是否与水反应选择；④尾气吸收装置——根据气体的　　　　　　　　选择，既防污染环境，又要防　　　　　　　　。 【想一想】选择除杂试剂时要遵循什么原则？除杂顺序一般怎么定？常见的除杂装置有哪几种？ 【结论】杂质来源有副反应、挥发性物质、H2O；除杂顺序一般是　　　　　　　　除；试剂选择的原则是"　　　　　　　　、主体物质不反应"。常见装置：a.洗气瓶——装液体，　　　　　　　　；b.球形干燥管——装固体，　　　　　　　　；c. U形管——装固体。 【想一想】选择干燥剂时要注意什么？浓硫酸、P2O5、CaCl2、碱石灰各不能干燥哪些气体？ 【结论】干燥剂不能与被干燥的气体反应。浓硫酸（酸性＋强氧化性）不可干燥　　　　　　　　气体和　　　　　　　　气体，如NH3、H2S、HI；P2O5不可干燥　　　　　　　　气体如NH3；CaCl2不可干燥　　　　　　　　　　；碱石灰（碱性）不可干燥　　　　　　　　气体，如CO2、SO2。 【想一想】尾气处理的核心思想是什么？什么样的尾气需要处理？怎样选择吸收剂？ 【结论】核心思想是　　　　　　　　　　，把有毒物质转化为无毒物质。尾气来源于未反应完的气体和反应中新产生的气体；除N2、O2、CO2以外，　　　　　　　　、易燃易爆的气体都需要处理。选择方法是先分析气体的性质（酸碱性、氧化还原性、可燃性），再　　　　　　　　。 （五）氯离子的检验 【想一想】【实验2-9】向稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液中分别滴入几滴AgNO3溶液，再加少量稀硝酸，各观察到什么现象？写出有关离子方程式。 【结论】三种溶液滴入AgNO3溶液都产生　　　　　　　　沉淀；加入稀硝酸后，稀盐酸和NaCl溶液中的沉淀　　　　　　　　，离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　；而Na2CO3溶液中的沉淀　　　　　　　　　　，离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　、 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【想一想】怎样检验溶液中是否含有Cl-？加入AgNO3溶液和稀硝酸的目的分别是什么？ 【结论】取少量被检测溶液于试管中，滴加适量　　　　　　　　酸化，然后滴入　　　　　　　　　　　　　　溶液，若产生　　　　　　　　沉淀，则含有Cl-；若无白色沉淀，则不含Cl-。加AgNO3溶液的目的是检验Cl-；加稀硝酸酸化的目的是排除　　　　　　　　　　　　　　　　　　等的干扰，因为Ag2CO3可溶于稀硝酸而　　　　　　　　不溶。 【想一想】能否用稀盐酸代替稀硝酸？能否用AgNO3溶液检验Cl2中混有的HCl？ 【结论】不能用稀盐酸代替稀硝酸，因为稀盐酸中的　　　　　　　　　　与Ag+结合生成AgCl沉淀，会干扰原溶液中Cl-的检验。也不能用AgNO3溶液检验Cl2中混有的HCl，因为氯气溶于水会生成　　　　　　　　　　，同样会产生白色沉淀，干扰HCl的检验。 【想一想】请归纳氯离子检验的答题模板（按操作—现象—结论的顺序表述）。 【结论】取少量　　　　　　　　于一洁净的试管中，加入几滴　　　　　　　　，再加入几滴　　　　　　　　　　　　　　溶液，若有　　　　　　　　产生，则证明含有Cl-。 1．（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.制备氯气　　B.净化、干燥氯气　　C.收集氯气　　D.验证氯气的氧化性 2．在MnO2 + 4HCl（浓）= MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O反应中，被氧化的HCl与参加反应的HCl质量关系是(　　) A、1∶1　　B、1∶2　　C、2∶1　　D、1∶4 3．下列有关氯及其化合物的说法正确的是（　　） A．Cl2和变价金属反应生成较高价态的金属氯化物 B．将氯气通入澄清石灰水中，即可制得漂白粉 C．向新制的氯水中放入有色布条会褪色说明Cl2有漂白性 D．Cl2→NaCl必须加入还原剂才能实现 4．已知两瓶气体，分别是 HCl 和 Cl2，可以区别它们的方法或试剂是 ①观察颜色　②打开瓶盖看有无白雾　③硝酸银溶液　④湿润的红色石蕊试纸　⑤湿润的蓝色石蕊试纸 A.①③④　B.①②④ C.①②④⑤　D.①②⑤ 5、二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。 (1)连接上述仪器的正确顺序(填各接口处的字母)：___接___；___接___；___接___；___接___。 (2)装置中，饱和食盐水的作用是　　　　　　　　　　　；NaOH溶液的作用是　　　　　　　　　。 (3)化学实验中常用湿润的淀粉-KI试纸检验是否有Cl2产生。如果有Cl2产生，可观察到　　　　　，反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)写出下列化学反应的离子方程式： ①气体发生装置中：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②NaOH溶液中：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 一、氯气的实验室制法——反应原理 内容：实验室用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气，MnO2＋4HCl(浓)===(△)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式为MnO2＋4H+＋2Cl-===(△)Mn2+＋Cl2↑＋2H2O。 氧化还原分析：MnO2是氧化剂，锰元素由 +4 价降到 +2 价，得 2 个电子；HCl 是还原剂，4 mol HCl 中只有 2 mol 被氧化为 Cl2，氯元素由 -1 价升到 0 价、失去 2 个电子，另外 2 mol HCl 中的氯元素进入 MnCl2，体现酸性。所以被氧化的 HCl 与参加反应的 HCl 的物质的量之比为 1∶2。 应用与注意： （1）不能用稀盐酸代替浓盐酸——稀盐酸的还原性弱，MnO2不能氧化它。 （2）实际产生的氯气总量比理论值小：一是随着反应进行盐酸浓度变小，Cl-的还原性减弱，反应不再进行；二是浓盐酸挥发造成损失。 （3）加热温度不能过高，否则浓盐酸大量挥发，造成原料损失且产物不纯。 （4）可用 KMnO4、KClO3等强氧化剂代替 MnO2，它们氧化性更强，反应不需要加热。 二、氯气的实验室制备装置 整套装置由四部分组成，顺序是"发生→除杂→收集→尾气处理"，这个顺序不能颠倒。 1．发生装置：由反应物的状态和反应条件决定。MnO2是固体、浓盐酸是液体、需要加热，所以选用"固体＋液体　△"型发生装置，用圆底烧瓶和分液漏斗（或恒压滴液漏斗）。恒压滴液漏斗的优点是能控制滴加速率、平衡气压使液体顺利流下且不漏气。 2．除杂装置：制得的氯气中混有 HCl 和 H2O(g)。先用盛有饱和食盐水的洗气瓶除去 HCl——氯气在饱和食盐水中的溶解度比在水中更小，而 HCl 极易溶于饱和食盐水；再用盛有浓硫酸的洗气瓶干燥氯气。除杂顺序的原则是"先除杂、后干燥"，水蒸气放在最后除。洗气瓶中导管一律长进短出。 3．收集装置：氯气的密度比空气大，用向上排空气法收集，导管长进短出。不能用排水法，因为氯气能溶于水并与水反应。也可以用排饱和食盐水法收集，同时可除去 HCl，但这样收集到的氯气不是干燥的。 验满方法：①观察集气瓶中是否充满黄绿色气体；②用湿润的淀粉-KI 试纸，若试纸变蓝则已集满（Cl2＋2KI===2KCl＋I2，I2遇淀粉变蓝）；③用湿润的蓝色石蕊试纸，若先变红后褪色则已集满。 4．尾气处理装置：氯气有毒，多余的氯气不能直接排放，用 NaOH 溶液吸收，Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。不能用饱和石灰水代替，因为 Ca(OH)2的含量低，不能把多余的 Cl2完全吸收。 记忆口诀：发生看状态条件，除杂看杂质性质，收集看密度溶解，尾气看毒性污染。 三、气体制备的思维模型 （1）制备装置：根据反应物的状态及反应条件选择。固体＋固体加热、固体＋液体加热、固体＋液体不加热、液体＋液体加热，四类装置对应不同的反应体系。 （2）除杂装置：根据气体及所含杂质的性质选择。杂质的来源有副反应、挥发性物质、水蒸气三类；除杂顺序一般是水蒸气在最后除；试剂选择遵循"不增不减、主体物质不反应"的原则。装置有洗气瓶（装液体，长进短出）、球形干燥管（装固体，大进小出）、U 形管（装固体）。 （3）干燥剂的选择（不能与被干燥的气体反应）： 浓硫酸（酸性＋强氧化性）——不可干燥碱性气体、还原性气体，如 NH3、H2S、HI； P2O5（酸性氧化物）——不可干燥碱性气体，如 NH3； CaCl2（中性）——不可干燥 NH3； 碱石灰（CaO＋NaOH，碱性）——不可干燥酸性气体，如 CO2、SO2。 氯气是酸性气体且有氧化性，可以用浓硫酸干燥，不能用碱石灰干燥。 （4）收集装置：难溶或微溶于水的气体用排水法；密度比空气大的用向上排空气法；密度比空气小的用向下排空气法。 （5）尾气处理装置：根据气体的性质（毒性、污染性）选择，核心思想是"吸收或转化"，把有毒物质转化为无毒物质。除 N2、O2、CO2 以外，有毒、易燃易爆的气体都要处理。选择吸收剂时先分析气体的酸碱性、氧化还原性、可燃性，再对症下药，同时注意防倒吸。 四、氯离子的检验 内容：取少量待测液于试管中，先加稀硝酸酸化，再滴入 AgNO3 溶液，若产生白色沉淀则含有 Cl-；若无白色沉淀则不含 Cl-。离子方程式为 Ag+＋Cl-===AgCl↓。 试剂作用：AgNO3 溶液用于检验 Cl-；稀硝酸用于酸化，排除 CO32-、SO32- 等离子的干扰——Ag2CO3 等沉淀可溶于稀硝酸，而 AgCl 不溶于稀硝酸。 典型实例：稀盐酸、NaCl 溶液中滴加 AgNO3 都产生白色沉淀，加稀硝酸后沉淀不溶解；Na2CO3 溶液中滴加 AgNO3 也产生白色沉淀，但加稀硝酸后沉淀溶解并产生气泡，说明该沉淀是 Ag2CO3 而不是 AgCl。 答题模板（操作—现象—结论）：取少量待测液于一洁净试管中，加入几滴稀硝酸，再加入几滴 AgNO3 溶液，若有白色沉淀产生，则证明含有 Cl-。 两个"不能"：不能用稀盐酸代替稀硝酸，否则引入的 Cl- 会干扰检验；不能直接用 AgNO3 溶液检验 Cl2 中混有的 HCl，因为氯气溶于水也会生成 Cl-，同样产生白色沉淀。 五、常见气体的检验与除杂小结 Cl2：黄绿色、有刺激性气味，用湿润的淀粉-KI 试纸检验（变蓝）；用 NaOH 溶液吸收，不能用澄清石灰水。 HCl：无色、有刺激性气味，遇水蒸气形成白雾，用湿润的蓝色石蕊试纸检验（变红）；用饱和食盐水（从 Cl2 中除 HCl）或水吸收。 Cl-：用硝酸酸化的 AgNO3 溶液检验，产生不溶于稀硝酸的白色沉淀。 除杂顺序的通则：先除杂、后干燥、水蒸气放最后；洗气瓶长进短出，球形干燥管大进小出。 本节易错点提醒 1．被氧化的 HCl 与参加反应的 HCl 不是一回事。MnO2＋4HCl(浓) 中 4 mol HCl 只有 2 mol 被氧化为 Cl2，另 2 mol 起酸的作用，所以二者物质的量之比是 1∶2，不是 1∶1。 2．发生装置不能漏掉加热仪器。MnO2 与浓盐酸反应需要加热，装置中没有酒精灯是最常见的失分点；若用 KMnO4 代替 MnO2，则不需要加热。 3．除杂顺序不能颠倒——必须先除 HCl 再干燥。若先干燥再除 HCl，通过饱和食盐水时又会带入水蒸气，白干燥一次。 4．洗气瓶一律"长进短出"（气体从长导管进入液体、从短导管排出）；若用排空气法收集，向上排空气也是长进短出，向下排空气则是短进长出。方向记反是高频错误。 5．尾气吸收装置中，导管必须伸入液面以下；若导管悬在液面上方，氯气不能被完全吸收。这正是"尾气处理装置图"最常见的错误。 6．制漂白粉要用冷的石灰乳，不能用澄清石灰水；处理氯气尾气用 NaOH 溶液，也不用澄清石灰水——两次都是因为 Ca(OH)2 的浓度太低。 7．检验 Cl- 时，稀硝酸和 AgNO3 溶液的加入顺序不能颠倒，也不能用稀盐酸代替稀硝酸，否则会引入 Cl- 造成假阳性。 8．SO42- 也可能干扰 Cl- 的检验：Ag2SO4 也是白色沉淀，外观与 AgCl 相同。当 SO42- 浓度较低、且加入的硝酸浓度较高时，Ag2SO4 可完全溶解，此时可以不考虑干扰；SO42- 浓度较高时，应先用 Ba(NO3)2 把它沉淀除去，再检验 Cl-。注意用 Ba(NO3)2 而不是 BaCl2。 考点01　氯气的实验室制法——反应原理 1．实验室常用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气，对于该反应，下列说法正确的是（　　） A．二氧化锰是该反应的催化剂 B．该反应涉及的氧化物有两种 C．可用浓硫酸除去氯气中的氯化氢气体杂质 D．反应中，还原剂与氧化产物的物质的量之比为4∶1 2．实验室用下列两种方案制氯气：①用含有HCl 146 g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87 g MnO2与足量的浓盐酸反应。所得的氯气（　　） A．②比①多　　B．①比②多　　C．一样多　　D．无法比较 3．实验室制氯气时有如下操作，操作顺序正确的是（　　） ①连接好装置，检查气密性；②缓缓加热；③在烧瓶中加入少量的MnO2，向分液漏斗中加入浓盐酸；④通过分液漏斗慢慢向烧瓶中注入浓盐酸；⑤将多余氯气用浓NaOH溶液吸收；⑥当有连续气泡出现时，开始用向上排空气法收集氯气。 A．①②③④⑤⑥　　B．③④②①⑥⑤　　C．①④③②⑥⑤　　D．①③④②⑥⑤ 考点02　实验装置的选择与连接 1．（25-26高一上·江苏扬州·期末）用如图装置进行实验，下列关于氯气的制备原理、装置及操作均正确的是（　　） A．装置甲：制备Cl2　　 B．装置乙：除去Cl2中的HCl C．装置丙：收集Cl2　　 D．装置丁：尾气吸收 2．（25-26高一上·浙江杭州·期中）以下关于实验室制备Cl2的实验装置描述中，正确的是（　　） A．使用软锰矿（主要成分MnO2）与浓盐酸制备Cl2时，可以选用装置①作为气体发生装置 B．可以使用装有碱石灰的装置③代替装有浓硫酸的装置②用于干燥Cl2 C．装置④用于收集Cl2，气体应从b口进、a口出 D．必须使用装置⑥防止倒吸，不能使用装置⑤吸收尾气 3．某同学用以下装置制备并检验氯气的性质。下列说法正确的是（　　） A．图Ⅰ：若二氧化锰过量，则浓盐酸可全部消耗完 B．图Ⅱ：仅证明新制氯水具有酸性 C．图Ⅲ：产生了棕黄色的雾 D．图Ⅳ：湿润的有色布条褪色 4．（25-26高一上·山东潍坊·期末）漂白粉在生产生活中有重要作用。学习小组利用如图装置制备漂白粉并进行漂白粉的探究实验。 （1）仪器接口连接顺序为　　　　　　　　　　　（用接口字母表示）。 a→　　　　　　　→　　　　　　　　　→　　　　　　　　　→　　　　　　　　→f （2）装置A中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　。 （3）学习小组通过以下实验探究久置漂白粉的成分。 假设1：漂白粉未变质，含CaCl2、Ca(ClO)2； 假设2：漂白粉部分变质，含CaCl2、Ca(ClO)2、CaCO3； 假设3：漂白粉全部变质，含　　　　　　　　　　　。 若向盛有少量样品的试管中加入适量1 mol·L-1盐酸，塞上带导管的单孔塞，将导管另一端插入盛有足量澄清石灰水的试管中，观察到有气泡放出且澄清石灰水变浑浊，则假设　　　　　　　　　　　（填序号）不成立。 （2）A中高锰酸钾与浓盐酸反应制氯气，离子方程式为MnO4-＋16H+＋10Cl-===2Mn2+＋5Cl2↑＋8H2O。 （3）漂白粉的主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2，Ca(ClO)2易与空气中的二氧化碳和水反应生成CaCO3和HClO，HClO不稳定，见光分解生成HCl和O2，最终生成CaCl2，所以全部变质时含CaCl2和CaCO3。实验Ⅰ中加入盐酸产生使澄清石灰水变浑浊的气体（CO2），说明样品中含CaCO3，因此不含CaCO3的假设1不成立。 考点03　氯离子的检验 1．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 2．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 3．（25-26高一上·北京·期中）某化学实验小组对SO42-可能会对Cl-的检验造成干扰进行实验探究。 （1）实验室检验某溶液中是否含有Cl-的方法是　　　　　　　　　　　。 （2）该小组提出如下假设： 假设1：SO42-不会对Cl-的检验造成干扰； 假设2：　　　　　　　　　　　。 （3）该小组同学先进行了实验1：取1 mL 1.5 mol·L-1稀H2SO4溶液，加入1 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液，有白色沉淀生成。 ①该反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　。 ②根据该实验　　　　　　　　　　　（填"能"或"不能"）判断SO42-对Cl-的检验会造成干扰，理由是　　　　　　　　　　　。 （4）该小组同学接着进行了实验2，结果如下： 实验2 序号 溶液0.5 mL 溶液5滴 现象1 再加入稀 现象2 1 无明显现象 — — 2 略有浑浊 依然浑浊 3 白色沉淀 依然浑浊 4 白色沉淀 沉淀溶解 5 白色沉淀 沉淀溶解 ①通过实验2可得出的结论是：在　　　　　　　　　　　情况下，可以不考虑SO42-对Cl-的检验造成的干扰。 ②已知某溶液中SO42-浓度为0.1 mol·L-1，要检验该溶液中是否有Cl-，需要的试剂为：0.1 mol·L-1硝酸、0.1 mol·L-1 AgNO3溶液、　　　　　　　　　　　（除硝酸以外的试剂，不需要写浓度）。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 氯及其化合物 第2课时 氯气的实验室制法　氯离子的检验 1.掌握氯气实验室制取的核心原理、装置组成及操作流程。 2.建立实验室制备气体装置选择的思维模型。理解气体的净化、收集、尾气处理的设计逻辑，能分析实验异常现象。 3.能运用离子反应原理，分析检验氯离子所需试剂，归纳总结离子检验的一般模型。 重点：掌握氯气实验室制法的反应原理、整套实验装置（发生、除杂、收集、尾气处理）的设计逻辑与操作注意事项，以及氯离子的检验方法和常见干扰离子的排除思路。 难点：理解氯气制备实验中试剂选择、装置连接顺序的原理，以及复杂混合体系中氯离子检验的干扰排除方案设计与相关实验探究分析。 1．实验室制取氯气的反应原理：MnO2＋4HCl(浓)===(△)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式为MnO2＋4H+＋2Cl-===(△)Mn2+＋Cl2↑＋2H2O。其中氧化剂是MnO2，还原剂是HCl，被氧化的HCl与参加反应的HCl的物质的量之比为1∶2。 2．制取氯气不能用稀盐酸代替浓盐酸，因为稀盐酸的还原性弱，MnO2不能把它氧化；在实际生产中即使用过量的MnO2，产生的氯气总量也比理论值小，原因一是盐酸变稀后反应不再进行，二是浓盐酸挥发。 3．氯气的发生装置由反应物的状态和反应条件决定。MnO2是固体、浓盐酸是液体、需要加热，所以选用"固体＋液体　△"型发生装置，用到分液漏斗和圆底烧瓶。 4．用上述装置收集到的氯气不纯，混有HCl和H2O(g)。除去HCl用饱和食盐水，干燥氯气用浓硫酸，除杂顺序的原则是先除杂、后干燥，水蒸气放在最后除。洗气瓶中导管应长进短出。 5．收集氯气用向上排空气法，因为氯气的密度比空气大；不能用排水法，因为氯气能与水反应。验满的方法有：观察集气瓶中是否充满黄绿色气体；用湿润的淀粉-KI试纸，若试纸变蓝则已集满。 6．多余的氯气不能直接排放到空气中，因为氯气有毒。尾气处理用NaOH溶液，反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O；不能用饱和石灰水代替，因为其中Ca(OH)2的含量很低，吸收不完全。 7．检验Cl-的方法：取少量待测液于试管中，先滴加适量稀硝酸酸化，再滴入AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则含有Cl-。加稀硝酸的目的是排除CO32-等离子的干扰，因为Ag2CO3可溶于稀硝酸而AgCl不溶。 （一）课堂导入 【想一想】回顾初中制备H2、O2、CO2的三套装置，实验室制取气体的一般思路包含哪几个模块？每个模块的选择依据是什么？ 【结论】一般思路是"发生—净化—收集—尾气处理"四大模块。发生装置依据反应物的状态和反应是否需要加热选择；除杂装置依据气体及所含杂质的性质选择；收集装置依据气体的密度、在水中溶解性以及是否与水反应选择；尾气处理装置依据气体的毒性等性质选择，防止污染环境。 （二）氯气的实验室制法——反应原理 【想一想】实验室用二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气，写出化学方程式并改写成离子方程式。反应中氧化剂、还原剂分别是什么？被氧化的HCl占参加反应HCl的几分之几？ 【结论】MnO2＋4HCl(浓)===(△)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；离子方程式为MnO2＋4H+＋2Cl-===(△)Mn2+＋Cl2↑＋2H2O。氧化剂是MnO2，还原剂是HCl；4 mol HCl中只有2 mol被氧化成Cl2，另外2 mol中的氯元素进入MnCl2、体现酸性，所以被氧化的HCl与参加反应的HCl的物质的量之比为1∶2。锰元素由+4价降到+2价，氯元素由-1价升到0价。 【想一想】能用稀盐酸代替浓盐酸吗？使用过量的二氧化锰与浓盐酸反应，为什么产生的氯气总量仍比理论值小？ 【结论】不能。稀盐酸的还原性弱，MnO2不能把它氧化。氯气总量偏小有两个原因：一是随着反应进行盐酸浓度变小，Cl-的还原性减弱，反应不再进行；二是浓盐酸挥发造成损失。 【想一想】实验过程中需要加热，但温度为什么不能过高？能否用其他氧化剂来代替二氧化锰？ 【结论】温度过高会使浓盐酸大量挥发，造成原料损失且产物不纯。可以用KMnO4、KClO3等强氧化剂代替MnO2，它们的氧化性比MnO2更强，反应不需要加热：2KMnO4＋16HCl(浓)===2MnCl2＋5Cl2↑＋2KCl＋8H2O；KClO3＋6HCl(浓)===3Cl2↑＋KCl＋3H2O。 （三）设计制气实验装置 【想一想】氯气的发生装置应该选用哪一类型？用到哪些仪器？ 【结论】由反应物的状态和反应条件决定：MnO2是固体、浓盐酸是液体、需要加热，所以选用"固体＋液体　△"型发生装置，用到分液漏斗和圆底烧瓶。实验室中也可用恒压滴液漏斗代替分液漏斗，其优点是能控制滴加速率且不漏气，还能平衡气压使液体顺利流下。 【想一想】按上述装置收集的氯气纯净吗？含有什么杂质？要得到干燥纯净的氯气，应该怎样改进装置？ 【结论】不纯，混有HCl和H2O(g)。氯气在饱和食盐水中的溶解度比在水中小，而氯化氢极易溶于饱和食盐水，所以在发生装置和收集装置之间依次连接盛有饱和食盐水的洗气瓶除HCl、盛有浓硫酸的洗气瓶干燥氯气。 【想一想】先除去哪种杂质气体？要达到最佳洗涤或干燥效果，气体应从洗气瓶的哪一端进入？ 【结论】先用饱和食盐水除去Cl2中少量的HCl，再用浓硫酸干燥氯气。洗气瓶中的导管长进短出。除杂顺序的原则是：先除杂，后干燥，水蒸气放在最后除。 【想一想】用排空气法收集氯气时应该从哪端进气？为什么不能用排水法？ 【结论】用向上排空气法收集（氯气的密度比空气大），气体长进短出。不能用排水法，因为氯气能与水反应，会损失且收集不到纯净的氯气。 【想一想】还可以用什么方法收集氯气？如何验证氯气已收集满？ 【结论】还可用排饱和食盐水法，因为氯气在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，同时可除去HCl，但这样制得的氯气不是干燥的。验满：①观察法——集气瓶中充满黄绿色气体；②用湿润的淀粉-KI试纸——若试纸变蓝则已集满，原理为Cl2＋2KI===2KCl＋I2，置换出的I2遇淀粉变蓝；③用湿润的蓝色石蕊试纸——若出现先变红后褪色，则已集满。 【想一想】多余的氯气能直接排放到空气中吗？尾气处理能否用饱和石灰水代替NaOH溶液？ 【结论】不能，因为氯气是有毒气体，直接排放会污染空气。也不能用饱和石灰水代替，因为其中Ca(OH)2的含量很低，不能把多余的Cl2完全吸收。尾气处理用NaOH溶液：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。 【想一想】整套氯气制备装置由哪几部分组成？各部分的主要仪器和作用分别是什么？ 【结论】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。整套装置由四部分组成：发生装置（圆底烧瓶＋分液漏斗，加热）；除杂装置（饱和食盐水除去HCl、浓硫酸除去水蒸气）；收集装置（向上排空气法）；尾气处理装置（NaOH溶液吸收过量Cl2）。 （四）建立气体制备的思维模型 【想一想】实验室制取气体的装置设计，一般从哪几个角度依次考虑？ 【结论】①制备装置——根据反应物的状态及反应条件选择；②除杂装置——根据气体及杂质性质选择；③收集装置——根据气体的密度、在水中的溶解性及是否与水反应选择；④尾气吸收装置——根据气体的性质选择，既防污染环境，又要防倒吸。 【想一想】选择除杂试剂时要遵循什么原则？除杂顺序一般怎么定？常见的除杂装置有哪几种？ 【结论】杂质来源有副反应、挥发性物质、H2O；除杂顺序一般是水在最后除；试剂选择的原则是"不增不减、主体物质不反应"。常见装置：a.洗气瓶——装液体，长进短出；b.球形干燥管——装固体，大进小出；c. U形管——装固体。 【想一想】选择干燥剂时要注意什么？浓硫酸、P2O5、CaCl2、碱石灰各不能干燥哪些气体？ 【结论】干燥剂不能与被干燥的气体反应。浓硫酸（酸性＋强氧化性）不可干燥碱性气体和还原性气体，如NH3、H2S、HI；P2O5不可干燥碱性气体如NH3；CaCl2不可干燥NH3；碱石灰（碱性）不可干燥酸性气体，如CO2、SO2。 【想一想】尾气处理的核心思想是什么？什么样的尾气需要处理？怎样选择吸收剂？ 【结论】核心思想是吸收或转化，把有毒物质转化为无毒物质。尾气来源于未反应完的气体和反应中新产生的气体；除N2、O2、CO2以外，有毒、易燃易爆的气体都需要处理。选择方法是先分析气体的性质（酸碱性、氧化还原性、可燃性），再对症下药。 （五）氯离子的检验 【想一想】【实验2-9】向稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液中分别滴入几滴AgNO3溶液，再加少量稀硝酸，各观察到什么现象？写出有关离子方程式。 【结论】三种溶液滴入AgNO3溶液都产生白色沉淀；加入稀硝酸后，稀盐酸和NaCl溶液中的沉淀不溶解，离子方程式为Cl-＋Ag+===AgCl↓；而Na2CO3溶液中的沉淀溶解并产生气泡，离子方程式为CO32-＋2Ag+===Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H+===2Ag+＋CO2↑＋H2O。 【想一想】怎样检验溶液中是否含有Cl-？加入AgNO3溶液和稀硝酸的目的分别是什么？ 【结论】取少量被检测溶液于试管中，滴加适量稀硝酸酸化，然后滴入AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则含有Cl-；若无白色沉淀，则不含Cl-。加AgNO3溶液的目的是检验Cl-；加稀硝酸酸化的目的是排除CO32-等的干扰，因为Ag2CO3可溶于稀硝酸而AgCl不溶。 【想一想】能否用稀盐酸代替稀硝酸？能否用AgNO3溶液检验Cl2中混有的HCl？ 【结论】不能用稀盐酸代替稀硝酸，因为稀盐酸中的Cl-与Ag+结合生成AgCl沉淀，会干扰原溶液中Cl-的检验。也不能用AgNO3溶液检验Cl2中混有的HCl，因为氯气溶于水会生成Cl-，同样会产生白色沉淀，干扰HCl的检验。 【想一想】请归纳氯离子检验的答题模板（按操作—现象—结论的顺序表述）。 【结论】取少量待测液于一洁净的试管中，加入几滴稀硝酸，再加入几滴AgNO3溶液，若有白色沉淀产生，则证明含有Cl-。 1．（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.制备氯气　　B.净化、干燥氯气　　C.收集氯气　　D.验证氯气的氧化性 【答案】A 【解析】A项，二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气需要加热，装置中没有加热仪器，难以达到预期目的；B项，先通过饱和食盐水除去氯化氢，再通过浓硫酸干燥，可达到净化、干燥氯气的目的；C项，氯气的密度比空气大，用向上排空气法收集，导管长进短出，可达到收集氯气的目的；D项，氯气通入碘化钾溶液中能把I-氧化为I2，溶液变蓝（或加入淀粉后变蓝），可验证氯气的氧化性。故选A。 2．在MnO2 + 4HCl（浓）= MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O反应中，被氧化的HCl与参加反应的HCl质量关系是(　　) A、1∶1　　B、1∶2　　C、2∶1　　D、1∶4 【答案】B 【解析】该反应中4 mol HCl参加反应，只有2 mol HCl被氧化为Cl2，另外2 mol HCl中的氯元素进入MnCl2，体现酸性，所以被氧化的HCl与参加反应的HCl的物质的量之比为2∶4＝1∶2，因摩尔质量相同，质量比也是1∶2。故选B。 3．下列有关氯及其化合物的说法正确的是（　　） A．Cl2和变价金属反应生成较高价态的金属氯化物 B．将氯气通入澄清石灰水中，即可制得漂白粉 C．向新制的氯水中放入有色布条会褪色说明Cl2有漂白性 D．Cl2→NaCl必须加入还原剂才能实现 【答案】A 【解析】A项，氯气具有强氧化性，与变价金属反应生成较高价态的金属氯化物，正确；B项，澄清石灰水中Ca(OH)2浓度太小，制漂白粉应将氯气通入冷的石灰乳中，错误；C项，使有色布条褪色的是氯气与水反应生成的HClO，氯气本身没有漂白性，错误；D项，Cl2与NaOH溶液反应即可生成NaCl，该反应中Cl2既是氧化剂又是还原剂，不需要另加还原剂，错误。故选A。 4．已知两瓶气体，分别是 HCl 和 Cl2，可以区别它们的方法或试剂是 ①观察颜色　②打开瓶盖看有无白雾　③硝酸银溶液　④湿润的红色石蕊试纸　⑤湿润的蓝色石蕊试纸 A.①③④　B.①②④ C.①②④⑤　D.①②⑤ 【答案】C 【解析】①氯气是黄绿色气体，HCl是无色气体，观察颜色可区别；②HCl极易溶于水，打开瓶盖后与空气中的水蒸气结合形成白雾，氯气无此现象，可区别；③HCl和Cl2的水溶液都能与AgNO3溶液反应产生白色沉淀，不能区别；④湿润的红色石蕊试纸遇HCl变红，遇Cl2先变红后褪色，现象不同，可区别；⑤湿润的蓝色石蕊试纸遇HCl变红，遇Cl2先变红后褪色，现象不同，可区别。故选C。 5、二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。 (1)连接上述仪器的正确顺序(填各接口处的字母)：___接___；___接___；___接___；___接___。 (2)装置中，饱和食盐水的作用是　　　　　　　　　　　　；NaOH溶液的作用是　　　　　　　　　　　　　。 (3)化学实验中常用湿润的淀粉-KI试纸检验是否有Cl2产生。如果有Cl2产生，可观察到　　　　　　　　　，反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)写出下列化学反应的离子方程式： ①气体发生装置中：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②NaOH溶液中：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【答案】(1)A接E；C接D；B接H；G接F (2)饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl；NaOH溶液的作用是吸收过量的氯气 (3)可观察到试纸变蓝；2KI＋Cl2=2KCl＋I2 (4)①MnO2＋4H+＋2Cl－　△　Mn2+＋Cl2↑＋2H2O；②2OH-＋Cl2=ClO-＋Cl-＋H2O 【解析】(1)制取氯气的连接顺序为发生装置→除杂装置→干燥装置→收集装置→尾气吸收装置，接口顺序为A接E（发生装置到除杂）、C接D（除杂到集气瓶）、B接H、G接F（集气瓶到尾气吸收）。(2)饱和食盐水可吸收HCl且降低氯气在水中的溶解度，用来除去Cl2中的HCl；NaOH溶液用于吸收过量的氯气，防止污染空气。(3)氯气能把KI中的I-氧化为I2，淀粉遇碘变蓝，故观察到试纸变蓝，反应的化学方程式为2KI＋Cl2=2KCl＋I2。(4)①气体发生装置中的离子方程式为MnO2＋4H+＋2Cl－　△　Mn2+＋Cl2↑＋2H2O；②NaOH溶液吸收氯气的离子方程式为2OH-＋Cl2=ClO-＋Cl-＋H2O。 一、氯气的实验室制法——反应原理 内容：实验室用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气，MnO2＋4HCl(浓)===(△)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式为MnO2＋4H+＋2Cl-===(△)Mn2+＋Cl2↑＋2H2O。 氧化还原分析：MnO2是氧化剂，锰元素由 +4 价降到 +2 价，得 2 个电子；HCl 是还原剂，4 mol HCl 中只有 2 mol 被氧化为 Cl2，氯元素由 -1 价升到 0 价、失去 2 个电子，另外 2 mol HCl 中的氯元素进入 MnCl2，体现酸性。所以被氧化的 HCl 与参加反应的 HCl 的物质的量之比为 1∶2。 应用与注意： （1）不能用稀盐酸代替浓盐酸——稀盐酸的还原性弱，MnO2不能氧化它。 （2）实际产生的氯气总量比理论值小：一是随着反应进行盐酸浓度变小，Cl-的还原性减弱，反应不再进行；二是浓盐酸挥发造成损失。 （3）加热温度不能过高，否则浓盐酸大量挥发，造成原料损失且产物不纯。 （4）可用 KMnO4、KClO3等强氧化剂代替 MnO2，它们氧化性更强，反应不需要加热。 二、氯气的实验室制备装置 整套装置由四部分组成，顺序是"发生→除杂→收集→尾气处理"，这个顺序不能颠倒。 1．发生装置：由反应物的状态和反应条件决定。MnO2是固体、浓盐酸是液体、需要加热，所以选用"固体＋液体　△"型发生装置，用圆底烧瓶和分液漏斗（或恒压滴液漏斗）。恒压滴液漏斗的优点是能控制滴加速率、平衡气压使液体顺利流下且不漏气。 2．除杂装置：制得的氯气中混有 HCl 和 H2O(g)。先用盛有饱和食盐水的洗气瓶除去 HCl——氯气在饱和食盐水中的溶解度比在水中更小，而 HCl 极易溶于饱和食盐水；再用盛有浓硫酸的洗气瓶干燥氯气。除杂顺序的原则是"先除杂、后干燥"，水蒸气放在最后除。洗气瓶中导管一律长进短出。 3．收集装置：氯气的密度比空气大，用向上排空气法收集，导管长进短出。不能用排水法，因为氯气能溶于水并与水反应。也可以用排饱和食盐水法收集，同时可除去 HCl，但这样收集到的氯气不是干燥的。 验满方法：①观察集气瓶中是否充满黄绿色气体；②用湿润的淀粉-KI 试纸，若试纸变蓝则已集满（Cl2＋2KI===2KCl＋I2，I2遇淀粉变蓝）；③用湿润的蓝色石蕊试纸，若先变红后褪色则已集满。 4．尾气处理装置：氯气有毒，多余的氯气不能直接排放，用 NaOH 溶液吸收，Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。不能用饱和石灰水代替，因为 Ca(OH)2的含量低，不能把多余的 Cl2完全吸收。 记忆口诀：发生看状态条件，除杂看杂质性质，收集看密度溶解，尾气看毒性污染。 三、气体制备的思维模型 （1）制备装置：根据反应物的状态及反应条件选择。固体＋固体加热、固体＋液体加热、固体＋液体不加热、液体＋液体加热，四类装置对应不同的反应体系。 （2）除杂装置：根据气体及所含杂质的性质选择。杂质的来源有副反应、挥发性物质、水蒸气三类；除杂顺序一般是水蒸气在最后除；试剂选择遵循"不增不减、主体物质不反应"的原则。装置有洗气瓶（装液体，长进短出）、球形干燥管（装固体，大进小出）、U 形管（装固体）。 （3）干燥剂的选择（不能与被干燥的气体反应）： 浓硫酸（酸性＋强氧化性）——不可干燥碱性气体、还原性气体，如 NH3、H2S、HI； P2O5（酸性氧化物）——不可干燥碱性气体，如 NH3； CaCl2（中性）——不可干燥 NH3； 碱石灰（CaO＋NaOH，碱性）——不可干燥酸性气体，如 CO2、SO2。 氯气是酸性气体且有氧化性，可以用浓硫酸干燥，不能用碱石灰干燥。 （4）收集装置：难溶或微溶于水的气体用排水法；密度比空气大的用向上排空气法；密度比空气小的用向下排空气法。 （5）尾气处理装置：根据气体的性质（毒性、污染性）选择，核心思想是"吸收或转化"，把有毒物质转化为无毒物质。除 N2、O2、CO2 以外，有毒、易燃易爆的气体都要处理。选择吸收剂时先分析气体的酸碱性、氧化还原性、可燃性，再对症下药，同时注意防倒吸。 四、氯离子的检验 内容：取少量待测液于试管中，先加稀硝酸酸化，再滴入 AgNO3 溶液，若产生白色沉淀则含有 Cl-；若无白色沉淀则不含 Cl-。离子方程式为 Ag+＋Cl-===AgCl↓。 试剂作用：AgNO3 溶液用于检验 Cl-；稀硝酸用于酸化，排除 CO32-、SO32- 等离子的干扰——Ag2CO3 等沉淀可溶于稀硝酸，而 AgCl 不溶于稀硝酸。 典型实例：稀盐酸、NaCl 溶液中滴加 AgNO3 都产生白色沉淀，加稀硝酸后沉淀不溶解；Na2CO3 溶液中滴加 AgNO3 也产生白色沉淀，但加稀硝酸后沉淀溶解并产生气泡，说明该沉淀是 Ag2CO3 而不是 AgCl。 答题模板（操作—现象—结论）：取少量待测液于一洁净试管中，加入几滴稀硝酸，再加入几滴 AgNO3 溶液，若有白色沉淀产生，则证明含有 Cl-。 两个"不能"：不能用稀盐酸代替稀硝酸，否则引入的 Cl- 会干扰检验；不能直接用 AgNO3 溶液检验 Cl2 中混有的 HCl，因为氯气溶于水也会生成 Cl-，同样产生白色沉淀。 五、常见气体的检验与除杂小结 Cl2：黄绿色、有刺激性气味，用湿润的淀粉-KI 试纸检验（变蓝）；用 NaOH 溶液吸收，不能用澄清石灰水。 HCl：无色、有刺激性气味，遇水蒸气形成白雾，用湿润的蓝色石蕊试纸检验（变红）；用饱和食盐水（从 Cl2 中除 HCl）或水吸收。 Cl-：用硝酸酸化的 AgNO3 溶液检验，产生不溶于稀硝酸的白色沉淀。 除杂顺序的通则：先除杂、后干燥、水蒸气放最后；洗气瓶长进短出，球形干燥管大进小出。 本节易错点提醒 1．被氧化的 HCl 与参加反应的 HCl 不是一回事。MnO2＋4HCl(浓) 中 4 mol HCl 只有 2 mol 被氧化为 Cl2，另 2 mol 起酸的作用，所以二者物质的量之比是 1∶2，不是 1∶1。 2．发生装置不能漏掉加热仪器。MnO2 与浓盐酸反应需要加热，装置中没有酒精灯是最常见的失分点；若用 KMnO4 代替 MnO2，则不需要加热。 3．除杂顺序不能颠倒——必须先除 HCl 再干燥。若先干燥再除 HCl，通过饱和食盐水时又会带入水蒸气，白干燥一次。 4．洗气瓶一律"长进短出"（气体从长导管进入液体、从短导管排出）；若用排空气法收集，向上排空气也是长进短出，向下排空气则是短进长出。方向记反是高频错误。 5．尾气吸收装置中，导管必须伸入液面以下；若导管悬在液面上方，氯气不能被完全吸收。这正是"尾气处理装置图"最常见的错误。 6．制漂白粉要用冷的石灰乳，不能用澄清石灰水；处理氯气尾气用 NaOH 溶液，也不用澄清石灰水——两次都是因为 Ca(OH)2 的浓度太低。 7．检验 Cl- 时，稀硝酸和 AgNO3 溶液的加入顺序不能颠倒，也不能用稀盐酸代替稀硝酸，否则会引入 Cl- 造成假阳性。 8．SO42- 也可能干扰 Cl- 的检验：Ag2SO4 也是白色沉淀，外观与 AgCl 相同。当 SO42- 浓度较低、且加入的硝酸浓度较高时，Ag2SO4 可完全溶解，此时可以不考虑干扰；SO42- 浓度较高时，应先用 Ba(NO3)2 把它沉淀除去，再检验 Cl-。注意用 Ba(NO3)2 而不是 BaCl2。 考点01　氯气的实验室制法——反应原理 1．实验室常用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气，对于该反应，下列说法正确的是（　　） A．二氧化锰是该反应的催化剂 B．该反应涉及的氧化物有两种 C．可用浓硫酸除去氯气中的氯化氢气体杂质 D．反应中，还原剂与氧化产物的物质的量之比为4∶1 【答案】B 【解析】MnO2＋4HCl(浓)===(△)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。A项，二氧化锰是反应物、作氧化剂，不是催化剂，错误；B项，反应物中的MnO2和生成物中的H2O都是氧化物，共两种，正确；C项，浓硫酸与氯化氢不反应，不能用来除去氯气中的HCl，应用饱和食盐水，错误；D项，MnO2作氧化剂，浓盐酸作还原剂，Cl2是氧化产物，还原剂与氧化产物的物质的量之比为2∶1，错误。故选B。 2．实验室用下列两种方案制氯气：①用含有HCl 146 g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87 g MnO2与足量的浓盐酸反应。所得的氯气（　　） A．②比①多　　B．①比②多　　C．一样多　　D．无法比较 【答案】A 【解析】反应为MnO2＋4HCl(浓)===(△)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。①含HCl 146 g（即4 mol）的浓盐酸与足量MnO2反应，理论上生成1 mol Cl2，但随着反应进行盐酸浓度变稀，MnO2不能继续氧化稀盐酸，故实际生成的氯气小于1 mol；②87 g MnO2（即1 mol）与足量浓盐酸反应，MnO2可以全部反应，生成1 mol Cl2。所以②＞①。故选A。 3．实验室制氯气时有如下操作，操作顺序正确的是（　　） ①连接好装置，检查气密性；②缓缓加热；③在烧瓶中加入少量的MnO2，向分液漏斗中加入浓盐酸；④通过分液漏斗慢慢向烧瓶中注入浓盐酸；⑤将多余氯气用浓NaOH溶液吸收；⑥当有连续气泡出现时，开始用向上排空气法收集氯气。 A．①②③④⑤⑥　　B．③④②①⑥⑤　　C．①④③②⑥⑤　　D．①③④②⑥⑤ 【答案】D 【解析】制取气体的实验第一步必须连接装置并检查气密性；加药品时先加固体、后加液体，所以依次是①③④；然后缓缓加热②；待有连续气泡出现时开始收集⑥；氯气有毒，最后连接尾气吸收装置⑤，故正确顺序为①③④②⑥⑤。故选D。 考点02　实验装置的选择与连接 1．（25-26高一上·江苏扬州·期末）用如图装置进行实验，下列关于氯气的制备原理、装置及操作均正确的是（　　） A．装置甲：制备Cl2　　B．装置乙：除去Cl2中的HCl C．装置丙：收集Cl2　　D．装置丁：尾气吸收 【答案】D 【解析】A项，实验室利用MnO2与浓盐酸加热制备Cl2，反应需要加热，装置甲中没有加热装置，无法反应生成Cl2，错误；B项，NaOH溶液既能与杂质HCl反应，也能与目标气体Cl2反应，不能用于除去Cl2中的HCl，除杂应选用饱和食盐水，错误；C项，氯气的密度大于空气，应用向上排空气法收集，装置丙为向下排空气法，无法收集到Cl2，错误；D项，氯气有毒，可与NaOH溶液反应被吸收，装置丁用NaOH溶液吸收尾气，能防止污染环境，正确。故选D。 2．（25-26高一上·浙江杭州·期中）以下关于实验室制备Cl2的实验装置描述中，正确的是（　　） A．使用软锰矿（主要成分MnO2）与浓盐酸制备Cl2时，可以选用装置①作为气体发生装置 B．可以使用装有碱石灰的装置③代替装有浓硫酸的装置②用于干燥Cl2 C．装置④用于收集Cl2，气体应从b口进、a口出 D．必须使用装置⑥防止倒吸，不能使用装置⑤吸收尾气 【答案】C 【解析】A项，MnO2与浓盐酸反应制备Cl2需要加热，装置①中没有加热仪器，不能满足反应条件，错误；B项，Cl2能与碱性的碱石灰反应，不能用碱石灰干燥Cl2，错误；C项，Cl2的密度大于空气，用向上排空气法收集时应长管进、短管出，即从b口进、a口出，正确；D项，Cl2与NaOH溶液的反应速率相对较慢，倒吸风险较低，装置⑤也可用于吸收尾气，并非必须使用装置⑥，错误。故选C。 3．某同学用以下装置制备并检验氯气的性质。下列说法正确的是（　　） A．图Ⅰ：若二氧化锰过量，则浓盐酸可全部消耗完 B．图Ⅱ：仅证明新制氯水具有酸性 C．图Ⅲ：产生了棕黄色的雾 D．图Ⅳ：湿润的有色布条褪色 【答案】D 【解析】A项，MnO2与浓盐酸反应时，随着反应进行浓盐酸变稀，MnO2不与稀盐酸反应，即使MnO2过量，盐酸也不能全部消耗完，错误；B项，新制氯水中含有HCl和HClO，实验中溶液先变红后褪色，既能证明新制氯水具有酸性，也能证明其具有漂白性，不只是酸性，错误；C项，铜丝在氯气中燃烧生成CuCl2固体小颗粒，产生的是棕黄色的烟而不是雾，错误；D项，氯气遇湿润的有色布条时与水反应生成HClO，HClO具有漂白性，使湿润的有色布条褪色，正确。故选D。 4．（25-26高一上·山东潍坊·期末）漂白粉在生产生活中有重要作用。学习小组利用如图装置制备漂白粉并进行漂白粉的探究实验。 （1）仪器接口连接顺序为　　　　　　　　　　　（用接口字母表示）。 a→　　　　　　　　　→　　　　　　　　　→　　　　　　　　　→　　　　　　　　　→f （2）装置A中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　。 （3）学习小组通过以下实验探究久置漂白粉的成分。 假设1：漂白粉未变质，含CaCl2、Ca(ClO)2； 假设2：漂白粉部分变质，含CaCl2、Ca(ClO)2、CaCO3； 假设3：漂白粉全部变质，含　　　　　　　　　　　。 若向盛有少量样品的试管中加入适量1 mol·L-1盐酸，塞上带导管的单孔塞，将导管另一端插入盛有足量澄清石灰水的试管中，观察到有气泡放出且澄清石灰水变浑浊，则假设　　　　　　　　　　　（填序号）不成立。 【答案】（1）d→e→c→b　（2）MnO4-＋16H+＋10Cl-===2Mn2+＋5Cl2↑＋8H2O　（3）CaCl2、CaCO3；1 【解析】（1）整套装置的连接顺序是：发生装置→净化除杂装置→制备漂白粉装置→尾气处理装置。A是发生装置，C是净化除杂装置（该实验氯气无需干燥），B是制备漂白粉的装置，D是尾气处理装置。洗气瓶需要"长进短出"，所以连接顺序为a→d→e→c→b→f。 （2）A中高锰酸钾与浓盐酸反应制氯气，离子方程式为MnO4-＋16H+＋10Cl-===2Mn2+＋5Cl2↑＋8H2O。 （3）漂白粉的主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2，Ca(ClO)2易与空气中的二氧化碳和水反应生成CaCO3和HClO，HClO不稳定，见光分解生成HCl和O2，最终生成CaCl2，所以全部变质时含CaCl2和CaCO3。实验Ⅰ中加入盐酸产生使澄清石灰水变浑浊的气体（CO2），说明样品中含CaCO3，因此不含CaCO3的假设1不成立。 考点03　氯离子的检验 1．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 【答案】B 【解析】检验Cl-常利用其与AgNO3溶液反应生成白色沉淀，但能与AgNO3溶液反应生成白色沉淀的离子还有CO32-等，所以一般要用硝酸酸化的AgNO3溶液，以除去CO32-等的干扰。故选B。 2．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 【答案】D 【解析】A项，直接滴加AgNO3溶液，生成的白色沉淀可能是Ag2CO3，不能确定含有Cl-，错误；B项，先加盐酸酸化会引入Cl-，再加入AgNO3溶液生成的白色沉淀可能由盐酸引入，不能证明原溶液中是否含有Cl-，错误；C项，加入少量AgNO3溶液生成的白色沉淀可能是Ag2CO3，再加稀盐酸时Ag2CO3转化为AgCl，沉淀也不消失，不能证明原来是否有Cl-，错误；D项，先加稀硝酸酸化，能排除CO32-等的干扰，此时若生成白色沉淀则只能是AgCl，能证明原溶液是否含有Cl-，正确。故选D。 3．（25-26高一上·北京·期中）某化学实验小组对SO42-可能会对Cl-的检验造成干扰进行实验探究。 （1）实验室检验某溶液中是否含有Cl-的方法是　　　　　　　　　　　。 （2）该小组提出如下假设： 假设1：SO42-不会对Cl-的检验造成干扰； 假设2：　　　　　　　　　　　。 （3）该小组同学先进行了实验1：取1 mL 1.5 mol·L-1稀H2SO4溶液，加入1 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液，有白色沉淀生成。 ①该反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　。 ②根据该实验　　　　　　　　　　　（填"能"或"不能"）判断SO42-对Cl-的检验会造成干扰，理由是　　　　　　　　　　　。 （4）该小组同学接着进行了实验2，结果如下： 实验2 序号 溶液0.5 mL 溶液5滴 现象1 再加入稀 现象2 1 无明显现象 — — 2 略有浑浊 依然浑浊 3 白色沉淀 依然浑浊 4 白色沉淀 沉淀溶解 5 白色沉淀 沉淀溶解 ①通过实验2可得出的结论是：在　　　　　　情况下，可以不考虑SO42-对Cl-的检验造成的干扰。 ②已知某溶液中SO42-浓度为0.1 mol·L-1，要检验该溶液中是否有Cl-，需要的试剂为：0.1 mol·L-1硝酸、0.1 mol·L-1 AgNO3溶液、　　　　　　　　　　　（除硝酸以外的试剂，不需要写浓度）。 【答案】（1）取少量待测溶液于试管中，先加入稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则说明含有Cl- （2）SO42-会对Cl-的检验造成干扰 （3）①H2SO4＋2AgNO3===Ag2SO4↓＋2HNO3　②能；Ag2SO4是白色沉淀，和AgCl的外观相同，因此当溶液中存在Ag2SO4时，加入AgNO3溶液也会产生白色沉淀，会对Cl-的检验造成干扰 （4）①SO42-浓度较低，且加入的硝酸浓度较高　②Ba(NO3)2 【解析】（1）取少量待测溶液于试管中，先加入稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则说明含有Cl-。 （2）假设1是"无干扰"，作为对比，假设2应为"有干扰"，即SO42-会对Cl-的检验造成干扰。 （3）①H2SO4与AgNO3反应生成Ag2SO4白色沉淀和HNO3，化学方程式为H2SO4＋2AgNO3===Ag2SO4↓＋2HNO3。②能判断。Ag2SO4是白色沉淀，和AgCl的外观相同，因此当溶液中存在Ag2SO4时，加入AgNO3溶液同样会产生白色沉淀，会对Cl-的检验造成干扰。 （4）①由实验2可知，当SO42-浓度较低、且加入的硝酸浓度较高时，白色沉淀（Ag2SO4）可完全溶解，此时可以不考虑SO42-对Cl-的检验造成的干扰。②因为该溶液中SO42-浓度较高（0.1 mol·L-1），会与后续加入的AgNO3反应生成Ag2SO4沉淀而干扰Cl-的检验，所以在加硝酸酸化和加AgNO3溶液之前，需要先加入钡盐将SO42-沉淀为BaSO4除去，从而消除干扰。注意只能用Ba(NO3)2，不能用BaCl2，否则会引入Cl-。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $