资源简介 基础课时13 氯气的实验室制法 氯离子的检验学习目标 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和检测方法。一、氯气的实验室制法(一)知识梳理1.实验原理在实验室中,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.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(二)互动探究1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为Chlorine(中文命名“氯气”)。舍勒发现氯气的方法至今还是实验室制取氯气的主要方法之一。【问题讨论】问题1 请你根据氧化还原反应原理,写出舍勒制备氯气的化学方程式并用双线桥标出电子转移的方向和数目。提示 问题2 该反应的氧化剂是________,浓盐酸既表现________性,又表现________性。提示 MnO2 还原 酸问题3 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。问题4 实验室制氯气时,需要加热,加热温度是否越高越好?提示 不是。温度越高,HCl挥发的就越多,产率越低。【探究归纳】1.实验室制取Cl2的装置图解2.制备氯气的注意事项(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。3.其他用于实验室制取氯气的化学试剂及反应用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↑+7H2O1.在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。下列收集Cl2的正确装置是( )答案 C解析 集气瓶使用单孔橡胶塞塞紧,只能进气,不能排气,则瓶内压强增大到一定程度,可能使橡胶塞弹出,A错误;Cl2的密度比空气大,Cl2应从短管进,B错误;该装置既能收集Cl2,又能进行尾气处理且防倒吸,C正确;Cl2和NaOH溶液反应,所以不能收集到Cl2,D错误。2.某化学小组用如图所示装置制取氯气。下列说法不正确的是( )A.该装置图中存在三处明显错误B.该实验中收集氯气的方法不正确C.为了防止氯气污染空气,必须进行尾气处理D.在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉碘化钾试纸可以证明是否有Cl2逸出答案 B解析 装置中未用酒精灯加热,应该用分液漏斗,没有尾气吸收装置,共3处明显错误;氯气的密度比空气大,应该用向上排空法收集,故B错误。3.要确认集气瓶中是否集满氯气,正确的操作是( )A.将AgNO3溶液滴入集气瓶中,观察是否生成白色沉淀B.用手将湿润的淀粉碘化钾试纸放在集气瓶上方,观察是否变蓝C.将湿润的淀粉碘化钾试纸粘在玻璃棒一端,伸到集气瓶口附近,观察是否变蓝D.将紫色石蕊试液滴入集气瓶中,观察是否先变红后褪色答案 C解析 检验气体是否收集满时,不能向集气瓶中加试剂检验,故A错误;氯气具有强氧化性,不能用手将湿润的淀粉碘化钾试纸放在集气瓶上方,故B错误;氯气能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色,将湿润的淀粉碘化钾试纸粘在玻璃棒一端,伸到集气瓶口附近,可以检验氯气是否集满,故C正确;检验气体是否收集满时,不能向集气瓶中加试剂检验,所以将紫色石蕊试液滴入集气瓶中的操作是错误的,故D错误。二、氯离子的检验(一)知识梳理检验氯离子的实验试液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 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 Cl-+Ag+===AgCl↓②氯化钠 溶液 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 Cl-+Ag+===AgCl↓③碳酸钠 溶液 有白色沉淀生成 沉淀溶解,有气泡产生 CO+2Ag+===Ag2CO3↓、Ag2CO3+2H+===2Ag++CO2↑+H2O(二)互动探究自来水厂常用氯气对生活用水进行杀菌消毒。市场上有些不法商贩为牟取暴利,用这样的自来水冒充纯净水出售,给人们的生活造成了一定的不良影响。【问题讨论】问题1 你知道如何辨别自来水和纯净水吗?提示 各取少许水样加硝酸银看是否变浑浊问题2 检验Cl-时,能否用稀盐酸进行酸化?提示 不能;因为盐酸中含有Cl-,会影响到Cl-的检验。问题3 检验Cl-时,加入稀硝酸的目的是什么?提示 排除CO造成的干扰,因Ag2CO3也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,再加入AgNO3溶液检验Cl-。问题4 若溶液中同时含有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-。【探究归纳】氯离子检验的原理与操作原理 Cl-+Ag+===AgCl↓ AgCl不溶于稀硝酸试剂 AgNO3溶液和稀硝酸答题 模板1.海水淡化后,为检验所得的淡水中是否含有氯离子,通常采用的试剂是( )A.AgNO3溶液B.AgNO3溶液和稀盐酸C.AgNO3溶液和稀硝酸D.以上试剂均可答案 C解析 只用硝酸银溶液检验Cl-,碳酸根离子、硫酸根离子都会结合银离子生成白色沉淀,故A错误;盐酸溶液中含有氯离子,用盐酸不能检验出原溶液是否含有氯离子,故B错误;硝酸银溶液中的银离子结合氯离子生成不溶于硝酸的白色沉淀氯化银是氯离子的特征性质,可以用AgNO3溶液和稀硝酸检验所得的淡水中是否含有氯离子,故C正确、D错误。2.向稀硝酸酸化的某溶液中滴加AgNO3溶液后,有白色沉淀生成,则该溶液一定含有( )A.Na+ B.Cl-C.Al3+ D.CO答案 B解析 检验钠离子需要焰色试验,故A错误;由操作和现象可知白色沉淀为AgCl,则溶液中含氯离子,故B正确;硝酸、硝酸银均与铝离子不反应,故C错误;硝酸与碳酸根离子反应生成CO2,白色沉淀一定不是碳酸银,故D错误。3.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,先加稀硫酸酸化,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成D.取样,加少量AgNO3溶液,有白色沉淀;再加稀硝酸,看白色沉淀是否消失答案 D解析 碳酸根离子也能够与银离子反应生成白色沉淀,所以滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成,溶液中不一定是氯离子,故A错误;加入盐酸酸化,溶液中引进了氯离子,无法证明原溶液中是否存在氯离子,故B错误;硫酸根离子能够与银离子反应生成沉淀,干扰了氯离子的检验,故C错误;检验氯离子时,先加入硝酸银溶液,若生成白色沉淀,然后加入硝酸,若白色沉淀不消失,则溶液中含有氯离子,否则不含氯离子,故D正确。【题后归纳】 检验Cl-时排除干扰离子(1)为了排除CO干扰可加稀HNO3。(2)为了排除SO干扰,可用足量Ba(NO3)2先除去SO再检验Cl-。A级 合格过关练选择题只有1个选项符合题意(一)氯离子的检验1.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。2.向某未知溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成,加入稀硝酸后,沉淀部分溶解,有无色无味的气体生成,将气体通入澄清石灰水,澄清石灰水变浑浊。由此判断该溶液中含有( )A.Cl-、SO B.Cl-、NOC.Cl-、CO D.Cl-、OH-答案 C解析 加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成,加入稀硝酸后,沉淀部分溶解,说明有部分沉淀不溶解,则溶液中含有Cl-,有无色无味且使澄清石灰水变浑浊的气体生成,则溶液中含有CO。3.用如图所示方法,检验某固体中是否含有Cl-,下列说法正确的是( )A.①是BaCl2溶液,②是稀盐酸B.①是稀盐酸,②是稀BaCl2溶液C.①是稀硝酸,②是AgNO3溶液D.①是稀硫酸,②是AgNO3溶液答案 C解析 氯离子的特征离子反应是可以和银离子反应生成不溶于硝酸的白色沉淀,氯离子的检验方法是:向待测液中滴加硝酸酸化,再加入硝酸银溶液,如果出现白色沉淀,则含有氯离子,①是BaCl2溶液或①是稀盐酸,引入氯离子,①是稀硫酸,②是AgNO3溶液,无氯离子,硫酸银微溶干扰检验,C正确。(二)氯气的实验室制法4.实验室用MnO2和浓盐酸制Cl2时,有如下操作:①连好装置,检查气密性;②缓缓加热;③加入MnO2粉末;④从装有浓盐酸的分液漏斗中加入浓盐酸;⑤将多余氯气用NaOH溶液吸收;⑥用向上排气收集氯气。顺序正确的是( )A.①②③④⑥⑤ B.③④②①⑥⑤C.①④③②⑥⑤ D.①③④②⑥⑤答案 D解析 制取氯气的正确操作步骤:先连接装置、检查气密性,然后装入药品:先向烧瓶中装入二氧化锰,再从装有浓盐酸的分液漏斗中加入浓盐酸,下一步进行加热制取、收集氯气,由于氯气有毒,最后需要进行尾气吸收,故正确的排序为①③④②⑥⑤,故选D。5.已知:常温下把浓盐酸滴到KMnO4固体上可产生Cl2。下列所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3,仪器连接顺序正确的是( )A.a—b—c—d—e—f—g—hB.a—e—d—c—b—h—i—gC.a—d—e—c—b—h—i—gD.a—c—b—d—e—h—i—f答案 B解析 按制气→除HCl→除H2O→制备FeCl3→吸收Cl2顺序连接,则B项正确。6.已知:Cl2+2KI===2KCl+I2,I2遇淀粉溶液变蓝色。实验室常用二氧化锰和浓盐酸反应制备氯气,用如图装置可制备纯净、干燥的氯气,并验证其部分性质。试回答下列问题:(1)A中发生反应的化学方程式是_______________________________________________________________________________________________________。(2)C、D中所用试剂分别是________、________。(3)B中出现的现象是____________________________________________________________________________________________________________。(4)请用离子方程式表示F中NaOH溶液的作用:____________________________________________________________________。答案 (1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O(2)饱和食盐水 浓硫酸(3)溶液由无色变为蓝色(4)Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O解析 (1)实验室常用MnO2与浓盐酸反应制取氯气,反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。(2)盐酸具有挥发性,制得的氯气中混有HCl和水蒸气两种杂质,氯气在饱和食盐水中的溶解度较小,浓硫酸可以干燥氯气,所以C、D中所用试剂分别是饱和食盐水、浓硫酸。(3)B中出现的现象是溶液由无色变为蓝色。(4)Cl2有毒,需进行尾气处理,氯气与NaOH溶液的反应是Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O。B级 素养培优练7.现有盐酸、氯化钠溶液、氢氧化钠溶液和氯水四种溶液,可用来区别它们的一种试剂是( )A.AgNO3溶液 B.酚酞溶液C.紫色石蕊溶液 D.饱和食盐水答案 C解析 盐酸能使紫色石蕊溶液变红;NaCl溶液遇紫色石蕊溶液无明显现象;NaOH溶液能使紫色石蕊溶液变蓝;氯水能使紫色石蕊溶液先变红,后褪色,则C正确。8.实验室利用如图所示装置制备干燥、纯净的氯气。下列有关叙述不正确的是( )A.本实验操作顺序:检验装置气密性→添加固体药品→添加液体药品→加热B.装置Ⅱ、Ⅲ中的试剂依次为浓硫酸、饱和NaCl溶液C.氯气密度比空气大,故装置Ⅳ中长导管进气,短导管出气D.装置Ⅴ中反应的离子方程式为Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O答案 B解析 本实验的操作顺序:检验装置气密性→在圆底烧瓶中添加固体药品二氧化锰→通过分液漏斗添加液体药品浓盐酸→加热制取氯气,净化干燥后收集,且注意尾气处理,A项正确;装置Ⅱ、Ⅲ中的试剂依次为饱和NaCl溶液、浓硫酸,以除去氯气中的氯化氢气体和干燥氯气,B项不正确;氯气密度比空气大,故装置Ⅳ中长导管进气,短导管出气,利用向上排空气法收集,C项正确;装置Ⅴ中多余的氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应的离子方程式为Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O, D项正确。9.某同学用以下装置制备并检验Cl2的性质。下列说法正确的是( )A.图Ⅰ:若MnO2过量,则HCl可全部消耗完B.图Ⅱ:证明新制氯水只具有酸性C.图Ⅲ:产生了棕红色的烟D.图Ⅳ:湿润的有色布条褪色答案 D解析 MnO2和浓盐酸在加热条件下反应,随着反应的进行,浓盐酸浓度变小,MnO2不与稀盐酸反应,即使MnO2过量,HCl也不能全部消耗完,A错误;不仅能证明新制氯水具有酸性,还可以证明新制氯水具有漂白性,B错误;铜丝在Cl2中燃烧,生成棕黄色的烟,C错误;Cl2与H2O反应生成HClO,a中布条不褪色,b中湿润布条褪色,证明Cl2没有漂白性,具有漂白性的HClO使有色布条褪色,D正确。10.如图所示,是一个制取氯气并以氯气为原料进行特定反应的装置,其中各试剂瓶装的试剂为:B(AgNO3溶液)、C(氯化亚铁溶液)、D(碘化钾淀粉溶液)、E(水)、H(紫色石蕊试液)。(1)A是氯气发生装置,蒸馏烧瓶中盛放MnO2固体,其化学反应方程式是______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)实验开始时,先点燃A处酒精灯,打开分液漏斗旋塞和Ⅰ处活塞,让氯气充满整个装置,再点燃G处酒精灯,下列装置中的现象是:B_________________________________________________________________;D_______________________________________________________________。请写出C中发生反应的化学方程式_______________________________________________________________________________________________。(3)在G装置的硬质玻璃管内盛有碳粉,发生氧化还原反应,一种产物能使H处紫色石蕊试液变红,另一产物能使澄清石灰水变浑浊,写出G中的反应的化学方程式__________________________________________________________________________________________________________________________。(4)在H处,紫色石蕊试液的颜色由紫色变为红色,再变为无色,其原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)G处反应完毕后关闭分液漏斗旋塞,移去酒精灯,但由于余热的作用,A处仍有氯气产生,此时应该怎样操作_________________________________________________________________________________________________________;装置Ⅰ中的现象是___________________________________________________________________________________________________________________。(6)若将E中的水换成氢氧化钠溶液,溶液中不但有NaClO还有NaClO3,其个数之比为1∶2,则氧化剂和还原剂的个数之比为________。答案 (1)MnO2+4HClMnCl2+2H2O+Cl2↑(2)产生白色沉淀 溶液变蓝 2FeCl2+Cl2===2FeCl3(3)C+2H2O+2Cl2CO2+4HCl(4)G中生成的HCl使紫色石蕊试液变红色,剩余的氯气与水作用生成次氯酸,起漂白作用,使红色褪去(5)关闭Ⅰ处活塞 Ⅰ处b瓶内液面下降,c中液面上升(6)11∶3解析 实验开始时,打开分液漏斗旋塞和Ⅰ处活塞,加入浓盐酸后关闭分液漏斗旋塞,点燃A处酒精灯,生成氯气,让氯气充满整个装置,通入B装置AgNO3溶液中,有白色沉淀AgCl生成;通入C装置氯化亚铁溶液中,发生氧化还原反应生成氯化铁,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;D中通入氯气反应生成碘单质遇淀粉变蓝,反应的离子方程式为Cl2+2I-===I2+2Cl-;氯气通入G时与硬质玻璃管内盛放的碳粉发生氧化还原反应,生成氯化氢和二氧化碳,H处的紫色石蕊试液变红色;剩余的氯气与水作用生成HClO,具有漂白作用,使红色褪去;为了防止氯气外溢,关闭Ⅰ处活塞,气体压强增大,b 瓶内液面下降,c处液面上升,起到储气作用。(1)MnO2与浓盐酸反应生成MnCl2、H2O和Cl2,该反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2↑;(2)氯气溶于水后产生HCl和HClO,其中Cl-能与Ag+结合成AgCl沉淀,故B中现象为产生白色沉淀;由于氯气具有氧化性,能将I-氧化成I2,淀粉遇碘变蓝色,故D中的现象为溶液变为蓝色;氯气具有氧化性,C中Fe2+具有还原性,二者可发生氧化还原反应,该反应的化学方程式为2FeCl2+Cl2===2FeCl3;(3)“ 一种产物能使H处紫色石蕊试液变红 ”则说明该产物的水溶液显酸性,结合元素守恒可知,产物为HCl;“ 另一产物能使澄清石灰水变浑浊 ”则该产物为CO2,故该反应的化学方程式为C+2H2O+2Cl2CO2+4HCl;(4)实验过程中生成的HCl使紫色石蕊试液变红色;剩余的氯气与水作用生成HClO,具有漂白作用,使红色褪去;(5)实验结束后,由于余热会继续产生氯气,此时应关闭Ⅰ中活塞,产生的氯气不通过后续装置,防止造成空气污染;此时可观察到Ⅰ中b瓶内液面下降,c中液面上升;(6)该反应中氯气既是氧化剂又是还原剂。反应生成NaClO和NaClO3的个数之比为1∶2,设其个数分别为1和2,则其失去的电子数为1×1+2×5=11,故还原剂的Cl2个数为1.5;根据得失电子守恒可得,反应过程中,氧化剂得到的电子数也为11个,且做氧化剂的氯元素化合价均由0价降为-1价,故氧化剂的Cl2个数为5.5;因此氧化剂和还原剂的个数之比为5.5∶1.5=11∶3。11.一氧化二氯(Cl2O)为国际公认的高效安全灭菌消毒剂之一,其部分性质如下:物理性质 化学性质常温下,Cl2O是棕黄色有刺激性气味的气体;熔点:-120.6 ℃;沸点2.0 ℃ Cl2O热稳定性差,常温下即可分解;易溶于水,同时反应生成次氯酸。实验室制备原理:2Na2CO3+H2O+2Cl2===2NaCl+2NaHCO3+Cl2O。现用如图所示装置设计实验制备少量Cl2O。(已知实验室制Cl2的方法:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O)(1)仪器组装完成、加药品前应进行的实验操作为________。(2)装置A中发生反应的离子方程式为__________________________________________________________________________________________________。(3)装置B中盛放的试剂是________溶液。(4)E装置中冰水混合物的作用_______________________________________________________________________________________________________。(5)反应结束后,请设计简单实验证明装置C中的残留固体中含有NaCl,____________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)检查装置的气密性 (2)MnO2+4H++2Cl-Mn2++2H2O+Cl2↑ (3)饱和食盐水 (4)使Cl2O冷凝收集且防止Cl2O分解 (5)取少量反应后的固体于试管中,加水溶解,加足量的稀HNO3至无气体产生,再加AgNO3溶液,若产生白色沉淀,证明原固体中存在氯化钠解析 利用A装置通过反应MnO2+4H++2Cl-Mn2++2H2O+Cl2↑制取Cl2,由于浓盐酸具有挥发性,制取的氯气中混有HCl,为防止干扰Cl2O的制取,需要先用装置B除去HCl杂质,再利用装置C发生反应2Na2CO3+H2O+2Cl22NaCl+2NaHCO3+Cl2O制取Cl2O,由于Cl2O易溶于水,同时与水反应生成次氯酸,所以收集前要通过D装置干燥,再利用装置E收集Cl2O,并验证其沸点低、易液化的特点,同时由于氯气、Cl2O都是大气污染物,最后要用G装置进行尾气处理;(1)该实验有气体制取并参与反应,加药品前应检查装置的气密性;(2)装置A为制取氯气,二氧化锰和浓盐酸加热生成氯化锰、水、氯气:MnO2+4H++2Cl-Mn2++2H2O+Cl2↑;(3)装置B是除去Cl2中的杂质HCl气体的,为减少Cl2的溶解消耗,B中盛有饱和食盐水;(4)Cl2O的沸点低、易液化且热稳定性差,常温下即可分解;E装置中冰水混合物的作用使Cl2O冷凝收集且防止Cl2O分解;(5)氯离子和银离子能生成不溶于酸的氯化银沉淀;检验氯化钠的实验方案为:取少量反应后的固体于试管中,加水溶解,加足量的稀HNO3至无气体产生,再加AgNO3溶液,若产生白色沉淀,证明原固体中存在氯化钠。基础课时13 氯气的实验室制法 氯离子的检验学习目标 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和检测方法。一、氯气的实验室制法 (一)知识梳理1.实验原理在实验室中,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.仪器装置主要仪器有铁架台、 、 、 、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 ,再通过浓H2SO4除去 收集装置 用 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 ;③湿润的蓝色石蕊试纸(先 后 ) 尾气处 理装置 盛有NaOH溶液的烧杯,NaOH溶液作用为 (二)互动探究1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为Chlorine(中文命名“氯气”)。舍勒发现氯气的方法至今还是实验室制取氯气的主要方法之一。【问题讨论】问题1 请你根据氧化还原反应原理,写出舍勒制备氯气的化学方程式并用双线桥标出电子转移的方向和数目。 问题2 该反应的氧化剂是 ,浓盐酸既表现 性,又表现 性。 问题3 含有146 g HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应,能生成71 g Cl2吗 问题4 实验室制氯气时,需要加热,加热温度是否越高越好 【探究归纳】1.实验室制取Cl2的装置图解2.制备氯气的注意事项(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。3.其他用于实验室制取氯气的化学试剂及反应用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↑+7H2O1.在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。下列收集Cl2的正确装置是 ( )2.某化学小组用如图所示装置制取氯气。下列说法不正确的是 ( )A.该装置图中存在三处明显错误B.该实验中收集氯气的方法不正确C.为了防止氯气污染空气,必须进行尾气处理D.在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉碘化钾试纸可以证明是否有Cl2逸出3.要确认集气瓶中是否集满氯气,正确的操作是 ( )A.将AgNO3溶液滴入集气瓶中,观察是否生成白色沉淀B.用手将湿润的淀粉碘化钾试纸放在集气瓶上方,观察是否变蓝C.将湿润的淀粉碘化钾试纸粘在玻璃棒一端,伸到集气瓶口附近,观察是否变蓝D.将紫色石蕊试液滴入集气瓶中,观察是否先变红后褪色二、氯离子的检验 (一)知识梳理检验氯离子的实验试液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 有白色沉淀生成②氯化钠 溶液 有白色沉淀生成③碳酸钠 溶液 有白色沉淀生成(二)互动探究自来水厂常用氯气对生活用水进行杀菌消毒。市场上有些不法商贩为牟取暴利,用这样的自来水冒充纯净水出售,给人们的生活造成了一定的不良影响。【问题讨论】问题1 你知道如何辨别自来水和纯净水吗 问题2 检验Cl-时,能否用稀盐酸进行酸化 问题3 检验Cl-时,加入稀硝酸的目的是什么 问题4 若溶液中同时含有S和Cl-,如何设计实验检验Cl-的存在 【探究归纳】氯离子检验的原理与操作原理 Cl-+Ag+===AgCl↓ AgCl不溶于稀硝酸试剂 AgNO3溶液和稀硝酸答题 模板1.海水淡化后,为检验所得的淡水中是否含有氯离子,通常采用的试剂是 ( )A.AgNO3溶液B.AgNO3溶液和稀盐酸C.AgNO3溶液和稀硝酸D.以上试剂均可2.向稀硝酸酸化的某溶液中滴加AgNO3溶液后,有白色沉淀生成,则该溶液一定含有 ( )A.Na+ B.Cl- C.Al3+ D.C3.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,先加稀硫酸酸化,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成D.取样,加少量AgNO3溶液,有白色沉淀;再加稀硝酸,看白色沉淀是否消失【题后归纳】 检验Cl-时排除干扰离子(1)为了排除C干扰可加稀HNO3。(2)为了排除S干扰,可用足量Ba(NO3)2先除去S再检验Cl-。:课后完成 第二章 基础课时13(共51张PPT)第二节 氯及其化合物第二章 海水中的重要元素——钠和氯基础课时 氯气的实验室制法 氯离子的检验131.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和检测方法。学习目标一、氯气的实验室制法二、氯离子的检验目录CONTENTS课后巩固训练一、氯气的实验室制法对点训练(一)知识梳理1.实验原理在实验室中,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。MnO2还原酸2.仪器装置主要仪器有铁架台、________、__________、__________、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。酒精灯圆底烧瓶分液漏斗HCl水蒸气向上蓝色变红褪色吸收过量Cl2,防止污染空气(二)互动探究1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为Chlorine(中文命名“氯气”)。舍勒发现氯气的方法至今还是实验室制取氯气的主要方法之一。【问题讨论】问题1 请你根据氧化还原反应原理,写出舍勒制备氯气的化学方程式并用双线桥标出电子转移的方向和数目。问题2 该反应的氧化剂是________,浓盐酸既表现________性,又表现________性。MnO2还原酸问题3 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。问题4 实验室制氯气时,需要加热,加热温度是否越高越好?提示 不是。温度越高,HCl挥发的就越多,产率越低。【探究归纳】1.实验室制取Cl2的装置图解2.制备氯气的注意事项(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。3.其他用于实验室制取氯气的化学试剂及反应用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↑+7H2O1.在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。下列收集Cl2的正确装置是( )解析 集气瓶使用单孔橡胶塞塞紧,只能进气,不能排气,则瓶内压强增大到一定程度,可能使橡胶塞弹出,A错误;Cl2的密度比空气大,Cl2应从短管进,B错误;该装置既能收集Cl2,又能进行尾气处理且防倒吸,C正确;Cl2和NaOH溶液反应,所以不能收集到Cl2,D错误。C2.某化学小组用如图所示装置制取氯气。下列说法不正确的是( )A.该装置图中存在三处明显错误B.该实验中收集氯气的方法不正确C.为了防止氯气污染空气,必须进行尾气处理D.在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉碘化钾试纸可以证明是否有Cl2逸出B解析 装置中未用酒精灯加热,应该用分液漏斗,没有尾气吸收装置,共3处明显错误;氯气的密度比空气大,应该用向上排空法收集,故B错误。3.要确认集气瓶中是否集满氯气,正确的操作是( )A.将AgNO3溶液滴入集气瓶中,观察是否生成白色沉淀B.用手将湿润的淀粉碘化钾试纸放在集气瓶上方,观察是否变蓝C.将湿润的淀粉碘化钾试纸粘在玻璃棒一端,伸到集气瓶口附近,观察是否变蓝D.将紫色石蕊试液滴入集气瓶中,观察是否先变红后褪色C解析 检验气体是否收集满时,不能向集气瓶中加试剂检验,故A错误;氯气具有强氧化性,不能用手将湿润的淀粉碘化钾试纸放在集气瓶上方,故B错误;氯气能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色,将湿润的淀粉碘化钾试纸粘在玻璃棒一端,伸到集气瓶口附近,可以检验氯气是否集满,故C正确;检验气体是否收集满时,不能向集气瓶中加试剂检验,所以将紫色石蕊试液滴入集气瓶中的操作是错误的,故D错误。二、氯离子的检验对点训练(一)知识梳理检验氯离子的实验试液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 有白色沉淀生成②氯化钠溶液 有白色沉淀生成③碳酸钠溶液 有白色沉淀生成沉淀不溶解Cl-+Ag+===AgCl↓沉淀不溶解Cl-+Ag+===AgCl↓沉淀溶解,有气泡产生(二)互动探究自来水厂常用氯气对生活用水进行杀菌消毒。市场上有些不法商贩为牟取暴利,用这样的自来水冒充纯净水出售,给人们的生活造成了一定的不良影响。【问题讨论】问题1 你知道如何辨别自来水和纯净水吗?提示 各取少许水样加硝酸银看是否变浑浊问题2 检验Cl-时,能否用稀盐酸进行酸化?提示 不能;因为盐酸中含有Cl-,会影响到Cl-的检验。问题3 检验Cl-时,加入稀硝酸的目的是什么?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-。【探究归纳】氯离子检验的原理与操作原理 Cl-+Ag+===AgCl↓ AgCl不溶于稀硝酸试剂 AgNO3溶液和稀硝酸答题模板1.海水淡化后,为检验所得的淡水中是否含有氯离子,通常采用的试剂是( )A.AgNO3溶液 B.AgNO3溶液和稀盐酸C.AgNO3溶液和稀硝酸 D.以上试剂均可解析 只用硝酸银溶液检验Cl-,碳酸根离子、硫酸根离子都会结合银离子生成白色沉淀,故A错误;盐酸溶液中含有氯离子,用盐酸不能检验出原溶液是否含有氯离子,故B错误;硝酸银溶液中的银离子结合氯离子生成不溶于硝酸的白色沉淀氯化银是氯离子的特征性质,可以用AgNO3溶液和稀硝酸检验所得的淡水中是否含有氯离子,故C正确、D错误。CB解析 检验钠离子需要焰色试验,故A错误;由操作和现象可知白色沉淀为AgCl,则溶液中含氯离子,故B正确;硝酸、硝酸银均与铝离子不反应,故C错误;硝酸与碳酸根离子反应生成CO2,白色沉淀一定不是碳酸银,故D错误。3.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,先加稀硫酸酸化,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成D.取样,加少量AgNO3溶液,有白色沉淀;再加稀硝酸,看白色沉淀是否消失D解析 碳酸根离子也能够与银离子反应生成白色沉淀,所以滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成,溶液中不一定是氯离子,故A错误;加入盐酸酸化,溶液中引进了氯离子,无法证明原溶液中是否存在氯离子,故B错误;硫酸根离子能够与银离子反应生成沉淀,干扰了氯离子的检验,故C错误;检验氯离子时,先加入硝酸银溶液,若生成白色沉淀,然后加入硝酸,若白色沉淀不消失,则溶液中含有氯离子,否则不含氯离子,故D正确。课后巩固训练A级 合格过关练选择题只有1个选项符合题意(一)氯离子的检验1.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。DC3.用如图所示方法,检验某固体中是否含有Cl-,下列说法正确的是( )A.①是BaCl2溶液,②是稀盐酸B.①是稀盐酸,②是稀BaCl2溶液C.①是稀硝酸,②是AgNO3溶液D.①是稀硫酸,②是AgNO3溶液C解析 氯离子的特征离子反应是可以和银离子反应生成不溶于硝酸的白色沉淀,氯离子的检验方法是:向待测液中滴加硝酸酸化,再加入硝酸银溶液,如果出现白色沉淀,则含有氯离子,①是BaCl2溶液或①是稀盐酸,引入氯离子,①是稀硫酸,②是AgNO3溶液,无氯离子,硫酸银微溶干扰检验,C正确。(二)氯气的实验室制法4.实验室用MnO2和浓盐酸制Cl2时,有如下操作:①连好装置,检查气密性;②缓缓加热;③加入MnO2粉末;④从装有浓盐酸的分液漏斗中加入浓盐酸;⑤将多余氯气用NaOH溶液吸收;⑥用向上排气收集氯气。顺序正确的是( )A.①②③④⑥⑤ B.③④②①⑥⑤C.①④③②⑥⑤ D.①③④②⑥⑤解析 制取氯气的正确操作步骤:先连接装置、检查气密性,然后装入药品:先向烧瓶中装入二氧化锰,再从装有浓盐酸的分液漏斗中加入浓盐酸,下一步进行加热制取、收集氯气,由于氯气有毒,最后需要进行尾气吸收,故正确的排序为①③④②⑥⑤,故选D。D5.已知:常温下把浓盐酸滴到KMnO4固体上可产生Cl2。下列所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3,仪器连接顺序正确的是( )A.a—b—c—d—e—f—g—hB.a—e—d—c—b—h—i—gC.a—d—e—c—b—h—i—gD.a—c—b—d—e—h—i—fB解析 按制气→除HCl→除H2O→制备FeCl3→吸收Cl2顺序连接,则B项正确。6.已知:Cl2+2KI===2KCl+I2,I2遇淀粉溶液变蓝色。实验室常用二氧化锰和浓盐酸反应制备氯气,用如图装置可制备纯净、干燥的氯气,并验证其部分性质。试回答下列问题:(1)A中发生反应的化学方程式是_________________________________________。(2)C、D中所用试剂分别是____________、________。(3)B中出现的现象是_____________________________________________。(4)请用离子方程式表示F中NaOH溶液的作用:____________________________________________________________________。饱和食盐水浓硫酸溶液由无色变为蓝色Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2OB级 素养培优练7.现有盐酸、氯化钠溶液、氢氧化钠溶液和氯水四种溶液,可用来区别它们的一种试剂是( )A.AgNO3溶液 B.酚酞溶液 C.紫色石蕊溶液 D.饱和食盐水解析 盐酸能使紫色石蕊溶液变红;NaCl溶液遇紫色石蕊溶液无明显现象;NaOH溶液能使紫色石蕊溶液变蓝;氯水能使紫色石蕊溶液先变红,后褪色,则C正确。C8.实验室利用如图所示装置制备干燥、纯净的氯气。下列有关叙述不正确的是( )A.本实验操作顺序:检验装置气密性→添加固体药品→添加液体药品→加热B.装置Ⅱ、Ⅲ中的试剂依次为浓硫酸、饱和NaCl溶液C.氯气密度比空气大,故装置Ⅳ中长导管进气,短导管出气D.装置Ⅴ中反应的离子方程式为Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2OB解析 本实验的操作顺序:检验装置气密性→在圆底烧瓶中添加固体药品二氧化锰→通过分液漏斗添加液体药品浓盐酸→加热制取氯气,净化干燥后收集,且注意尾气处理,A项正确;装置Ⅱ、Ⅲ中的试剂依次为饱和NaCl溶液、浓硫酸,以除去氯气中的氯化氢气体和干燥氯气,B项不正确;氯气密度比空气大,故装置Ⅳ中长导管进气,短导管出气,利用向上排空气法收集,C项正确;装置Ⅴ中多余的氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应的离子方程式为Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O, D项正确。9.某同学用以下装置制备并检验Cl2的性质。下列说法正确的是( )A.图Ⅰ:若MnO2过量,则HCl可全部消耗完B.图Ⅱ:证明新制氯水只具有酸性C.图Ⅲ:产生了棕红色的烟D.图Ⅳ:湿润的有色布条褪色D解析 MnO2和浓盐酸在加热条件下反应,随着反应的进行,浓盐酸浓度变小,MnO2不与稀盐酸反应,即使MnO2过量,HCl也不能全部消耗完,A错误;不仅能证明新制氯水具有酸性,还可以证明新制氯水具有漂白性,B错误;铜丝在Cl2中燃烧,生成棕黄色的烟,C错误;Cl2与H2O反应生成HClO,a中布条不褪色,b中湿润布条褪色,证明Cl2没有漂白性,具有漂白性的HClO使有色布条褪色,D正确。10.如图所示,是一个制取氯气并以氯气为原料进行特定反应的装置,其中各试剂瓶装的试剂为:B(AgNO3溶液)、C(氯化亚铁溶液)、D(碘化钾淀粉溶液)、E(水)、H(紫色石蕊试液)。(1)A是氯气发生装置,蒸馏烧瓶中盛放MnO2固体,其化学反应方程式是___________________________________________________________________。(2)实验开始时,先点燃A处酒精灯,打开分液漏斗旋塞和Ⅰ处活塞,让氯气充满整个装置,再点燃G处酒精灯,下列装置中的现象是:B__________________;D__________________。请写出C中发生反应的化学方程式_________________________________。(3)在G装置的硬质玻璃管内盛有碳粉,发生氧化还原反应,一种产物能使H处紫色石蕊试液变红,另一产物能使澄清石灰水变浑浊,写出G中的反应的化学方程式____________________________________________________________。产生白色沉淀溶液变蓝2FeCl2+Cl2===2FeCl3(4)在H处,紫色石蕊试液的颜色由紫色变为红色,再变为无色,其原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)G处反应完毕后关闭分液漏斗旋塞,移去酒精灯,但由于余热的作用,A处仍有氯气产生,此时应该怎样操作_______________;装置Ⅰ中的现象是__________________________________________________。(6)若将E中的水换成氢氧化钠溶液,溶液中不但有NaClO还有NaClO3,其个数之比为1∶2,则氧化剂和还原剂的个数之比为________。G中生成的HCl使紫色石蕊试液变红色,剩余的氯气与水作用生成次氯酸,起漂白作用,使红色褪去关闭Ⅰ处活塞Ⅰ处b瓶内液面下降,c中液面上升11∶311.一氧化二氯(Cl2O)为国际公认的高效安全灭菌消毒剂之一,其部分性质如下:物理性质 化学性质常温下,Cl2O是棕黄色有刺激性气味的气体;熔点:-120.6 ℃;沸点2.0 ℃ Cl2O热稳定性差,常温下即可分解;易溶于水,同时反应生成次氯酸。(1)仪器组装完成、加药品前应进行的实验操作为______________________。(2)装置A中发生反应的离子方程式为_____________________________________。(3)装置B中盛放的试剂是___________溶液。(4)E装置中冰水混合物的作用________________________________。(5)反应结束后,请设计简单实验证明装置C中的残留固体中含有NaCl,____________________________________________________________________________________________________________________________________。检查装置的气密性饱和食盐水使Cl2O冷凝收集且防止Cl2O分解取少量反应后的固体于试管中,加水溶解,加足量的稀HNO3至无气体产生,再加AgNO3溶液,若产生白色沉淀,证明原固体中存在氯化钠 展开更多...... 收起↑ 资源列表 基础课时13 氯气的实验室制法 氯离子的检验 学案.docx 基础课时13 氯气的实验室制法 氯离子的检验 教案.docx 基础课时13 氯气的实验室制法 氯离子的检验.pptx