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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　氯离子的检验
课程标准 核心素养目标
1.理解实验室用二氧化锰和浓盐酸制取氯气的原理。
2．初步了解实验室制备氯气的发生装置、除杂装置、收集装置、尾气处理装置等。 1.科学探究与创新意识：基于氯气的实验室制法，构建实验室制备气体的一般思路。
2．科学态度与社会责任：认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
一、氯气的实验室制法
1．制取原理
在实验室中，通常用浓盐酸与二氧化锰反应来制取氯气，反应的化学方程式为 ，
离子方程式为 。
[微点归纳]　上述反应中，HCl所起的作用：一是作还原剂，被氧化生成Cl2；二是起酸的作用，生成相应盐(MnCl2)。
2．实验装置
(1)反应条件： 。
(2)收集方法：向上排空气法。
(3)NaOH溶液的作用是 ，发生反应的化学方程式为 。
加热
吸收尾气Cl2，防止污染环境
2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
二、氯离子的检验
1．实验探究(教材实验2 9)
溶液 实验现象 离子方程式
加入AgNO3溶液 加入稀硝酸
稀盐酸 产生 沉淀 沉淀不溶解
NaCl溶液
白色
Ag＋＋Cl－===AgCl↓
溶液 实验现象 离子方程式
加入AgNO3溶液 加入稀硝酸
Na2CO3溶液 产生 沉淀 沉淀溶解，
并产生气泡
白色
Ag＋＋Cl－===AgCl↓
◆拓展延伸
实验室制取氯气的其他原理
实验室利用强氧化剂[如KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等]与浓盐酸反应制取氯气，不需要加热，有关反应的化学方程式如下页：
①2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O；
②KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O；
③ Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O。
◆易错警示
实验室制备Cl2的失分点
(1)过量MnO2与浓盐酸反应时，随着反应的进行，盐酸浓度减小，变成稀盐酸，反应停止。
(2)加热时，温度不宜过高，以减少浓盐酸的挥发。
◆微辨析(对的画“√”，错的画“×”)
(1)在MnO2与浓盐酸制取Cl2的反应中，HCl只体现还原性(　　)
(2)除去Cl2中混有的HCl，可将混合气体通过盛有浓硫酸的洗气瓶(　　)
(3)向某溶液中先滴加盐酸，再滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀，则该溶液中含有Cl-(　　)
×
×
×
探究一 氯气的实验室制法
实验室制取干燥、纯净Cl2的实验装置如下图所示：
[问题设计]
(1)图中饱和食盐水和浓硫酸的作用分别是什么？
提示：饱和食盐水可除去Cl2中的HCl，浓硫酸可除去Cl2中的H2O(g)。
(2)图中采用哪种方法收集Cl2？能否用排水法收集Cl2
提示：向上排空气法；不能。
(3)能否用澄清石灰水代替图中的NaOH溶液吸收多余的Cl2并制取漂白粉？为什么？
提示：Ca(OH)2微溶于水，澄清石灰水中Ca(OH)2的浓度较小，不能保证Cl2被完全吸收；制取漂白粉应该利用氯气与石灰乳反应。
1．实验室制取氯气的发生装置
(1)选择依据：根据反应物的状态和反应条件，选择气体的发生装置。
(2)实验室制取氯气发生装置的选择
MnO2与浓盐酸反应制取Cl2选择装置A，KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2(漂白粉)与浓盐酸反应制取Cl2选择装置B。
2．实验室制取氯气的除杂装置
(1)选择依据：依据气体及其所含杂质的性质，选择除杂装置。
(2)实验室制取氯气除杂装置的选择
氯气中混有HCl和H2O(g)等杂质，将混合气体通过盛有饱和食盐水的洗气瓶除去HCl(图 Ⅰ)，通过盛有浓硫酸的洗气瓶(图 Ⅱ)或盛有无水CaCl2的U形管(图Ⅲ)除去H2O(g)。
3．实验室制取氯气的收集装置
(1)选择依据：依据气体的密度、气体在水中的溶解性，以及是否与水、空气中成分反应，选择收集装置。
(2)实验室中收集氯气的方法
①氯气的密度大于空气，可采用向上排空气法收集Cl2(如图A)。
②氯气难溶于饱和食盐水，可采用排饱和食盐水法收集Cl2(如图B)。
4．实验室制取氯气的尾气处理装置
(1)选择依据：依据气体的性质，选择尾气处理装置。
(2)实验室中处理尾气Cl2的方法
氯气可与NaOH溶液反应，常用NaOH溶液吸收
Cl2，导管末端可直接插入NaOH溶液中，不需
要防止倒吸(如右栏上图所示)。
[例1] 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制备KClO3和NaClO，探究其性质。
回答下列问题：
(1)盛装浓盐酸的仪器名称为___________。装置a的作用是
______________________________________。
(2)装置b中试管内发生反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比为
________。装置c中反应的离子方程式是
________________________________________。
(3)写出该实验制备氯气的化学方程式，并用双线桥标注电子转移的方向和数目：
___________________________________________________________。
分液漏斗
除去Cl2中的HCl，抑制Cl2溶解
1∶5　
Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
(4)将氯气持续通入紫色石蕊溶液中，溶液颜色变化如下图：
根据溶液变色情况，写出相应粒子的符号：Ⅰ为________，Ⅱ为________，Ⅲ为________。
(5)某游泳池常用NaClO来抑制藻类生长，某次工作人员错用H2O2消毒，因两种物质相互反应，使游泳池内藻类疯长。已知该反应产生了O2和NaCl，写出相应的离子方程式：
___________________________________________________
H＋
HClO
Cl2
ClO－＋H2O2===Cl－＋H2O＋O2↑
解析：
解析：
解析：
1．次氯酸(HClO)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。如下图，在装置D中制得颜色类似于氯气的Cl2O，装置E中得到次氯酸(HClO)，已知Cl2O在42 ℃以上会发生分解，与水反应生成HClO。
(1)图中装置A是采用MnO2与浓盐酸反应制取氯气的装置，则装置A中发生反应的化学方程式为
__________________________________________，装置A为________(填序号)。
b
(2)在实验室用KMnO4与浓盐酸在常温下反应也可制取氯气，据此推断KMnO4、Cl2、MnO2三种物质的氧化性由强到弱的顺序为_____________________(用化学式表示)。
(3)装置B的作用为除去HCl，则其中盛装的试剂的名称为
______________；装置C中盛装的试剂为浓硫酸，其作用为___________。
(4)装置F中盛装的试剂为NaOH溶液，则装置F中Cl2与NaOH溶液发生反应的化学方程式为
_______________________________________________________。
KMnO4＞MnO2＞Cl2　
饱和食盐水
干燥氯气
2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
(5)实验时，需持续通入干燥的空气，其体积大约是氯气的3倍，主要作用是________________________________，同时通过气流降低温度，抑制Cl2O的分解，保证实验安全。
使氯气和氧气反应生成Cl2O
解析：
解析：
(4)装置F中盛装的试剂为NaOH溶液，则装置F中Cl2和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，化学方程式为2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O。
(5)实验时，需持续通入干燥的空气，其体积大约是氯气的3倍，主要作用是使氯气和氧气反应生成Cl2O，并将生成的Cl2O排入装置E中，同时通过气流降低温度，抑制Cl2O的分解，保证实验安全。
解析：
探究二 探究氯离子的检验
小婧家里养了几条金鱼。中午，小婧向鱼缸中
添加了自来水，但闻到自来水有股刺激性气味。下
午放学回家，小婧发现金鱼死了。妈妈告诉小婧，自来水是用氯气进行消毒的，用自来水养金鱼前，要先将自来水在日光下暴晒(三天为宜)，再将其倒入鱼缸中。
小婧为了验证妈妈的这种说法，用矿泉水瓶盛装自来水，第二天带到学校实验室进行检验。
[问题设计]
(1)你认为小婧妈妈的说法是否合理？依据是什么？
提示：合理；氯气具有刺激性气味，用氯气消毒的自来水也有刺激性气味。
(2)请设计实验方案，帮助小婧验证自来水用氯气进行了消毒处理。
提示：取少量自来水于试管中，先滴加稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则可证明自来水中含有Cl—，由此判断自来水用氯气进行了消毒处理(其他合理方案均可)。
1．氯离子的检验原理及注意事项
2．物质检验的一般思路
进行物质的检验时要做到原理正确、现象明显、方法简单、试剂用量少，解答物质检验的有关题目时，应按“取样”“操作”“现象”“结论”顺序进行描述。具体应做到：
①“先取样，后操作”。若是固体样品，则一般先用水溶解，配成溶液后再检验。
②要“各取少量样品分别加入几支试管中”进行检验，不得在原试剂中进行检验。
③要“先现象，后结论”。例如，向Na2CO3溶液中滴加稀盐酸，所观察到的现象应记录为“有气泡产生”或“有无色气体放出”，不能说成“碳酸钠和盐酸反应，放出二氧化碳气体”。
[例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(NO3)2溶液 D．稀硫酸
A
解析：
2．下列检验硫酸钠溶液中含有氯离子的方法正确的是(　　)
A．先加BaCl2溶液，过滤，再加AgNO3溶液
B．先加AgNO3溶液，再加稀硝酸溶液
C．先加足量的Ba(NO3)2溶液，过滤，再加AgNO3溶液
D．先加足量的Ba(OH)2溶液，过滤，再加AgNO3溶液
C
解析：
1．实验室用MnO2固体与浓盐酸混合加热制取Cl2时，应选用下列发生装置中的(　　)
D
实验室用MnO2固体与浓盐酸混合加热制取Cl2，应选择“固＋液”加热型制气装置，只有D符合要求。
解析：
C
+硝酸银溶液
+氯化钡溶液
+氢氧化钠溶液
+稀硫酸
解析：
3．实验室用下图所示装置制取并收集氯气。下列说法正确的是(　　)
A．该实验的反应原理为MnO2＋4HCl===MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
B．该图所示的过程中只存在两处明显错误
C．实验室还可以用排饱和食盐水的方法收集Cl2
D．收集氯气时可用干燥的蓝色石蕊试纸验满
C
实验室利用二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应制取Cl2，A错误。图示存在4处错误，第一是应该用浓盐酸；第二是发生装置要加热；第三是氯气密度比空气大，收集装置应“长管进短管出”；第四是氯气有毒，不能直接排放到空气中，B错误。可用排饱和食盐水或向上排空气法收集氯气，C正确。氯气不能使干燥的蓝色石蕊试纸变色，应用湿润的蓝色石蕊试纸，D错误。
解析：
4．下列说法正确的是(　　)
A．注射器在实验中除了可向试管e中
加水外，还可以储存尾气，防止污染
B．c中固体可用碱石灰代替
C．当试管e中充满黄绿色气体时，推动注射器，向e中加水，品红试纸颜色不变
D．已知2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，该反应中浓盐酸表现还原性和酸性的物质的量之比为3∶5
A
注射器在实验中除了可向试管e中加水外，还可以平衡气压，储存尾气，防止污染，A正确；氯气能与碱石灰反应，c中固体不能用碱石灰代替，B错误；当试管e中充满黄绿色气体时，推动注射器，向e中加水，产生的次氯酸能使品红试纸褪色，C错误；已知2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，该反应中浓盐酸表现还原性和酸性的物质的量之比为10∶6＝5∶3，D错误。
解析：
5．ClO2作为一种广谱消毒剂，将逐渐取代Cl2成为自来水的消毒剂。已知ClO2是一种易溶于水而难溶于有机溶剂的气体，实验室制备ClO2的原理是用亚氯酸钠固体与氯气反应：2NaClO2＋Cl2===2ClO2＋2NaCl。下页图是实验室中制取干燥、纯净的氯气，并最终制取和收集一定量较纯净的ClO2的装置示意图(某些夹持装置省略)。装置E中盛有CCl4液体(用于除去ClO2中未反应的Cl2)。
(1)仪器P的名称是__________。
(2)写出装置A中烧瓶内发生反应的离子方程式：
_____________________________________________________________。
(3)装置B中所盛试剂是____________；装置C中所盛试剂的作用是________________________________。
(4)F为ClO2收集装置，应选用的装置是____(填序号)，其中与装置E导管相连的导管口是__________(填接口字母)。
分液漏斗
饱和食盐水
除去水蒸气干燥氯气
②
d
(5)若用具有强还原性的Na2SO3溶液吸收多余的氯气，试写出相应的离子方程式：
__________________________________________________________。
解析：
解析：

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