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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
目
录
知识点二　氯离子的检验
课时作业
知识点一　氯气的实验室制法
即时演练
1.科学探究与创新意识:能根据反应原理和除杂试剂选取实验装置制取氯气,理解实验室中气体制备和净化装置的选取原则。2.证据推理与模型认知:通过氯离子的检验方法,构建离子检验的思维模型。
核心素养发展目标
一
知识点一　氯气的实验室制法
1.反应原理
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:______________________________________,反应中氧化剂是______,浓盐酸既表现____性,又表现__性。
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
MnO2
还原
酸
2.仪器装置
主要仪器有铁架台(带铁圈)、______、________、________、洗气瓶、集气瓶、烧杯、陶土网等。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
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______,再通过浓硫酸除去______
收集装置 用____排空气法收集
验满方法 ①观察法(黄绿色);②湿润的碘化钾淀粉试纸,其原理是_______________________(用化学方程式表示),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溶液的作用为________________________
HCl
水蒸气
向上
Cl2+2KI 2KCl+I2
蓝
变红
褪色
吸收过量Cl2,防止污染空气
其他用于实验室制取氯气的化学试剂及反应
用KMnO4、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:
①2KMnO4+16HCl(浓) 2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O;
②Ca(ClO)2+4HCl(浓) CaCl2+2Cl2↑+2H2O;
③K2Cr2O7+14HCl(浓) 2CrCl3+2KCl+3Cl2↑+7H2O。
上述反应中,浓盐酸均表现出还原性和酸性。①和③反应中,Cl2是氧化产物;②反应中,Cl2既是氧化产物,又是还原产物。
教材拓展
(1)含有146 g HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应,能生成71 g Cl2吗 为什么
提示:不能。一是随着反应的进行,HCl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;二是浓盐酸有挥发性。
(2)氯气制备的净化装置中盛放浓硫酸和饱和食盐水的洗气瓶能否颠倒位置 为什么
提示:不能。若颠倒位置,浓硫酸将水蒸气吸收后,气体通过饱和食盐水时又混入水蒸气。
(3)某同学认为可以用澄清石灰水代替NaOH溶液进行尾气处理,你认为该同学的想法是否合理 依据是什么
提示:不合理。澄清石灰水中Ca(OH)2的浓度较小,不能确保Cl2被完全吸收。
问题探究
制备氯气的注意事项
(1)选用MnO2时必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应,且必须加热,常温下不反应。
(2)不能用蒸馏水代替饱和食盐水除去HCl气体。
(3)用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收尾气,不用Ca(OH)2溶液吸收的原因是Ca(OH)2溶解度较小,溶液中Ca(OH)2浓度低,吸收不完全。
(4)实验结束后,先使反应停止并排出残留的Cl2后,再拆卸装置,避免污染空气。
归纳提升
A
1.下列有关实验室制取氯气的说法不正确的是(　 　)
A.可用二氧化锰和稀盐酸加热制取氯气
B.干燥氯气时常用浓硫酸作为干燥剂
C.多余的氯气用NaOH溶液吸收
D.收集氯气用向上排空气法
2.下列收集氯气的装置正确的是 (　 　)
B
解析:该装置是一个封闭的装置,只有进气口,无出气口,无法排出空气,A错误;氯气密度比空气大,从长管进入集气瓶底部,将空气排出,多余氯气用NaOH溶液吸收以免污染环境,B正确;氯气与NaOH溶液反应,不能收集氯气,D错误。
3.某车间需制备少量氯气并处理尾气,实验室模拟该流程:制氯气→除杂→干燥→收集→通入含酚酞的NaOH溶液(尾气处理),观察到NaOH溶液红色迅速褪去。下列关于该实验的说法错误的是 (　 　)
C
A.实验室制氯气的原理为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
B.试剂X是饱和食盐水
C.装置的连接顺序是E→C→D→A→B→G→H→F
D.滴有酚酞的NaOH溶液褪色的原因可能是碱性的减弱,也有可能是强氧化性物质破坏了酚酞的结构
解析:二氧化锰与浓盐酸共热制备氯气,化学方程式为MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O,制得的氯气依次通过饱和食盐水除去混有的HCl、浓硫酸干燥后进行收集,由于氯气的密度大于空气,采取向上排空气法收集,最后使用NaOH溶液吸收多余的氯气,防止污染空气,仪器连接顺序为E→C→D→A→B→H→G→F,A、B正确,C错误;氯气先与水反应生成HCl和HClO,H+和OH-反应使溶液碱性减弱,HClO具有强氧化性,会破坏酚酞结构,两种因素都会使滴有酚酞的NaOH溶液褪色,D正确。
设计、分析气体制备的基本思路
思维建模
二
知识点二　氯离子的检验
1.实验探究
试剂 实验现象
加入AgNO3溶液 再加入稀硝酸
稀盐酸 ____________ __________
NaCl溶液 ____________ __________
Na2CO3 溶液 ____________ ____________________________
产生白色沉淀
沉淀不溶解
产生白色沉淀
沉淀不溶解
产生白色沉淀
沉淀溶解,溶液中有无色气泡冒出
2.Cl-的检验流程
白色沉淀
水质检验员是指对天然水、工业用水、生活用水等的物理性质、化学性质和生物性质进行检验和评定的专业技术人员。样品检测和分析流程:首先,根据检测任务单上列出的项目,取得水样,然后按照检测站的《水质检测实施细则》以及国家、行业、质量负责人的标准方法进行样品分析。
(1)氯气可用于自来水的杀菌、消毒,但氯气有毒,水中余氯含量应达到国家饮用水标准,若余氯量过高,水中可能出现什么颜色 滴加AgNO3溶液会出现什么现象
提示:氯气在水中浓度较高时呈浅黄绿色,滴加AgNO3溶液会产生白色沉淀。
问题探究
(2)检验Cl-时,能否用稀盐酸进行酸化 说明原因。
提示:不能,因为盐酸中含有Cl-,会影响到Cl-的检验。
(3)若溶液中含有S,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-。
Cl-的检验中的注意事项
在离子的检验中一定要排除其他干扰离子。如检验Cl-时,加稀硝酸酸化可排除C等的干扰;另外在酸化时不能使用盐酸,防止操作中引入Cl-带来干扰。
易错提醒
C
1.海水淡化后,为检验所得的淡水中是否含有Cl-,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AgNO3溶液检验Cl-,C等也会结合Ag+生成白色沉淀,故A不符合题意;盐酸中含有Cl-,用盐酸不能检验出原溶液是否含有Cl-,故B不符合题意;AgNO3溶液中的Ag+结合Cl-生成不溶于稀硝酸的白色沉淀,可以用AgNO3溶液和稀硝酸检验所得的淡水中是否含有Cl-,故C符合题意,D不符合题意。
2.检验某未知溶液中是否含有Cl-,下列操作正确的是(　 　)
A.向少许未知溶液中加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀产生
B.向少许未知溶液中加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀产生,若有沉淀产生,则再加入盐酸,看沉淀是否消失
C.向少许未知溶液中加入稀硝酸酸化后,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀产生
D.向少许未知溶液中加入稀盐酸酸化后,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀产生
C
解析:Cl-可与Ag+反应生成AgCl沉淀,但与Ag+反应生成白色沉淀的还有C等,加入稀硝酸可排除C等的干扰,则向少许未知溶液中加入稀硝酸酸化后,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀产生;检验是否含有Cl-的过程中不能加盐酸,否则会引入Cl-干扰实验。
3.某无色溶液中可能含有C、Cl-,下列检验方法正确的是(　 　)
A.向该溶液中滴加稀硝酸酸化的AgNO3溶液后,有白色沉淀生成,则该溶液中一定含有Cl-
B.向该溶液中滴加AgNO3溶液后,有白色沉淀生成,则该溶液中一定含有Cl-
C.向该溶液中滴加CaCl2溶液后,有白色沉淀生成,则该溶液中一定含有C
D.向该溶液中滴加少量稀Ca(OH)2溶液,有白色沉淀生成,则该溶液中一定含有C
A
解析:向该溶液中滴加稀硝酸酸化的AgNO3溶液后,C均反应生成CO2气体,此时白色沉淀一定是AgCl,则该溶液中一定含有Cl-,故A正确;向该溶液中滴加AgNO3溶液后,有白色沉淀生成,则该白色沉淀可能是Ag2CO3,所以该溶液中不一定含有Cl-,故B错误;向该溶液中滴加CaCl2溶液,有白色沉淀生成,则该白色沉淀是CaCO3,该溶液中可能有C,故C错误;向该溶液中滴加少量稀Ca(OH)2溶液,有白色沉淀生成,则该白色沉淀可能是OH-和HC和Ca2+结合生成的CaCO3,则该溶液中不一定有C,故D错误。
三
即时演练
C
1.下列关于实验室制氯气的说法错误的是 (　 　)
A.该反应是一个氧化还原反应,其中MnO2是氧化剂
B.HCl表现还原性和酸性
C.该反应的离子方程式为MnO2+4H++4Cl- MnCl2+2H2O+Cl2↑
D.该方法是瑞典化学家舍勒最先发现的
解析:由MnO2+4HCl(浓) MnCl2+2H2O+Cl2↑可知,MnO2是氧化剂,HCl部分作还原剂,部分起酸的作用;MnCl2是可溶于水的盐,在离子方程式中应写成离子符号。
D
2.有一包白色粉末,可能含有Na2CO3、CaCl2、NaCl、CuSO4中的一种或几种,取少量样品进行如下实验:
①溶于水,得无色澄清溶液;
②向①所得溶液中加入过量硝酸酸化的AgNO3溶液,有气体和沉淀产生。
则原白色粉末中一定含有的是 (　 　)
A.CaCl2、Na2CO3
B.CaCl2、NaCl
C.CaCl2、Na2CO3、NaCl
D.Na2CO3、NaCl
解析:①溶于水,得无色澄清溶液,说明不含有CuSO4;②向①所得溶液中加入过量硝酸酸化的AgNO3溶液,有气体和沉淀产生,说明一定含有Na2CO3,C和Ca2+不能共存,则一定不含有CaCl2,一定含有NaCl,则原白色粉末中一定含有Na2CO3、NaCl。
A
3.下图装置实现了氯气制备及性质探究的一体化实验(已知:Fe3+能够使KSCN溶液变红)。下列叙述错误的是 (　 　)
A.b处溶液出现白色沉淀,说明Cl2与水反应生成Cl-
B.a处固体可能是KMnO4,不可能是MnO2
C.c处溶液变红,说明氧化性:Cl2>Fe3+
D.安全气球可换成蘸有浓NaOH溶液的棉花来吸收尾气
解析:b处溶液出现白色沉淀,说明含有Cl-,氯气与水反应产生HCl和HClO,但浓盐酸本身具有挥发性,b处的Cl-也可能来自浓盐酸挥发出的HCl,A错误;MnO2与浓盐酸反应需要加热,KMnO4与浓盐酸反应不需要加热,故a处固体可能是KMnO4,不可能是MnO2,B正确;含KSCN的FeCl2溶液遇氯气,Fe2+与氯气反应生成Fe3+,故氧化性:Cl2>Fe3+,C正确;氯气可与NaOH溶液反应,故可用蘸有浓NaOH溶液的棉花吸收尾气,D正确。
4.氯气是一种杀菌消毒剂,某兴趣小组利用所给仪器在实验室制备氯气,并进行相关实验。回答下列问题:
(1)实验室利用浓盐酸和二氧化锰制取氯气应选用装置__(填“A”或“B”),发生反应的化学方程式为___________________________________ __________。
(2)上述方法制备的Cl2中含少量HCl气体,可通过洗气瓶除去HCl,则洗气瓶中应盛放的试剂为__________(填“水”或“饱和食盐水”)。
(3)装置D的作用为________________________,发生反应的离子方程式为________________________________。
B
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑
+2H2O
饱和食盐水
吸收多余Cl2,防止污染环境
Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O
四
课时作业11
(选择题1~12题,每题3分,13~14题,每题12分)
1.在实验室可利用浓盐酸与MnO2共热制氯气,制备装置中应安装分液漏斗而不能使用长颈漏斗,下列有关原因叙述错误的是(　 　)
A.防止氯气通过漏斗扩散到空气中造成污染
B.便于控制加入浓盐酸的量
C.因长颈漏斗加热时容易破裂
D.尽量避免HCl挥发到空气中
C
解析:氯气有毒,直接排放会污染空气,需要装置密封,所以使用分液漏斗更好,A正确;通过控制分液漏斗活塞可以控制浓盐酸的滴加速率,进而控制反应产生气体的速率,更加安全,B正确;长颈漏斗不会直接加热,不容易破裂,C错误;浓盐酸易挥发且有腐蚀性,挥发到空气中会造成污染,长颈漏斗无法阻止装置内浓盐酸的扩散,D正确。
D
2.实验室常用浓盐酸与MnO2反应制备氯气:MnO2+4HCl(浓) MnCl2 +Cl2↑+2H2O,下列有关于该制备过程的说法错误的是 (　 　)
A.除去氯气中混有的HCl可以用盛有饱和NaCl溶液的洗气瓶
B.干燥氯气可以用盛有浓硫酸的洗气瓶
C.尾气吸收可以用装有NaOH溶液的烧杯
D.由于浓盐酸易挥发,故该制备过程不应加热
解析:将含有HCl的氯气通过饱和NaCl溶液,HCl溶于水被吸收,Cl2在饱和NaCl溶液中溶解度小,几乎不溶解,可达到除去氯气中HCl的目的,A正确;氯气不与浓硫酸反应,可用浓硫酸干燥氯气,B正确;氯气能与NaOH溶液反应,可用NaOH溶液吸收尾气,C正确;浓盐酸和MnO2在加热条件下才能反应,若不加热反应无法进行,D错误。
3.下列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AgNO3溶液,出现白色沉淀
D.焰色试验是黄色,同时又能与稀硝酸酸化的AgNO3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,D符合题意。
D
D
4.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.只有①处和②处
B.只有②处
C.只有③处和④处
D.②处、③处和④处
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需加热,且用单孔塞会造成试管内压强过大,④错误。
5.实验室模拟制备“84”消毒液的装置如图。下列说法正确的是(　 　)
A.Ⅰ中盛装MnO2的仪器为蒸馏烧瓶
B.Ⅰ在反应过程中需要加入一些碎瓷片防止暴沸
C.Ⅱ的主要作用是除去Cl2
D.Ⅲ中两容器内的溶液均可能有NaClO生成
D
解析:Ⅰ中盛装MnO2的仪器为圆底烧瓶,蒸馏烧瓶有支管,A错误;Ⅰ中反应为MnO2与浓盐酸的固液加热反应,液体中存在固体MnO2,其可起到防止暴沸的作用,无须额外加入碎瓷片,B错误;Ⅱ中盛装饱和食盐水,主要作用是除去Cl2中混有的HCl,C错误;Ⅲ中左侧容器盛装浓NaOH溶液,Cl2与NaOH反应生成NaClO(Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O),右侧烧杯为尾气吸收装置,可能盛有NaOH溶液用于吸收未反应的Cl2,同样会生成NaClO,故两容器内溶液均可能有NaClO生成,D正确。
C
6.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分子转移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
解析:在MnO2+4HCl(浓) MnCl2+2H2O+Cl2↑中,MnO2是氧化剂,
HCl是还原剂,A正确;每生成1个Cl2分子转移2个电子,B正确;每消耗87 g MnO2,有146 g HCl参加反应,但在参加反应的146 g HCl中,只有73 g被氧化,即起还原作用的HCl为73 g,C错误;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气体,D正确。
D
7.某研究性学习小组的同学利用MnO2、浓盐酸反应来制取干燥的氯气并验证其有无漂白性,所用装置如图所示(不含制气装置)。下列说法正确的是(　 　)
A.按气流流动的先后顺序,装置连接顺序依次为D→A→C→B→E
B.按气流流动的先后顺序,装置连接顺序依次为A→D→B→C→E
C.装置E的主要用途是制备NaClO
D.若装置C中有色布条褪色,则说明湿润的氯气有漂白性
解析:用浓盐酸与MnO2混合加热制取Cl2,由于盐酸具有挥发性,在Cl2中含有杂质HCl及水蒸气,先通过装置D除去HCl,再通过装置A除去水蒸气,得到干燥、纯净的氯气,然后通过装置B验证干燥的Cl2是否具有漂白性,再通过装置C验证湿润的氯气是否具有漂白性,由于氯气会污染空气,因此最后通过NaOH溶液进行尾气处理,故使用的装置的先后顺序为D→A→B→C→E,故A、B错误;装置E的主要用途是吸收多余的氯气,防止污染空气,故C错误;由装置B中现象可判断干燥的Cl2无漂白性,湿润的有色布条褪色是由氯气与水反应生成的HClO引起的,故D正确。
8.为了证明KClO3晶体中含有氯元素,选用下面给出的试剂和操作进行验证。其操作顺序正确的是 (　 　)
①滴加AgNO3溶液　②加水溶解　③过滤、取滤液　④与MnO2混合加热　⑤加稀硝酸 ⑥与浓盐酸反应　⑦与NaOH溶液混合加热
A.⑥⑦①⑤ B.⑥⑦
C.④②③⑤① D.②①⑤
C
解析:KClO3晶体中无Cl-,要证明KClO3晶体中含有氯元素,就必须使之产生Cl-,故可通过与MnO2混合加热使之分解产生KCl,然后再通过检验Cl-的存在,证明其含有氯元素。由于MnO2不溶于水,故可通过加水溶解、过滤的方法分离出MnO2,然后向滤液中加稀硝酸和AgNO3溶液进行验证。
9.为确定某溶液中的离子组成,进行如下实验:
①取少量溶液加入稀盐酸至溶液呈酸性,产生使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体;
②在①溶液中再滴加Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀;
③取②上层清液继续滴加Ba(NO3)2溶液至无沉淀产生时,再滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀。
根据实验现象,下列推断正确的是(　 　)
A.一定有C B.一定有Cl-
C.一定有S
C
解析:①取少量溶液加入稀盐酸至溶液呈酸性,产生无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体,说明生成的气体为CO2,说明原溶液中C至少存在一种;②在上述溶液中再滴加Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀,证明溶液中含S;③取②上层清液继续滴加Ba(NO3)2溶液至无沉淀产生时,再滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明含Cl-,但①步中加入的稀盐酸中含有Cl-,则不能确定原溶液中是否含Cl-。综上所述,溶液中一定含S,C至少存在一种,不能确定是否存在Cl-,C项符合题意。
10.如图是实验室用KMnO4晶体和浓盐酸制备氯气以及验证氯气性质的实验装置。下列说法错误的是 (　 　)
A.KMnO4固体可以用漂白粉代替
B.湿润的紫色石蕊试纸变红,说明氯气与水反应生成了酸性物质
C.湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,说明还原性:I->Cl-
D.该实验装置可证明干燥的氯气没有漂白作用
B
解析:漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2,Ca(ClO)2与浓盐酸反应也可生成氯气[Ca(ClO)2+4HCl(浓) 2Cl2↑+CaCl2+2H2O],所以KMnO4固体可以用漂白粉代替,A正确;浓盐酸易挥发,挥发出来的HCl气体也能使湿润的紫色石蕊试纸变红,因此并不能说明氯气与水反应生成了酸性物质,B错误;湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,是因为I-被Cl2氧化为I2(2I-+Cl2
I2+2Cl-),淀粉遇I2变蓝,即说明还原性:I->Cl-,C正确;从左侧试管出来的氯气,经无水氯化钙干燥后,先与干燥的品红试纸接触,品红试纸不褪色,说明干燥的氯气没有漂白作用,D正确。
11.无水AlCl3(178 ℃升华)遇潮湿空气立即产生大量白雾,实验室可用Al和氯气通过如图所示装置制备。已知装置A中产生的氯气中混有少许HCl和水蒸气。下列说法不正确的是 (　 　)
A.广口瓶B、C、F中分别盛饱和
NaHCO3溶液、浓硫酸、浓硫酸
B.AlCl3产品最后在装置E中收集
C.实验开始时应先点燃A处酒精灯
D.装置F和G可用盛有碱石灰的干燥管替换
A
解析:装置A中产生的氯气中混有少许HCl和水蒸气,NaHCO3溶液不仅吸收HCl而且吸收Cl2,广口瓶B中不能盛饱和NaHCO3溶液,应盛放饱和食盐水,用于除去氯气中混有的HCl,广口瓶C中盛放浓硫酸,用于干燥Cl2,由于无水AlCl3遇潮湿空气立即产生大量白雾,所以广口瓶F中盛放浓硫酸,防止G中H2O(g)进入装置E,A错误;无水AlCl3在178 ℃升华,AlCl3产品最后在装置E中收集,B正确;实验开始时应先点燃A处酒精灯,将装置中的空气排出,再点燃D处酒精灯,C正确;装置F用于防止装置G中水蒸气的影响,装置G中NaOH溶液用于吸收尾气中的氯气,碱石灰既能吸收Cl2又能吸收H2O(g),故装置F和G可用盛有碱石灰的干燥管替换,D正确。
12.实验室可用干燥的氯气与亚氯酸钠(NaClO2)固体反应来制备ClO2,装置如图所示。已知ClO2常温下为黄绿色气体,熔点为59 ℃,沸点为11 ℃,极易溶于水且不与水反应,高浓度的ClO2受热时易爆炸。下列说法错误的是 (　 　)
A.A中反应的离子方程式为2Mn+16H++10Cl- 2Mn2++5Cl2↑+8H2O
B.导气管K的作用是平衡气压,使液体顺利流下
C.C和F中盛装的试剂是碱石灰
D.D中通入一定量的干燥空气,可以防止生成的ClO2浓度过高,发生爆炸
C
解析:A中KMnO4与浓盐酸反应生成氯气,氯气中混有HCl气体及水蒸气,需经过饱和食盐水吸收HCl,经过C进行干燥;D中制备ClO2,E中收集ClO2,F中盛放碱石灰,吸收氯气并防止空气中水蒸气进入E。A中反应的离子方程式为2Mn+16H++10Cl- 2Mn2++5Cl2↑+8H2O,A正确;导气管K用于平衡气压,保证液体顺利流下,B正确;碱石灰能吸收氯气,故C中不能盛放碱石灰,可盛放无水氯化钙,C错误;实验时需要向D中通入一定量的干燥空气,防止生成的ClO2浓度过高,发生爆炸,D正确。
13.(12分)氯气在生产、生活中有重要用途,请回答下列问题。
(1)某实验小组同学将下图所示装置连接为成套装置,用于实验室制取氯气。
①装置甲中发生反应的化学方程式为________________________________ __________________。
解析:装置甲中MnO2与浓盐酸发生反应生成Cl2,化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O;
②若用装置乙除去Cl2中的HCl,则溶液X为__________(写名称)。若溶液X为浓硫酸,则装置乙的作用是__________________。
解析:装置乙为洗气瓶,若用装置乙除去Cl2中的HCl,则溶液X为饱和食盐水;若溶液X为浓硫酸,则装置乙的作用是除去Cl2中的水蒸气;
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+
Cl2↑+2H2O
饱和食盐水
除去Cl2中的水蒸气
③判断装置丙中收集满Cl2的现象是______________________。
解析:Cl2为黄绿色气体,则判断装置丙中收集满Cl2的现象是集气瓶中充满黄绿色气体;
④装置丁中的溶液Y可选用____(填字母)。
A.饱和食盐水 B.NaOH溶液
C.MgSO4溶液 D.KOH溶液
解析:装置丁用于吸收尾气中的Cl2及可能存在的HCl,溶液Y可选用NaOH溶液或KOH溶液,故选BD。
除去Cl2中的水蒸气
BD
(2)在探究新制饱和氯水成分的实验中,由实验现象得出的结论错误的是____(填字母)。
A.氯水呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2,则Cl2与水不发生反应
B.氯水能使湿润的有色布条褪色,说明氯水中含有HClO
C.向氯水中加入少量NaHCO3固体,产生无色气泡,说明氯水中含有H+
D.向氯水中滴加紫色石蕊溶液,溶液先变红后褪色,说明氯水中含有H+和Cl-
AD
解析:氯水呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2,Cl2与水的反应为可逆反应,A错误;HClO具有漂白性,氯水能使湿润的有色布条褪色,说明氯水中含有HClO,B正确;向氯水中加入少量NaHCO3固体,产生无色气泡,说明氯水中含有H+,C正确;向氯水中滴加紫色石蕊溶液,溶液先变红后褪色,说明氯水中含有H+和HClO,D错误。
(3)将Cl2通入石灰乳中可制取漂白粉,反应的化学方程式为_____________ ________________________。保存漂白粉时需注意__________________。
解析:Cl2与石灰乳反应制取漂白粉的化学方程式为2Ca(OH)2+2Cl2
CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,漂白粉遇CO2和H2O变质,因此保存漂白粉时需注意密封防潮、避光保存。
CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
2Ca(OH)2+2Cl2
密封防潮、避光保存
14.(12分)S2Cl2是一种重要的化工原料,常用作橡胶硫化剂。实验室利用如图所示装置(夹持、加热仪器略)将纯净、干燥的氯气通入熔融硫黄(S)制备产品S2Cl2。
已知:S2Cl2的沸点为138 ℃,热稳定性较差,遇水会发生反应:2S2Cl2+2H2O
3S↓+SO2+4HCl。回答下列问题:
(1)装置A中K2Cr2O7可与浓盐酸反应生成CrCl3和Cl2,装置A中反应的化学方程式为________________________________________________仪器a左侧玻璃管的作用为______________________________。
解析:装置A中K2Cr2O7与浓盐酸反应生成CrCl3和Cl2,该反应为氧化还原反应。K2Cr2O7中的Cr从+6价降低到+3价,浓盐酸中的Cl从1价升高到0价。根据得失电子守恒和原子守恒,化学方程式为K2Cr2O7+14HCl(浓)
2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O,仪器a左侧玻璃管的作用是平衡气压,使浓盐酸顺利滴下。
K2Cr2O7+14HCl(浓) 2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O
平衡气压,使浓盐酸顺利滴下
(2)按气流方向各装置由左向右的连接顺序为A→_______________(填大写字母)。
解析:装置A用于制备氯气,生成的氯气中含有HCl和水蒸气杂质,需要通过装置D(装有饱和食盐水)除去HCl,再通过装置E(装有浓硫酸)干燥氯气。干燥后的氯气进入装置B与硫黄反应生成S2Cl2,反应生成的S2Cl2蒸气通过装置F(冰盐水冷凝)冷凝收集。最后,装置C(装有碱石灰)用于吸收尾气,防止污染空气,也可防止空气中的水蒸气进入装置F与生成的S2Cl2反应。因此,装置连接顺序为A→D→E→B→F→C。
D→E→B→F→C
(3)仪器m的名称为__________;其作用为________________________ ____________________________________________________。
解析:仪器m是球形干燥管,其作用是吸收尾气Cl2,防止污染空气,防止空气中的水蒸气进入装置F,避免S2Cl2与水反应。
球形干燥管
吸收尾气Cl2,防止污染空气;防止空气中的水蒸气进入装置F,避免S2Cl2与水反应
(4)装置D中所加试剂名称为__________。
解析:装置D的作用是除去氯气中的HCl杂质,所加试剂为饱和食盐水。
(5)该实验结束时要通氮气,则通氮气的理由是________________________ _______________________________________________________________________________________________。
解析:实验结束时通氮气可将装置内残留的Cl2赶入装置C中吸收,防止污染空气,同时将S2Cl2蒸气赶入装置F中冷凝收集,提高产率,还可防止倒吸。
饱和食盐水
将装置内残留的Cl2赶入装置C中被碱石灰吸收,防止污染空气;将装置B中残留的S2Cl2蒸气赶入F中冷凝液化收集,提高产率,防止倒吸
Thank you
本课结束第2课时　氯气的实验室制法　氯离子的检验
1.科学探究与创新意识:能根据反应原理和除杂试剂选取实验装置制取氯气,理解实验室中气体制备和净化装置的选取原则。2.证据推理与模型认知:通过氯离子的检验方法,构建离子检验的思维模型。
知识点一　氯气的实验室制法
1.反应原理
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:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,反应中氧化剂是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(带铁圈)、酒精灯、圆底烧瓶、分液漏斗、洗气瓶、集气瓶、烧杯、陶土网等。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,再通过浓硫酸除去水蒸气
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湿润的碘化钾淀粉试纸,其原理是Cl2+2KI2KCl+I2(用化学方程式表示),淀粉遇置换出的I2变蓝;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溶液的作用为吸收过量Cl2,防止污染空气
其他用于实验室制取氯气的化学试剂及反应
用KMnO4、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:
①2KMnO4+16HCl(浓)2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O;
②Ca(ClO)2+4HCl(浓)CaCl2+2Cl2↑+2H2O;
③K2Cr2O7+14HCl(浓)2CrCl3+2KCl+3Cl2↑+7H2O。
上述反应中,浓盐酸均表现出还原性和酸性。①和③反应中,Cl2是氧化产物;②反应中,Cl2既是氧化产物,又是还原产物。
(1)含有146 g HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应,能生成71 g Cl2吗 为什么
提示:不能。一是随着反应的进行,HCl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;二是浓盐酸有挥发性。
(2)氯气制备的净化装置中盛放浓硫酸和饱和食盐水的洗气瓶能否颠倒位置 为什么
提示:不能。若颠倒位置,浓硫酸将水蒸气吸收后,气体通过饱和食盐水时又混入水蒸气。
(3)某同学认为可以用澄清石灰水代替NaOH溶液进行尾气处理,你认为该同学的想法是否合理 依据是什么
提示:不合理。澄清石灰水中Ca(OH)2的浓度较小,不能确保Cl2被完全吸收。
制备氯气的注意事项
(1)选用MnO2时必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应,且必须加热,常温下不反应。
(2)不能用蒸馏水代替饱和食盐水除去HCl气体。
(3)用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收尾气,不用Ca(OH)2溶液吸收的原因是Ca(OH)2溶解度较小,溶液中Ca(OH)2浓度低,吸收不完全。
(4)实验结束后,先使反应停止并排出残留的Cl2后,再拆卸装置,避免污染空气。
1.下列有关实验室制取氯气的说法不正确的是(　A　)
A.可用二氧化锰和稀盐酸加热制取氯气
B.干燥氯气时常用浓硫酸作为干燥剂
C.多余的氯气用NaOH溶液吸收
D.收集氯气用向上排空气法
2.下列收集氯气的装置正确的是 (　B　)
解析:该装置是一个封闭的装置,只有进气口,无出气口,无法排出空气,A错误;氯气密度比空气大,从长管进入集气瓶底部,将空气排出,多余氯气用NaOH溶液吸收以免污染环境,B正确;氯气与NaOH溶液反应,不能收集氯气,D错误。
3.某车间需制备少量氯气并处理尾气,实验室模拟该流程:制氯气→除杂→干燥→收集→通入含酚酞的NaOH溶液(尾气处理),观察到NaOH溶液红色迅速褪去。下列关于该实验的说法错误的是 (　C　)
A.实验室制氯气的原理为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
B.试剂X是饱和食盐水
C.装置的连接顺序是E→C→D→A→B→G→H→F
D.滴有酚酞的NaOH溶液褪色的原因可能是碱性的减弱,也有可能是强氧化性物质破坏了酚酞的结构
解析:二氧化锰与浓盐酸共热制备氯气,化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,制得的氯气依次通过饱和食盐水除去混有的HCl、浓硫酸干燥后进行收集,由于氯气的密度大于空气,采取向上排空气法收集,最后使用NaOH溶液吸收多余的氯气,防止污染空气,仪器连接顺序为E→C→D→A→B→H→G→F,A、B正确,C错误;氯气先与水反应生成HCl和HClO,H+和OH-反应使溶液碱性减弱,HClO具有强氧化性,会破坏酚酞结构,两种因素都会使滴有酚酞的NaOH溶液褪色,D正确。
设计、分析气体制备的基本思路
知识点二　氯离子的检验
1.实验探究
试剂 实验现象
加入AgNO3溶液 再加入稀硝酸
稀盐酸 产生白色沉淀 沉淀不溶解
NaCl溶液 产生白色沉淀 沉淀不溶解
Na2CO3 溶液 产生白色沉淀 沉淀溶解,溶液中有无色气泡冒出
2.Cl-的检验流程
水质检验员是指对天然水、工业用水、生活用水等的物理性质、化学性质和生物性质进行检验和评定的专业技术人员。样品检测和分析流程:首先,根据检测任务单上列出的项目,取得水样,然后按照检测站的《水质检测实施细则》以及国家、行业、质量负责人的标准方法进行样品分析。
(1)氯气可用于自来水的杀菌、消毒,但氯气有毒,水中余氯含量应达到国家饮用水标准,若余氯量过高,水中可能出现什么颜色 滴加AgNO3溶液会出现什么现象
提示:氯气在水中浓度较高时呈浅黄绿色,滴加AgNO3溶液会产生白色沉淀。
(2)检验Cl-时,能否用稀盐酸进行酸化 说明原因。
提示:不能,因为盐酸中含有Cl-,会影响到Cl-的检验。
(3)若溶液中含有S,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-。
Cl-的检验中的注意事项
在离子的检验中一定要排除其他干扰离子。如检验Cl-时,加稀硝酸酸化可排除C等的干扰;另外在酸化时不能使用盐酸,防止操作中引入Cl-带来干扰。
1.海水淡化后,为检验所得的淡水中是否含有Cl-,通常采用的试剂是(　C　)
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AgNO3溶液检验Cl-,C等也会结合Ag+生成白色沉淀,故A不符合题意;盐酸中含有Cl-,用盐酸不能检验出原溶液是否含有Cl-,故B不符合题意;AgNO3溶液中的Ag+结合Cl-生成不溶于稀硝酸的白色沉淀,可以用AgNO3溶液和稀硝酸检验所得的淡水中是否含有Cl-,故C符合题意,D不符合题意。
2.检验某未知溶液中是否含有Cl-,下列操作正确的是(　C　)
A.向少许未知溶液中加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀产生
B.向少许未知溶液中加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀产生,若有沉淀产生,则再加入盐酸,看沉淀是否消失
C.向少许未知溶液中加入稀硝酸酸化后,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀产生
D.向少许未知溶液中加入稀盐酸酸化后,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀产生
解析:Cl-可与Ag+反应生成AgCl沉淀,但与Ag+反应生成白色沉淀的还有C等,加入稀硝酸可排除C等的干扰,则向少许未知溶液中加入稀硝酸酸化后,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀产生;检验是否含有Cl-的过程中不能加盐酸,否则会引入Cl-干扰实验。
3.某无色溶液中可能含有C、Cl-,下列检验方法正确的是(　A　)
A.向该溶液中滴加稀硝酸酸化的AgNO3溶液后,有白色沉淀生成,则该溶液中一定含有Cl-
B.向该溶液中滴加AgNO3溶液后,有白色沉淀生成,则该溶液中一定含有Cl-
C.向该溶液中滴加CaCl2溶液后,有白色沉淀生成,则该溶液中一定含有C
D.向该溶液中滴加少量稀Ca(OH)2溶液,有白色沉淀生成,则该溶液中一定含有C
解析:向该溶液中滴加稀硝酸酸化的AgNO3溶液后,C均反应生成CO2气体,此时白色沉淀一定是AgCl,则该溶液中一定含有Cl-,故A正确;向该溶液中滴加AgNO3溶液后,有白色沉淀生成,则该白色沉淀可能是Ag2CO3,所以该溶液中不一定含有Cl-,故B错误;向该溶液中滴加CaCl2溶液,有白色沉淀生成,则该白色沉淀是CaCO3,该溶液中可能有C,故C错误;向该溶液中滴加少量稀Ca(OH)2溶液,有白色沉淀生成,则该白色沉淀可能是OH-和HC和Ca2+结合生成的CaCO3,则该溶液中不一定有C,故D错误。
1.下列关于实验室制氯气的说法错误的是 (　C　)
A.该反应是一个氧化还原反应,其中MnO2是氧化剂
B.HCl表现还原性和酸性
C.该反应的离子方程式为MnO2+4H++4Cl-MnCl2+2H2O+Cl2↑
D.该方法是瑞典化学家舍勒最先发现的
解析:由MnO2+4HCl(浓) MnCl2+2H2O+Cl2↑可知,MnO2是氧化剂,HCl部分作还原剂,部分起酸的作用;MnCl2是可溶于水的盐,在离子方程式中应写成离子符号。
2.有一包白色粉末,可能含有Na2CO3、CaCl2、NaCl、CuSO4中的一种或几种,取少量样品进行如下实验:
①溶于水,得无色澄清溶液;
②向①所得溶液中加入过量硝酸酸化的AgNO3溶液,有气体和沉淀产生。
则原白色粉末中一定含有的是 (　D　)
A.CaCl2、Na2CO3
B.CaCl2、NaCl
C.CaCl2、Na2CO3、NaCl
D.Na2CO3、NaCl
解析:①溶于水,得无色澄清溶液,说明不含有CuSO4;②向①所得溶液中加入过量硝酸酸化的AgNO3溶液,有气体和沉淀产生,说明一定含有Na2CO3,C和Ca2+不能共存,则一定不含有CaCl2,一定含有NaCl,则原白色粉末中一定含有Na2CO3、NaCl。
3.下图装置实现了氯气制备及性质探究的一体化实验(已知:Fe3+能够使KSCN溶液变红)。下列叙述错误的是 (　A　)
A.b处溶液出现白色沉淀,说明Cl2与水反应生成Cl-
B.a处固体可能是KMnO4,不可能是MnO2
C.c处溶液变红,说明氧化性:Cl2>Fe3+
D.安全气球可换成蘸有浓NaOH溶液的棉花来吸收尾气
解析:b处溶液出现白色沉淀,说明含有Cl-,氯气与水反应产生HCl和HClO,但浓盐酸本身具有挥发性,b处的Cl-也可能来自浓盐酸挥发出的HCl,A错误;MnO2与浓盐酸反应需要加热,KMnO4与浓盐酸反应不需要加热,故a处固体可能是KMnO4,不可能是MnO2,B正确;含KSCN的FeCl2溶液遇氯气,Fe2+与氯气反应生成Fe3+,故氧化性:Cl2>Fe3+,C正确;氯气可与NaOH溶液反应,故可用蘸有浓NaOH溶液的棉花吸收尾气,D正确。
4.氯气是一种杀菌消毒剂,某兴趣小组利用所给仪器在实验室制备氯气,并进行相关实验。回答下列问题:
(1)实验室利用浓盐酸和二氧化锰制取氯气应选用装置B(填“A”或“B”),发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)上述方法制备的Cl2中含少量HCl气体,可通过洗气瓶除去HCl,则洗气瓶中应盛放的试剂为饱和食盐水(填“水”或“饱和食盐水”)。
(3)装置D的作用为吸收多余Cl2,防止污染环境,发生反应的离子方程式为Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O。
课时作业11
(总分:60分)
(选择题1~12题,每题3分,13~14题,每题12分)
1.在实验室可利用浓盐酸与MnO2共热制氯气,制备装置中应安装分液漏斗而不能使用长颈漏斗,下列有关原因叙述错误的是(　C　)
A.防止氯气通过漏斗扩散到空气中造成污染
B.便于控制加入浓盐酸的量
C.因长颈漏斗加热时容易破裂
D.尽量避免HCl挥发到空气中
解析:氯气有毒,直接排放会污染空气,需要装置密封,所以使用分液漏斗更好,A正确;通过控制分液漏斗活塞可以控制浓盐酸的滴加速率,进而控制反应产生气体的速率,更加安全,B正确;长颈漏斗不会直接加热,不容易破裂,C错误;浓盐酸易挥发且有腐蚀性,挥发到空气中会造成污染,长颈漏斗无法阻止装置内浓盐酸的扩散,D正确。
2.实验室常用浓盐酸与MnO2反应制备氯气:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,下列有关于该制备过程的说法错误的是 (　D　)
A.除去氯气中混有的HCl可以用盛有饱和NaCl溶液的洗气瓶
B.干燥氯气可以用盛有浓硫酸的洗气瓶
C.尾气吸收可以用装有NaOH溶液的烧杯
D.由于浓盐酸易挥发,故该制备过程不应加热
解析:将含有HCl的氯气通过饱和NaCl溶液,HCl溶于水被吸收,Cl2在饱和NaCl溶液中溶解度小,几乎不溶解,可达到除去氯气中HCl的目的,A正确;氯气不与浓硫酸反应,可用浓硫酸干燥氯气,B正确;氯气能与NaOH溶液反应,可用NaOH溶液吸收尾气,C正确;浓盐酸和MnO2在加热条件下才能反应,若不加热反应无法进行,D错误。
3.下列能证明某溶液中含有NaCl的是(　D　)
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AgNO3溶液,出现白色沉淀
D.焰色试验是黄色,同时又能与稀硝酸酸化的AgNO3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,D符合题意。
4.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(　D　)
A.只有①处和②处
B.只有②处
C.只有③处和④处
D.②处、③处和④处
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需加热,且用单孔塞会造成试管内压强过大,④错误。
5.实验室模拟制备“84”消毒液的装置如图。下列说法正确的是(　D　)
A.Ⅰ中盛装MnO2的仪器为蒸馏烧瓶
B.Ⅰ在反应过程中需要加入一些碎瓷片防止暴沸
C.Ⅱ的主要作用是除去Cl2
D.Ⅲ中两容器内的溶液均可能有NaClO生成
解析:Ⅰ中盛装MnO2的仪器为圆底烧瓶,蒸馏烧瓶有支管,A错误;Ⅰ中反应为MnO2与浓盐酸的固液加热反应,液体中存在固体MnO2,其可起到防止暴沸的作用,无须额外加入碎瓷片,B错误;Ⅱ中盛装饱和食盐水,主要作用是除去Cl2中混有的HCl,C错误;Ⅲ中左侧容器盛装浓NaOH溶液,Cl2与NaOH反应生成NaClO(Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O),右侧烧杯为尾气吸收装置,可能盛有NaOH溶液用于吸收未反应的Cl2,同样会生成NaClO,故两容器内溶液均可能有NaClO生成,D正确。
6.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 (　C　)
A.还原剂是HCl,氧化剂是MnO2
B.每生成1个Cl2分子转移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
解析:在MnO2+4HCl(浓) MnCl2+2H2O+Cl2↑中,MnO2是氧化剂,HCl是还原剂,A正确;每生成1个Cl2分子转移2个电子,B正确;每消耗87 g MnO2,有146 g HCl参加反应,但在参加反应的146 g HCl中,只有73 g被氧化,即起还原作用的HCl为73 g,C错误;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气体,D正确。
7.某研究性学习小组的同学利用MnO2、浓盐酸反应来制取干燥的氯气并验证其有无漂白性,所用装置如图所示(不含制气装置)。下列说法正确的是(　D　)
A.按气流流动的先后顺序,装置连接顺序依次为D→A→C→B→E
B.按气流流动的先后顺序,装置连接顺序依次为A→D→B→C→E
C.装置E的主要用途是制备NaClO
D.若装置C中有色布条褪色,则说明湿润的氯气有漂白性
解析:用浓盐酸与MnO2混合加热制取Cl2,由于盐酸具有挥发性,在Cl2中含有杂质HCl及水蒸气,先通过装置D除去HCl,再通过装置A除去水蒸气,得到干燥、纯净的氯气,然后通过装置B验证干燥的Cl2是否具有漂白性,再通过装置C验证湿润的氯气是否具有漂白性,由于氯气会污染空气,因此最后通过NaOH溶液进行尾气处理,故使用的装置的先后顺序为D→A→B→C→E,故A、B错误;装置E的主要用途是吸收多余的氯气,防止污染空气,故C错误;由装置B中现象可判断干燥的Cl2无漂白性,湿润的有色布条褪色是由氯气与水反应生成的HClO引起的,故D正确。
8.为了证明KClO3晶体中含有氯元素,选用下面给出的试剂和操作进行验证。其操作顺序正确的是 (　C　)
①滴加AgNO3溶液　②加水溶解　③过滤、取滤液　④与MnO2混合加热　⑤加稀硝酸
⑥与浓盐酸反应　⑦与NaOH溶液混合加热
A.⑥⑦①⑤ B.⑥⑦
C.④②③⑤① D.②①⑤
解析:KClO3晶体中无Cl-,要证明KClO3晶体中含有氯元素,就必须使之产生Cl-,故可通过与MnO2混合加热使之分解产生KCl,然后再通过检验Cl-的存在,证明其含有氯元素。由于MnO2不溶于水,故可通过加水溶解、过滤的方法分离出MnO2,然后向滤液中加稀硝酸和AgNO3溶液进行验证。
9.为确定某溶液中的离子组成,进行如下实验:
①取少量溶液加入稀盐酸至溶液呈酸性,产生使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体;
②在①溶液中再滴加Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀;
③取②上层清液继续滴加Ba(NO3)2溶液至无沉淀产生时,再滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀。
根据实验现象,下列推断正确的是(　C　)
A.一定有C B.一定有Cl-
C.一定有S
解析:①取少量溶液加入稀盐酸至溶液呈酸性,产生无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体,说明生成的气体为CO2,说明原溶液中C至少存在一种;②在上述溶液中再滴加Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀,证明溶液中含S;③取②上层清液继续滴加Ba(NO3)2溶液至无沉淀产生时,再滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明含Cl-,但①步中加入的稀盐酸中含有Cl-,则不能确定原溶液中是否含Cl-。综上所述,溶液中一定含S,C至少存在一种,不能确定是否存在Cl-,C项符合题意。
10.如图是实验室用KMnO4晶体和浓盐酸制备氯气以及验证氯气性质的实验装置。下列说法错误的是 (　B　)
A.KMnO4固体可以用漂白粉代替
B.湿润的紫色石蕊试纸变红,说明氯气与水反应生成了酸性物质
C.湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,说明还原性:I->Cl-
D.该实验装置可证明干燥的氯气没有漂白作用
解析:漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2,Ca(ClO)2与浓盐酸反应也可生成氯气[Ca(ClO)2+4HCl(浓) 2Cl2↑+CaCl2+2H2O],所以KMnO4固体可以用漂白粉代替,A正确;浓盐酸易挥发,挥发出来的HCl气体也能使湿润的紫色石蕊试纸变红,因此并不能说明氯气与水反应生成了酸性物质,B错误;湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,是因为I-被Cl2氧化为I2(2I-+Cl2I2+2Cl-),淀粉遇I2变蓝,即说明还原性:I->Cl-,C正确;从左侧试管出来的氯气,经无水氯化钙干燥后,先与干燥的品红试纸接触,品红试纸不褪色,说明干燥的氯气没有漂白作用,D正确。
11.无水AlCl3(178 ℃升华)遇潮湿空气立即产生大量白雾,实验室可用Al和氯气通过如图所示装置制备。已知装置A中产生的氯气中混有少许HCl和水蒸气。下列说法不正确的是 (　A　)
A.广口瓶B、C、F中分别盛饱和NaHCO3溶液、浓硫酸、浓硫酸
B.AlCl3产品最后在装置E中收集
C.实验开始时应先点燃A处酒精灯
D.装置F和G可用盛有碱石灰的干燥管替换
解析:装置A中产生的氯气中混有少许HCl和水蒸气,NaHCO3溶液不仅吸收HCl而且吸收Cl2,广口瓶B中不能盛饱和NaHCO3溶液,应盛放饱和食盐水,用于除去氯气中混有的HCl,广口瓶C中盛放浓硫酸,用于干燥Cl2,由于无水AlCl3遇潮湿空气立即产生大量白雾,所以广口瓶F中盛放浓硫酸,防止G中H2O(g)进入装置E,A错误;无水AlCl3在178 ℃升华,AlCl3产品最后在装置E中收集,B正确;实验开始时应先点燃A处酒精灯,将装置中的空气排出,再点燃D处酒精灯,C正确;装置F用于防止装置G中水蒸气的影响,装置G中NaOH溶液用于吸收尾气中的氯气,碱石灰既能吸收Cl2又能吸收H2O(g),故装置F和G可用盛有碱石灰的干燥管替换,D正确。
12.实验室可用干燥的氯气与亚氯酸钠(NaClO2)固体反应来制备ClO2,装置如图所示。已知ClO2常温下为黄绿色气体,熔点为-59 ℃,沸点为11 ℃,极易溶于水且不与水反应,高浓度的ClO2受热时易爆炸。下列说法错误的是 (　C　)
A.A中反应的离子方程式为2Mn+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2↑+8H2O
B.导气管K的作用是平衡气压,使液体顺利流下
C.C和F中盛装的试剂是碱石灰
D.D中通入一定量的干燥空气,可以防止生成的ClO2浓度过高,发生爆炸
解析:A中KMnO4与浓盐酸反应生成氯气,氯气中混有HCl气体及水蒸气,需经过饱和食盐水吸收HCl,经过C进行干燥;D中制备ClO2,E中收集ClO2,F中盛放碱石灰,吸收氯气并防止空气中水蒸气进入E。A中反应的离子方程式为2Mn+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2↑+8H2O,A正确;导气管K用于平衡气压,保证液体顺利流下,B正确;碱石灰能吸收氯气,故C中不能盛放碱石灰,可盛放无水氯化钙,C错误;实验时需要向D中通入一定量的干燥空气,防止生成的ClO2浓度过高,发生爆炸,D正确。
13.(12分)氯气在生产、生活中有重要用途,请回答下列问题。
(1)某实验小组同学将下图所示装置连接为成套装置,用于实验室制取氯气。
①装置甲中发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
②若用装置乙除去Cl2中的HCl,则溶液X为饱和食盐水(写名称)。若溶液X为浓硫酸,则装置乙的作用是除去Cl2中的水蒸气。
③判断装置丙中收集满Cl2的现象是集气瓶中充满黄绿色气体。
④装置丁中的溶液Y可选用BD(填字母)。
A.饱和食盐水 B.NaOH溶液
C.MgSO4溶液 D.KOH溶液
(2)在探究新制饱和氯水成分的实验中,由实验现象得出的结论错误的是AD(填字母)。
A.氯水呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2,则Cl2与水不发生反应
B.氯水能使湿润的有色布条褪色,说明氯水中含有HClO
C.向氯水中加入少量NaHCO3固体,产生无色气泡,说明氯水中含有H+
D.向氯水中滴加紫色石蕊溶液,溶液先变红后褪色,说明氯水中含有H+和Cl-
(3)将Cl2通入石灰乳中可制取漂白粉,反应的化学方程式为2Ca(OH)2+2Cl2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。保存漂白粉时需注意密封防潮、避光保存。
解析:(1)①装置甲中MnO2与浓盐酸发生反应生成Cl2,化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O;②装置乙为洗气瓶,若用装置乙除去Cl2中的HCl,则溶液X为饱和食盐水;若溶液X为浓硫酸,则装置乙的作用是除去Cl2中的水蒸气;③Cl2为黄绿色气体,则判断装置丙中收集满Cl2的现象是集气瓶中充满黄绿色气体;④装置丁用于吸收尾气中的Cl2及可能存在的HCl,溶液Y可选用NaOH溶液或KOH溶液,故选BD。(2)氯水呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2,Cl2与水的反应为可逆反应,A错误;HClO具有漂白性,氯水能使湿润的有色布条褪色,说明氯水中含有HClO,B正确;向氯水中加入少量NaHCO3固体,产生无色气泡,说明氯水中含有H+,C正确;向氯水中滴加紫色石蕊溶液,溶液先变红后褪色,说明氯水中含有H+和HClO,D错误。(3)Cl2与石灰乳反应制取漂白粉的化学方程式为2Ca(OH)2+2Cl2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,漂白粉遇CO2和H2O变质,因此保存漂白粉时需注意密封防潮、避光保存。
14.(12分)S2Cl2是一种重要的化工原料,常用作橡胶硫化剂。实验室利用如图所示装置(夹持、加热仪器略)将纯净、干燥的氯气通入熔融硫黄(S)制备产品S2Cl2。
已知:S2Cl2的沸点为138 ℃,热稳定性较差,遇水会发生反应:2S2Cl2+2H2O3S↓+SO2+4HCl。回答下列问题:
(1)装置A中K2Cr2O7可与浓盐酸反应生成CrCl3和Cl2,装置A中反应的化学方程式为K2Cr2O7+14HCl(浓) 2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O,仪器a左侧玻璃管的作用为平衡气压,使浓盐酸顺利滴下。
(2)按气流方向各装置由左向右的连接顺序为A→D→E→B→F→C(填大写字母)。
(3)仪器m的名称为球形干燥管;其作用为吸收尾气Cl2,防止污染空气;防止空气中的水蒸气进入装置F,避免S2Cl2与水反应。
(4)装置D中所加试剂名称为饱和食盐水。
(5)该实验结束时要通氮气,则通氮气的理由是将装置内残留的Cl2赶入装置C中被碱石灰吸收,防止污染空气;将装置B中残留的S2Cl2蒸气赶入F中冷凝液化收集,提高产率,防止倒吸。
解析:(1)装置A中K2Cr2O7与浓盐酸反应生成CrCl3和Cl2,该反应为氧化还原反应。K2Cr2O7中的Cr从+6价降低到+3价,浓盐酸中的Cl从-1价升高到0价。根据得失电子守恒和原子守恒,化学方程式为K2Cr2O7+14HCl(浓) 2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O,仪器a左侧玻璃管的作用是平衡气压,使浓盐酸顺利滴下。(2)装置A用于制备氯气,生成的氯气中含有HCl和水蒸气杂质,需要通过装置D(装有饱和食盐水)除去HCl,再通过装置E(装有浓硫酸)干燥氯气。干燥后的氯气进入装置B与硫黄反应生成S2Cl2,反应生成的S2Cl2蒸气通过装置F(冰盐水冷凝)冷凝收集。最后,装置C(装有碱石灰)用于吸收尾气,防止污染空气,也可防止空气中的水蒸气进入装置F与生成的S2Cl2反应。因此,装置连接顺序为A→D→E→B→F→C。(3)仪器m是球形干燥管,其作用是吸收尾气Cl2,防止污染空气,防止空气中的水蒸气进入装置F,避免S2Cl2与水反应。(4)装置D的作用是除去氯气中的HCl杂质,所加试剂为饱和食盐水。(5)实验结束时通氮气可将装置内残留的Cl2赶入装置C中吸收,防止污染空气,同时将S2Cl2蒸气赶入装置F中冷凝收集,提高产率,还可防止倒吸。

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