人教版 (2019)必修 第一册第二节 氯及其化合物学案设计

课时2　氯气的实验室制法及Cl－的检验

一、氯气的制法

1．氯气的实验室制法

(1)反应原理：实验室用MnO2和浓盐酸加热反应制取Cl2，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。

(2)实验装置

请回答

①仪器a的名称分液漏斗，仪器b的名称圆底烧瓶。

②Cl2的收集方法是向上排空气法。

③烧杯中NaOH溶液的作用是吸收多余的Cl2、以防污染环境。

　利用上述装置收集的Cl2纯净吗？有什么杂质？若得到干燥纯净Cl2上述装置如何改进？

[提示]　上述装置收集的Cl2不纯，有HCl和H2O(g)。在上述装置A、B之间依次连接盛有饱和食盐水的洗气瓶除HCl和盛有浓H2SO4的洗气瓶干燥Cl2。

2．实验室制取气体装置的设计模型

二、Cl－的检验

1．实验探究

2.氯离子的检验方法

(1)操作方法：向未知溶液中先加AgNO3溶液，再加稀硝酸。

(2)现象：产生白色沉淀，加稀硝酸时，沉淀不溶解。

(3)原理：Ag＋＋Cl－===AgCl↓。

(4)加入稀硝酸的目的：排除CO等离子的干扰。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)实验室制取干燥、纯净的氯气，可依次通过浓硫酸、饱和食盐水。 (　　)

(2)尾气Cl2可以用澄清石灰水吸收。 (　　)

(3)Cl2中的HCl可以通过NaOH溶液除去。 (　　)

(4)溶液中加AgNO3溶液，有白色沉淀，说明溶液中一定含Cl－或CO。 (　　)

[答案]　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×

2．实验室用如图所示装置来制取少量氯气，下列说法正确的是(　　)

A．容器A中加入的是稀盐酸

B．C瓶的作用是收集氯气

C．F瓶中加入NaOH溶液吸收多余的氯气

D．用该装置制取氯气前不需要检查装置的气密性

[答案]　C　

3．有一包白色固体，它可能是KCl、CaCl2、K2CO3、KNO3中的一种或几种，进行下列实验：

①溶于水，得到无色溶液；

②在所得溶液中滴入AgNO3溶液，生成白色沉淀；

③再滴加稀硝酸，沉淀量减少但不完全消失，同时有气泡生成。

根据上述现象判断：

(1)白色固体中一定含有的成分是________，可能含有的成分是________。

(2)请写出上述实验中有关反应的离子方程式：_______________________________________________________。

[解析]　在所得溶液中滴入AgNO3溶液，生成白色沉淀，可能生成AgCl或Ag2CO3，再滴加稀硝酸，沉淀量减少但不完全消失，同时有气泡生成，说明两种沉淀都含有，一定含有KCl、K2CO3，一定不含CaCl2，可能含有KNO3。

[答案]　(1)KCl和K2CO3　KNO3　(2)Ag＋＋Cl－===AgCl↓，2Ag＋＋CO===Ag2CO3↓，Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑

Cl2的实验室制取的实验流程

问题：(1)除了MnO2能氧化浓盐酸制Cl2外，还有哪些氧化剂？举例说明。

[答案]　KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、K2Cr2O7这些氧化剂氧化性较强，氧化浓盐酸时可以不用加热。

(2)饱和食盐水能否换成Na2CO3溶液？为什么？

[答案]　否，Na2CO3溶液吸收Cl2和HCl，同时生成杂质气体CO2。

(3)瓶中浓硫酸能否换成P2O5干燥剂吗？为什么？

[答案]　否，P2O5为固体，不能放于洗气瓶而放于干燥管中。

(4)上述两个除杂装置能否颠倒？为什么？

[答案]　否，若颠倒收集不到干燥的Cl2。

(5)收集Cl2除了用向上排空气法外可用什么法？

[答案]　排饱和食盐水法。

(6)若MnO2足量，浓盐酸能完全反应吗？为什么？

[答案]　不能，当浓盐酸变稀时，反应可能停止。

(7)某同学认为可以用澄清石灰水代替氢氧化钠溶液进行尾气处理，同时还可以制得漂白粉，你认为该同学的想法是否合理？

[答案]　不合理。澄清石灰水的浓度很小，不能确保氯气被完全吸收，制备漂白粉应该利用氯气与石灰乳反应。

(8)如何检验Cl2?

[答案]　使湿润的淀粉KI试纸放于管口，试纸变蓝或使湿润的蓝色石蕊试纸放于管口，试纸先变红后褪色。

1．常见的气体发生装置

①　　　　　②　　　　　　③

2．常见的除杂装置——用于除去气体中的杂质气体

3．常见的气体收集装置

 4.尾气处理装置

①点燃法：如CO、H2、CH4等易燃性气体，可用此法。

②吸收法：如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用碱液吸收。

③转化法：采用一定的方法，使有毒气体转化为无毒气体后再排放，如NO、NO2若能转化为N2，即可排放。

【典例】　实验室用浓盐酸和MnO2制Cl2，并以干燥的Cl2为原料进行实验，已知FeCl3易潮解。装置如图所示：

(1)装置B、C中应盛放的试剂名称分别为________、________；从A装置导出的气体若不经过B、C装置而直接进入D管，将对实验产生的不良后果是_______________________________________。

(2)实验时，先点燃A处的酒精灯，让Cl2充满装置，再点燃D处酒精灯，写出D中反应的化学方程式：_____________________________________________________。

(3)F装置所起的作用是_______________________________。

(4)用石灰乳吸收氯气可制得漂粉精，写出工业制漂粉精反应的化学方程式：______________________________________。

[解析]　(1)浓盐酸具有挥发性，Cl2中含有HCl、H2O(g)，依次通过盛有饱和食盐水、浓硫酸的洗气瓶除去HCl、H2O(g)，得到干燥的Cl2。HCl、H2O(g)都能与铁反应生成H2，H2和Cl2混合在加热时会发生爆炸。

(2)铁粉与Cl2在点燃条件下反应生成氯化铁，化学方程式为2Fe＋3Cl22FeCl3。

(3)Cl2有毒，污染环境，所以不能直接排放到空气中，碱石灰的成分是氧化钙和氢氧化钠，Cl2和氧化钙、氢氧化钠能反应，所以可用碱石灰处理尾气，空气中有水蒸气，碱石灰还能吸收水蒸气，防止空气中的水蒸气进入E中，所以可作干燥剂。

(4)Cl2和氢氧化钙反应生成氯化钙、次氯酸钙和水，化学方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。

[答案]　(1)饱和食盐水　浓硫酸　未经除去的氯化氢和水蒸气随Cl2进入D中和铁能反应生成H2，H2和Cl2混合会发生爆炸

(2)2Fe＋3Cl22FeCl3

(3)吸收多余的Cl2，防止污染环境；防止空气中的水蒸气进入E中

(4)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O

1利用Cl2制取氯化物时，要注意先排除装置中的空气。

2制备的物质若易吸水或潮解时，要注意制备该物质装置前后要防止H2Og进入。

在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。进行此实验，所用仪器如图所示：

(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KI­淀粉试纸检验是否有Cl2产生。如果有Cl2产生，可观察到________，反应的化学方程式为_________________________________________________________。

(4)写出下列反应的化学方程式：

①气体发生装置中进行的反应：_______________________。

②NaOH溶液中发生的反应：__________________________。

[解析]　(1)制备干燥纯净的氯气应按照气流方向连接各部分装置：制气装置→净化装置→干燥装置→收集装置→尾气处理装置。(3)Cl2氧化KI生成碘，碘单质遇淀粉变蓝，故观察到的现象为试纸变蓝，反应方程式为2KI＋Cl2===2KCl＋I2。

[答案]　(1)E　C　D　A　B　H　G　F

(2)除去氯气中的HCl杂质　吸收过量的氯气

(3)试纸变蓝　2KI＋Cl2===2KCl＋I2

(4)①MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

②2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O

1．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．该装置图中至少存在三处明显错误

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　[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，至少有3处明显错误。]

2．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(　　)

A　　B　　　　　C 　　　　　D

C　[集气瓶中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，可能将橡胶塞压出，A项错误；因为Cl2比空气的密度大，Cl2应短管进，B项错误；C项该装置既能收集Cl2，又能进行尾气处理且防倒吸，正确；由于Cl2和NaOH反应，所以不能收集到Cl2，D项错误。]

3．在未知液中加入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，石灰水变浑浊，由此判断该未知液中含有(　　)

A．Cl－、SO　　　　 B．Cl－、NO

C．Cl－、CO D．Cl－、OH－

C　[根据题给现象，生成的白色沉淀部分溶于稀硝酸，且产生使澄清石灰水变浑浊的气体，则原溶液中存在CO和Cl－。]

4．实验室用下列方法制取氯气：①用含146 g HCl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，若不考虑HCl的挥发，则反应后所得氯气的质量(　　)

A．方法①比方法②多

B．方法②比方法①多

C．两种方法一样多 

D．无法比较

B　[MnO2与浓盐酸反应制Cl2，随着反应的进行，浓盐酸变稀，稀盐酸不能与MnO2反应，故反应①所得氯气的质量小于71 g；浓盐酸足量时，根据MnO2的质量可计算出反应②所得氯气的质量为71 g，所以反应后所得氯气的质量：①＜②。]

5．(素养题)实验室制取氯气并检验其性质的装置如图。试回答下列问题：

(1)仪器A的名称是________。

(2)写出实验室制取氯气的化学方程式________________。

(3)试管C中干燥的红花褪色的原因是____________。

(4)试管D中的现象是____________。

(5)装置G为收集干燥氯气的装置，则应选择图中的________(填代号)。

(6)请写出装置E和H中反应的离子方程式：E________________________，H________________________。

[解析]　(1)根据仪器的形状可知，仪器A为分液漏斗。(2)实验室用MnO2和浓盐酸在加热条件下反应来制取氯气，化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)Cl2↑＋MnCl2＋2H2O。(3)反应制得的氯气中含有水蒸气，氯气和水蒸气反应生成的HClO具有漂白性，能使干燥的红花褪色。(4)氯气溶于水后生成的HCl能和AgNO3反应生成AgCl白色沉淀。(5)要收集干燥的氯气应用排空气法，因为氯气的密度比空气的大且不与空气中的成分反应，故采用向上排空气法，气体应“长进短出”，故选甲。(6)氯气能将I－氧化为I2，自身被还原为Cl－，故反应的离子方程式为Cl2＋2I－===I2＋2Cl－；氯气和NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和H2O，故反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。

[答案]　(1)分液漏斗　(2)MnO2＋4HCl(浓)Cl2↑＋MnCl2＋2H2O　(3)氯气中含有水蒸气，氯气和水蒸气反应生成HClO，HClO有漂白性　(4)有白色沉淀生成　(5)甲　(6)Cl2＋2I－===I2＋2Cl－　Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O