高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 氯及其化合物课堂检测

第2课时　氯气与碱反应及Cl－的检验

一、氯气与碱的反应

1．与氢氧化钠溶液反应——制取漂白液

(1)制取反应的化学方程式：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。

(2)离子方程式：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。

(3)漂白液的有效成分是次氯酸钠。

2．与石灰乳反应——制取漂白粉

(1)制取反应的化学方程式：2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。

(2)漂白粉的主要成分是CaCl2、Ca(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2，漂粉精的主要成分是Ca(ClO)2。

(3)漂白粉的漂白原理：利用复分解反应原理，漂白粉中的次氯酸钙与酸(如盐酸或碳酸等)反应生成具有漂白性的次氯酸。

(4)漂白粉长期露置于空气中，最终会生成氯化钙而失效，有关反应的化学方程式：

①Ca(ClO)2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO；

②2HClO2HCl＋O2↑；

③CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。

(5)漂白粉应密封、避光保存，并置于阴凉干燥处。

(1)下列物质都有漂白作用，其原理相同的是________(填序号)。

①Na2O2　②活性炭　③H2O2　④Ca(ClO)2

提示　①③④

(2)“84”消毒液(主要成分为NaClO)为什么不能与洁厕剂(通常含盐酸)等酸性产品同时使用？

提示　因二者发生反应NaClO＋2HCl===Cl2↑＋NaCl＋H2O，而使“84”消毒液失效，且产生的氯气是一种有强烈刺激性气味的有毒气体。

(3)氯气及含氯化合物常被用来杀菌、消毒。

①我国多数地区的自来水厂使用氯气杀菌、消毒。氯气和水反应生成具有杀菌作用的物质是________。

②工业上将氯气通入氢氧化钠溶液中制取消毒液，反应的化学方程式是___________________

_______________________________________________________________________________，

其中氧化剂是________；消毒液中的有效成分是______(填名称)。

③使用氯水消毒不如用消毒液方便，原因是___________________________________________

_______________________________________________________________________________。

提示　①HClO(或次氯酸)

②Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O　氯气　次氯酸钠

③次氯酸不稳定，见光易分解

(1)次氯酸盐比次氯酸稳定，不易分解且次氯酸盐固体比氯水(次氯酸)易于贮存和运输，故生产、生活中常用次氯酸盐(如漂白粉)代替次氯酸作漂白剂和消毒剂。

(2)次氯酸盐中的ClO－具有氧化性，且随着溶液酸性的增强，其氧化性增强。

(3)具有漂白和消毒作用的含氯化合物有次氯酸、次氯酸盐(次氯酸钙、次氯酸钠)、二氧化氯(ClO2)。二氧化氯的漂白和消毒能力比氯气强且使用起来更安全。

二、氯气的实验室制法

1．反应原理

(1)化学方程式

MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O[来源:学&科&网Z&X&X&K]

浓盐酸的作用是作还原剂，并起酸的作用。

(2)该反应中的氧化剂是MnO2。

2．仪器装置

(1)气体发生装置类型：固＋液气

(2)发生装置所用仪器的名称为分液漏斗、圆底烧瓶。

(3)装置C的作用是除去Cl2中少量的HCl气体。

(4)装置D的作用是干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气)。

3．收集方法

(1)向上排空气法(氯气密度大于空气)。

(2)排饱和食盐水法(氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度很小，用此法可除去实验中挥发产生的氯化氢气体)。

4．验满方法

(1)将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。

(2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。

5．尾气处理

(1)仪器装置图中烧杯F中盛放的液体是NaOH溶液。

(2)该液体的作用是吸收过量的氯气，防止污染环境。

(1)一定量的浓盐酸与足量的二氧化锰反应，盐酸是否能完全参与反应？为什么？

提示　不能，因为随着反应的进行，浓盐酸逐渐变为稀盐酸，不再与二氧化锰反应。

(2)实验室制取氯气时，需要加热，加热温度是否越高越好？

提示　否，为了减少制得的Cl2中HCl的含量，所以加热温度不宜过高，以减少HCl的挥发。

(3)某化学兴趣小组利用MnO2和浓盐酸及如图装置制备Cl2。下列分析中不正确的是________。

A．①中可用分液漏斗代替长颈漏斗

B．①中缺少加热装置

C．②中盛放的NaOH溶液可以净化氯气

D．④中盛放的NaOH溶液可以吸收尾气

答案　C

解析　A中可用分液漏斗代替长颈漏斗，避免盐酸挥发，气体逸出，同时便于控制反应速率，A正确；二氧化锰和浓盐酸需要加热才能反应生成氯气，需要添加加热装置，B正确；B中盛放的NaOH溶液吸收氯气，不能净化Cl2，可以用饱和食盐水净化氯气，C错误；氢氧化钠溶液与氯气反应，可以吸收氯气，防止污染空气，D正确。

(1)实验室制取氯气的反应原理是选用氧化剂(如MnO2、KMnO4等)将盐酸中的部分氯离子氧化而得到氯气。

(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。

三、氯离子的检验

三支试管中分别加入2～3 mL下列溶液：

写出上述实验中有关反应的离子方程式：

①Cl－＋Ag＋===AgCl↓；

②Cl－＋Ag＋===AgCl↓；

③CO＋2Ag＋===Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋CO2↑＋H2O。

(1)检验Cl－时为何要加入稀硝酸酸化？

提示　加稀硝酸酸化的目的是排除CO等的干扰，因为Ag2CO3可溶于稀硝酸，而AgCl不溶。

(2)若被检验的溶液中含有SO，应如何检验溶液中是否含有Cl－？

提示　因为Ag2SO4微溶，SO的存在会干扰Cl－的检验，故先加入Ba(NO3)2溶液除去溶液中的SO，然后加入硝酸酸化的AgNO3溶液检验Cl－的存在。

氯离子(Cl－)的检验方法

(1)方法：先加稀硝酸溶液，再加硝酸银溶液。

(2)现象：产生白色沉淀。[来源:Zxxk.Com]

(3)原理：Ag＋＋Cl－===AgCl↓。

(4)加稀硝酸的目的：排除CO等离子的干扰。

随堂练习：

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。

答案　D

2．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(离子的浓度非常低)出售，给人们的生活造成了一定的不良影响。在下列化学试剂中，可以用于鉴别这种自来水和纯净水的是(　　)

A．酚酞溶液 

B．氯化钡溶液

C．氢氧化钠溶液 

D．硝酸银溶液

解析　Cl2消毒过的自来水中含有HCl和HClO，用AgNO3溶液即可鉴别，产生白色沉淀的是自来水，不产生沉淀的是纯净水。

答案　D

3．下列关于实验室制取氯气的说法正确的是(　　)

A．盛浓盐酸的分液漏斗可用长颈漏斗代替

B．为了便于学生观察氯气的制备实验，可在讲台上直接做氯气的制备实验

C．可用饱和食盐水吸收尾气

D．可在集气瓶口放一张湿润的淀粉碘化钾试纸，观察氯气是否收集满

解析　盛浓盐酸的分液漏斗若用长颈漏斗代替无法控制盐酸的用量，A错误；在讲台上直接做氯气的制备实验，没有在通风橱中进行，容易造成中毒事件，B错误；饱和食盐水不能与氯气反应，不能用于吸收尾气，C错误；可在集气瓶口放一张湿润的淀粉碘化钾试纸，若试纸变蓝，则氯气集满，D正确。

答案　D

4．实验室制Cl2的反应为4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，下列说法错误的是(　　)

A．还原剂是HCl，氧化剂是MnO2

B．每生成1个Cl2，转移电子2个

C．每消耗1个MnO2，起还原剂作用的HCl消耗4个

D．生成的Cl2中，除含有一些水蒸气外，还含有HCl杂质

解析　分析反应4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O可知：A.还原剂是HCl，氧化剂是MnO2，故A正确；B.每生成1个Cl2，转移电子2个，故B正确。C.当1个MnO2参加反应，起还原剂作用的HCl消耗2个，故C错误。D.因浓盐酸易挥发，所以生成的Cl2中，除含有一些水蒸气外，还含有HCl杂质，故D正确。

答案　C

5．用下列两种方法制取氯气：

①用含氯化氢146 g的浓盐酸与足量的二氧化锰反应；②用87 g二氧化锰与足量的浓盐酸反应。则所得氯气(　　)

A．②比①多 B．①比②多

C．一样多 D．无法比较

解析　浓盐酸与MnO2反应的化学方程式为4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，随着反应进行，盐酸浓度逐渐减小，变为稀盐酸后不再与MnO2反应。①中HCl不能完全反应，产生的Cl2少，②中能完全反应，制得Cl2多。故产生Cl2②＞①。

答案　A

6．有Na2CO3、AgNO3、BaCl2、HCl和NH4NO3五瓶无标签溶液，为鉴别它们取四支试管，每支试管分别装入上述一种溶液，再向上述四支试管中分别加入少许剩下的一种溶液，下列叙述中错误的是(　　)

A．若有三支试管出现沉淀时，则后加入的是AgNO3溶液

B．全部没有明显现象时，则后加入的是NH4NO3

C．一支试管出现气泡，两支试管出现沉淀时，则后加入的是HCl溶液

D．若只有两支试管出现沉淀时，则后加入的是BaCl2溶液

解析　A正确，因为AgNO3溶液与Na2CO3、BaCl2、HCl均有白色沉淀，和NH4NO3溶液不反应；B正确，NH4NO3和上述溶液均不反应；C错误，盐酸加入后，一种(Na2CO3)溶液出现气泡，AgNO3溶液出现沉淀，其他没有现象；D正确，加入BaCl2溶液，则Na2CO3、AgNO3两种溶液产生沉淀。

答案　C

7．已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用下图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并试验其与金属的反应，每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是(　　)

A．①和②处 B．只有②处

C．②和③处 D．②、③、④处

解析　①是制备氯气的装置，②是除去氯气中氯化氢杂质的装置，③是干燥装置，④是用于氯气与金属反应的装置。除杂时不能消耗欲保留的气体，因为氯气可与NaOH溶液反应，化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，所以②处错误；③中进气管短，出气管却插入液面下，所以无法干燥气体，也不能使气体进入④中与金属反应，所以③处错误；④是一个封闭体系，未反应的气体不断蓄积会使容器内压强过大而发生爆炸，所以④处错误。

答案　D

8．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。

答案　C

9．(1)A、B、C、D、E五个集气瓶中分别充满了Cl2、O2、H2、HCl、HBr五种气体中的一种。其中：A瓶中的气体是黄绿色；D和A中的气体混合见光会爆炸；B和A中的气体混合后在瓶壁上出现橙红色液滴；将E瓶的瓶盖打开，在潮湿空气中会出现白雾。根据以上现象判断各瓶气体分别是：

A．________，B.________，C.________，D.________，E.________。

(2)按要求书写化学方程式：

①反应物中，溴元素被氧化______________________________；

②反应物中，溴元素被还原______________________________；

③反应物中，溴元素既被氧化，又被还原______________________________；

④反应物中，溴元素既未被氧化，又未被还原__________________________。

(3)将以下各实验所需的试剂写在空格中：

①用氯酸钾和二氧化锰制取氯气后的试管中，残留的黑色物质，可用________加热洗涤。

②做碘升华实验后的烧瓶壁上的碘，可用________洗涤。

③欲在烧瓶中制取HI气体，可用碘化钾固体和________一起共热即可。欲除去氯气中的少量氯化氢，可让气体通过________洗涤。

④氯化钾中混有少量的碘化钾要除去，方法是将其溶于水后，滴入足量________充分反应，再加入________振荡、静置分层、分液，最后将上层水溶液蒸干即得纯氯化钾。

答案　(1)Cl2　HBr　O2　H2　HCl

(2)①Cl2＋2KBr===2KCl＋Br2

②Br2＋H22HBr

③Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O

④AgNO3＋HBr===AgBr↓＋HNO3

(3)①浓盐酸　②四氯化碳或酒精

③浓H3PO4　饱和食盐水

④氯水　四氯化碳

10．如图所涉及的物质均为中学化学中的常见物质，其中C、D、E为单质，E为固体，F为有磁性的化合物。它们之间存在如下关系(反应中生成的水及次要产物均已略去)：

(1)写出下列物质的化学式：B________，E________。

(2)指出MnO2在相关反应中的作用：反应①中是________剂，反应②中是________剂。

(3)若反应①是在加热条件下进行，则A是________(填化学式)；若反应①是在常温条件下进行，则A是________(填化学式)；如在上述两种条件下得到等质量的C单质，反应中转移的电子数之比为________。

解析　本题的突破口为“F为有磁性的化合物”，故F为Fe3O4，C为O2，E为Fe，则A为KClO3。同时注意到G、H之间的转化为Fe3＋与Fe2＋之间的转化，不难推出D为Cl2。

答案　(1)HCl　Fe　(2)催化　氧化　(3)KClO3　H2O2　2∶1

11．溴的氧化性介于氯和碘之间，利用这一性质解决下面的问题。

(1)将含有下列分子或离子的试剂加入到含有Br－的溶液中，可以将Br－氧化为Br2的是________(填选项编号)。

A．I2 B．I－ 

C．Cl2 D．Cl－

(2)如果把氯气缓慢地通入含有相同物质的量浓度的Br－、I－的混合溶液中，________先被氧化，原因是___________________________。

(3)把滤纸用淀粉和碘化钾的混合溶液浸泡，晾干后就是实验室常用的淀粉－KI试纸。这种试纸润湿后遇到氯气发生的变化是_______________________，

原因是_________________________________________。

解析　(1)因为氧化性Cl2＞Br2，所以Cl2可以氧化Br－。

(2)因为氧化性Cl2＞Br2＞I2，所以还原性：Cl－＜Br－＜I－，所以I－先被氧化。

(3)湿润的淀粉－KI试纸遇到Cl2发生下列反应：

2KI＋Cl2===2KCl＋I2(或2I－＋Cl2===2Cl－＋I2)

I2使淀粉变蓝。

答案　(1)C　(2)I－　还原性：I－＞Br－

(3)试纸变蓝色　Cl2将I－氧化成了I2，I2使淀粉变蓝色

12．常温下，A是可用来对自来水进行消毒的黄绿色单质气体，A、B、C、D、E都含X元素，其转化关系如图所示：

(1)请分别写出A、B、D的化学式(如为溶液请填溶质的化学式)：

A________、B________、D________。

(2)写出下列反应的化学方程式或离子方程式(请注明条件)：

A＋H2O(离子方程式)：____________________________；

A＋NaOH(离子方程式)： _____________________；

D→A(化学方程式)：________________________。

解析　由题意可知A为氯气，B为次氯酸，D为盐酸，C为氯化钠，E为次氯酸钠。

答案　(1)Cl2　HClO　HCl

(2)Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO

Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

课后作业：

1．欲除去Cl2中的少量HCl气体，可选用(　　)

A．NaOH溶液 B．饱和食盐水

C．浓硫酸 D．石灰水

解析　利用了HCl极易溶于水而Cl2在饱和食盐水中溶解度很小的原理。

答案　B

2．检验Cl－时所用试剂HNO3的作用是 (　　)

A．防止CO的干扰 

B．防止Cl－的干扰

C．生成Ag2CO3沉淀 

D．防止NO的干扰

解析　检验Cl－加入的AgNO3溶液，能与CO结合生成Ag2CO3白色沉淀，干扰Cl－的检验。

答案　A

3．下列试剂的保存错误的是(　　)

A．漂白粉必须密封保存

B．新制的氯水用棕色瓶保存

C．液溴用一层水封盖再密封保存

D．固体碘放在棕色细口瓶中

解析　漂白粉容易和空气中的二氧化碳反应，所以需要密封；新制的氯水中有次氯酸，见光分解，所以需要用棕色瓶保存；溴有挥发性，所以用一层水进行水封；碘是容易升华的固体，应放在棕色的广口瓶中。

答案　D

4．在制氯气时有如下操作，正确的操作顺序是(　　)

①连接好装置，检查气密性

②缓缓加热，加快反应，使气体均匀逸出

③在圆底烧瓶中加入二氧化锰粉末

④从盛有浓盐酸的分液漏斗中将浓盐酸缓缓滴入烧瓶中

⑤将多余的Cl2用NaOH溶液吸收

⑥用向上排空气法收集氯气

A．①②③④⑤⑥ B．③④②①⑥⑤

C．①④③②⑥⑤ D．①③④②⑥⑤

解析　确定实验室制取气体的操作顺序要注意：①连接好装置后，要先检查气密性，后装药品；②装药品的顺序是先加固体，后加液体；③对于有毒的气体，一定要有尾气处理装置。

答案　D

5．某学生设计如图所示的实验装置，利用氯气与潮湿的消石灰反应制取漂白粉，据此回答下列问题：

(1)在A装置中用固体二氧化锰与浓盐酸在加热条件下制取氯气，反应化学方程式为__________________________________。

(2)漂白粉将在U形管中产生，其化学方程式是_______________________

________________________________________________________________。

(3)C装置的作用是__________________________________________。

(4)家庭中使用漂白粉时，为了增强漂白能力，可加入少量的物质是________。

A．食盐 B．食醋

C．烧碱 D．纯碱

解析　(1)MnO2与浓盐酸在加热条件下发生反应MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；

(2)Cl2与消石灰反应可用于制取漂白粉，化学方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O；

(3)NaOH吸收多余Cl2，防止空气污染；

(4)漂白粉中的Ca(ClO)2与CH3COOH反应生成HClO，因此使用漂白粉时加入少量食醋，能提高漂白粉的漂白能力。

答案　(1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

(2)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O　　(3)吸收多余Cl2，防止空气污染　(4)B

6．实验室里通常用MnO2与浓盐酸反应制取氯气。

(1)在该反应中，如有a个Cl2生成，被氧化的HCl________个，转移电子________个。

(2)某温度下，将Cl2通入NaOH溶液中，反应得到含有ClO－与ClO个数之比为1∶1的混合液，反应的化学方程式是________________________________。

(3)报纸报道了多起卫生间清洗时，因混合使用“洁厕灵”(主要成分是盐酸)与“84消毒液”(主要成分是NaClO)发生氯气中毒的事件。试根据你的化学知识分析，原因是(用离子方程式表示)______ ____________。

解析　(1)当a个Cl2生成，由2HCl～Cl2可知被氧化的HCl为a×2＝2a，转移电子的物质的量为a×(4－2)＝2a；(2)由题意可知反应物为氯气和氢氧化钠，生成物为NaCl、NaClO3、NaClO和H2O，氯元素从0价变为NaClO3中＋5价，两个氯原子失10个电子，氯元素从Cl2的0价变为NaClO中＋1价，两个氯原子失去2个电子，氯元素从0价变为NaCl中－1价，两个氯原子得到2个电子，所以氯化钠前的系数为6，氯酸钠和次氯酸钠前的系数为1，再根据原子守恒就可得到反应的化学方程式为4Cl2＋8NaOH===6NaCl＋NaClO3＋NaClO＋4H2O；(3)次氯酸钠有强氧化性，盐酸有强还原性，两者相遇发生氧化还原反应生成氯气，故离子方程式为Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O。

答案　(1)2a　2a

(2)4Cl2＋8NaOH===6NaCl＋NaClO3＋NaClO＋4H2O

(3)Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O

7．某校化学实验兴趣小组欲采用如图所示的实验装置制备Cl2，同时进行与氯气有关的某些实验，按要求回答问题。

(1)A是浓盐酸，B是二氧化锰，将A滴入B中时发生反应的离子方程式为____________________________。

(2)甲同学用含有146 g HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应制Cl2，结果制得的Cl2小于71 g，这是由于反应过程中盐酸浓度变小造成的。请列举导致盐酸浓度变小的原因：_______________________________________。

(3)在实验室中，乙同学欲用下图中的装置净化氯气，则瓶①②中应盛放的试剂分别是①______________________________________________，

②________________(填试剂名称)。

(4)丙同学将纯净的Cl2通入一定量石灰乳中来制取漂白粉，若通入x个Cl2完全反应，则反应过程中转移电子____________个。

解析　(2)浓盐酸浓度变小是因为二氧化锰和浓盐酸反应过程中消耗HCl，加热时氯化氢挥发，生成的水稀释浓盐酸。(3)制取的氯气中含有氯化氢和水蒸气，净化时应先通过饱和食盐水吸收氯化氢，后通过浓硫酸吸收水蒸气。(4)反应2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O中，1个Cl2参加反应转移1个电子，故通入x个Cl2完全反应，反应过程中转移电子x个。

答案　(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O

(2)①氯化氢挥发；②反应生成水；③反应消耗HCl

(3)饱和食盐水　浓硫酸　(4)x