高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二章 海水中的重要元素——钠和氯第二节 氯及其化合物学案及答案

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二章 海水中的重要元素——钠和氯第二节 氯及其化合物学案及答案，共9页。学案主要包含了氯气的实验室制法，氯离子的检验等内容，欢迎下载使用。

一、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)eq \(=====,\s\up10(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up10(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。
2．实验装置
A B C
(1)仪器a的名称分液漏斗，仪器b的名称圆底烧瓶。
(2)Cl2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。
(4)A装置中导出的气体有Cl2、HCl、H2O(g)等。
实验室制O2、CO2的试剂一般是什么？怎样收集？写出制取O2、CO2的化学方程式。
[提示] 制O2的试剂一般为双氧水和MnO2、2H2O2eq \(=====,\s\up10(MnO2))2H2O＋O2↑，排水法收集；制CO2的试剂一般为大理石和稀盐酸，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，向上排空气法收集。
二、氯离子(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↓(离子方程式)。
(4)加入稀硝酸的目的：排除COeq \\al(2－,3)等离子的干扰。
(1)若在某无色溶液中加入AgNO3溶液，产生白色沉淀，则溶液中一定含有Cl－吗？
(2)若被检验的溶液中既有Cl－也含有SOeq \\al(2－,4)，应如何检验是否含有Cl－？
[提示] (1)不一定。因为Ag＋也可与COeq \\al(2－,3)等反应生成白色的Ag2CO3沉淀。
(2)因为Ag2SO4微溶于水，SOeq \\al(2－,4)的存在会干扰Cl－的检验，故先加足量Ba(NO3)2溶液除去溶液中的SOeq \\al(2－,4)，然后再加入硝酸酸化的AgNO3溶液，看是否产生白色沉淀，检验Cl－的存在。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)在某溶液中滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀说明该溶液中有Cl－( )
(2)在某溶液中先滴加盐酸，再滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明溶液中有Cl－( )
(3)在某溶液中先滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀，再滴加盐酸，沉淀不消失，说明溶液中有Cl－( )
(4)在某溶液中滴加用HNO3酸化的AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明溶液中有Cl－( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)√
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？为什么？
[答案] 否，P2O5为固体，不能放于洗气瓶，应放于干燥管中。
(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还可用什么法？
[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．Cl2的实验室制法
(1)反应原理
MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up10(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
[注] MnO2足量，HCl不能完全反应，因为浓盐酸变稀后，反应停止。
(2)仪器装置
装置特点：固＋液eq \(――→,\s\up10(△))气。
(3)除杂装置：分别用盛有饱和食盐水和浓H2SO4的洗气瓶除去Cl2中的HCl和H2O(g)。干燥也可用固体干燥剂P2O5、CaCl2等，但固体干燥剂需用干燥管或U形管。
(3)收集方法
①向上排空气法(Cl2的密度大于空气的密度)。
②排饱和食盐水法(Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去实验过程中挥发产生的HCl气体)。
(4)验满方法
①将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛Cl2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Cl2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
Cl2有毒，易污染空气，需用NaOH溶液吸收。
2．实验室制取氯气的其他方法
可用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等氧化剂代替MnO2与浓盐酸反应(不需加热)，如2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O。
1．18世纪70年代，瑞典化学家舍勒将软锰矿与浓盐酸混合加热，发现了氯气的制备方法，至今还是实验室制备氯气的主要方法。下列关于实验室制氯气的说法中正确的是 ( )
A．浓盐酸在反应中起到酸性和氧化剂作用
B．将87 gMnO2和足量浓盐酸反应，与将含有146 g
HCl的浓盐酸与足量MnO2反应制得的氯气一样多
C．为防止氯气污染环境，必须进行尾气处理，可选用澄清石灰水
D．收集氯气时，可采用湿润的淀粉KI试纸进行验满
D [A项，浓盐酸在反应中未起氧化剂作用，而是还原剂，错误；B项，浓盐酸变稀时，反应可能停止，二者制得的氯气不一样多，错误；C项，澄清石灰水浓度小，不能作为吸收尾气Cl2的吸收剂，错误；D项，Cl2把I－氧化为I2，I2遇淀粉变蓝，正确。]
2．已知KMnO4在常温下与浓盐酸反应生成Cl2，如图是用KMnO4与浓盐酸反应制取Cl2的简易装置，下列叙述不正确的是( )
① ② ③
A．在试管①中盛有饱和食盐水，用试管②收集Cl2
B．用试管①收集Cl2，试管②可防止NaOH溶液倒吸入试管①中
C．③用于吸收多余的Cl2，防止污染环境
D．用该装置收集到的Cl2中会混有HCl气体和水蒸气
A [根据导管的长短可知试管①用于收集Cl2，试管②用于防止NaOH溶液倒吸入试管①中，A错误，B正确；NaOH溶液吸收多余的Cl2，防止污染环境，C正确；浓盐酸易挥发，①中收集到的Cl2中混有HCl和水蒸气，D正确。]
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＋＋COeq \\al(2－,3)===Ag2CO3↓，Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑
在检验Cl－时为了排除CO eq \\al(2－,3)干扰可加稀HNO3，为了排除SO eq \\al(2－,4)干扰可用足量BaNO32先除去SO eq \\al(2－,4)再检验Cl－。
3．某溶液的溶质可能由下列离子组成：Cl－、SOeq \\al(2－,4)、COeq \\al(2－,3)、H＋、Ba2＋、Na＋，某同学进行了如下实验：(1)向溶液中加入过量的BaCl2溶液，有白色沉淀产生，过滤；(2)向(1)中滤液里加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生；(3)将(1)中的沉淀加入稀盐酸中，沉淀部分消失，有气体产生。依据以上实验可以推断，原溶液中一定含有________；一定没有________；可能含有________。
[解析] 实验(1)说明原溶液中没有Ba2＋；由实验(3)中白色沉淀部分消失、产生气体可知一定含有SOeq \\al(2－,4)(BaSO4不溶于盐酸)、COeq \\al(2－,3)(BaCO3溶于盐酸)；由于加入BaCl2溶液引入了Cl－，所以不能由实验(2)确定原溶液中是否含Cl－；而COeq \\al(2－,3)与H＋不能大量共存，所以原溶液中肯定不含有大量H＋，则一定含有Na＋。
[答案] SOeq \\al(2－,4)、COeq \\al(2－,3)、Na＋ H＋、Ba2＋ Cl－
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．下列关于实验室制取Cl2的说法正确的是 ( )
A．将混有HCl的Cl2通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶除去杂质
B．实验室制取Cl2，浓盐酸体现酸性和氧化性
C．实验室用如图装置除去Cl2中的少量HCl气体
D．实验室制备Cl2，可用排饱和食盐水集气法收集
D [混有HCl的Cl2通过饱和NaHCO3溶液反应生成CO2，引入新的杂质，并且消耗Cl2，A项错误；实验室制取Cl2，浓盐酸体现酸性和还原性，B项错误；用饱和食盐水除去Cl2中的HCl气体时，气体应长导管进短导管出，C项错误；Cl2在饱和食盐水中的溶解度比在水中的小，故实验室可用排饱和食盐水法收集Cl2，D项正确。]
3．某溶液中含有大量的Cl－、COeq \\al(2－,3)、OH－3种阴离子，如果只取一次该溶液就能够分别将3种阴离子依次检验出来，下列实验操作顺序中，正确的是 ( )
①滴加Ba(NO3)2溶液 ②过滤 ③滴加Mg(NO3)2溶液 ④滴加AgNO3溶液
A．①②④②③B．④②①②③
C．①②③②④D．④②③②①
C [Cl－用AgNO3溶液检验，COeq \\al(2－,3)用Ba(NO3)2溶液检验，OH－用Mg(NO3)2溶液检验。因为COeq \\al(2－,3)和Mg2＋、Ag＋都反应，所以先检验COeq \\al(2－,3)，又由于OH－和Ag＋产生白色的AgOH沉淀，AgOH极不稳定，立即分解成棕黑色的Ag2O，故Cl－的检验在OH－之后，检验每种离子后将沉淀过滤分离，所以操作顺序为①②③②④，故选C。]
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)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)eq \(=====,\s\up10(△),\s\d10( ))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
②2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O学 习 任 务
1．根据Cl2的性质，掌握Cl2的实验室制法(发生、除杂、收集和尾气处理)，培养学生的“科学探究与创新意识”的核心素养。
2．掌握Cl－的一般检验方法(试剂、步骤)，培养学生的“证据推理与模型认知”的核心素养。
实验现象
离子方程式
加入AgNO3
溶液
加入稀硝酸
稀盐酸
产生白色沉淀
沉淀不溶解
Ag＋＋Cl－===AgCl↓
NaCl溶液
产生白色沉淀
沉淀不溶解
Ag＋＋Cl－===AgCl↓
Na2CO3溶液
产生白色沉淀
沉淀溶解，放出无色气体
2Ag＋＋COeq \\al(2－,3)===Ag2CO3↓、
Ag2CO3＋2H＋===
2Ag＋＋CO2↑＋H2O
氯气的实验室制法
Cl－的检验及其推断