化学必修 第一册第二节 氯及其化合物第2课时导学案

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第2课时　氯气的实验室制法　氯离子的检验课程解读 课标要点学科素养氯气的实验室制法通过利用氯元素的价态变化设计氯气的实验室制法，以培养学生宏观辨识和微观探析的能力氯离子的检验通过对氯离子的检验方法的学习，培养学生的科学探究与创新意识   (见学生用书P34)知识点一　氯气的实验室制法(1)反应原理：__MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O__。(2)实验装置①A装置为气体__发生__装置，作用是__制备__气体。②B、C装置为气体__净化(或除杂)__装置，B装置的作用是__除去Cl2中的HCl__，C装置的作用是__干燥Cl2__。③D装置为气体__收集__装置，可观察到__有大量的黄绿色气体产生__。④E装置为__尾气处理__装置，作用是__吸收多余的Cl2，防止污染环境__。(3)氯气验满方法：将湿润的淀粉碘化钾试纸放在D装置的集气瓶口，若试纸__变蓝__，则证明气体已经收集满。【小结】实验室制取氯气时的注意事项①盐酸必须为浓盐酸，稀盐酸不与MnO2反应。②装置必须使用分液漏斗，因为此反应需加热，且生成的气体有毒。③加药品前必须检验装置的气密性。④加药品的顺序为先固体后液体。知识点二　氯离子的检验1．实验探究 所加试剂实验现象(加入AgNO3溶液)实验现象(加入稀硝酸)离子方程式稀盐酸__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__2Ag＋＋CO===Ag2CO3↓；__Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋CO2↑＋H2O__自来水(用氯气消毒)__产生白色沉淀____沉淀不溶解____Ag＋＋Cl－===AgCl↓__蒸馏水无明显现象——2．氯离子的检验方法(1)操作方法：向未知溶液中先加__稀硝酸__，再加__AgNO3溶液__。(2)现象：产生__白色沉淀__。(3)原理：__Ag＋＋Cl－===AgCl↓__(填离子方程式)。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)氯气有毒，可用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气。(　√　)(2)实验室制备氯气的发生装置主要有铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、长颈漏斗。(　×　)(3)制备氯气前，需检验整套装置的气密性。(　√　)(4)可改用稀盐酸与MnO2在加热条件下制备氯气。(　×　)(5)实验室用电解饱和食盐水的方法制取氯气。(　×　)(6)检验自来水中的Cl－时，可先用稀盐酸酸化，再加AgNO3溶液。(　×　)(7)某溶液中加入BaCl2溶液产生白色沉淀，说明该溶液中一定有SO。(　×　) 2．下列关于实验室用MnO2制取Cl2的叙述不正确的是(　C　)A．MnO2与浓盐酸共热B．缓慢加热反应C．用向下排空气法收集Cl2D．多余的氯气常用较浓的碱液吸收【解析】由于浓盐酸易挥发，故必须缓慢加热以减少HCl的挥发；Cl2的密度比空气的密度大，故可用向上排空气法收集Cl2；Cl2与碱发生反应：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，故可用较浓的碱液吸收多余的Cl2。3．(1)结合实验原理分析制得的Cl2中含有哪些杂质？应如何将杂质除去？(2)如何检验集气瓶中的氯气已经集满？(3)检验Cl－时，为什么要加稀硝酸？中学阶段，所学的不溶于稀硝酸的白色沉淀有哪些？答：(1)制得的Cl2中含有HCl和水蒸气。先通过盛有饱和食盐水的洗气瓶除去HCl，再通过盛有浓硫酸的洗气瓶除去水蒸气。(2)方法一：将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛Cl2的瓶口，若观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。方法二：将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口，若观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。(3)排除CO等离子的干扰。不溶于稀硝酸的白色沉淀有AgCl、BaSO4。 (见学生用书P35)【情境】舍勒发现氯气是在1774年，当时他正在研究软锰矿(二氧化锰)，当他使软锰矿与浓盐酸混合并加热时，产生了一种黄绿色的气体，这种气体的强烈的刺激性气味使舍勒感到极为难受，但是当他确信自己制得了一种新气体后，他又感到由衷的快乐。氯气的实验室制法(1)化学原理实验室通常用浓盐酸与二氧化锰反应来制备氯气，也可以用高锰酸钾、重铬酸钾、氯酸钾等氧化剂代替二氧化锰。如2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。(2)装置设计：粉末状固体＋液体气体。(3)除杂装置(洗气瓶)——除去Cl2中少量HCl、水蒸气，可将气体先通入饱和食盐水中除去HCl，再通过浓硫酸(或P2O5或CaCl2)除去水。(4)收集装置验满：①观察法——黄绿色；②瓶口处，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝或湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色。(5)吸收装置——烧杯中盛有NaOH溶液(不能用水代替)。氯气有毒，有毒气体必须吸收，防止污染空气。一般用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。(6)实验步骤实验室制取干燥纯净的氯气可按如下思路设计：①发生装置―→②除杂(净化)装置―→③收集装置―→④尾气吸收装置。固＋液气除去HCl除去H2O―→向上排空气集气法―→NaOH溶液吸收。实验装置如图所示：如图是某学生在实验室中制取干燥纯净的氯气及吸收多余氯气的装置图。(1)该装置图中有哪些错误？请分别指出：(可不填满，也可补充)①__使用了稀盐酸__；②__圆底烧瓶下缺少酒精灯__；③__盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒了__；④__两个洗气瓶中导管的进气口与出气口位置颠倒__。(2)在改正后的装置中，各溶液起什么作用？①饱和食盐水起的作用是__吸收氯化氢__。②浓硫酸起的作用是__吸收水蒸气__。③氢氧化钠溶液起的作用是__吸收多余的氯气，防止污染空气__。(3)写出气体发生装置中反应的化学方程式：__MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O__；写出氯气通入氢氧化钠溶液中的化学方程式：__Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O__。1．在制氯气时有如下操作，正确的操作顺序是(　D　)①连接好装置，检查气密性②缓缓加热，控制反应，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．③④②①⑥⑤C．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。2．某研究性学习小组的同学设计了用二氧化锰与浓盐酸反应制取纯净而干燥的氯气的实验，其实验装置如图所示：(1)指出装置中的一处错误：__装置D中导管短进长出__(2)实验开始前必须进行的操作是__检查装置气密性__。(3)如果将过量的二氧化锰与含14.6gHCl的浓盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气明显少于7.1g。其主要原因有__①随着反应进行，浓盐酸浓度减小，变为稀盐酸，不能继续和MnO2反应；②浓盐酸挥发__。(4)装置L的作用是__平衡气压，使液体顺利流下__；装置B的作用之一是除去Cl2中的HCl，其二是__由于Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小，可贮存Cl2__。(5)C中盛装的液体是__浓硫酸__。1．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“各取少量溶液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”。2．物质检验的“三个原则”即一看(颜色、状态)、二嗅(气味)、三实验(加试剂)，根据实验现象的不同，检验离子的方法可归纳为三类：①生成气体，如NH、CO等的检验；②生成沉淀，如Cl－、SO等的检验；③显现特殊颜色，如Cu2＋、Fe3＋等的检验。某同学对一份稀溶液做初步分析后发现，溶液无色、澄清，其中可能含有SO、Na＋、CO、H＋、NO、Cl－等离子中的若干种，然后又做了如下实验，以确定这些离子是否大量存在。①用pH试纸测定溶液的酸碱性，结果pH试纸显红色。②取2mL溶液用BaCl2溶液和稀硝酸进行检验，结果生成了白色沉淀。③对②中所得的混合物充分静置后，取其上层澄清的液体用AgNO3溶液和稀硝酸进行检验，结果又生成了白色沉淀。(1)溶液中一定存在的离子是__H＋、SO__，一定不存在的离子是__CO__。(2)在上述实验操作中，有错误的步骤是__③__(填序号)。对该错误改正的方法是(要作较详细的说明)__另取原溶液2__mL，用AgNO3溶液和稀硝酸进行检验__。(3)改正错误操作后，还不能确定在溶液中是否存在的离子是__Na＋、NO__。【解析】①pH试纸显红色，说明溶液中有大量的H＋，则CO不能大量存在；②用BaCl2溶液和稀硝酸检验时生成了白色沉淀，说明溶液中有SO；③BaCl2溶液中含有Cl－，所以该步操作是错误的，应另取原溶液对Cl－进行检验，以确定溶液中是否存在Cl－。1．用简捷的方法鉴别硫酸铜、碳酸钠、氧化镁三种白色粉末，应选用的试剂是(　C　)A．稀盐酸　　　　　B．紫色石蕊溶液C．水D．氢氧化钠溶液【解析】加入水中后，硫酸铜水溶液呈蓝色，碳酸钠水溶液无色，氧化镁不溶于水。2．有一包粉末，可能由NaCl、Na2CO3、FeCl3、MgCl2中的一种或几种组成。现做如下实验：①取少量粉末，加水溶解得无色透明溶液；②取①所得溶液少许加入NaOH溶液，看不到明显现象；③另取少量粉末滴加稀盐酸，也看不到明显现象。(1)由实验①可知，原粉末中一定没有__FeCl3__；实验②可说明原粉末中没有__MgCl2__；实验③说明原粉末中没有__Na2CO3__。(2)根据上述实验，可得出原粉末是__NaCl__，确定该粉末中的阴离子的操作方法是__取原固体粉末少许溶于蒸馏水中，取该溶液少许于试管中，先加入适量稀硝酸酸化，再滴加硝酸银溶液，若出现白色沉淀，证明原固体成分的阴离子为Cl－__。1．下列装置可应用于实验室制氯气并回收二氧化锰的实验，能达到实验目的的是(　C　)A．用装置甲制取氯气B．用装置乙除去氯气中的少量氯化氢C．用装置丙分离出MnCl2溶液中的固体MnO2D．用装置丁称得回收的二氧化锰质量为5.36g【解析】二氧化锰与浓盐酸反应需要加热，图中仪器没有加热装置，A错误；氯气、氯化氢都能与碳酸氢钠溶液反应，都能被碳酸氢钠溶液吸收，且氯化氢与碳酸氢钠反应生成二氧化碳，引入杂质，B错误；MnO2不溶于水，分离MnCl2溶液中的固体MnO2可用过滤方法，图中装置正确，C正确；托盘天平精确度为0.1g，D错误。2．检验某溶液中是否含有Cl－，正确的操作是(　D　)A．取样，滴加AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成B．取样，先加稀硫酸酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成C．取样，先加盐酸酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成D．取样，加稀硝酸，无明显现象，再加少量AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成【解析】滴加AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，溶液中可能含有SO，故A错误；硫酸和AgNO3反应生成Ag2SO4白色沉淀，故B错误；用盐酸酸化时引入Cl－，所以不能确定原溶液中是否含有Cl－，故C错误；先加稀硝酸，无明显现象，排除CO、SO等离子的干扰，再加AgNO3溶液，有白色沉淀生成即证明原溶液中含有Cl－，故D正确。3．实验室可用下列反应制取氯气：2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。(1)该反应中氧化剂是__KMnO4__；被还原的元素是__Mn__；氧化产物是__Cl2__。(2)用单线桥法标出该反应中电子转移的方向和数目：__2KMnO4＋16HC10e－l(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O__。(3)若该反应有a个KMnO4参加反应，被氧化的HCl为__5a__个，转移电子__5a__个。(用含a的表达式表示)【解析】(1)在2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O中，Mn元素化合价降低，Cl元素化合价升高，则该反应中氧化剂是KMnO4，被还原的元素是Mn，氧化产物是Cl2。(2)反应中，化合价升高的元素是氯元素，失电子，化合价降低的元素是锰元素，得到电子，结合电子守恒规律，用单线桥表示反应中电子转移的方向和数目为2KMnO4＋16HC10e－l(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。(3)根据化学方程式2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，2个KMnO4参加反应，消耗HCl16个，其中被氧化的HCl为10个，转移电子10个，所以若有a个KMnO4参加反应，则转移电子数为5a个，被氧化的HCl为5a个。4．常温常压下，一氧化二氯(Cl2O)为棕黄色气体，沸点为3.8℃，42℃以上会分解生成Cl2和O2，Cl2O易溶于水并与水反应生成HClO。将氯气和空气(不参与反应)按体积比1∶3混合通入含水8%的碳酸钠溶液中制备Cl2O(同时生成一种使澄清石灰水变浑浊的气体和一种盐)，并用水吸收Cl2O(不含Cl2)制备次氯酸溶液。(Cl2在CCl4中的溶解度较大)(1)各装置的连接顺序为__A__→__D__→__B__→C→__E__。(2)装置B中多孔球泡和搅拌棒的作用是__加快反应速率，使反应充分进行__；装置C的作用是__除去Cl2O中的Cl2__。(3)B中的化学方程式为__2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋2NaCl＋CO2__。(4)反应过程中，装置B需放在冷水中，其目的是__防止反应放热后温度过高导致Cl2O分解__。【解析】装置A用二氧化锰和浓盐酸共热制备氯气，浓盐酸具有挥发性，制得的氯气中混有氯化氢气体，将混合气体通过盛有饱和食盐水的装置D除去氯气中的氯化氢气体，同时将氯气和空气形成1∶3的混合气体通入B装置，氯气在装置B中与含水8%的碳酸钠溶液充分反应制备Cl2O，反应制得的Cl2O气体中混有二氧化碳和未反应的Cl2，装置C中盛有的四氯化碳用于吸收除去Cl2O中的Cl2，装置E中水与Cl2O反应得到次氯酸溶液。(1)由分析可知，各装置的连接顺序为A→D→B→C→E。(2)装置B中多孔球泡和搅拌棒使氯气和含水8%的碳酸钠溶液充分接触，加快反应速率，使反应充分进行；反应制得的Cl2O气体中混有二氧化碳和未反应的Cl2，装置C中盛有的四氯化碳用于吸收除去Cl2O中的Cl2。(3)氯气在装置B中与含水8%的碳酸钠溶液充分反应生成NaCl、Cl2O和CO2，反应的化学方程式为2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋2NaCl＋CO2。(4)由题给信息可知，Cl2O在42℃以上会分解生成Cl2和O2，为防止反应放热后温度过高导致Cl2O分解，装置B需放在冷水中。5．小明在家里阅读“84”消毒液的说明书时发现有以下信息(见表)： 药品名称84消毒液主要成分NaClO，有效氯含量50.0～60.0g/L注意事项不可与其他洗涤剂或消毒液混合使用用法用量稀释后浸泡或洗刷白色衣物、浴缸等1∶200水溶液餐饮具、瓜果等1∶100水溶液(1)消毒液不能与洁厕灵(主要成分是盐酸)混用，是因为__2H＋＋Cl－＋ClO－===H2O＋Cl2↑__(用离子方程式表示)。(2)请用离子方程式表示消毒液要密封保存的原因：__ClO－＋H2O＋CO2===HCO＋HClO__(已知产物之一为酸式盐)，遮光是为了防止__HClO__分解。【解析】 (1)消毒液中含有次氯酸钠，与盐酸发生氧化还原反应生成有毒气体氯气，所以不能混用，离子方程式为2H＋＋Cl－＋ClO－===H2O＋Cl2↑。(2)若不密封，NaClO与空气中的二氧化碳反应，离子方程式为ClO－＋H2O＋CO2===HCO＋HClO；次氯酸不稳定，光照条件下分解，所以遮光是为了防止生成的HClO分解。