新人教版高中化学必修第一册第二章海水中的重要元素__钠和氯高效作业10第2课时氯气的实验室制法氯离子的检验含解析

第2课时　氯气的实验室制法　氯离子的检验

(见学生用书P107)

[A级　新教材落实与巩固]

1．实验室制取氧气的试管壁附有MnO2，除去MnO2可用的试剂是(　D　)

A．蒸馏水B．KOH溶液

C．稀盐酸D．热的浓盐酸

【解析】MnO2可以与热的浓盐酸反应，D项正确。

2．用下列两种方法制取氯气：

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

则所得氯气(　A　)

A．②比①多B．①比②多

C．一样多D．无法比较

【解析】由HCl与MnO2反应的化学方程式可知，146gHCl与87gMnO2恰好完全反应。但MnO2只与浓盐酸反应。①中反应进行一段时间后，随盐酸浓度降低，反应不再进行，故146gHCl不能完全反应；②中浓盐酸足量，故MnO2可完全反应。因此②制得气体多。

3．下列关于实验室制取氯气的说法正确的是(　D　)

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】若用长颈漏斗代替分液漏斗，则无法控制浓盐酸的用量，并且浓盐酸易挥发，易污染空气，A错误；氯气有毒，在讲台上直接做氯气的制备实验，容易造成中毒事故，应该在通风橱中进行，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，则证明氯气已收集满，D正确。

4．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(　C　)

A.　　B.　　　　C.　　　　　　D.

【解析】A项，集气瓶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，可能使橡胶塞弹出，错误；B项，因为Cl2的密度比空气大，Cl2应从短管进，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；D项，由于Cl2和NaOH溶液反应，所以不能收集到Cl2，错误。

5．实验室制取氯气时，二氧化锰也可以由氧化性更强的高锰酸钾、氯酸钾等替代，其中高锰酸钾与浓盐酸的反应原理为2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。若用高锰酸钾与浓盐酸反应制备氯气，下列装置最合适的是(　D　)

　A.　　　　B.　　　　C.　　　　　D.

【解析】高锰酸钾与浓盐酸反应制备氯气属于固液不加热的类型，D正确。

6．某化学小组用如图所示装置制取氯气，下列说法正确的是(　C　)

A．该装置图中只存在两处错误

B．该实验中收集氯气的方法正确

C．为了防止氯气污染空气，必须用浓氢氧化钠溶液进行尾气处理

D．在集气瓶的导管口处放一片用淀粉溶液润湿的试纸，可以证明是否有氯气逸出

【解析】该装置存在的错误：用长颈漏斗滴加液体，没有用酒精灯加热，收集时从短管进气，没有尾气处理装置等，A项错误；收集气体时Cl2应从长管进，B项错误；Cl2有毒，能和NaOH溶液反应，可用NaOH溶液吸收，C项正确；Cl2不能使淀粉变蓝，淀粉溶液不能用于检验氯气，D项错误。

7．实验室利用如图所示装置制备干燥、纯净的氯气。下列有关叙述不正确的是(　B　)

A．本实验操作顺序：检验装置气密性→添加固体药品→添加液体药品→加热

B．装置Ⅱ、Ⅲ中的试剂依次为浓硫酸、饱和NaCl溶液

C．氯气密度比空气大，故装置Ⅳ中长导管进气，短导管出气

D．装置Ⅴ中反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

【解析】本实验的操作顺序：检验装置气密性→在圆底烧瓶中添加固体药品二氧化锰→通过分液漏斗添加液体药品浓盐酸→加热制取氯气，净化干燥后收集，且注意尾气处理，A项正确；装置Ⅱ、Ⅲ中的试剂依次为饱和NaCl溶液、浓硫酸，以除去氯气中的氯化氢气体和干燥氯气，B项不正确；氯气密度比空气大，故装置Ⅳ中长导管进气，短导管出气，利用排空气法收集，C项正确；装置Ⅴ中多余的氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O, D项正确。

8．某同学在一张pH试纸上滴几滴新制的氯水，现象如图所示，下列有关该实验的说法正确的是(　B　)

A．该实验说明Cl2分子具有漂白性

B．该实验说明H＋的扩散速度比HClO分子快

C．将实验后的pH试纸在酒精灯上微热，试纸又恢复为原来的颜色

D．若用久置的氯水进行上述实验，现象完全相同

【解析】HClO具有漂白性，Cl2无漂白性，故A错误；由实验可知，滴加氯水的区域变白色，而周围变成红色，可说明H＋的扩散速度比HClO分子快，故B正确；次氯酸的漂白性不具有可逆性，加热不能恢复到原来的颜色，故C错误；久置氯水的主要成分为稀盐酸，无漂白性，故D错误。

9．某研究小组设计了图示装置制备消毒液(主要成分为NaClO)，并查阅到下列资料：氯气和水的反应为放热反应，在加热情况下卤素单质和碱液发生反应：3X2＋6OH－5X－＋XO＋3H2O。回答下列问题。

(1)装置中的大试管内发生反应的离子方程式为　　

__Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O__。

(2)装置中能否省去饱和NaCl溶液的洗气瓶？__不能__，理由是__氯气中混有的HCl气体进入大试管中也会和氢氧化钠溶液反应，降低NaClO的产量和纯度__。

(3)装置中能否省去盛浓硫酸的洗气瓶？__能__，理由是__少量水蒸气进入试管中不影响反应__。

(4)装置中能否省去盛冰水的烧杯？__不能__，理由是__氯气和水的反应是放热反应，反应时温度升高，会引起副反应生成NaClO3__。

【解析】(1)产生的Cl2在冰水浴条件下和NaOH发生反应制得消毒液。(2)必须通过饱和NaCl溶液除去HCl，否则HCl和NaOH溶液反应生成NaCl，降低NaClO的产量和纯度。(3)干燥装置可以省略，因为少量水蒸气不影响反应。(4)冷却装置不可省略，因为题给信息“氯气和水的反应是放热反应”，温度升高，会引起副反应：3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O。

[B级　素养养成与评价]

10．二氧化锰(MnO2)与浓盐酸混合加热可得到氯气，如图是制取Cl2，并探究Cl2化学性质的装置图。

(1)圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为__MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O__。

(2)若要得到干燥纯净的气体，则B中应盛放的试剂是__饱和食盐水__，作用是__吸收混合气体中的HCl__；C中应盛放的试剂是__浓硫酸__，作用是__吸收混合气体中的水蒸气__。

(3)E中若装有淀粉碘化钾溶液，能观察到的实验现象是__溶液变蓝__。

(4)Cl2的密度比空气__大__，且__能__(填“能”或“不能”)溶于水，难溶于饱和食盐水，因此可用__向上排空气__法或排饱和食盐水法收集。

(5)G中的试剂可为__NaOH溶液(答案合理即可)__。

(6)甲同学用含有73gHCl的浓盐酸与足量的MnO2反应制取Cl2，结果制得Cl2的质量小于35.5g，这是由反应过程中盐酸的浓度变小造成的。请说明导致盐酸浓度变小的原因：__反应消耗HCl；氯化氢挥发；反应生成水__。

【解析】(1)二氧化锰(MnO2)与浓盐酸混合加热可得到氯气：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)氯气中含有氯化氢和水蒸气，通过饱和食盐水可吸收氯化氢；通过浓硫酸可吸收水蒸气。(3)氯气能将I－氧化为碘单质，淀粉在碘单质的作用下变蓝。(5)氯气可用氢氧化钠溶液吸收。(6)浓盐酸与MnO2反应生成Cl2的过程中，随着反应的进行，HCl不断被消耗，且部分HCl挥发，反应中有水生成，这些因素都导致盐酸浓度变稀，稀盐酸与MnO2不反应。

11．纯净干燥的氯气与熔融金属锡反应可制备SnCl4 , 某化学小组的同学设计了如下实验装置进行制备。

已知：①金属锡的熔点为232℃，化学活动性与铁相似；②SnCl4的沸点为114℃；③SnCl4易与水反应。

请回答：

(1)装置Ⅳ中发生反应的化学方程式为__2Cl2＋SnSnCl4__。

(2)装置Ⅴ的作用是__冷凝SnCl4__。

(3)装置Ⅵ最好选用下列装置中的__C__(填字母，下同)。

(4)为了顺利完成实验，点燃酒精灯的正确操作是__B__。

A．先点燃Ⅳ处酒精灯，后点燃Ⅰ处酒精灯

B．先点燃Ⅰ处酒精灯，后点燃Ⅳ处酒精灯

C．同时点燃Ⅰ、Ⅳ两处酒精灯

【解析】(1)装置Ⅳ是Sn和Cl2反应的装置，加热条件下，反应的化学方程式为2Cl2＋SnSnCl4。(2)SnCl4的沸点较低，装置Ⅴ中的冰水可以使得SnCl4冷凝，得到液体。(3)氯气有毒，需要进行尾气处理，故装置Ⅵ应为尾气处理装置，用于吸收未反应完的氯气，SnCl4易与水反应，所以装置Ⅵ还要能防止水蒸气进入，所以装置Ⅵ中的试剂最好选用碱石灰。(4)为了制备SnCl4，应该先使整套装置充满氯气再进行制备SnCl4的反应，所以应先点燃Ⅰ处酒精灯，后点燃Ⅳ处酒精灯。

12．如图为氯元素的化合价与物质类别的关系图，利用下图可以从不同角度研究含氯物质的性质及其转化关系，图中甲～辛代表的物质均含氯元素。回答下列问题。

(1)丙的化学式为__ClO2__；从组成和性质上分析，丁属于__酸性__(填“酸性”或“碱性”)氧化物。

(2)图中甲、乙、丁、戊中，属于电解质的是__HCl__、HClO__(填化学式)；根据氯元素的化合价判断，乙物质__bd__(填字母)。

a．只有氧化性

b．既有氧化性又有还原性

c．只有还原性

d．既能做氧化剂也能做还原剂

(3)电解甲溶液制备己的化学反应为甲＋H2O→己＋H2，反应中甲与H2O的分子个数之比是__1∶4__。

(4)庚是漂白粉的有效成分，用乙制取庚反应的化学方程式为__2Cl2＋2Ca(OH)2===Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O__。

(5)辛在MnO2催化下受热分解可制备一种常见气体，这种气体的化学式是__O2__。

【解析】(1)丙中氯元素的化合价为＋4价，丙为氧化物，所以丙是二氧化氯；丁是氯元素化合价为＋7价的氧化物，为七氧化二氯，能与碱反应生成盐和水，为酸性氧化物。(2)甲为氯化氢，乙为氯气，丁为七氧化二氯，戊为次氯酸，属于电解质的为HCl和HClO。乙为氯气，氯元素的化合价为0价，处于氯元素的中间价态，既有氧化性又有还原性，既能做氧化剂也能做还原剂。(3)甲为氯化氢，己为高氯酸，反应中氯元素化合价由－1价变为＋7价，氢元素化合价由＋1价变为0价，根据得失电子数相等，n(HCl)∶n(H2O)＝1∶4。(4)庚为次氯酸钙，乙为氯气，氯气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===Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O。(5)辛中氯元素的化合价为＋5价，且是一种盐，可为氯酸钾，它在二氧化锰催化作用下分解生成氯化钾和氧气。