2020-2021学年第二节 氯及其化合物学案设计

2022-2023学年高一化学同步学习高效学与练（自主学案）

第二章  海水中的重要元素——钠和氯

第二节  氯及其化合物

第2课时  氯气的实验室制法 氯离子的检验

课程学习目标

1.掌握氯气的实验室制法；

2.了解氯离子的检验方法；

3.初步了解卤族元素。

学科核心素养

1．通过对“氯气的实验室制法”的学习，培养实验探究和创新意识。

2．通过对“氯离子检验”的学习，培养宏观辨识与微观探析能力。

3．通过对“卤族元素”的初步学习，认识性质变化具有一定规律性和特殊性。

【知识回顾】

1．实验室制取气体时，如何确定气体的发生装置？   依据反应物的状态及反应条件(如是否需要加热等)。  

2．气体的收集方法

【新知学习】

一．氯气的实验室制法

1.反应原理：   MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O  

离子方程式：   MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O  

2.药品：二氧化锰、浓盐酸

3.制备装置类型：     固体＋液体气体    

4.仪器和装置 ：

 分液漏斗、圆底烧瓶、石棉网、铁架台、酒精灯、广口瓶                                                         

5.除杂：    饱和食盐水    ；干燥：    浓硫酸    

6.收集方法：   向上排空气法   或   排饱和食盐水法 

7.尾气处理：玻璃导管通入      氢氧化钠      溶液中；

不用Ca(OH)2 溶液吸收的原因是Ca(OH)2溶解度小，溶液浓度低，吸收不完全。

8.注意事项：

①应使用分液漏斗；

②烧瓶下应垫石棉网；

③应用酒精灯加热；

④应用浓盐酸；

⑤多余Cl2应通入     氢氧化钠     溶液中；

⑥MnO2在该反应中作氧化剂，也可用KMnO4代替，故酸化高锰酸时不可用盐酸酸化；

⑦随着盐酸浓度变稀，不能再反应生成氯气，也就是说MnO2过量，盐酸也不会反应完全。

9.其它实验室制氯气的反应原理

       ①16HCl＋2KMnO4===2KCl＋2MnCl2＋8H2O＋5Cl2↑；      

       ②6HCl(浓)＋KClO3===KCl＋3H2O＋3Cl2↑；               

       ③4HCl＋Ca(ClO)2===CaCl2＋2H2O＋2Cl2↑。               

二．Cl－的检验

实验2-9

向三支试管中分别加入2-3ml稀盐酸、NaCl、Na2CO3溶液，然后各滴入几滴AgNO3溶液，观察现象，再分别加入少量稀硝酸，观察现象。

根据上述实验现象，检验Cl－要排除CO32－等离子的干扰，应该    先在被检测的溶液中滴入适量稀硝酸，       

    使其酸化，再加AgNO3溶液，如产生白色沉淀，可判断溶液中含有Cl－。              

【知识进阶】

一．Cl－的检验

【问题探究】

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？为什么？

不一定含Cl－，CO与Ag＋反应也生成白色沉淀。

2．检验Cl－时为何要加入稀硝酸？

防止CO等离子的干扰。

【知识归纳总结】

1．检验待测液中含有Cl－的一般答题模板

待测液白色沉淀，证明待测液中含Cl－。

2．溶液中Cl－检验的注意事项

要排除CO、PO等离子的干扰，它们与Ag＋生成的沉淀溶于稀硝酸，故一般先在待测液中加入稀硝酸酸化，以排除CO等离子的干扰。

【典例1】在某未知液中加入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－

【答案】C

【解析】

能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体应是CO2，又因为加入稀硝酸后沉淀部分溶解，故原溶液中除含有CO外，还有Cl－。

〔变式训练2〕检验某未知溶液中是否含有氯离子(Cl－)，正确的操作是(　 　)

A．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生

B．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生，加入盐酸，沉淀不消失

C．向未知溶液中加入稀硝酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生

D．向未知溶液中加入稀盐酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生

【答案】C

【解析】

A操作不正确，它不能排除CO等的干扰；B操作不正确，若未知溶液中含CO，其与Ag＋生成的Ag2CO3跟盐酸反应时，生成AgCl白色沉淀；D操作不正确，用盐酸酸化，引入了Cl－。

三．成盐元素——卤素

1.卤族元素

在元素周期表中，与氯元素处于同一纵行的元素还有：  F、 Cl、 Br、 I  ，这些元素最外层都有  7  个电子，都是  非金属  元素，都能与Na、K、Ca、Mg等金属反应生成盐，统称为   卤素   。(X2表示)

2.卤素单质的化学性质

(1)氧化性：F2 > Cl2 > Br2 > I2

(2)与H2的化合反应

注：a、HX都极易溶于水，在潮湿空气中都能产生白雾。

b. HX水溶液都是酸,酸性强弱为：HF < HCl < HBr < HI，且HF为弱酸，其余为强酸。

c. HX的还原性强弱为：HF < HCl < HBr < HI

(3)与水的反应

 F2：  2F2 + 2H2O=4HF + O2

 Cl2、Br2、I2：    X2 + H2O = HX + HXO

3.卤素单质及其化合物的用途

（1）单质：F2可制取HF；Br2制备溴化物和溴酸盐；I2遇淀粉变蓝，用于检验碘盐。

（2）AgX：只有AgF可溶，AgCl白色↓，AgBr浅黄色↓，AgI黄色↓。

AgBr用于制变色眼镜和照相底片，AgI常用于人工降雨。

【典例2】下列关于卤素的叙述正确的是(　　)

①卤素的钾盐中，最易被氧化的是氟化钾　

②氯气跟水反应时，水既不是氧化剂也不是还原剂

③溴化银具有感光性，碘化银不具有感光性　

④某溶液与淀粉­KI溶液反应出现蓝色，则证明该溶液是氯水或溴水　

⑤氟气跟氯化钠水溶液反应，一定有氟化氢和氧气生成　

A．①⑤　　　　　　　　　 B．③④

C．②⑤   D．②④

【答案】C　

【解析】易被氧化的物质应具有较强还原性，各卤素离子中，I－的还原性最强，故卤素的钾盐中，最易被氧化的是KI，①错误；卤化银中除AgF外均有感光性，③错误；能与淀粉­KI溶液反应出现蓝色现象的，除氯水或溴水外，还可以是碘水等，④错误。

【效果检测】

1．（2020·宁夏回族自治区贺兰县景博中学高一月考）在自来水的生产中，常通入适量氯气进行杀菌消毒，氯气与水反应的产物之一是盐酸。市场上有些不法商贩为牟取暴利，利用自来水冒充纯净水桶装出售。为辨别真伪，可用下列哪一种试剂来鉴别（       ）

A．酚酞试液 B．氯化钡溶液 C．氢氧化钠溶液 D．硝酸银溶液

【答案】D

【解析】

因纯净水销售中不含氯离子，而自来水中含氯离子，所以向两样品中加入硝酸银溶液，变浑浊的自来水，反之是纯净水，而A、B、C现象相同，不能鉴别，

故选D。

2．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

【答案】B

【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。

3．（2020·四川省高一期末）下列离子检验的方法不正确的是（  ）

A．某溶液中加入硝酸银溶液生成白色沉淀，说明原溶液中一定有Cl-离子

B．某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液生成白色沉淀，说明原溶液中可能有SO42-离子

C．某溶液中加入氢氧化钠溶液生成蓝色沉淀，说明原溶液中一定有Cu2+离子

D．某溶液中加入稀硫酸溶液产生无色气体，说明原溶液中可能有CO32-离子

【答案】A

【解析】

A．碳酸银、硫酸银等也是白色沉淀，某溶液中加入硝酸银溶液生成白色沉淀，溶液中不一定有Cl-，故A错误；

B．加入氯化钡溶液有白色沉淀产生，再加盐酸，沉淀不消失，沉淀可能为AgCl，则原溶液不一定有SO42-，故B正确；

C．蓝色沉淀为氢氧化铜，可说明溶液中含有铜离子，故C正确；

D．加入稀盐酸产生无色气体，该气体可能为二氧化碳、二氧化硫气体，溶液中可能含有碳酸根离子或亚硫酸根离子等，故D正确；

故选A。

【点睛】

明确常见离子的性质及检验方法为解题的关键。本题的易错点为B，要注意硫酸根离子具有时试剂的加入顺序不能颠倒。

4．实验室用下列两种方案制氯气：①用含有HCl 146g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87gMnO2与足量的浓盐酸反应。所得的氯气（   ）

A．②比①多 B．①比②多 C．一样多 D．无法比较

【答案】A

【解析】

反应化学方程式为MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O；理论计算：①含HCl146g的浓盐酸与足量的MnO2反应，4HCl～Cl2，可得氯气1mol，但随盐酸浓度变稀，溶质HCl不可能全部反应，故实际生成氯气应小于1mol；②用87gMnO2与足量浓盐酸反应，因为浓盐酸足量，可以使87gMnO2全部反应，故生成氯气为1mol；所以②＞①，故A正确；

故选A。

5．（2020·云南省高一期末）已知：氯化铁易吸收空气中的水分而潮解。某同学利用如图装置制备无水氯化铁，下列有关说法错误的是（   ）

A．装置A的名称是分液漏斗

B．装置C、D中依次盛有浓硫酸、饱和食盐水

C．装置E和装置F之间缺少一个干燥装置，没法制得无水氯化铁

D．装置F的目的是吸收多余的尾气，以防污染空气

【答案】B

【解析】

A．装置A是分液漏斗，A正确；

B．A中制得的氯气含HCl杂质，先除杂再干燥，故装置C为饱和食盐水，装置D为浓硫酸，B错误；

C．装置E右侧也应增加干燥装置，防止F中水蒸气进入E中使氯化铁潮解，故装置E和装置F之间缺少一个干燥装置，C正确；

D．氯气是大气污染物，装置F的目的是吸收多余的尾气，以防污染空气，D正确；

答案选B。

6．如图所示。若关闭阀门Ⅰ，打开阀门Ⅱ，让一种含氯气的气体经过甲瓶后，通入乙瓶，布条不褪色；若关闭阀门Ⅱ，打开阀门Ⅰ，再通入这种气体，布条褪色。甲瓶中所盛的试剂可能是(　　)

①浓硫酸　②饱和氯化钠溶液　③亚硫酸钠溶液

④饱和碳酸氢钠溶液

A．①②③　　　　　　　　　　 B．②③④

C．①②④   D．①③④

【答案】D　

【解析】

Cl2与H2O反应生成的HClO具有漂白作用。气体通过甲瓶后不能使有色布条褪色，可能有两个原因：一是甲瓶中溶液将Cl2干燥，二是甲瓶中溶液能吸收Cl2。浓H2SO4吸水，Na2SO3溶液、饱和NaHCO3溶液都能与Cl2发生反应。

7．为了证明氯酸钾晶体中含有氯元素,选用下面给出的试剂和操作进行验证。其操作顺序正确的是(　　)

①滴加AgNO3溶液　②加水溶解　③过滤、取滤液　④与二氧化锰混合加热　

⑤加稀硝酸　⑥与浓盐酸反应　⑦与NaOH溶液混合加热

A.⑥⑦①⑤ B.⑥⑦     C.④②③①⑤ D.②①⑤

【答案】C

【解析】

氯酸钾晶体中无Cl-,要证明氯酸钾晶体中含有氯元素,就必须使之产生Cl-。故可通过与MnO2混合加热使之分解产生KCl,然后再通过检验Cl-的存在,证明其含有氯元素。由于MnO2不溶于水,故可通过加水溶解、过滤的方法分离出MnO2,然后向滤液中加AgNO3溶液和稀硝酸进行验证。

8．在实验室中用二氧化锰与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:

(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淀粉KI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)写出下列化学反应的化学方程式:

①气体发生装置中进行的反应: 　。 

②NaOH溶液中发生的反应: 　。 

【答案】(1)E　C　D　A　B　H　G　F

(2)除去氯气中的HCl杂质　吸收多余的氯气

(3)试纸变蓝　2KI+Cl22KCl+I2

(4)①MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O

②2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O

【解析】

(1)按照制备气体的“反应装置→除杂装置→收集装置→尾气处理装置”的顺序可确定仪器连接的正确顺序。

(2)题述装置中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl杂质,浓硫酸的作用是干燥Cl2,NaOH溶液的作用是吸收多余的Cl2。

(3)湿润的淀粉KI试纸遇Cl2时发生反应Cl2+2KI2KCl+I2,淀粉遇I2变蓝。