第10讲 氯气的实验室制法及Cl－的检验（讲义）-高一化学同步精品讲义（人教必修第一册 ）

 知识点一：一、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                     ，离子方程式为                                   。2．实验装置A       B      C(1)仪器a的名称              ，仪器b的名称                。(2)Cl2的收集方法是                   。(3)烧杯中NaOH溶液的作用是                                。(4)A装置中导出的气体有                        等。微警示【即学即练1】1．实验室用如图装置制备AlCl3，下列说法正确的是 A．仪器a中加入的药品是二氧化锰固体B．装置B的作用是吸收Cl2中的水蒸气C．反应过程中装置D的实验现象是产生大量棕黄色的烟D．为保证产物的纯净，应待装置D中充满黄绿色气体时再加点燃D处精灯2．下列有关氯气的实验装置或操作能达到实验目的的是A．制取B．除去中的C．干燥D．证明氯的非金属性强于溴 A．A B．B C．C D．D3．关于电解水溶液，下列叙述正确的是A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈红色D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性4．下列关于电解饱和氯化钠溶液的说法不正确的是（       ）A．电解产物为和NaB．电解过程中产生了黄绿色气体C．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，然后滴加酚酞溶液，溶液呈红色D．用排水法可以收集到较纯净的氢气知识点二：  二、氯离子(Cl－)的检验1．实验探究 实验现象离子方程式加入AgNO3溶液加入稀硝酸稀盐酸①                ②              Ag＋＋Cl－===AgCl↓NaCl溶液③                   ④              ⑤              Na2CO3溶液⑥              ⑦              ⑧              2.氯离子的检验方法(1)操作方法：向未知溶液中先加              ，再加         。(2)现象：产生             ，加稀硝酸时，沉淀          。(3)原理：                             (离子方程式)。(4)加入稀硝酸的目的：排除           等离子的干扰。微警示【即学即练2】1．在可能含有、的溶液中，要检验是否存在，下列实验方法正确的是A．取样，加溶液，有白色沉淀生成，则有B．取样，加足量溶液，过滤后再加溶液，有白色沉淀，则有C．取样，加入足量溶液，过滤后再加溶液，有白色沉淀，则有D．取样，加入和混合溶液，有白色沉淀，则有2．向稀硝酸酸化的某溶液中滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀，可证明原溶液中一定含有A．Na+ B．Cl- C．Mg2+ D．NH3．下列对某些离子的检验描述正确的是A．加入稀盐酸产生无色气体，将气体通入澄清石灰水中，溶液变浑浊，则一定有存在B．加入氯化钡溶液有白色沉淀产生，再加盐酸，沉淀不消失，则一定有存在C．加入溶液，生成白色沉淀，加稀硝酸沉淀不溶解时，则一定有存在D．加入硫氰化钾溶液，溶液变为红色，则一定没有存在  1．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。【细剖精析】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？【细剖精析】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？【细剖精析】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？【细剖精析】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？【细剖精析】排饱和食盐水法。(6)若MnO2足量，浓盐酸能完全反应吗？为什么？【细剖精析】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？【细剖精析】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?【细剖精析】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。2．氯离子的检验(1)在5支试管中分别加入2～3 mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液、自来水、蒸馏水，然后各滴入几滴AgNO3溶液，再分别加入少量稀硝酸，观察现象，填写下表： 实验现象滴入几滴AgNO3溶液加入少量稀硝酸①稀盐酸有白色沉淀生成沉淀不溶解②NaCl溶液有白色沉淀生成沉淀不溶解③Na2CO3溶液有白色沉淀生成沉淀溶解，有气泡产生④自来水有少量白色沉淀生成沉淀不溶解⑤蒸馏水无明显变化无明显变化(2)请写出上述实验中有关的化学方程式②NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3；③Na2CO3＋2AgNO3===Ag2CO3↓＋2NaNO3，Ag2CO3＋2HNO3===CO2↑＋H2O＋2AgNO3；④Cl2＋H2O===HCl＋HClO，HCl＋AgNO3===AgCl↓＋HNO3。一、设计气体制备装置的基本思路1．Cl2的实验室制法(1)反应原理化学方程式：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑。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。[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。二、制Cl2应注意的问题(1)实验室制备Cl2注意事项①必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应。②为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热温度不宜过高，以减少HCl的挥发。③实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的Cl2，再拆卸装置，以避免污染空气。④尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为溶液中Ca(OH)2浓度小，吸收不完全。(2)气体净化装置的选择用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时，氯气中混有HCl和水蒸气等杂质，除去氯气中的HCl可以用饱和食盐水(如下图中Ⅰ所示)；除去氯气中的水蒸气可用浓硫酸(如下图中Ⅱ所示)或干燥的CaCl2(如下图中Ⅲ所示)。(3)MnO2与浓HCl反应的特点①浓盐酸中，部分Cl－的化合价升高，4 mol HCl参加反应，被氧化的Cl－为2 mol。②随着反应的进行，盐酸浓度变小，故MnO2足量时，盐酸不能完全反应，反应后溶液为盐酸和MnCl2的混合液。三、常见气体的实验室制法及其性质探究1．常见的气体发生装置①          ②             ③①适用于用KClO3(MnO2)、KMnO4加热制O2②适用于用MnO2与浓HCl共热制Cl2③适用于H2O2制O2，CaCO3与酸反应制CO22．常见的除杂装置——用于除去气体中的杂质气体3．常见的气体收集装置4．尾气处理装置①点燃法：如CO、H2、CH4等易燃性气体，可用此法。②吸收法：如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用碱液吸收。③转化法：采用一定的方法，使有毒气体转化为无毒气体后再排放，如NO、NO2若能转化为N2，即可排放。5．实验装置构成发生装置―→除杂装置―→干燥装置―→收集装置―→尾气处理装置。 题组A  基础过关练1．下列实验装置正确的是A．图A是实验室制乙酸乙酯B．图B是实验室制氨气C．图C是除去乙烷中的乙烯D．图D是实验室制氯气2．如图：某同学用高锰酸钾和浓盐酸制备氯气，验证氯气性质实验装置。相关说法错误的是A．脱脂棉中的无水氯化钙可以用碱石灰代替B．该实验装置可证明干燥的氯气没有漂白作用C．湿润石蕊试纸先变红，但也不能说明生成了酸性物质D．淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色，说明氯气将I2氧化3．下列装置用于实验室制并回收的实验，能达到实验目的的是 A．用装置甲制取B．用装置乙除去中混有的少量C．用装置丙分离和溶液D．用装置丁蒸干溶液制得4．向100 mL12 mol·L-1浓盐酸中加入足量的MnO2并加热，使它们充分反应，生成的Cl2在标准状况下的体积A．在6.72L和13.44L之间 B．等于6.72L C．小于6.72L D．大于6.72L5．实验室用和浓盐酸反应生成后，按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是A．A B．B C．C D．D6．下列检验某无色溶液中是含有氯离子的实验，试剂和现象正确的是A．硝酸银溶液，有白色沉淀B．硝酸银溶液和稀硝酸，有白色沉淀C．硝酸银溶液和稀硫酸，有白色沉淀D．硝酸银溶液和稀盐酸，有白色沉淀7．侯德榜将氨碱法制取碳酸钠和合成氨联合起来，将制碱技术发展到新的水平。氨碱法的反应原理为NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl，过滤所得NaHCO3可用于制纯碱。现对过滤所得滤液进行如下实验，所得结论正确的是A．用铂丝蘸取少量滤液进行焰色试验，观察到火焰呈黄色，说明滤液中含有Na+B．取少量滤液于试管中，加热试管，将湿润的蓝色石蕊试纸置于试管口，试纸变红，说明滤液中含C．取少量滤液，向其中加入足量稀HCl，再加入AgNO3溶液，观察到有白色沉淀生成，说明滤液中含有Cl—D．取少量滤液，向其中加入适量澄清石灰水，观察到有白色沉淀生成，说明滤液中含有8．为检验某溶液中的离子，某同学设计如图实验：根据上述实验不能确定该溶液中是否含有A．Fe2+ B．Fe3+ C．Cl- D．SO题组B  能力提升练1．常温下，选择如图所示发生装置和下表所示试剂制备对应气体能成功的是选项试剂气体A二氧化锰、浓盐酸B生石灰、浓氨水C铁片、浓硝酸D硫化亚铁、浓硫酸 A．A B．B C．C D．D2．Cl2O起一种高效消毒剂，在0℃时1体积水能溶解100体积以上的Cl2O，与有机物接触时可能爆炸。实验室将Cl2通过HgO粉末制取并收集Cl2O，装置如图所示(部分夹持仪器已省略)。已知：Cl2O的熔点为-116℃沸点为3.8℃，Cl2的沸点为-34.6℃；NH3的熔点为-77.8℃，沸点为-33.5℃；②HgO+2Cl2HgCl2+Cl2O。下列有关该实验的说法错误的是 A．组装装置时，玻璃导管接口之间尽可能靠近，橡胶塞用锡箔包住B．装置B中，理论上若参加反应的HCl为4mol，则反应中转移电子的物质的量为2.5molC．装置D中的试剂为浓硫酸；装置G中的试剂为无水CaCl2D．装置F中液氨的作用是冷凝，便于收集产品Cl2O并使其与Cl2分离3．某化学活动小组用下列装置制备无水AlCl3(183℃升华)，下列说法正确的是 A．反应开始时，先点燃D的酒精灯，后点燃A的酒精灯B．若反应中消耗8.7gMnO2，则理论上有0.4molHCl被氧化C．装置C中的物质是饱和食盐水D．装置E的作用是收集AlCl34．实验室利用氯气与溶液反应制备溶液，下列装置和原理能达到目的的是A．用装置甲制取并收集氯气 B．用装置乙除去Cl2中的HClC．用装置丙制备NaClO溶液 D．用装置丁吸收多余的Cl25．二氧化锰是用于干电池、玻璃和陶瓷的着色剂。如图为二氧化锰的有关转化关系图，下列有关说法不正确的是A．反应①⑤中MnO2作氧化剂，反应③④中MnO2作催化剂B．反应⑤中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：4C．反应②标准状况下22.4 L氯气参与反应，转移的电子数目为2NAD．实验室用反应④制取氧气所需要的主要玻璃仪器有试管、酒精灯、导气管和集气瓶6．NaCl是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法不正确的是A．氯碱工业主要产品有NaOH、Cl2、HCl等B．石灰乳与Cl2的反应中，Cl2既是氧化剂，又是还原剂C．常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮存，所以Cl2不与铁反应D．图中所示由NaCl转化为Na2CO3是非氧化还原反应7．以NaCl为原料可制取下列物质，下列说法正确的是A．工业上是用阴离子交换膜电解槽作为反应①的发生装置B．漂白粉久置于空气中变质时既发生非氧化还原反应，也发生氧化还原反应C．反应③是侯氏制碱法，生产过程中先通入CO2，再通入NH3D．可以用澄清石灰水检验反应④后所得固体中是否有NaHCO3存在8．在下列变化①工业制盐酸　②工业制漂粉精　③实验室制氯气中，按氯元素被氧化、被还原、既被氧化又被还原的顺序排列，正确的是(　   　)A．①②③ B．②①③ C．①③② D．③①②9．某溶液可能是NaCl溶液，下列检验方法正确的是A．向溶液中加入溶液，若产生白色沉淀则说明含有NaClB．向溶液中加入硝酸酸化的溶液，若产生白色沉淀则说明含有NaClC．向溶液中加入酚酞，再加入硝酸酸化的溶液，若溶液先变红，后产生白色沉淀则说明含有NaClD．蘸取溶液进行焰色试验，火焰颜色为黄色，再向溶液中加入硝酸酸化的溶液，产生白色沉淀则说明含有NaCl题组C  培优拔尖练1．某实验小组设计实验证明某碳酸钠粉末中混有硫酸钠和氯化钠，请完成下列空白：实验步骤实验现象有关化学方程式⑴取少量样品于试管中，加蒸馏水配成溶液。在溶液中先加足量的HNO3溶液 有气泡产生 _____________________⑵再向（1）的溶液中加入过量的____________溶液产生白色沉淀 _____________________⑶取（2）静置后的上层清液少许，滴加AgNO3溶液 _________ _____________________结论：碳酸钠粉末中混有硫酸钠和氯化钠 2．（一）用和浓盐酸制取纯净干燥的氯气，并让氯气与铜粉反应制取纯净的无水，装置如下图所示。回答下列问题：（1）写出在A中发生反应的化学方程式为：_______________________________________________（2）B中选用的试剂是______________，其作用是________________________；C中选用的试剂是______________，其作用是________________________；E中选用的试剂是_____________，其作用是________________________；（3）D中反应的化学方程式是________________________________________________（二）某校化学实验兴趣小组为了探究在实验室制备的过程中有水蒸气和挥发出来，同时证明氯气的某些性质，甲同学设计了如图所示的实验装置（支撑用的铁架台省略），按要求回答问题。（4）若用含有的浓盐酸与足量的反应制，制得的体积（标准状况下）总是小于的原因是____________________________________________________。（5）①装置B的作用是_______________________________________________，现象是_______________________________________________。②装置C和D出现的不同现象说明的问题是_______________________________________________。③装置E的作用是_______________________________________________。（6）乙同学认为甲同学的实验有缺陷，不能确保最终通入溶液中的气体只有一种。为了确保实验结论的可靠性，证明最终通入溶液的气体只有一种，乙同学提出在某两个装置之间再加一个装置。你认为该装置应加在_________与_________之间（填装置字母序号），装置中应放入____________________________________________。