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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 氯及其化合物获奖第2课时2课时教学设计及反思
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这是一份人教版 (2019)必修 第一册第二章 海水中的重要元素——钠和氯第二节 氯及其化合物获奖第2课时2课时教学设计及反思，共22页。
[知 识 梳 理]
知识点一 氯气的制法
工业上常用电解饱和食盐水来制备氯气，那么实验室呢？
1．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\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。
(2)实验装置
装置A中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl气体；可减少Cl2在H2O中的溶解
装置B中浓硫酸的作用是干燥Cl2；
烧杯中NaOH溶液的作用是吸收多余的Cl2、以防污染环境。
Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
2．氯气的工业制法
工业上用电解饱和食盐水的方法制取Cl2，反应的化学方程式为2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
知识点二 Cl－的检验
工业上用这样的设备检验氯离子，那么实验室呢？
带着这个问题，结合课本完成下列知识点：
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HNO3。
(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↓。
(4)加入稀硝酸的目的：排除COeq \\al(2－,3)等离子的干扰。
微判断
(1)溶液中加入AgNO3溶液有沉淀，说明溶液中一定含Cl－。( )
(2)NaClO中含有氯元素，故向NaClO溶液中加入用硝酸酸化的AgNO3溶液，可产生白色沉淀。( )
答案 (1)× (2)×
微训练
1．下列检验Cl－的方法正确的是( )
A．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－
B．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－
C．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－
D．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－
解析 可能有COeq \\al(2－,3)、POeq \\al(3－,4)等的干扰，A错误；加入盐酸，引入Cl－，B、C错误；硝酸酸化排除干扰，加硝酸银溶液得到不溶于稀硝酸的白色沉淀即为AgCl，由此说明原溶液中有Cl－，D正确。
答案 D
2．在未知液中加入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，由此判断水溶液中含有( )
A．Cl－、SOeq \\al(2－,4) B．Cl－、NOeq \\al(－,3)
C．Cl－、COeq \\al(2－,3)D．Cl－、OH－
解析 根据题给现象，生成的白色沉淀部分溶于稀硝酸，且产生使石灰水变浑浊的气体，则原溶液中存在COeq \\al(2－,3)和Cl－。
答案 C
3．某实验室的尾气中含有较多的氯气，有毒，要吸收这些尾气，下列试剂最适合的是( )
A．饱和的石灰水
B．饱和的食盐水
C．自来水
D．烧碱溶液
解析 虽然氯气能与饱和石灰水反应，但相同条件下，氢氧化钠的溶解度大于氢氧化钙的溶解度，吸收效果烧碱溶液更好，A项错误、D项正确；饱和食盐水中氯离子浓度达到最大，抑制氯气的溶解，则吸收效果最不好，B项错误；自来水中含有氯离子，将抑制氯气的溶解，且氯气的溶解度较小，用自来水吸收效果不好，C项错误。
答案 D
微思考
1．含7.3 g HCl的盐酸与足量的MnO2反应，生成的氯气总小于3.55 g，为什么。
提示 浓盐酸的浓度随着反应的进行逐渐变稀，变为稀盐酸以后不再与MnO2反应。
2．用什么来检验Cl2已收集满。
提示 可用湿润的淀粉－KI试纸来检验。
学习任务1 氯气的实验室制法
【情景素材】
氯气的发现史
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，他又感到一种由衷的快乐。
舍勒制备出氯气以后，把它溶解在水里，发现这种水溶液对纸张、蔬菜和花都具有永久性的漂白作用；他还发现氯气能与金属或金属氧化物发生化学反应。从1774年舍勒发现氯气以后，到1810年，许多科学家先后对这种气体的性质进行了研究。这期间，氯气一直被当作一种化合物。直到1810年，戴维经过大量实验研究，才确认这种气体是由一种化学元素组成的物质。他将这种元素命名为chlrine，这个名称来自希腊文，有“绿色的”意思。我国早年的译文将其译作“绿气”，后改为氯气。
请写出舍勒制取Cl2的反应原理的化学方程式，除MnO2外还有哪些试剂能氧化浓盐酸制得氯气？
提示 MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，除MnO2，也可用KMnO4、K2Cr2O7等氧化浓盐酸制得氯气。
1．反应原理
化学方程式：MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up7(△))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。不需要加热
2．实验装置
(1)发生装置(Ⅰ)
①特点：固体＋液体eq \(――→,\s\up7(△))气体。
②仪器：铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗等。
③试剂：A中盛放浓盐酸，B中盛放二氧化锰。
(2)净化装置(Ⅱ)
(3)收集装置(Ⅲ)
①收集方法：向上排空气法(装置E，Cl2的密度大于空气的密度)。也可用排饱和食盐水法(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)。
②验满方法：用湿润的KI－淀粉试纸检验。将湿润的KI－淀粉试纸放在集气瓶口，若试纸变蓝，则证明Cl2已收集满。
(4)尾气处理装置(Ⅳ)
①导气管要伸入液面以下。
②F中盛放试剂：氢氧化钠溶液，作用：吸收过量的氯气，防止污染环境。
【例题1】 如图所示是某学生设计的实验室制备并干燥Cl2及吸收多余氯气的实验装置图，请回答：
(1)指出上述图中的各处错误：
①__________________________________________；
②__________________________________________；
③__________________________________________；
④__________________________________________。
(2)在改进后的装置中，下列物质的作用分别是：
①饱和食盐水___________________________________；
②浓硫酸_______________________________________；
③NaOH溶液____________________________________。
(3)制备实验开始时，先检查装置的气密性，接下来的操作依次是________。
A．向烧瓶中加入MnO2粉末
B．加热
C．向烧瓶中加入浓盐酸
(4)如果将过量二氧化锰与含HCl 8.76 g的浓盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气明显少于4.26 g。其主要原因有：①_______________________________，
②____________________________________________________。
(5)为了提高浓盐酸的利用率，你对实验的建议是_______________________
_______________________________________________________。
(6)圆底烧瓶中发生反应的离子方程式是____________________________。
实验结束清洗仪器时，为了减少烧瓶中残留氯气对环境的污染，可以向烧瓶中加入的溶液是________，有关的离子方程式是________________________。
解析 (2)先除HCl，后干燥，再收集，最后尾气吸收。(3)检查装置气密性后的操作顺序为先加固体药品，然后加入液体药品，最后加热。(4)题中所给盐酸中HCl的质量是8.76 g，但由于盐酸受热易挥发，且随反应的不断进行，盐酸浓度越来越小，变为稀盐酸后不再与MnO2反应，所以产生的Cl2的质量小于4.26 g。(5)为减少盐酸的挥发，慢慢滴加浓盐酸，用小火加热。(6)利用Cl2和NaOH溶液反应除多余的Cl2。
答案 (1)①不能用稀盐酸，而应用浓盐酸 ②应有加热装置，应用酒精灯加热 ③盛浓硫酸和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒 ④两洗气瓶里进气导管和出气导管的长短颠倒
(2)①除去Cl2中的氯化氢 ②除去氯气中的水蒸气
③吸收多余的氯气
(3)ACB
(4)①加热使HCl大量挥发 ②浓盐酸变稀后不再发生反应
(5)将浓盐酸慢慢滴下；加热用小火
(6)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
NaOH溶液 Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O、
H＋＋OH－===H2O
变式训练1 某研究小组为了制备84消毒液(主要成分为NaClO)设计了如图装置。并查阅到下列资料：“卤素与水的反应是放热反应，在加热情况下卤素与碱液发生如下反应：3X2＋6OH－eq \(=====,\s\up7(70 ℃))5X－＋XOeq \\al(－,3)＋3H2O”。
回答下列问题：
(1)装置中的试管内发生反应的离子方程式为_________________________
________________________________________________________________。
(2)装置中能否省去盛饱和NaCl溶液的洗气瓶？________(填“能”或“不能”，下同)，理由是_______________________________。
(3)装置中能否省去盛浓硫酸的洗气瓶？________，理由是
____________________________________________。
(4)装置中能否省去盛冰水的烧杯？________，理由是___________________
__________________________________________________。
解析 本题具有较强的综合性，装置产生的Cl2在冰水冷却下与NaOH发生反应制得消毒液。运用该装置必须通过饱和NaCl溶液除去HCl，否则HCl与NaOH反应将生成NaCl，降低NaClO的纯度；但干燥装置可以省略，因为少量水蒸气不会影响反应；冷却装置不可省略，因为题给信息：氯气与水的反应是放热反应，温度升高，引起副反应：3Cl2＋6OH－eq \(=====,\s\up7(70 ℃))5Cl－＋ClOeq \\al(－,3)＋3H2O。
答案 (1)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
(2)不能 氯气中混有的HCl气体进入试管中也会和氢氧化钠溶液反应，降低了NaClO的产量和纯度
(3)能 少量水蒸气进入试管中不影响反应
(4)不能 氯气与水的反应是放热反应，反应时温度升高，可能引起副反应，生成NaClO3
学习任务2 卤素离子检验
【情景素材】
小明发现家里的不锈钢盆在腌制食物后变得很容易就破损，经查阅资料才发现原来是Cl－惹得祸。
为了保护不锈钢盆，你能利用厨房中现有的物品及调料检验Cl－的存在吗？
提示 不能，检验Cl－需要用AgNO3，厨房内没有能使Cl－沉淀的试剂。
卤素离子的检验
(1)溶液中Cl－的检验要排除其他离子的干扰，如COeq \\al(2－,3)、POeq \\al(3－,4)，但它们的银盐沉淀溶于稀硝酸。
①一般先在被测液中加入稀硝酸酸化，以排除干扰离子。因为：加入AgNO3溶液，Ag＋＋Cl－===AgCl↓(白色)，
AgCl沉淀是不溶于稀硝酸的，若在Na2CO3溶液中加入AgNO3溶液也会产生白色的Ag2CO3沉淀，此沉淀可溶于稀硝酸。2Ag＋＋COeq \\al(2－,3)===Ag2CO3↓，Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑。POeq \\al(3－,4)也能与Ag＋发生反应生成Ag3PO4的黄色沉淀，此沉淀也可溶于稀硝酸。
②若被检液中有SOeq \\al(2－,4)存在，由于SOeq \\al(2－,4)可以与Ag＋生成白色微溶物Ag2SO4且不溶于稀硝酸，则在检验Cl－之前，需先用Ba(NO3)2溶液除去SOeq \\al(2－,4)，再加入硝酸酸化的AgNO3溶液检验Cl－的存在。
(2)F－、Br－、I－的检验
①F－：加入浓硫酸，产生能腐蚀玻璃的气体。
②Br－：
a．加入AgNO3，产生不溶于稀硝酸的浅黄色沉淀；
b．加入氯水和CCl4，振荡、静置，下层液体呈橙红色。
③I－：
a．加入AgNO3产生不溶于稀硝酸的黄色沉淀；
b．加入氯水或溴水和CCl4，振荡、静置，下层呈紫红色；
c．加入氯水或溴水及淀粉溶液，溶液变蓝色。
【例题2】 下面是两位同学设计的证明碳酸钠样品中含氯化钠的实验方案。
甲：取样品少许加入试管中，加入适量的蒸馏水使之溶解，配成溶液，然后加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成。
乙：取样品少许加入试管中，加入适量的自来水使之溶解，配成溶液，然后滴加稀硝酸酸化的AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成。
(1)两个方案均有不合理之处，请指出：
甲________________________________________。
乙__________________________________________。
(2)合理的实验方案为__________________________________。
解析 甲方案中没有用稀硝酸排除COeq \\al(2－,3)的干扰，Ag2CO3也是白色沉淀。乙方案中用自来水配制溶液，自来水用氯气消毒，含有Cl－，影响检验。
答案 (1)AgNO3溶液没有用稀硝酸酸化，不能排除COeq \\al(2－,3)的干扰 用自来水配制溶液引入Cl－，影响检验
(2)取样品少许加入试管中，加入适量的蒸馏水配成溶液，然后加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成
变式训练2 下列叙述正确的是( )
A．如果加CCl4呈现紫红色，证明原溶液中存在I－
B．凡能使湿润的碘化钾淀粉试纸变为蓝色的气体一定是Cl2
C．某溶液中加入BaCl2溶液，产生不溶于稀HNO3的白色沉淀，原溶液中一定含Ag＋
D．氢氟酸是弱酸，但会腐蚀玻璃
解析 I－不溶于CCl4，只有转化成I2才可溶；能使湿润的KI－淀粉试纸变蓝的气体不一定是Cl2，还有O3、NO2、Br2(g)等；SOeq \\al(2－,4)也符合C选项。
答案 D
学习任务3 (核心素养)实验室制氯气的常考点
一、知识要点
(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，所以加热温度不宜过高，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，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
气体净化装置的设计必须同时考虑主要成分和杂质成分的性质，以便选择适当的装置除去杂质。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反应特点
①浓盐酸中，部分Cl－的化合价升高，4个HCl参加反应，被氧化的Cl－为2个。
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混合液。
二、核心素养
【素养解题】
[典例示范] 某同学用以下装置制备并检验Cl2的性质。下列说法正确的是( )
A．图Ⅰ：若MnO2过量，则浓盐酸可全部消耗完
B．图Ⅱ：只证明新制氯水具有酸性
C．图Ⅲ：产生了棕黄色的雾
D．图Ⅳ：湿润的有色布条褪色
[实验选择题的解题思维模型]
答案 D
三、对点训练
1．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
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。
答案 B
2．检验Cl－时所用试剂HNO3的作用是 ( )
A．防止COeq \\al(2－,3)的干扰
B．防止Cl－的干扰
C．生成Ag2CO3沉淀
D．防止NOeq \\al(－,3)的干扰
解析 检验Cl－加入的AgNO3溶液，能与COeq \\al(2－,3)结合生成Ag2CO3白色沉淀，干扰Cl－的检验。
答案 A
3．下列试剂的保存错误的是( )
A．漂白粉必须密封保存
B．新制的氯水用棕色瓶保存
C．液溴用一层水封盖再密封保存
D．固体碘放在棕色细口瓶中
解析 漂白粉容易和空气中的二氧化碳反应，所以需要密封；新制的氯水中有次氯酸，见光分解，所以需要用棕色瓶保存；溴有挥发性，所以用一层水进行水封；碘是容易升华的固体，应放在棕色的广口瓶中。
答案 D
4．在制氯气时有如下操作，正确的操作顺序是( )
①连接好装置，检查气密性
②缓缓加热，加快反应，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．①②③④⑤⑥B．③④②①⑥⑤
C．①④③②⑥⑤D．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。
答案 D
[合 格 练]
1．能证明某溶液中含有NaCl的是 ( )
A．焰色试验是黄色
B．溶液有咸味
C．取少量溶液于试管中，滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液，出现白色沉淀
D．焰色试验是黄色，同时又能与硝酸酸化的硝酸银溶液反应生成白色沉淀
解析 要证明含有Na＋，则焰色试验为黄色；要证明含有Cl－，则加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液后生成白色沉淀。
答案 D
2．自来水厂常用氯气对生活用水进行杀菌消毒。市场上有些不法商贩为牟取暴利，用这样的自来水冒充纯净水(离子的浓度非常低)出售，给人们的生活造成了一定的不良影响。在下列化学试剂中，可以用于鉴别这种自来水和纯净水的是( )
A．酚酞溶液B．氯化钡溶液
C．氢氧化钠溶液D．硝酸银溶液
解析 Cl2消毒过的自来水中含有HCl和HClO，用AgNO3溶液即可鉴别，产生白色沉淀的是自来水，不产生沉淀的是纯净水。
答案 D
3．下列关于实验室制取氯气的说法正确的是( )
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 盛浓盐酸的分液漏斗若用长颈漏斗代替无法控制盐酸的用量，A错误；在讲台上直接做氯气的制备实验，没有在通风橱中进行，容易造成中毒事件，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，则氯气集满，D正确。
答案 D
4．实验室制Cl2的反应为4HCl(浓)＋MnO2eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，下列说法错误的是( )
A．还原剂是HCl，氧化剂是MnO2
B．每生成1个Cl2，转移电子2个
C．每消耗1个MnO2，起还原剂作用的HCl消耗4个
D．生成的Cl2中，除含有一些水蒸气外，还含有HCl杂质
解析 分析反应4HCl(浓)＋MnO2eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O可知：A.还原剂是HCl，氧化剂是MnO2，故A正确；B.每生成1个Cl2，转移电子2个，故B正确。C.当1个MnO2参加反应，起还原剂作用的HCl消耗2个，故C错误。D.因浓盐酸易挥发，所以生成的Cl2中，除含有一些水蒸气外，还含有HCl杂质，故D正确。
答案 C
5．用下列两种方法制取氯气：
①用含氯化氢146 g的浓盐酸与足量的二氧化锰反应；②用87 g二氧化锰与足量的浓盐酸反应。则所得氯气( )
A．②比①多B．①比②多
C．一样多D．无法比较
解析 浓盐酸与MnO2反应的化学方程式为4HCl(浓)＋MnO2eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，随着反应进行，盐酸浓度逐渐减小，变为稀盐酸后不再与MnO2反应。①中HCl不能完全反应，产生的Cl2少，②中能完全反应，制得Cl2多。故产生Cl2②＞①。
答案 A
6．有Na2CO3、AgNO3、BaCl2、HCl和NH4NO3五瓶无标签溶液，为鉴别它们取四支试管，每支试管分别装入上述一种溶液，再向上述四支试管中分别加入少许剩下的一种溶液，下列叙述中错误的是( )
A．若有三支试管出现沉淀时，则后加入的是AgNO3溶液
B．全部没有明显现象时，则后加入的是NH4NO3
C．一支试管出现气泡，两支试管出现沉淀时，则后加入的是HCl溶液
D．若只有两支试管出现沉淀时，则后加入的是BaCl2溶液
解析 A正确，因为AgNO3溶液与Na2CO3、BaCl2、HCl均有白色沉淀，和NH4NO3溶液不反应；B正确，NH4NO3和上述溶液均不反应；C错误，盐酸加入后，一种(Na2CO3)溶液出现气泡，AgNO3溶液出现沉淀，其他没有现象；D正确，加入BaCl2溶液，则Na2CO3、AgNO3两种溶液产生沉淀。
答案 C
7．已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用下图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并试验其与金属的反应，每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是( )
A．①和②处B．只有②处
C．②和③处D．②、③、④处
解析 ①是制备氯气的装置，②是除去氯气中氯化氢杂质的装置，③是干燥装置，④是用于氯气与金属反应的装置。除杂时不能消耗欲保留的气体，因为氯气可与NaOH溶液反应，化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，所以②处错误；③中进气管短，出气管却插入液面下，所以无法干燥气体，也不能使气体进入④中与金属反应，所以③处错误；④是一个封闭体系，未反应的气体不断蓄积会使容器内压强过大而发生爆炸，所以④处错误。
答案 D
8．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( )
解析 集气瓶中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，可能将橡胶塞压出，A项错误；因为Cl2比空气的密度大，Cl2应短管进，B项错误；C项该装置既能收集Cl2，又能进行尾气处理且防倒吸，正确；由于Cl2和NaOH反应，所以不能收集到Cl2，D项错误。
答案 C
9．(1)A、B、C、D、E五个集气瓶中分别充满了Cl2、O2、H2、HCl、HBr五种气体中的一种。其中：A瓶中的气体是黄绿色；D和A中的气体混合见光会爆炸；B和A中的气体混合后在瓶壁上出现橙红色液滴；将E瓶的瓶盖打开，在潮湿空气中会出现白雾。根据以上现象判断各瓶气体分别是：
A．________，B.________，C.________，D.________，E.________。
(2)按要求书写化学方程式：
①反应物中，溴元素被氧化______________________________；
②反应物中，溴元素被还原______________________________；
③反应物中，溴元素既被氧化，又被还原______________________________；
④反应物中，溴元素既未被氧化，又未被还原__________________________。
(3)将以下各实验所需的试剂写在空格中：
①用氯酸钾和二氧化锰制取氯气后的试管中，残留的黑色物质，可用________加热洗涤。
②做碘升华实验后的烧瓶壁上的碘，可用________洗涤。
③欲在烧瓶中制取HI气体，可用碘化钾固体和________一起共热即可。欲除去氯气中的少量氯化氢，可让气体通过________洗涤。
④氯化钾中混有少量的碘化钾要除去，方法是将其溶于水后，滴入足量________充分反应，再加入________振荡、静置分层、分液，最后将上层水溶液蒸干即得纯氯化钾。
答案 (1)Cl2 HBr O2 H2 HCl
(2)①Cl2＋2KBr===2KCl＋Br2
②Br2＋H2eq \(=====,\s\up7(△))2HBr
③Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O
④AgNO3＋HBr===AgBr↓＋HNO3
(3)①浓盐酸 ②四氯化碳或酒精
③浓H3PO4 饱和食盐水
④氯水 四氯化碳
10．如图所涉及的物质均为中学化学中的常见物质，其中C、D、E为单质，E为固体，F为有磁性的化合物。它们之间存在如下关系(反应中生成的水及次要产物均已略去)：
(1)写出下列物质的化学式：B________，E________。
(2)指出MnO2在相关反应中的作用：反应①中是________剂，反应②中是________剂。
(3)若反应①是在加热条件下进行，则A是________(填化学式)；若反应①是在常温条件下进行，则A是________(填化学式)；如在上述两种条件下得到等质量的C单质，反应中转移的电子数之比为________。
解析 本题的突破口为“F为有磁性的化合物”，故F为Fe3O4，C为O2，E为Fe，则A为KClO3。同时注意到G、H之间的转化为Fe3＋与Fe2＋之间的转化，不难推出D为Cl2。
答案 (1)HCl Fe (2)催化 氧化 (3)KClO3 H2O2 2∶1
11．溴的氧化性介于氯和碘之间，利用这一性质解决下面的问题。
(1)将含有下列分子或离子的试剂加入到含有Br－的溶液中，可以将Br－氧化为Br2的是________(填选项编号)。
A．I2B．I－
C．Cl2D．Cl－
(2)如果把氯气缓慢地通入含有相同物质的量浓度的Br－、I－的混合溶液中，________先被氧化，原因是___________________________。
(3)把滤纸用淀粉和碘化钾的混合溶液浸泡，晾干后就是实验室常用的淀粉－KI试纸。这种试纸润湿后遇到氯气发生的变化是_______________________，
原因是_________________________________________。
解析 (1)因为氧化性Cl2＞Br2，所以Cl2可以氧化Br－。
(2)因为氧化性Cl2＞Br2＞I2，所以还原性：Cl－＜Br－＜I－，所以I－先被氧化。
(3)湿润的淀粉－KI试纸遇到Cl2发生下列反应：
2KI＋Cl2===2KCl＋I2(或2I－＋Cl2===2Cl－＋I2)
I2使淀粉变蓝。
答案 (1)C (2)I－ 还原性：I－＞Br－
(3)试纸变蓝色 Cl2将I－氧化成了I2，I2使淀粉变蓝色
12．常温下，A是可用来对自来水进行消毒的黄绿色单质气体，A、B、C、D、E都含X元素，其转化关系如图所示：
(1)请分别写出A、B、D的化学式(如为溶液请填溶质的化学式)：
A________、B________、D________。
(2)写出下列反应的化学方程式或离子方程式(请注明条件)：
A＋H2O(离子方程式)：____________________________；
A＋NaOH(离子方程式)： _____________________；
D→A(化学方程式)：________________________。
解析 由题意可知A为氯气，B为次氯酸，D为盐酸，C为氯化钠，E为次氯酸钠。
答案 (1)Cl2 HClO HCl
(2)Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO
Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
4HCl(浓)＋MnO2eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
13．某校化学实验兴趣小组欲采用如图所示的实验装置制备Cl2，同时进行与氯气有关的某些实验，按要求回答问题。
(1)A是浓盐酸，B是二氧化锰，将A滴入B中时发生反应的离子方程式为____________________________。
(2)甲同学用含有146 g HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应制Cl2，结果制得的Cl2小于71 g，这是由于反应过程中盐酸浓度变小造成的。请列举导致盐酸浓度变小的原因：_______________________________________。
(3)在实验室中，乙同学欲用下图中的装置净化氯气，则瓶①②中应盛放的试剂分别是①______________________________________________，
②________________(填试剂名称)。
(4)丙同学将纯净的Cl2通入一定量石灰乳中来制取漂白粉，若通入x个Cl2完全反应，则反应过程中转移电子____________个。
解析 (2)浓盐酸浓度变小是因为二氧化锰和浓盐酸反应过程中消耗HCl，加热时氯化氢挥发，生成的水稀释浓盐酸。(3)制取的氯气中含有氯化氢和水蒸气，净化时应先通过饱和食盐水吸收氯化氢，后通过浓硫酸吸收水蒸气。(4)反应2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O中，1个Cl2参加反应转移1个电子，故通入x个Cl2完全反应，反应过程中转移电子x个。
答案 (1)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
(2)①氯化氢挥发；②反应生成水；③反应消耗HCl
(3)饱和食盐水 浓硫酸 (4)x
[能 力 练]
14．某学生设计如图所示的实验装置，利用氯气与潮湿的消石灰反应制取漂白粉，据此回答下列问题：
(1)在A装置中用固体二氧化锰与浓盐酸在加热条件下制取氯气，反应化学方程式为__________________________________。
(2)漂白粉将在U形管中产生，其化学方程式是_______________________
________________________________________________________________。
(3)C装置的作用是__________________________________________。
(4)家庭中使用漂白粉时，为了增强漂白能力，可加入少量的物质是________。
A．食盐B．食醋
C．烧碱D．纯碱
解析 (1)MnO2与浓盐酸在加热条件下发生反应MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；
(2)Cl2与消石灰反应可用于制取漂白粉，化学方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O；
(3)NaOH吸收多余Cl2，防止空气污染；
(4)漂白粉中的Ca(ClO)2与CH3COOH反应生成HClO，因此使用漂白粉时加入少量食醋，能提高漂白粉的漂白能力。
答案 (1)MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
(2)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O (3)吸收多余Cl2，防止空气污染 (4)B
15．实验室里通常用MnO2与浓盐酸反应制取氯气。
(1)在该反应中，如有a个Cl2生成，被氧化的HCl________个，转移电子________个。
(2)某温度下，将Cl2通入NaOH溶液中，反应得到含有ClO－与ClOeq \\al(－,3)个数之比为1∶1的混合液，反应的化学方程式是________________________________。
(3)报纸报道了多起卫生间清洗时，因混合使用“洁厕灵”(主要成分是盐酸)与“84消毒液”(主要成分是NaClO)发生氯气中毒的事件。试根据你的化学知识分析，原因是(用离子方程式表示)______ ____________。
解析 (1)当a个Cl2生成，由2HCl～Cl2可知被氧化的HCl为a×2＝2a，转移电子的物质的量为a×(4－2)＝2a；(2)由题意可知反应物为氯气和氢氧化钠，生成物为NaCl、NaClO3、NaClO和H2O，氯元素从0价变为NaClO3中＋5价，两个氯原子失10个电子，氯元素从Cl2的0价变为NaClO中＋1价，两个氯原子失去2个电子，氯元素从0价变为NaCl中－1价，两个氯原子得到2个电子，所以氯化钠前的系数为6，氯酸钠和次氯酸钠前的系数为1，再根据原子守恒就可得到反应的化学方程式为4Cl2＋8NaOH===6NaCl＋NaClO3＋NaClO＋4H2O；(3)次氯酸钠有强氧化性，盐酸有强还原性，两者相遇发生氧化还原反应生成氯气，故离子方程式为Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O。
答案 (1)2a 2a
(2)4Cl2＋8NaOH===6NaCl＋NaClO3＋NaClO＋4H2O
(3)Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O
学业要求
核心素养对接
1.能利用氯元素的价态变化设计氯气的实验室制法。
2．能根据氯离子的性质设计实验进行氯离子检验。
1.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辨析的能力。
2．能根据氯离子的性质设计实验进行检验，培养学生科学探究与创新意识。
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
2Ag＋＋COeq \\al(2－,3)===Ag2CO3↓
Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋CO2↑＋H2O
自来水
产生白色沉淀
Cl2消毒
沉淀不溶解
Ag＋＋Cl－===AgCl↓
蒸馏水
无明显现象
组成
盛放试剂
试剂的作用
C
饱和氯化钠溶液
除去氯气中的氯化氢
D
浓硫酸
干燥氯气
尾气处理⇒提高学生科学态度与社会责任素养
净化装置选择⇒科学探究创新意识
实验原理
Ⅰ.MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
Ⅱ.Cl2＋H2O===HCl＋HClO
Ⅲ.Cl2＋Cueq \(=====,\s\up7(点燃))CuCl2
Ⅳ.eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(Cl2＋H2O===HCl＋HClO,Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O))
干燥氯气没有漂白性
提取关键点
Ⅰ.只有浓盐酸才能反应
Ⅱ.HCl显酸性、HClO有漂白性
Ⅲ.CuCl2固体
Ⅳ.湿润有色布条含水
得出结论
A错；B不全面；C雾错，应是烟；D正确。
[知 识 梳 理]
知识点一 氯气的制法
工业上常用电解饱和食盐水来制备氯气，那么实验室呢？
1．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\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。
(2)实验装置
装置A中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl气体；可减少Cl2在H2O中的溶解
装置B中浓硫酸的作用是干燥Cl2；
烧杯中NaOH溶液的作用是吸收多余的Cl2、以防污染环境。
Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
2．氯气的工业制法
工业上用电解饱和食盐水的方法制取Cl2，反应的化学方程式为2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
知识点二 Cl－的检验
工业上用这样的设备检验氯离子，那么实验室呢？
带着这个问题，结合课本完成下列知识点：
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HNO3。
(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↓。
(4)加入稀硝酸的目的：排除COeq \\al(2－,3)等离子的干扰。
微判断
(1)溶液中加入AgNO3溶液有沉淀，说明溶液中一定含Cl－。( )
(2)NaClO中含有氯元素，故向NaClO溶液中加入用硝酸酸化的AgNO3溶液，可产生白色沉淀。( )
答案 (1)× (2)×
微训练
1．下列检验Cl－的方法正确的是( )
A．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－
B．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－
C．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－
D．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－
解析 可能有COeq \\al(2－,3)、POeq \\al(3－,4)等的干扰，A错误；加入盐酸，引入Cl－，B、C错误；硝酸酸化排除干扰，加硝酸银溶液得到不溶于稀硝酸的白色沉淀即为AgCl，由此说明原溶液中有Cl－，D正确。
答案 D
2．在未知液中加入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，由此判断水溶液中含有( )
A．Cl－、SOeq \\al(2－,4) B．Cl－、NOeq \\al(－,3)
C．Cl－、COeq \\al(2－,3)D．Cl－、OH－
解析 根据题给现象，生成的白色沉淀部分溶于稀硝酸，且产生使石灰水变浑浊的气体，则原溶液中存在COeq \\al(2－,3)和Cl－。
答案 C
3．某实验室的尾气中含有较多的氯气，有毒，要吸收这些尾气，下列试剂最适合的是( )
A．饱和的石灰水
B．饱和的食盐水
C．自来水
D．烧碱溶液
解析 虽然氯气能与饱和石灰水反应，但相同条件下，氢氧化钠的溶解度大于氢氧化钙的溶解度，吸收效果烧碱溶液更好，A项错误、D项正确；饱和食盐水中氯离子浓度达到最大，抑制氯气的溶解，则吸收效果最不好，B项错误；自来水中含有氯离子，将抑制氯气的溶解，且氯气的溶解度较小，用自来水吸收效果不好，C项错误。
答案 D
微思考
1．含7.3 g HCl的盐酸与足量的MnO2反应，生成的氯气总小于3.55 g，为什么。
提示 浓盐酸的浓度随着反应的进行逐渐变稀，变为稀盐酸以后不再与MnO2反应。
2．用什么来检验Cl2已收集满。
提示 可用湿润的淀粉－KI试纸来检验。
学习任务1 氯气的实验室制法
【情景素材】
氯气的发现史
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，他又感到一种由衷的快乐。
舍勒制备出氯气以后，把它溶解在水里，发现这种水溶液对纸张、蔬菜和花都具有永久性的漂白作用；他还发现氯气能与金属或金属氧化物发生化学反应。从1774年舍勒发现氯气以后，到1810年，许多科学家先后对这种气体的性质进行了研究。这期间，氯气一直被当作一种化合物。直到1810年，戴维经过大量实验研究，才确认这种气体是由一种化学元素组成的物质。他将这种元素命名为chlrine，这个名称来自希腊文，有“绿色的”意思。我国早年的译文将其译作“绿气”，后改为氯气。
请写出舍勒制取Cl2的反应原理的化学方程式，除MnO2外还有哪些试剂能氧化浓盐酸制得氯气？
提示 MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，除MnO2，也可用KMnO4、K2Cr2O7等氧化浓盐酸制得氯气。
1．反应原理
化学方程式：MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up7(△))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。不需要加热
2．实验装置
(1)发生装置(Ⅰ)
①特点：固体＋液体eq \(――→,\s\up7(△))气体。
②仪器：铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗等。
③试剂：A中盛放浓盐酸，B中盛放二氧化锰。
(2)净化装置(Ⅱ)
(3)收集装置(Ⅲ)
①收集方法：向上排空气法(装置E，Cl2的密度大于空气的密度)。也可用排饱和食盐水法(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)。
②验满方法：用湿润的KI－淀粉试纸检验。将湿润的KI－淀粉试纸放在集气瓶口，若试纸变蓝，则证明Cl2已收集满。
(4)尾气处理装置(Ⅳ)
①导气管要伸入液面以下。
②F中盛放试剂：氢氧化钠溶液，作用：吸收过量的氯气，防止污染环境。
【例题1】 如图所示是某学生设计的实验室制备并干燥Cl2及吸收多余氯气的实验装置图，请回答：
(1)指出上述图中的各处错误：
①__________________________________________；
②__________________________________________；
③__________________________________________；
④__________________________________________。
(2)在改进后的装置中，下列物质的作用分别是：
①饱和食盐水___________________________________；
②浓硫酸_______________________________________；
③NaOH溶液____________________________________。
(3)制备实验开始时，先检查装置的气密性，接下来的操作依次是________。
A．向烧瓶中加入MnO2粉末
B．加热
C．向烧瓶中加入浓盐酸
(4)如果将过量二氧化锰与含HCl 8.76 g的浓盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气明显少于4.26 g。其主要原因有：①_______________________________，
②____________________________________________________。
(5)为了提高浓盐酸的利用率，你对实验的建议是_______________________
_______________________________________________________。
(6)圆底烧瓶中发生反应的离子方程式是____________________________。
实验结束清洗仪器时，为了减少烧瓶中残留氯气对环境的污染，可以向烧瓶中加入的溶液是________，有关的离子方程式是________________________。
解析 (2)先除HCl，后干燥，再收集，最后尾气吸收。(3)检查装置气密性后的操作顺序为先加固体药品，然后加入液体药品，最后加热。(4)题中所给盐酸中HCl的质量是8.76 g，但由于盐酸受热易挥发，且随反应的不断进行，盐酸浓度越来越小，变为稀盐酸后不再与MnO2反应，所以产生的Cl2的质量小于4.26 g。(5)为减少盐酸的挥发，慢慢滴加浓盐酸，用小火加热。(6)利用Cl2和NaOH溶液反应除多余的Cl2。
答案 (1)①不能用稀盐酸，而应用浓盐酸 ②应有加热装置，应用酒精灯加热 ③盛浓硫酸和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒 ④两洗气瓶里进气导管和出气导管的长短颠倒
(2)①除去Cl2中的氯化氢 ②除去氯气中的水蒸气
③吸收多余的氯气
(3)ACB
(4)①加热使HCl大量挥发 ②浓盐酸变稀后不再发生反应
(5)将浓盐酸慢慢滴下；加热用小火
(6)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
NaOH溶液 Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O、
H＋＋OH－===H2O
变式训练1 某研究小组为了制备84消毒液(主要成分为NaClO)设计了如图装置。并查阅到下列资料：“卤素与水的反应是放热反应，在加热情况下卤素与碱液发生如下反应：3X2＋6OH－eq \(=====,\s\up7(70 ℃))5X－＋XOeq \\al(－,3)＋3H2O”。
回答下列问题：
(1)装置中的试管内发生反应的离子方程式为_________________________
________________________________________________________________。
(2)装置中能否省去盛饱和NaCl溶液的洗气瓶？________(填“能”或“不能”，下同)，理由是_______________________________。
(3)装置中能否省去盛浓硫酸的洗气瓶？________，理由是
____________________________________________。
(4)装置中能否省去盛冰水的烧杯？________，理由是___________________
__________________________________________________。
解析 本题具有较强的综合性，装置产生的Cl2在冰水冷却下与NaOH发生反应制得消毒液。运用该装置必须通过饱和NaCl溶液除去HCl，否则HCl与NaOH反应将生成NaCl，降低NaClO的纯度；但干燥装置可以省略，因为少量水蒸气不会影响反应；冷却装置不可省略，因为题给信息：氯气与水的反应是放热反应，温度升高，引起副反应：3Cl2＋6OH－eq \(=====,\s\up7(70 ℃))5Cl－＋ClOeq \\al(－,3)＋3H2O。
答案 (1)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
(2)不能 氯气中混有的HCl气体进入试管中也会和氢氧化钠溶液反应，降低了NaClO的产量和纯度
(3)能 少量水蒸气进入试管中不影响反应
(4)不能 氯气与水的反应是放热反应，反应时温度升高，可能引起副反应，生成NaClO3
学习任务2 卤素离子检验
【情景素材】
小明发现家里的不锈钢盆在腌制食物后变得很容易就破损，经查阅资料才发现原来是Cl－惹得祸。
为了保护不锈钢盆，你能利用厨房中现有的物品及调料检验Cl－的存在吗？
提示 不能，检验Cl－需要用AgNO3，厨房内没有能使Cl－沉淀的试剂。
卤素离子的检验
(1)溶液中Cl－的检验要排除其他离子的干扰，如COeq \\al(2－,3)、POeq \\al(3－,4)，但它们的银盐沉淀溶于稀硝酸。
①一般先在被测液中加入稀硝酸酸化，以排除干扰离子。因为：加入AgNO3溶液，Ag＋＋Cl－===AgCl↓(白色)，
AgCl沉淀是不溶于稀硝酸的，若在Na2CO3溶液中加入AgNO3溶液也会产生白色的Ag2CO3沉淀，此沉淀可溶于稀硝酸。2Ag＋＋COeq \\al(2－,3)===Ag2CO3↓，Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑。POeq \\al(3－,4)也能与Ag＋发生反应生成Ag3PO4的黄色沉淀，此沉淀也可溶于稀硝酸。
②若被检液中有SOeq \\al(2－,4)存在，由于SOeq \\al(2－,4)可以与Ag＋生成白色微溶物Ag2SO4且不溶于稀硝酸，则在检验Cl－之前，需先用Ba(NO3)2溶液除去SOeq \\al(2－,4)，再加入硝酸酸化的AgNO3溶液检验Cl－的存在。
(2)F－、Br－、I－的检验
①F－：加入浓硫酸，产生能腐蚀玻璃的气体。
②Br－：
a．加入AgNO3，产生不溶于稀硝酸的浅黄色沉淀；
b．加入氯水和CCl4，振荡、静置，下层液体呈橙红色。
③I－：
a．加入AgNO3产生不溶于稀硝酸的黄色沉淀；
b．加入氯水或溴水和CCl4，振荡、静置，下层呈紫红色；
c．加入氯水或溴水及淀粉溶液，溶液变蓝色。
【例题2】 下面是两位同学设计的证明碳酸钠样品中含氯化钠的实验方案。
甲：取样品少许加入试管中，加入适量的蒸馏水使之溶解，配成溶液，然后加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成。
乙：取样品少许加入试管中，加入适量的自来水使之溶解，配成溶液，然后滴加稀硝酸酸化的AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成。
(1)两个方案均有不合理之处，请指出：
甲________________________________________。
乙__________________________________________。
(2)合理的实验方案为__________________________________。
解析 甲方案中没有用稀硝酸排除COeq \\al(2－,3)的干扰，Ag2CO3也是白色沉淀。乙方案中用自来水配制溶液，自来水用氯气消毒，含有Cl－，影响检验。
答案 (1)AgNO3溶液没有用稀硝酸酸化，不能排除COeq \\al(2－,3)的干扰 用自来水配制溶液引入Cl－，影响检验
(2)取样品少许加入试管中，加入适量的蒸馏水配成溶液，然后加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成
变式训练2 下列叙述正确的是( )
A．如果加CCl4呈现紫红色，证明原溶液中存在I－
B．凡能使湿润的碘化钾淀粉试纸变为蓝色的气体一定是Cl2
C．某溶液中加入BaCl2溶液，产生不溶于稀HNO3的白色沉淀，原溶液中一定含Ag＋
D．氢氟酸是弱酸，但会腐蚀玻璃
解析 I－不溶于CCl4，只有转化成I2才可溶；能使湿润的KI－淀粉试纸变蓝的气体不一定是Cl2，还有O3、NO2、Br2(g)等；SOeq \\al(2－,4)也符合C选项。
答案 D
学习任务3 (核心素养)实验室制氯气的常考点
一、知识要点
(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，所以加热温度不宜过高，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，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
气体净化装置的设计必须同时考虑主要成分和杂质成分的性质，以便选择适当的装置除去杂质。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反应特点
①浓盐酸中，部分Cl－的化合价升高，4个HCl参加反应，被氧化的Cl－为2个。
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混合液。
二、核心素养
【素养解题】
[典例示范] 某同学用以下装置制备并检验Cl2的性质。下列说法正确的是( )
A．图Ⅰ：若MnO2过量，则浓盐酸可全部消耗完
B．图Ⅱ：只证明新制氯水具有酸性
C．图Ⅲ：产生了棕黄色的雾
D．图Ⅳ：湿润的有色布条褪色
[实验选择题的解题思维模型]
答案 D
三、对点训练
1．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
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。
答案 B
2．检验Cl－时所用试剂HNO3的作用是 ( )
A．防止COeq \\al(2－,3)的干扰
B．防止Cl－的干扰
C．生成Ag2CO3沉淀
D．防止NOeq \\al(－,3)的干扰
解析 检验Cl－加入的AgNO3溶液，能与COeq \\al(2－,3)结合生成Ag2CO3白色沉淀，干扰Cl－的检验。
答案 A
3．下列试剂的保存错误的是( )
A．漂白粉必须密封保存
B．新制的氯水用棕色瓶保存
C．液溴用一层水封盖再密封保存
D．固体碘放在棕色细口瓶中
解析 漂白粉容易和空气中的二氧化碳反应，所以需要密封；新制的氯水中有次氯酸，见光分解，所以需要用棕色瓶保存；溴有挥发性，所以用一层水进行水封；碘是容易升华的固体，应放在棕色的广口瓶中。
答案 D
4．在制氯气时有如下操作，正确的操作顺序是( )
①连接好装置，检查气密性
②缓缓加热，加快反应，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．①②③④⑤⑥B．③④②①⑥⑤
C．①④③②⑥⑤D．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。
答案 D
[合 格 练]
1．能证明某溶液中含有NaCl的是 ( )
A．焰色试验是黄色
B．溶液有咸味
C．取少量溶液于试管中，滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液，出现白色沉淀
D．焰色试验是黄色，同时又能与硝酸酸化的硝酸银溶液反应生成白色沉淀
解析 要证明含有Na＋，则焰色试验为黄色；要证明含有Cl－，则加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液后生成白色沉淀。
答案 D
2．自来水厂常用氯气对生活用水进行杀菌消毒。市场上有些不法商贩为牟取暴利，用这样的自来水冒充纯净水(离子的浓度非常低)出售，给人们的生活造成了一定的不良影响。在下列化学试剂中，可以用于鉴别这种自来水和纯净水的是( )
A．酚酞溶液B．氯化钡溶液
C．氢氧化钠溶液D．硝酸银溶液
解析 Cl2消毒过的自来水中含有HCl和HClO，用AgNO3溶液即可鉴别，产生白色沉淀的是自来水，不产生沉淀的是纯净水。
答案 D
3．下列关于实验室制取氯气的说法正确的是( )
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 盛浓盐酸的分液漏斗若用长颈漏斗代替无法控制盐酸的用量，A错误；在讲台上直接做氯气的制备实验，没有在通风橱中进行，容易造成中毒事件，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，则氯气集满，D正确。
答案 D
4．实验室制Cl2的反应为4HCl(浓)＋MnO2eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，下列说法错误的是( )
A．还原剂是HCl，氧化剂是MnO2
B．每生成1个Cl2，转移电子2个
C．每消耗1个MnO2，起还原剂作用的HCl消耗4个
D．生成的Cl2中，除含有一些水蒸气外，还含有HCl杂质
解析 分析反应4HCl(浓)＋MnO2eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O可知：A.还原剂是HCl，氧化剂是MnO2，故A正确；B.每生成1个Cl2，转移电子2个，故B正确。C.当1个MnO2参加反应，起还原剂作用的HCl消耗2个，故C错误。D.因浓盐酸易挥发，所以生成的Cl2中，除含有一些水蒸气外，还含有HCl杂质，故D正确。
答案 C
5．用下列两种方法制取氯气：
①用含氯化氢146 g的浓盐酸与足量的二氧化锰反应；②用87 g二氧化锰与足量的浓盐酸反应。则所得氯气( )
A．②比①多B．①比②多
C．一样多D．无法比较
解析 浓盐酸与MnO2反应的化学方程式为4HCl(浓)＋MnO2eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，随着反应进行，盐酸浓度逐渐减小，变为稀盐酸后不再与MnO2反应。①中HCl不能完全反应，产生的Cl2少，②中能完全反应，制得Cl2多。故产生Cl2②＞①。
答案 A
6．有Na2CO3、AgNO3、BaCl2、HCl和NH4NO3五瓶无标签溶液，为鉴别它们取四支试管，每支试管分别装入上述一种溶液，再向上述四支试管中分别加入少许剩下的一种溶液，下列叙述中错误的是( )
A．若有三支试管出现沉淀时，则后加入的是AgNO3溶液
B．全部没有明显现象时，则后加入的是NH4NO3
C．一支试管出现气泡，两支试管出现沉淀时，则后加入的是HCl溶液
D．若只有两支试管出现沉淀时，则后加入的是BaCl2溶液
解析 A正确，因为AgNO3溶液与Na2CO3、BaCl2、HCl均有白色沉淀，和NH4NO3溶液不反应；B正确，NH4NO3和上述溶液均不反应；C错误，盐酸加入后，一种(Na2CO3)溶液出现气泡，AgNO3溶液出现沉淀，其他没有现象；D正确，加入BaCl2溶液，则Na2CO3、AgNO3两种溶液产生沉淀。
答案 C
7．已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用下图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并试验其与金属的反应，每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是( )
A．①和②处B．只有②处
C．②和③处D．②、③、④处
解析 ①是制备氯气的装置，②是除去氯气中氯化氢杂质的装置，③是干燥装置，④是用于氯气与金属反应的装置。除杂时不能消耗欲保留的气体，因为氯气可与NaOH溶液反应，化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，所以②处错误；③中进气管短，出气管却插入液面下，所以无法干燥气体，也不能使气体进入④中与金属反应，所以③处错误；④是一个封闭体系，未反应的气体不断蓄积会使容器内压强过大而发生爆炸，所以④处错误。
答案 D
8．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( )
解析 集气瓶中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，可能将橡胶塞压出，A项错误；因为Cl2比空气的密度大，Cl2应短管进，B项错误；C项该装置既能收集Cl2，又能进行尾气处理且防倒吸，正确；由于Cl2和NaOH反应，所以不能收集到Cl2，D项错误。
答案 C
9．(1)A、B、C、D、E五个集气瓶中分别充满了Cl2、O2、H2、HCl、HBr五种气体中的一种。其中：A瓶中的气体是黄绿色；D和A中的气体混合见光会爆炸；B和A中的气体混合后在瓶壁上出现橙红色液滴；将E瓶的瓶盖打开，在潮湿空气中会出现白雾。根据以上现象判断各瓶气体分别是：
A．________，B.________，C.________，D.________，E.________。
(2)按要求书写化学方程式：
①反应物中，溴元素被氧化______________________________；
②反应物中，溴元素被还原______________________________；
③反应物中，溴元素既被氧化，又被还原______________________________；
④反应物中，溴元素既未被氧化，又未被还原__________________________。
(3)将以下各实验所需的试剂写在空格中：
①用氯酸钾和二氧化锰制取氯气后的试管中，残留的黑色物质，可用________加热洗涤。
②做碘升华实验后的烧瓶壁上的碘，可用________洗涤。
③欲在烧瓶中制取HI气体，可用碘化钾固体和________一起共热即可。欲除去氯气中的少量氯化氢，可让气体通过________洗涤。
④氯化钾中混有少量的碘化钾要除去，方法是将其溶于水后，滴入足量________充分反应，再加入________振荡、静置分层、分液，最后将上层水溶液蒸干即得纯氯化钾。
答案 (1)Cl2 HBr O2 H2 HCl
(2)①Cl2＋2KBr===2KCl＋Br2
②Br2＋H2eq \(=====,\s\up7(△))2HBr
③Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O
④AgNO3＋HBr===AgBr↓＋HNO3
(3)①浓盐酸 ②四氯化碳或酒精
③浓H3PO4 饱和食盐水
④氯水 四氯化碳
10．如图所涉及的物质均为中学化学中的常见物质，其中C、D、E为单质，E为固体，F为有磁性的化合物。它们之间存在如下关系(反应中生成的水及次要产物均已略去)：
(1)写出下列物质的化学式：B________，E________。
(2)指出MnO2在相关反应中的作用：反应①中是________剂，反应②中是________剂。
(3)若反应①是在加热条件下进行，则A是________(填化学式)；若反应①是在常温条件下进行，则A是________(填化学式)；如在上述两种条件下得到等质量的C单质，反应中转移的电子数之比为________。
解析 本题的突破口为“F为有磁性的化合物”，故F为Fe3O4，C为O2，E为Fe，则A为KClO3。同时注意到G、H之间的转化为Fe3＋与Fe2＋之间的转化，不难推出D为Cl2。
答案 (1)HCl Fe (2)催化 氧化 (3)KClO3 H2O2 2∶1
11．溴的氧化性介于氯和碘之间，利用这一性质解决下面的问题。
(1)将含有下列分子或离子的试剂加入到含有Br－的溶液中，可以将Br－氧化为Br2的是________(填选项编号)。
A．I2B．I－
C．Cl2D．Cl－
(2)如果把氯气缓慢地通入含有相同物质的量浓度的Br－、I－的混合溶液中，________先被氧化，原因是___________________________。
(3)把滤纸用淀粉和碘化钾的混合溶液浸泡，晾干后就是实验室常用的淀粉－KI试纸。这种试纸润湿后遇到氯气发生的变化是_______________________，
原因是_________________________________________。
解析 (1)因为氧化性Cl2＞Br2，所以Cl2可以氧化Br－。
(2)因为氧化性Cl2＞Br2＞I2，所以还原性：Cl－＜Br－＜I－，所以I－先被氧化。
(3)湿润的淀粉－KI试纸遇到Cl2发生下列反应：
2KI＋Cl2===2KCl＋I2(或2I－＋Cl2===2Cl－＋I2)
I2使淀粉变蓝。
答案 (1)C (2)I－ 还原性：I－＞Br－
(3)试纸变蓝色 Cl2将I－氧化成了I2，I2使淀粉变蓝色
12．常温下，A是可用来对自来水进行消毒的黄绿色单质气体，A、B、C、D、E都含X元素，其转化关系如图所示：
(1)请分别写出A、B、D的化学式(如为溶液请填溶质的化学式)：
A________、B________、D________。
(2)写出下列反应的化学方程式或离子方程式(请注明条件)：
A＋H2O(离子方程式)：____________________________；
A＋NaOH(离子方程式)： _____________________；
D→A(化学方程式)：________________________。
解析 由题意可知A为氯气，B为次氯酸，D为盐酸，C为氯化钠，E为次氯酸钠。
答案 (1)Cl2 HClO HCl
(2)Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO
Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
4HCl(浓)＋MnO2eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
13．某校化学实验兴趣小组欲采用如图所示的实验装置制备Cl2，同时进行与氯气有关的某些实验，按要求回答问题。
(1)A是浓盐酸，B是二氧化锰，将A滴入B中时发生反应的离子方程式为____________________________。
(2)甲同学用含有146 g HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应制Cl2，结果制得的Cl2小于71 g，这是由于反应过程中盐酸浓度变小造成的。请列举导致盐酸浓度变小的原因：_______________________________________。
(3)在实验室中，乙同学欲用下图中的装置净化氯气，则瓶①②中应盛放的试剂分别是①______________________________________________，
②________________(填试剂名称)。
(4)丙同学将纯净的Cl2通入一定量石灰乳中来制取漂白粉，若通入x个Cl2完全反应，则反应过程中转移电子____________个。
解析 (2)浓盐酸浓度变小是因为二氧化锰和浓盐酸反应过程中消耗HCl，加热时氯化氢挥发，生成的水稀释浓盐酸。(3)制取的氯气中含有氯化氢和水蒸气，净化时应先通过饱和食盐水吸收氯化氢，后通过浓硫酸吸收水蒸气。(4)反应2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O中，1个Cl2参加反应转移1个电子，故通入x个Cl2完全反应，反应过程中转移电子x个。
答案 (1)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
(2)①氯化氢挥发；②反应生成水；③反应消耗HCl
(3)饱和食盐水 浓硫酸 (4)x
[能 力 练]
14．某学生设计如图所示的实验装置，利用氯气与潮湿的消石灰反应制取漂白粉，据此回答下列问题：
(1)在A装置中用固体二氧化锰与浓盐酸在加热条件下制取氯气，反应化学方程式为__________________________________。
(2)漂白粉将在U形管中产生，其化学方程式是_______________________
________________________________________________________________。
(3)C装置的作用是__________________________________________。
(4)家庭中使用漂白粉时，为了增强漂白能力，可加入少量的物质是________。
A．食盐B．食醋
C．烧碱D．纯碱
解析 (1)MnO2与浓盐酸在加热条件下发生反应MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；
(2)Cl2与消石灰反应可用于制取漂白粉，化学方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O；
(3)NaOH吸收多余Cl2，防止空气污染；
(4)漂白粉中的Ca(ClO)2与CH3COOH反应生成HClO，因此使用漂白粉时加入少量食醋，能提高漂白粉的漂白能力。
答案 (1)MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
(2)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O (3)吸收多余Cl2，防止空气污染 (4)B
15．实验室里通常用MnO2与浓盐酸反应制取氯气。
(1)在该反应中，如有a个Cl2生成，被氧化的HCl________个，转移电子________个。
(2)某温度下，将Cl2通入NaOH溶液中，反应得到含有ClO－与ClOeq \\al(－,3)个数之比为1∶1的混合液，反应的化学方程式是________________________________。
(3)报纸报道了多起卫生间清洗时，因混合使用“洁厕灵”(主要成分是盐酸)与“84消毒液”(主要成分是NaClO)发生氯气中毒的事件。试根据你的化学知识分析，原因是(用离子方程式表示)______ ____________。
解析 (1)当a个Cl2生成，由2HCl～Cl2可知被氧化的HCl为a×2＝2a，转移电子的物质的量为a×(4－2)＝2a；(2)由题意可知反应物为氯气和氢氧化钠，生成物为NaCl、NaClO3、NaClO和H2O，氯元素从0价变为NaClO3中＋5价，两个氯原子失10个电子，氯元素从Cl2的0价变为NaClO中＋1价，两个氯原子失去2个电子，氯元素从0价变为NaCl中－1价，两个氯原子得到2个电子，所以氯化钠前的系数为6，氯酸钠和次氯酸钠前的系数为1，再根据原子守恒就可得到反应的化学方程式为4Cl2＋8NaOH===6NaCl＋NaClO3＋NaClO＋4H2O；(3)次氯酸钠有强氧化性，盐酸有强还原性，两者相遇发生氧化还原反应生成氯气，故离子方程式为Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O。
答案 (1)2a 2a
(2)4Cl2＋8NaOH===6NaCl＋NaClO3＋NaClO＋4H2O
(3)Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O
学业要求
核心素养对接
1.能利用氯元素的价态变化设计氯气的实验室制法。
2．能根据氯离子的性质设计实验进行氯离子检验。
1.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辨析的能力。
2．能根据氯离子的性质设计实验进行检验，培养学生科学探究与创新意识。
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
2Ag＋＋COeq \\al(2－,3)===Ag2CO3↓
Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋CO2↑＋H2O
自来水
产生白色沉淀
Cl2消毒
沉淀不溶解
Ag＋＋Cl－===AgCl↓
蒸馏水
无明显现象
组成
盛放试剂
试剂的作用
C
饱和氯化钠溶液
除去氯气中的氯化氢
D
浓硫酸
干燥氯气
尾气处理⇒提高学生科学态度与社会责任素养
净化装置选择⇒科学探究创新意识
实验原理
Ⅰ.MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
Ⅱ.Cl2＋H2O===HCl＋HClO
Ⅲ.Cl2＋Cueq \(=====,\s\up7(点燃))CuCl2
Ⅳ.eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(Cl2＋H2O===HCl＋HClO,Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O))
干燥氯气没有漂白性
提取关键点
Ⅰ.只有浓盐酸才能反应
Ⅱ.HCl显酸性、HClO有漂白性
Ⅲ.CuCl2固体
Ⅳ.湿润有色布条含水
得出结论
A错；B不全面；C雾错，应是烟；D正确。
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