人教版 (新课标)必修1第四章 非金属及其化合物第二节 富集在海水中的元素--氯教学设计

课时2　Cl2的实验室制法和Cl－的检验

目标与素养：1.了解实验室制取Cl2的原理和实验装置设计与分析。(科学探究与创新意识)2.掌握Cl－的检验方法。(宏观辨识与科学探究)

一、氯气的实验室制法

1．反应原理

实验室将MnO2和浓盐酸加热制取Cl2，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Cl2↑＋Mn2＋＋2H2O。

2．实验装置

A、B的仪器名称分别为分液漏斗、圆底烧瓶。

装置C中饱和食盐水的作用是吸收Cl2中的HCl。

装置D中浓硫酸的作用是干燥Cl2。

烧杯E中NaOH溶液的作用是吸收尾气Cl2。

二、Cl－的检验

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CO等离子的干扰。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)MnO2与浓HCl的反应中，氧化剂为MnO2，HCl为还原剂。

  (　　)

(2)Cl2中的HCl气体可用NaOH溶液除去。 (　　)

(3)Cl2可以用向上排空气法收集。 (　　)

(4)某溶液中加AgNO3溶液，有白色沉淀生成，可说明该溶液中含有Cl－。               (　　)

[答案]　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×

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－、SO　　 B．Cl－、NO

C．Cl－、CO   D．Cl－、OH－

[答案]　C

3．实验室常用二氧化锰和浓盐酸反应制备氯气，用下图装置可制备纯净、干燥的氯气，并验证其部分性质。(已知Cl2＋2KI===I2＋2KCl)

试回答下列问题：

(1)A中发生反应的化学方程式是                       。

(2)C、D中所用试剂分别是：C        ；D        。

(3)B中出现的现象是                            。

(4)请用离子方程式表示F中NaOH溶液的作用            。

(5)若想制得标准状况下2.24 L氯气，理论上被氧化的HCl的物质的量是         mol。

[答案]　(1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

(2)饱和食盐水　浓硫酸

(3)溶液颜色由无色变为蓝色

(4)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

(5)0.2

1.设计气体制备装置的基本思路

2．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。

3．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。

(1)发生装置

①特点：固体＋液体气体。

②仪器：铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗等。

(2)净化装置

(3)收集装置

①收集方法：向上排空气法(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

用盛有NaOH溶液的烧杯吸收尾气Cl2，防止污染环境。

科学探究——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。

1．下列关于实验室制取Cl2的说法正确的是(　　)

A．将混有HCl杂质的Cl2通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶除去杂质

B．实验室制取Cl2，浓盐酸起到酸性和氧化剂作用

C．实验室用如图装置除去Cl2中的少量HCl

D．实验室制备Cl2，可用排饱和食盐水集气法收集

D　[Cl2通入饱和NaHCO3溶液反应生成CO2，引入新的杂质，并且消耗Cl2，A项不正确；实验室制取Cl2，浓盐酸起到酸性和还原剂的作用，B项不正确；用饱和食盐水除去Cl2中的少量HCl气体时，导气管应长进短出，C项不正确；实验室用排饱和食盐水法收集Cl2是因为Cl2难溶于饱和食盐水，而可溶于水，D项正确。]

2．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－5X－＋XO＋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                                               。

[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

1.步骤：待测液生成白色沉淀。

2．原理：Ag＋＋Cl－===AgCl↓(AgCl不溶于稀硝酸)。

3．注意：先加稀硝酸的目的是排除CO、PO等的干扰。

3．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

4．有一包白色固体，它可能是KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种，进行下列实验：

①溶于水，得到无色溶液；

②在所得溶液中滴入AgNO3溶液，生成白色沉淀；

③再滴加稀硝酸，沉淀量减少但不完全消失，同时有气泡生成。

根据上述现象判断：

(1)白色固体中一定含有的成分是        ，可能含有的成分是        。

(2)请写出上述实验中有关反应的离子方程式：                                                      

                                                     。

[解析]　三种物质溶于水均得到无色溶液，且相互之间不反应；加入AgNO3溶液生成白色沉淀，说明固体中可能含KCl、K2CO3或两者中的一种；滴加稀硝酸，沉淀量减少说明固体中含有K2CO3，沉淀不完全消失说明固体中含有KCl。

[答案]　(1)KCl和K2CO3　KNO3　(2)Ag＋＋Cl－===AgCl↓、2Ag＋＋CO===Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑

1．某化学兴趣小组利用MnO2和浓盐酸及如图装置制备Cl2。下列分析中不正确的是(　　)

A．①中可用分液漏斗代替长颈漏斗

B．①中缺少加热装置

C．②中盛放NaOH溶液可以净化Cl2

D．④中盛放NaOH溶液可以吸收尾气

C　[NaOH与Cl2反应，NaOH溶液不能净化Cl2。]

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

A．①比②多　　　　　 B．②比①多

C．一样多   D．无法比较

B　[①中浓盐酸变成稀盐酸时，不再反应，生成的Cl2比理论值小。]

3．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

4．检验Cl－时要用到AgNO3溶液和稀硝酸，其中加入稀硝酸的目的是 (　　)

A．加速反应的进行

B．排除某些杂质离子的干扰

C．生成不溶于水的沉淀

D．增大沉淀的生成量

B　[加稀硝酸的目的是排除CO、PO等离子的干扰。]

5．如图所示装置可用于二氧化锰与浓盐酸在加热条件下制取氯气，并利用产物进行后续实验，请填写下列空白：

(1)写出二氧化锰与浓盐酸反应的化学方程式：                      。

(2)在该反应中，部分HCl充当的是        (填“氧化剂”或“还原剂”)。

(3)洗气瓶B中盛有饱和食盐水，洗气瓶C中盛有红墨水，在洗气瓶D中放有石灰乳，则C瓶中观察到的现象是                ；D瓶中发生反应的化学方程式是                          。

(4)若反应产生了标准状况下11.2 L的氯气，则被氧化的HCl的物质的量是        mol。

[答案]　(1)4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　(2)还原剂　(3)红墨水褪色　2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O　(4)1