高中化学人教版 (2019)必修 第一册实验活动2 铁及其化合物的性质第2课时导学案

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册实验活动2 铁及其化合物的性质第2课时导学案，共10页。学案主要包含了氯气的实验室制法，氯离子的检验等内容，欢迎下载使用。
新课情境呈现
将干燥的氯气依次通过内有干燥红纸条的广口瓶A和内有湿润红纸条的广口瓶B，通过红纸条是否褪色可以推断氯气能否与水发生反应。氯气在自然界中不能稳定存在，那么氯气是怎样制取的，
让我们走进教材，学习氯气的实验室制法和氯离子的检验。
课前素能奠基
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
新知预习
一、氯气的实验室制法
1．反应原理：__MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O__。
2．由于氯气的密度__大__于空气的密度，所以可采用向__上__排空气法收集氯气。
3．由于氯气有毒，所以应用NaOH溶液吸收尾气，发生的反应为__Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O__。
二、氯离子的检验
eq \x(原理)——__Ag＋＋Cl－===AgCl↓__
↓
eq \x(试剂)——eq \a\vs4\al(稀硝酸、__AgNO3__溶液)
↓
eq \x(操作)——eq \a\vs4\al(先加适量稀硝酸，再加__AgNO3__溶液)
↓
eq \x(现象)——eq \a\vs4\al(产生__白色沉淀__)
预习自测
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)待测液中滴加AgNO3溶液后有白色沉淀产生，说明该溶液中含有Cl－( × )
(2)实验室制取Cl2时，MnO2做氧化剂( √ )
(3)MnO2与稀盐酸在高温下反应也可产生Cl2( × )
(4)实验室制Cl2时，Cl2中往往含有HCl杂质( √ )
2．检验Cl－时所用试剂稀硝酸的作用是( A )
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－时，加入的AgNO3溶液能与COeq \\al(2－,3)反应生成Ag2CO3白色沉淀，干扰Cl－的检验，加入稀硝酸可排除COeq \\al(2－,3)等的干扰。
3．下列关于实验室用MnO2制取Cl2的叙述不正确的是( C )
A．MnO2与浓盐酸共热B．缓慢加热反应
C．用向下排空气法收集Cl2D．多余氯气常用较浓的碱液吸收
解析：由于浓盐酸易挥发，故必须缓慢加热以减少其挥发；Cl2的密度比空气的大，故应用向上排空气法收集Cl2；Cl2极易与碱溶液反应，如Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，故应用较浓的碱液吸收多余的Cl2。
4．能证明某溶液中含有NaCl的是( D )
A．焰色试验显黄色
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．焰色试验显黄色，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：焰色试验显黄色，则证明含有Na＋；加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液后生成白色沉淀，则证明含有Cl－。
5．在制氯气时有如下操作，操作顺序正确的是( D )
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。
6．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( C )
A．a中可用分液漏斗代替长颈漏斗
B．a中缺少加热装置
C．b中盛放NaOH溶液可以净化Cl2
D．d中的导管口若连接倒置漏斗可防止倒吸
解析：生成的氯气中易混有氯化氢气体，应该用饱和食盐水除去氯化氢，氯化氢和氯气均能与氢氧化钠溶液反应，故b中不能盛放氢氧化钠溶液。
课堂素能探究
氯气的实验室制法
知识点
问题探究：1.氯气的尾气吸收可否使用澄清石灰水代替NaOH溶液？
2．浓盐酸能否用氯化钠固体和较浓硫酸代替？
探究提示：1.不能，因澄清石灰水中溶质浓度小，可能吸收Cl2不充分。
2．能。氯化钠提供Cl－，较浓硫酸提供H＋。
知识归纳总结：
1．制备流程：
eq \x(\a\al(反应,原理))—eq \a\vs4\al(用氧化剂如MnO2氧化浓盐酸,MnO2＋4HCl浓\(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O)
↓
eq \x(\a\al(制备,装置,类型))—eq \a\vs4\al(固体＋液体\(――→,\s\up7(加热))气体)
↓
eq \x(\a\al(净化,方法))—eq \a\vs4\al(通过盛饱和食盐水的洗气瓶除去HCl，再通过,盛浓硫酸的洗气瓶除去水蒸气)
↓
eq \x(\a\al(收集,气体))—eq \a\vs4\al(向上排空气法或排饱和食盐水法)
↓
eq \x(\a\al(尾气,吸收))—eq \a\vs4\al(用强碱溶液如NaOH溶液吸收)
2．验满：把湿润的淀粉KI试纸(或湿润的蓝色石蕊试纸)靠近集气瓶口，若试纸变蓝(或先变红又褪色)，则证明已集满。
点拨：(1)必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应。
(2)不能用蒸馏水代替饱和食盐水除去HCl气体。
(3)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
典例1 氯是一种海水富集元素。下图是一套制取并验证氯气部分化学性质的实验装置：
回答下列问题：
(1)装置Ⅰ中，仪器a的名称为__分液漏斗__；
(2)装置Ⅱ的作用是__吸收Cl2中的HCl__；
(3)当有少量Cl2气流通过后，装置Ⅲ中反应的离子方程式为__Cl2＋2I－===I2＋2Cl－__；
(4)当Cl2气流持续通过时，装置Ⅳ中干燥的有色布条能否褪色？__能__；
(5)装置Ⅴ反应的离子方程式为__Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O__。
解析：装置Ⅰ为Cl2的发生装置，仪器a为分液漏斗；装置Ⅱ为净化装置，吸收Cl2中的HCl；Cl2可与KI发生反应Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，生成的I2使淀粉溶液变为蓝色；干燥的Cl2无漂白性，但Cl2从装置Ⅱ、Ⅲ中逸出时会带入H2O，故装置Ⅳ中干燥的有色布条会褪色；装置Ⅴ为尾气吸收装置，Cl2可与NaOH溶液发生反应：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。
〔变式训练1〕实验室用MnO2和浓盐酸在加热条件下反应制取Cl2。下列说法正确的是( A )
A．反应中HCl既表现酸性，又表现还原性
B．用饱和碳酸氢钠溶液可除去Cl2中的HCl
C．用NaOH溶液吸收Cl2，反应中Cl2只作氧化剂
D．将湿润的有色布条伸入集满Cl2的集气瓶中，布条褪色说明Cl2具有漂白性
解析：二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，反应中HCl既表现酸性，又表现还原性，A正确；碳酸氢钠和HCl发生反应生成CO2，引入新的杂质，应该用饱和氯化钠溶液除去Cl2中的HCl，B错误；用NaOH溶液吸收Cl2，发生的反应为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，Cl2既作氧化剂也作还原剂，C错误；氯气和水反应生成的次氯酸具有漂白性，氯气无漂白性，D错误。
知识点二
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？
2．检验Cl－时为何要加入稀硝酸？
探究提示：1.不一定含Cl－，COeq \\al(2－,3)与Ag＋反应也生成白色沉淀。
2．防止COeq \\al(2－,3)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eq \(――→,\s\up7(加稀硝酸酸化))eq \(――→,\s\up7(加AgNO3溶液))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COeq \\al(2－,3)、POeq \\al(3－,4)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COeq \\al(2－,3)等离子的干扰。
典例2 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( C )
A．Cl－、SOeq \\al(2－,4) B．Cl－、NOeq \\al(－,3)
C．Cl－、COeq \\al(2－,3)D．Cl－、OH－
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COeq \\al(2－,3)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( C )
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
解析：A操作不正确，它不能排除COeq \\al(2－,3)等的干扰；B操作不正确，若未知溶液中含COeq \\al(2－,3)，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－。
名师博客呈现
氯气的制备及其性质检验的实验创新
实验能让学生提高对实验室制取氯气反应原理的感性认识，通过实验改进、创新，提高实验的安全性，减少实验用剂量，降低尾气毒害性。
方案：下图是实验室制备干燥纯净的氯气，并检验氯气相关性质的实验装置。
A是制备氯气的发生装置。B中盛有饱和食盐水，C中是固体干燥剂氯化钙，D是收集氯气的装置，E中是干燥的红色布条，F中是湿润的红色布条，G中是NaOH溶液。
优点：(1)实验过程中氯气的制备、除杂及尾气处理装置设计严密。
(2)检验氯气相关性质的实验现象较明显。
缺点：(1)氯气有刺激性气味，且有毒，实验过程中存在氯气的污染，且在实验结束后烧瓶中仍然存在部分氯气。
(2)实验装置较复杂。
(3)实验安全性不高，不便于学生动手实践。
创新方案
1．实验装置：
①浓盐酸 ②KMnO4 ③无水氯化钙 ④有色小卡片 ⑤氢氧化钠
2．实验步骤及其现象：
(1)按图连接装置。
(2)检查装置的气密性。
(3)向侧泡具支管加入0.2 g的KMnO4。
(4)向V形侧泡反应管的第一个凹槽加入用蒸馏水润湿过的有色小卡片，第二个凹槽装满无水氯化钙，在V形凹槽中加入干燥有色小卡片。
(5)反应开始，将约2 mL浓盐酸缓慢注射到侧泡具支试管中。过一会观察到第一张有色小卡片褪色，而无水氯化钙吸收水分，从而使氯气变干燥，V形管中的有色小卡片不褪色。
优点：
(1)试剂用量少，可大大减少氯气的污染。
(2)实验现象明显，便于控制实验速率，提高实验安全性。
(3)实验装置简单，容易操作又省时，便于学生自己操作。
课堂达标验收
1．欲除去Cl2中的少量HCl气体，可选用( B )
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。
2．某工厂发生Cl2泄漏，以下应对措施中主要是基于Cl2的物理性质考虑的是( B )
A．向被污染的土壤撒石灰
B．向远离污染源的高处撤离
C．用浸有纯碱溶液的毛巾捂住口鼻迅速撤离
D．来不及撤离时可用纯碱溶液浸湿的棉被堵好门窗
解析：石灰溶于水形成氢氧化钙溶液，碱溶液可以吸收氯气，利用的是氯气的化学性质，故A不符合题意；氯气密度比空气大，发生Cl2泄漏应向远离污染源的高处撤离，利用的是氯气的物理性质，故B符合题意；纯碱溶液可以和氯气发生反应而吸收氯气，利用的是氯气的化学性质，故C、D不符合题意。
3．向盛有氯气的集气瓶中，注入约五分之一容器体积的下列液体并轻轻振荡，观察到的现象记录如图所示，判断瓶中注入的液体是( C )
A．AgNO3溶液B．NaOH溶液
C．水D．FeCl2溶液
解析：A项，Cl2作用于AgNO3溶液会产生AgCl白色沉淀；B项，Cl2与NaOH溶液反应会产生NaCl、H2O和NaClO，溶液呈无色；C项，Cl2溶于水，所得氯水呈浅黄绿色；D项，Cl2氧化FeCl2生成FeCl3，溶液呈棕黄色。
4．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( B )
A．①比②多B．②比①多
C．一样多D．无法比较
解析：由化学方程式MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O知，参加反应的MnO2与HCl的质量比为87∶146，但是由于稀盐酸与MnO2不反应，所以含有146 g HCl的浓盐酸不能与MnO2完全反应，但87 g MnO2可与足量的浓盐酸完全反应，所以途径②产生的氯气多。
5．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，并验证其与金属的反应，每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是( D )
A．①和②处B．只有②处
C．②和③处D．②③④处
解析：①是氯气的发生装置；②应是除去氯气中氯化氢杂质的装置，③是干燥装置，④是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，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，且进气导管应伸入试管底部，所以④处错误。
6．(1)实验室制取Cl2时，下列操作不正确的是__①②③④__(填序号)。
①装置I可用于制取少量Cl2
②用装置Ⅱ除去Cl2中的少量HCl
③用装置Ⅲ制取Cl2
④用装置Ⅳ干燥Cl2
(2)实验室制取干燥、纯净的氯气，除了用二氧化锰、浓盐酸外还需要的药品有__饱和食盐水__、__浓硫酸__、__NaOH溶液__。
解析：(1)①实验室制取Cl2用浓盐酸和MnO2反应，而不能用稀盐酸；②除去Cl2中的HCl气体应用饱和食盐水，NaHCO3溶液与Cl2反应并放出CO2气体，且气体应“长进短出”；③MnO2与浓盐酸需在加热条件下反应；④使用浓硫酸洗气瓶干燥Cl2，应“长进短出”。(2)实验室制取干燥、纯净Cl2，还需饱和食盐水除去HCl气体，浓硫酸干燥Cl2、NaOH溶液除去多余的Cl2。
2～3 mL试样
现象
解释或离子方程式
加AgNO3溶液
加稀硝酸
稀盐酸
白色沉淀
沉淀不溶解
Cl－＋Ag＋===AgCl↓
NaCl溶液
白色沉淀
沉淀不溶解
Cl－＋Ag＋===AgCl↓
Na2CO3溶液
白色沉淀
有无色气体产生，沉淀溶解
2Ag＋＋COeq \\al(2－,3)===Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋CO2↑＋H2O