高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二章 海水中的重要元素——钠和氯第二节 氯及其化合物第2课时学案

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二章 海水中的重要元素——钠和氯第二节 氯及其化合物第2课时学案，共9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 ###)
应用体验
1．在实验室利用浓盐酸和二氧化锰制氯气，制备装置中应使用分液漏斗而不能使用长颈漏斗，下列有关理由叙述错误的是(＋＋＋ C －－－)
A．防止氯气扩散到空气中造成污染
B．便于控制加入盐酸的量
C．长颈漏斗便于添加液体
D．尽量避免氯化氢挥发到空气中
2．除杂时常利用物质间的性质差异达到目的。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：NaOH溶液和石灰水均是碱的溶液，能和Cl2反应，A、D项错误；饱和食盐水吸收HCl，不吸收Cl2，B项正确；浓硫酸既不吸收HCl，也不吸收Cl2，C项错误。
3．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。
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－。
要点归纳
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：
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 某研究性学习小组为了制取、收集纯净干燥的氯气并探究氯气的性质，他们设计了如图所示的实验装置：(已知：2KI＋Cl2===I2＋2KCl，淀粉溶液遇I2变蓝色)
请回答下列问题：
(1)整套实验装置的连接顺序是f接(！！！ a ###)，(！！！ b ###)接(！！！ e ###)，(！！！ d ###)接(！！！ c ###)(填各接口处的字母代号)。
(2)E装置中制取氯气的化学方程式是！！！ MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O ###。
(3)B装置的作用是！！！ 干燥Cl2 ###；A装置中试剂X是
！！！ 饱和食盐水 ###。
(4)C装置中可观察到的现象是！！！ 溶液变蓝色 ###，D装置中可观察到的现象是！！！ 溶液红色逐渐褪去 ###。
解析：(1)制得的Cl2中含有HCl、H2O(g)杂质，先通过饱和食盐水、浓硫酸除去杂质，再利用向上排空气法收集，最后通过淀粉碘化钾溶液探究其性质。因此实检装置连接顺序为fabedc。
(2)E为MnO2氧化浓盐酸制取Cl2的装置，化学方程式为：MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
(3)B装置中盛装浓硫酸，作用是吸收H2O(g)，干燥Cl2；A装置中试剂X是饱和食盐水，作用是除去HCl。
(4)C装置中氯气置换出单质碘，因此溶液变为蓝色。
〔素养应用1〕通过下列装置制备氯气，并验证氧气的性质。
(1)写出高锰酸钾与浓盐酸反应的离子反应方程式：！！！ 2MnOeq \\al(－,4)＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O ###。
(2)注射器内水的作用是！！！ 湿润试纸和红纸 ###。
(3)实验结束后，通过U形管左侧的导气管通入CO2气体，作用是！！！ 赶尽装置内的氯气，让NaOH溶液完全吸收 ###。
(4)可以验证氯气具有氧化性的现象是！！！ 淀粉碘化钾试纸变蓝 ###。
Cl－的检验
知识点
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－。
〔素养应用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．自来水是用Cl2杀菌消毒的，不法商贩用自来水冒充蒸馏水出售，为辨真伪，可用下列哪一种试剂鉴别(＋＋＋ C －－－)
A．酚酞溶液B．FeCl3溶液
C．AgNO3溶液D．NaOH溶液
解析：用Cl2杀菌消毒的自来水中含有Cl－，加入AgNO3溶液时会产生白色沉淀，故选C。
2．实验室制取氯气后，产生的尾气选用下列哪种方法处理最好(＋＋＋ D －－－)
解析：NaOH溶液能与Cl2反应，导管插入液面以下，可防止Cl2进入空气中，所以D项最好。
3．四种黑色粉末氧化铜、氧化亚铁、二氧化锰、石墨粉，只需加入一种试剂即可将它们区别开来(可以加热)，这种试剂是(＋＋＋ C －－－)
A．氢氧化钠溶液B．稀硫酸
C．浓盐酸D．蒸馏水
4．(2021·天津高一检测)18世纪70年代，瑞典化学家舍勒将软锰矿与浓盐酸混合加热，发现了氯气的制备方法，至今还是实验室制备氯气的主要方法。下列关于实验室制氯气的说法中正确的是(＋＋＋ D －－－)
A．浓盐酸在反应中起到酸性和氧化剂作用
B．将87g MnO2和足量浓盐酸反应，与将含有146 g HCl的浓盐酸与足量MnO2反应制得的氯气一样多
C．为防止氯气污染环境，必须进行尾气处理，可选用澄清石灰水
D．收集氯气时，可采用湿润的淀粉KI试纸进行验满
解析：软锰矿与浓盐酸混合加热，发生反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，在该反应中，浓盐酸中的一部分Cl由－1价变为Cl2中的0价，失去电子，表现还原性，一部分化合价没有变化，与Mn2＋结合形成盐，所以浓盐酸在反应中起到酸性和还原剂作用，A错误；由于有足量浓盐酸反应，所以根据方程式可知87g MnO2会完全反应，产生71 g Cl2；146 g HCl与足量MnO2反应，随着反应的进行，盐酸浓度降低，当变为稀盐酸时反应停止，所以生成氯气的质量小于71 g，故两种情况反应产生Cl2的质量不等，B错误；Cl2是大气污染物，在尾气排放前要进行处理，可根据Cl2能够与碱反应的性质，用溶解度大的NaOH溶液进行吸收，由于Ca(OH)2微溶于水，因此一般不使用澄清石灰水吸收，C错误；氯气具有强的氧化性，会发生反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2，I2使淀粉溶液变为蓝色，因此可用湿润的淀粉KI试纸进行验满，D正确。
5．在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。进行此实验，所用仪器如图所示。
(1)连接上述仪器的正确顺序(填各接口处的字母)：
！！！ E ###接！！！ C ###；！！！ D ###接！！！ A ###；！！！ B ###接！！！ H ###；！！！ G ###接！！！ F ###。
(2)装置中，饱和食盐水的作用是！！！ 除去氯气中的HCl杂质 ###；NaOH溶液的作用是！！！ 吸收过量的氯气 ###。
(3)化学实验中常用湿润的KI­淀粉试纸检验是否有Cl2产生。如果有Cl2产生，可观察到！！！ 试纸变蓝 ###，反应的化学方程式为！！！ 2KI＋Cl2===2KCl＋I2 ###。
(4)写出下列反应的化学方程式：
①气体发生装置中进行的反应：！！！ MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O ###。
②NaOH溶液中发生的反应：！！！ 2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O ###。
解析：(1)制备干燥纯净的氯气应按照气流方向连接各部分装置：制气装置→净化装置→干燥装置→收集装置→尾气处理装置。
(3)Cl2氧化KI生成碘，碘单质遇淀粉变蓝，故观察到的现象为试纸变蓝，反应方程式为2KI＋Cl2===2KCl＋I2。
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