决胜高考之【教材热点实验】05 氯气的实验室制取

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【教材实验热点】05 氯气的实验室制取
【教材实验梳理】
1.氯气的实验室制法
(1)实验装置

①发生装置：用分液漏斗、圆底烧瓶等组装的固液加热型制气装置。
②净化装置：饱和食盐水除去Cl2中的HCl气体，浓硫酸除去Cl2中的水蒸气。
③收集装置：向上排空气法或排饱和食盐水法。
④尾气处理：用NaOH溶液吸收多余的Cl2，以防Cl2污染空气。
(2)验满方法
①将湿润的淀粉−碘化钾试纸靠近收集Cl2的集气瓶瓶口，若观察到试纸立即变蓝，则证明已收集满。
②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，若观察到试纸先变红后褪色，则证明已收集满。
③根据氯气的颜色判断是否收集满：若观察到整个集气瓶中充满黄绿色的气体，则证明已收集满。
(3)反应原理
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
MnO2也可用KMnO4、K2Cr2O7等氧化剂代替，如：
2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
(4)实验室制取氯气的注意事项
①为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热时温度不宜过高，以减少HCl的挥发。
②制取时一定要注意反应条件是“浓盐酸”和“加热”，一旦浓盐酸变为稀盐酸，反应将不再发生。
③尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为澄清石灰水中Ca(OH)2浓度小，吸收不完全。工业上常采用石灰乳来吸收Cl2。
2.氯气实验室制法的本质
(1)若无浓盐酸，可用NaCl和浓H2SO4代替：
MnO2+2NaCl+3H2SO4(浓)MnSO4+2NaHSO4+Cl2↑+2H2O。
(2)反应物若无MnO2，可用其他强氧化剂如KClO3、Ca(ClO)2、KMnO4等代替：
KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O
Ca(ClO)2+4HCl(浓)=CaCl2+2Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
【答题技巧】
规范书写装置中试剂的作用
装置中试剂的用途回答时一般包括直接作用和根本目的两部分内容，根据各部分装置的用途不同，可采用下列模板回答：
发生装置生成……产生……制取……
↓
除杂装置除去(吸收) ……防止……干扰(影响)
除去……中的杂质，以免影响测量结果
↓
性质实验装置与……反应验证……说明……
比较……检验……
↓
收集装置
尾气吸收装置吸收……防止……的污染(影响)
【典例讲解】
1．为了证明在实验室制备Cl2的过程中会有水蒸气和HCl挥发出来，甲同学设计了如图所示的实验装置，按要求回答问题(已知：氯气易溶于四氯化碳，而氯化氢不溶)

(1)请根据甲同学的意图，连接相应的装置，接口顺序：b接，___接___，___接a。___。
(2)U形管中所盛试剂的化学式为___。
(3)装置③中CCl4的作用是___。
(4)乙同学认为甲同学实验有缺陷，不能证明最终通入AgNO3溶液的气体只有一种。为了确保实验结论的可靠性，证明最终通入AgNO3溶液的气体只有一种，乙同学提出在某个装置之后再加装置⑤。你认为装置⑤应加在___之后(填装置序号)，瓶中可以放入___。
(5)丙同学看到甲同学设计的装置后提出无需多加装置⑤，只需将原烧杯中AgNO3溶液换成其他溶液。你认为可将溶液换成____，如果观察到_____的现象，则证明制Cl2时有HC1挥发出来。
(6)若取过量的MnO2与一定体积的浓HC1(含溶质HC1为0.4mol)制备Cl2(假设HCl的挥发不计，装置气密性良好)，则制备的Cl2总小于0.1mol的原因是___。
【及时巩固】
2．用下列装置制备并检验Cl2的性质，下列有关说法正确的是（　　）

A．Ⅰ图中：如果MnO2过量，浓盐酸就可全部反应
B．Ⅱ图中：充分光照后，量筒中剩余气体约为10 mL（条件相同）
C．Ⅲ图中：生成蓝色的烟，若在集气瓶中加入少量水，所得溶液呈绿色
D．Ⅳ图中：干燥的有色布条不褪色，湿润的有色布条能褪色，说明Cl2有漂白性
3．如图是一种试验某气体化学性质的实验装置，中B为开关。如先打开B，在A处通入湿润氯气，C中红色布条颜色褪去；当关闭B时，C处红色布条颜色无明显变化。则在D中盛有的溶液不可能是(    )

A．浓H2SO4 B．浓碳酸钠溶液 C．浓NaOH溶液 D．饱和NaCl溶液
4．将一盛满Cl2的试管倒立在水槽中，当日光照射相当一段时间后，试管中最后剩余的气体约占试管容积的（　　）
A．2/3 B．1/2 C．1/3 D．1/4
5．某化学教师为“氯气与金属钠反应”设计了如图装置的实验。实验操作：先给钠预热，等钠熔融成圆球时，撤火，通入氯气，即可见钠着火燃烧，生成大量白烟。以下叙述中错误的是(　　)

A．反应生成的大量白烟是氯化钠晶体
B．玻璃管尾部塞一团浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收过量的氯气
C．钠着火燃烧产生苍白色火焰
D．若在棉花球外沿滴一滴石蕊溶液，可根据其颜色变化判断氯气是否被碱液完全吸收
6．某同学拟在实验室中用下列仪器和必需药品对NH3与Cl2的反应进行探究。下列说法不正确的是

A．制备气体：A、B都能用于制NH3， B、C都能用于制Cl2
B．净化气体：E、G都能用来净化NH3，也都能用来净化Cl2
C．气体反应：分别从D的c、d通入NH3和Cl2；D中产生大量白烟
D．尾气处理：E、F或G都能用于除尾气，但只用其中一种可能除不净尾气
7．实验室用下列两种方法制氯气：①用含146gHCl的浓盐酸与足量的MnO2反应，②用87gMnO2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
8．四氯化钛是无色液体，沸点为136℃，极易水解。在650-850℃高温下，将Cl2通入TiO2和炭粉的混合物可得到TiCl4和一种有毒气体。下图是实验室制备TiCl4的部分装置，下列说法正确的是

A．装置A同样适合实验室制备氨气
B．装置B中试剂是饱和食盐水，其作用是除HCl气体
C．装置C处发生的反应的化学方程式为2Cl2+C+TiO2TiCl4+CO2
D．装置D处的直形冷凝管可更换为球形冷凝管
9．如图为实验室制取纯净、干燥的氯气，并验证氯气性质的装置。其中E瓶放有干燥红色布条；F中为红色的铜网，其右端出气管口放有脱脂棉。

(1)写出实验室制氯气的化学方程式：_________。
(2)装置C中盛装的溶液是_______，D中试剂的作用是________。
(3)E中的红色布条是否褪色？______________，F中的反应产物为_______。
(4)新制氯水呈黄绿色说明其中含有______________，(填化学式，下同)，将AgNO3溶液滴入可观察到白色沉淀说明其中含有_______。
(5)H中的试剂为_______，用来_______________。
10．某同学用如图所示装置制取氯水并进行相关实验。

（1）实验进行一段时间后，装置①溶液呈黄绿色，说明该溶液中含有的一种物质是______（填化学式）。取少量装置①中的溶液滴在蓝色石蕊试纸上，试纸先变红后褪色，说明氯水具有的性质是______；若在生产中遇贮氯罐意外泄漏，应______（填“高处”或“低处”）疏散；装置②中反应的化学方程式是______。
（2）该实验有一明显缺陷，改进方案是______。
（3）不法商贩用自来水（用氯水消毒）冒充矿泉水出售。为辨别真伪，可用下列的一种化学试剂来鉴别，该试剂是______。
A.酚酞试液        B.氯化钡溶液         C.氢氧化钠溶液          D.硝酸银溶液
（4）实验室用浓盐酸与二氧化锰制取氯气，其化学反应方程式为______。
11．如图所示是一个制取Cl2并以Cl2为原料进行特定反应的装置，多余的Cl2可以贮存在b瓶中，其中各试剂瓶中所装试剂为：B(氢硫酸)、C(淀粉­KI溶液)、D(水)、F(紫色石蕊试液)。

(1)若装置A烧瓶中的固体为MnO2，液体为浓盐酸，则其发生反应的化学方程式为_______。
(2)B、C中的现象分别为_______、_______，发生反应的离子方程式_______、_______。
(3)装置E中硬质玻璃管内盛有炭粉，若E中发生氧化还原反应，其产物为二氧化碳和氯化氢，写出E中反应的化学方程式：_______。
(4)D中溶液的存在微粒有_______。
(5)在F中紫色石蕊试液的颜色由紫色变为红色，再变为无色，其原因是_______。
(6)若G中盛有饱和NaCl溶液，其原因是_______。
12．甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。某兴趣小组利用下列装置来制取甲烷，并探究其与氯气反应的条件。

(1)甲烷与氯气的制备：
①制备甲烷是通过下列反应来完成的：CH3COONa+NaOH Na2CO3+CH4↑
则应选用的实验装置是____和_____。收集甲烷时，甲烷应从____端通入。
②制取氯气时，实验室里只有下列药品：a．稀盐酸  b．浓硫酸  c．硝酸钾  d．漂粉精  e．食盐。制取Cl2最好选用的药品是______________，制备时的化学反应方程式为________ 。
(2)取2支硬质大试管，通过排饱和食盐水法先后各收集半试管甲烷和半试管氯气。分别用铁架台固定好，按如图的A、B装置进行实验，片刻观察后，补充并完成下列实验报告的内容。

原理
用饱和食盐水收集Cl2的原因是___________
实验现象
A装置：①试管内气体黄绿色逐渐变浅
②试管内壁有油滴状液体出现
③试管内液面上升
④试管内液面上方有___________形成
⑤水槽底部有_____________，这是由于____________。
B装置：___________
结论
CH4与Cl2在_________条件下才能发生化学反应


13．二氧化氯是一种黄绿色具有刺激性气味的气体，常用于自来水消毒和果蔬保鲜等方面。氯酸钠还原法是目前使用较为广泛的制备方法，其中是用与在催化剂、时，发生反应得到，下图装置(夹持装置略)对其制备、吸收、释放进行了研究。
已知：
①的浓度较大时易分解，实验室用稳定剂吸收，生成，使用时加酸只释放出一种气体
②与KI反应的离子方程式为：。
物质



沸点




③
(1)仪器b在装置中的作用是______________；比较仪器c和d，实验中c的优点是_____________。
(2)制备装置甲中需改进的一项措施是________________。
(3)反应中甲醇被氧化为甲酸，写出制备的化学方程式：________________；该制备法可选用不同的还原性物质作为还原剂，例如草酸，相比甲醇法，草酸法的优点是________________。
(4)下列有关说法正确的是__________。
A．仪器a中NaOH溶液主要用于停止反应，并吸收多余的
B．装置e主要用于检验是否有生成
C．在释放实验中，发生的离子反应方程式是：
D．和都为强氧化剂，在相同条件下，等物质的量时的氧化能力是的2.5倍
(5)自来水厂用碘量法检测水中的浓度，其实验操作如下：取100.0mL的水样，加入足量的碘化钾，再用氢氧化钠溶液调至中性，并加入淀粉溶液。再用标准溶液滴定碘单质，达到滴定终点时用去15.00mL 标准溶液，测得该水样中的含量为__________。