高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 氯及其化合物第二课时教学设计

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 氯及其化合物第二课时教学设计，共20页。

学习目标：1.了解实验室制取Cl2的原理和实验装置。2.掌握Cl－的检验方法。








1．氯气的实验室制法


(1)反应原理：1774年，瑞典化学家舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)时，把浓盐酸与软锰矿混合在一起加热，发现有黄绿色气体生成，反应为4HCl(浓)＋MnO2eq \(=====,\s\up17(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。


(2)实验室制取氯气是采用固体和液体混合加热制气体的装置，主要有气体发生装置、净化除杂装置、干燥装置、收集装置和尾气处理装置。


(3)收集方法：向上排空气法或排饱和食盐水法。


(4)净化方法：用饱和食盐水除去HCl，再用浓H2SO4除去水蒸气。


(5)尾气吸收：用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收。


(7)装置图





2．Cl－的检验方法








1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)


(1)加热盛有二氧化锰、浓盐酸的烧瓶，瓶内充满黄绿色气体( )


(2)氯气的密度比空气大，常用向上排空气法收集氯气( )


(3)实验室制取干燥、纯净的氯气，可依次通过浓硫酸、饱和食盐水( )


(4)检验Cl－时，要加稀硝酸排除其他离子的干扰( )


(5)用NaOH溶液吸收Cl2时，Cl2在反应中只作氧化剂( )


[答案] (1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)×


2．下列关于实验室用MnO2制取Cl2的叙述不正确的是( )


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Cl2


D．多余氯气常用较浓的碱液吸收


[解析] Cl2的密度比空气大，应用向上排空气法收集。


[答案] C


3．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，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中盛有品红溶液，在洗气瓶D中放有________________，在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71 g的氯气，则参与氧化还原反应的HCl的质量是________g。


[答案] (1)MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up17(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O


(2)还原剂


(3)氢氧化钠溶液 品红溶液褪色


Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O


(4)73








知识点一 氯气的制备


1.试剂的选择


选取试剂的主要依据是制取气体的性质。氯气具有强氧化性，常用氧化其Cl－的方法来制取，因此要选用含有Cl－的物质(如盐酸)和具有强氧化性的物质(如MnO2、KMnO4、KClO3等)来制取。如


MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up17(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O


2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O


2．发生装置


选取发生装置的依据是制取气体所用试剂的状态和反应条件(加热与否)。以此分析可知，实验室制取氯气是加热固体与液体的混合物，所以应选用固液加热制气发生装置。如图所示：





3．收集方法


选用收集方法的主要依据是气体的密度和水溶性。因为氯气能溶于水，密度比空气大，所以收集氯气时，不能用排水法，应该用向上排空气法。Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小，也可用排饱和食盐水法收集Cl2。


4．干燥剂的选择


选择气体干燥剂的主要依据是被干燥气体不能与干燥剂反应。如氯气能与碱反应，所以不能用碱石灰进行干燥，常用浓硫酸、五氧化二磷等进行干燥。


5．吸收装置


氯气有毒，实验室制取氯气时应在密闭系统或通风橱中进行，通常在收集装置的后面连接盛有NaOH溶液的吸收装置。


6．验满


常用湿润的淀粉­KI试纸或湿润的蓝色石蕊试纸检验Cl2。方法是将湿润的淀粉­KI试纸靠近集气瓶瓶口，试纸变蓝，或将湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶瓶口，试纸先变红后褪色，则可证明Cl2已收集满。


【典例1】 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：





(1)连接上述仪器的正确顺序(填各接口处的字母)：


________接________；________接________；________接________；________接________。


(2)装置中，饱和食盐水的作用是__________________________；


NaOH溶液的作用是__________________________。


(3)化学实验中常用湿润的淀粉－KI试纸检验是否有Cl2产生。如果有Cl2产生，可观察到________，反应化学方程式为__________。


(4)写出下列化学反应的化学方程式：


①气体发生装置中进行的反应：__________________________


__________________________。


②NaOH溶液中发生的反应：__________________________


__________________________。


[思路启迪] 分析制备实验题目时，首先要掌握气体制备的流程：发生装置→净化装置→eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(收集装置,性质检验))→尾气吸收装置；其次要根据反应原理和气体的性质分析实验装置各部分的作用，并根据题干信息及要求对实验进行改进和优化。


[解析] (1)按照制备气体的“反应装置→净化装置→收集装置→尾气处理装置”的顺序可确定仪器连接的正确顺序。


(2)上述装置中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl杂质；浓H2SO4的作用是除去Cl2中的水分；NaOH溶液的作用是吸收过量的Cl2。


(3)湿润的淀粉－KI试纸遇Cl2时发生反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2，I2遇淀粉变蓝。


[答案] (1)E C D A B H G F


(2)除去氯气中的HCl杂质 吸收过量的氯气


(3)试纸变蓝 2KI＋Cl2===2KCl＋I2


(4)①MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up17(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O


②2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O

















[针对训练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中盛放的NaOH溶液可以净化Cl2


D．④中盛放的NaOH溶液可以吸收尾气


[解析] A项，①中可用分液漏斗代替长颈漏斗，避免盐酸挥发，气体逸出，同时便于控制反应速率，正确；B项，MnO2和浓盐酸需要加热才能反应生成氯气，需要添加加热装置，正确；C项，②中的NaOH溶液会吸收Cl2，不能进行验证和收集；D项，Cl2与NaOH溶液反应可排除Cl2对空气的污染，正确。


[答案] C


知识点二 Cl－的检验


1.实验探究


在3支试管中分别加入2～3 mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液，然后各滴入几滴AgNO3溶液，再分别加入少量稀硝酸，观察现象，如下表所示：





2．检验Cl－的方法





【典例2】 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


[思路启迪] Cl－检验时，首先要排除杂质离子的干扰，其次要注意加入试剂的顺序：先滴加AgNO3溶液后滴加少量稀HNO3，或滴加用稀HNO3酸化的AgNO3溶液。


[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，因为Ag2CO3跟HCl反应时，生成的AgCl仍是白色沉淀；D操作不正确，用盐酸酸化，加入了Cl－。


[答案] C











解氯离子检验类题的注意事项


(1)加入稀硝酸的目的是排除其他与Ag＋反应产生白色沉淀的离子(如COeq \\al(2－,3)、SOeq \\al(2－,4))的干扰。


(2)不能用稀盐酸酸化，因为会引入Cl－。


(3)如果SOeq \\al(2－,4)、COeq \\al(2－,3)和Cl－可能同时存在，可以先检验SOeq \\al(2－,4)是否存在[用Ba(NO3)2溶液]，然后再检验COeq \\al(2－,3)和Cl－是否存在。





[针对训练2] 为了证明氯酸钾晶体中含有氯元素，选用下面给出的试剂和操作进行验证。其操作顺序正确的是( )


①滴加AgNO3溶液 ②加水溶解 ③过滤，取滤液 ④与二氧化锰混合加热 ⑤加稀HNO3 ⑥与浓盐酸反应 ⑦与NaOH溶液混合加热 ⑧用淀粉－KI试纸


A．⑥⑦①⑤ B．⑥⑧


C．④②③①⑤D．②①⑤


[解析] 氯酸钾晶体中无Cl－，要证明氯酸钾晶体中含有氯元素，必须使之产生Cl－。故可通过与MnO2混合加热使之分解产生KCl，然后再通过检验Cl－的存在，证明其含有氯元素。由于MnO2不溶于水，故可通过加水溶解过滤的方法分离出MnO2，然后向滤液中加入AgNO3溶液和稀HNO3进行验证。


[答案] C


























1．欲除去Cl2中少量的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] HCl极易溶于水，而Cl2在饱和食盐水中溶解度很小，利用饱和食盐水可除去Cl2中少量的HCl气体。


[答案] B


2．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


[解析] 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，而能溶于水，D项正确。


[答案] D


3．检验Cl2是否充满了集气瓶的正确操作为( )


A．用玻璃棒粘上湿润的淀粉­KI试纸伸到集气瓶口附近，观察试纸是否变蓝


B．将AgNO3溶液滴入集气瓶中，观察有无白色沉淀生成


C．用玻璃棒蘸取少许NaOH溶液放入集气瓶口附近，看是否反应


D．用手将湿润的淀粉­KI试纸放在集气瓶口上方，观察颜色是否变蓝


[解析] 可用湿润的淀粉­KI试纸检验Cl2，不能用NaOH溶液检验，也不可将AgNO3溶液滴入集气瓶中检验Cl2是否收集满了。在使用试纸时，不能用手直接拿着试纸，故只有A项正确。


[答案] A


4．实验室中常用MnO2氧化浓盐酸的方法制取氯气，实验装置如下图所示：





(1)圆底烧瓶中发生反应的离子方程式是


__________________________。


(2)如果将过量二氧化锰与含HCl 8.76 g的盐酸混合加热，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__________________________。


(3)为了提高浓盐酸的利用率，你对实验的建议是


__________________________。


(4)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] (1)由制取Cl2的化学方程式：MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up17(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，可知离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up17(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。(2)含HCl 8.76 g 的盐酸完全反应产生氯气理论上应为4.26 g，但由于盐酸受热易挥发，且随着反应的不断进行，盐酸浓度越来越小，变为稀盐酸后不再与MnO2反应，所以产生Cl2少于4.26 g。(3)针对(2)中分析Cl2减少的原因，可采取将浓盐酸慢慢滴入，用小火加热等措施，提高浓盐酸的利用率。(4)选用碱液如NaOH溶液来吸收多余的氯气。


[答案] (1)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up17(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O


(2)①加热使HCl大量挥发 ②盐酸浓度变小后不再发生反应


(3)将浓盐酸慢慢滴下；加热用小火


(4)NaOH溶液 Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O；H＋＋OH－===H2O





课后作业(十)


[基础巩固]


一、氯气的制备


1．下列离子方程式书写正确的是( )


A．氯气溶于水：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO


B．氯气和烧碱作用：Cl2＋OH－===2Cl－＋H2O


C．浓盐酸制取氯气：


MnO2＋2H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up17(△))Cl2↑＋Mn2＋＋H2O


D．CO2通入澄清石灰水：


CO2＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O


[解析] B、C、D电荷不守恒，同时B、C、D不符合质量守恒定律。


[答案] A


2．在制氯气时有如下操作：操作顺序正确的是( )


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用向上排空气法收集氯气


A．①②③④⑤B．③④②①⑤


C．①③④②⑤D．①③②④⑤


[解析] 制取氯气的实验操作顺序为：连接装置，检查装置的气密性，防止装置连接处漏气，向圆底烧瓶中加入固体药品二氧化锰粉末，从分液漏斗中缓缓加入浓盐酸，加热，待气体均匀放出时收集气体，氯气有毒，最后连有尾气吸收装置吸收氯气，防止污染空气，所以正确操作顺序为①③④②⑤，故C正确。


[答案] C


3．实验室用浓盐酸与足量的二氧化锰反应产生少量的氯气。若反应过程中消耗了7.3 g HCl，理论上可收集到的氯气的质量( )


A．等于3.55 gB．小于3.55 g


C．大于3.55 gD．约等于7.1 g


[解析] 理论上可收集到的氯气的质量，可直接根据化学方程式计算，设收集到氯气的质量为x，则


4HCl(浓)＋MnO2eq \(=====,\s\up17(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O


4×36.5 g 71 g


7.3 g x


x＝3.55 g。


[答案] A


4．某课外活动小组的同学设计了以下装置(部分夹持仪器已略)制取无水AlCl3(易升华)，其中不能达到相应实验目的的是( )





A．用装置甲制取氯气


B．用装置乙干燥氯气


C．用装置丙制取并收集AlCl3


D．用装置丁处理丙中排出的尾气


[解析] Cl2能被碱石灰吸收，故不能用于干燥Cl2。


[答案] B


二、Cl－的检验


5．在未知溶液中加入硝酸银溶液，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中，石灰水变浑浊。由此判断溶液中含有( )


A．Cl－、SOeq \\al(2－,4)B．Cl－、NOeq \\al(－,3)


C．Cl－、COeq \\al(2－,3)D．Cl－、OH－


[解析] 加入硝酸银溶液，有白色沉淀生成，加入稀硝酸后，沉淀部分溶解，说明沉淀中含AgCl，原溶液含Cl－；将无色无味气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明该气体为CO2，说明原溶液中含COeq \\al(2－,3)。


[答案] C


6．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] 用Cl2消毒后的自来水，由于发生反应：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，所以用AgNO3检验生成的Cl－，若有白色沉淀生成，说明为自来水。


[答案] D


7．现有盐酸、NaCl溶液、NaOH溶液和新制氯水，可用来区别它们的一种试剂是( )


A．AgNO3溶液B．酚酞溶液


C．紫色石蕊溶液D．饱和食盐水


[解析] 盐酸遇紫色石蕊溶液变红，NaCl溶液遇紫色石蕊溶液无明显现象，NaOH溶液遇紫色石蕊溶液变蓝，新制氯水遇紫色石蕊溶液先变红后褪色。


[答案] C


8．氯仿(CHCl3)可用作麻醉剂，常因保存不慎而被空气氧化产生剧毒物质COCl2(光气)和氯化氢，为防止事故发生，使用前要检验氯仿是否变质，应选用的检验试剂是( )


A．水B．AgNO3溶液


C．NaOH溶液D．KI溶液


[解析] 氯仿氧化后生成COCl2(光气)和HCl，因此，用AgNO3溶液检验HCl中Cl－的存在即可判断氯仿是否变质。


[答案] B


[能力提升]


9．如图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3，仪器连接顺序正确的是( )





A．a－b－c－d－e－f－g－h


B．a－e－d－c－b－h－i－g


C．a－d－e－c－b－h－i－g


D．a－c－b－d－e－h－i－f


[解析] 装置连接顺序：制氯气、除杂(HCl、水蒸气)、反应制备FeCl3、尾气处理、注意洗气瓶中导管应“长进短出”。


[答案] B


10．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：仅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


[解析] MnO2和浓盐酸在加热条件下反应，随着反应的进行，浓盐酸浓度变小，MnO2不与稀盐酸反应，即使MnO2过量，盐酸也不能全部消耗完，A项错误；图Ⅱ不仅能证明新制氯水具有酸性，还可以证明新制氯水具有漂白性，B项错误；铜丝在Cl2中燃烧，生成棕黄色的烟，C项错误。


[答案] D


11．下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验，能达到实验目的的是( )





A．用装置甲制取氯气


B．用装置乙除去氯气中混有的少量氯化氢


C．用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液


D．用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O


[解析] A项，二氧化锰和浓盐酸制备氯气需要加热，甲装置没有加热仪器，错误；B项，饱和碳酸氢钠溶液能吸收氯气，但NaHCO3和HCl反应能生成CO2，引入新的杂质气体，所以吸收试剂应该为饱和食盐水，并且洗气瓶气体流向为长导气管进短导气管出，错误；C项，二氧化锰不溶于水，氯化锰易溶于水，因此分离二氧化锰和氯化锰溶液需要过滤，正确；D项，若蒸干氯化锰溶液可能得不到MnCl2·4H2O，错误。


[答案] C


12．实验室里用如图所示仪器和药品来制取纯净的无水氯化铜(Cu＋Cl2eq \(=====,\s\up17(△))CuCl2)。图中A、B、C、D、E、F表示玻璃管接口，接口的弯曲和伸长等部分未画出。根据要求填写下列各小题空白。





(1)如果所制气体从左向右流向时，上述各仪器装置的正确连接顺序是(填各装置的序号)( )接( )接( )接( )接( )接( )，其中②与④装置相连时，玻璃管接口(用装置中字母表示)应是________接________。


(2)装置②的作用是__________________________；


装置④的作用是__________________________。


(3)实验开始时，应首先检验装置的________，实验结束时，应先熄灭________处的酒精灯。


(4)在装置⑤的烧瓶中，发生反应的化学方程式为__________________________


__________________________。


[解析] 制取纯净的无水CuCl2，应由Cu和纯净的Cl2加热制得，欲制得纯净的氯气需③和⑤组合制得Cl2，再经④洗去Cl2中的氯化氢，经过②除去水蒸气，最后排出的尾气用碱液吸收以防止多余的Cl2污染环境。


[答案] (1)③ ⑤ ④ ② ① ⑥ C B


(2)除去Cl2中的水蒸气 除去Cl2中的HCl气体


(3)气密性 ①


(4)MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up17(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O


13．图中为实验室制取氯气及性质验证的装置图：





参考装置图回答下列问题：


(1)请指出仪器a的名称________，仪器b的名称________，写出装置A中反应的化学方程式__________________________


__________________________。


(2)在装置D中可观察到的现象是__________________，装置E中可观察到的现象是__________________，装置F中可观察到的现象是__________________________。


(3)装置B的作用为________，装置C的作用为________，装置H的作用为________，写出装置H的化学方程式__________________________。


[解析] (1)由装置图可知，仪器a的名称是分液漏斗，仪器b的名称是圆底烧瓶，装置A中的化学反应方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up17(△))Cl2↑＋MnCl2＋2H2O。(2)Cl2本身没有漂白作用，它与水反应生成的HClO有漂白作用，因此干燥的有色布条不会褪色，湿润的有色布条会褪色，湿润的淀粉－KI试纸变蓝色。(3)装置B中盛放的是饱和食盐水，它的作用是除去Cl2中的HCl，装置C中盛放的是浓硫酸，它的作用是除去H2O，装置H中盛放的是NaOH溶液，它的作用是吸收Cl2，防止污染环境，发生反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋


NaClO＋H2O。


[答案] (1)分液漏斗 圆底烧瓶 MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up17(△))Cl2↑＋MnCl2＋2H2O


(2)干燥的有色布条无变化 湿润的有色布条褪色 湿润的淀粉－KI试纸变蓝


(3)除去Cl2中的HCl 除去Cl2中的H2O 吸收多余Cl2 Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O


14．有一包白色固体，它可能含有KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种，现进行如下实验：


①溶于水，得无色溶液；


②向溶液中滴加AgNO3溶液，生成白色沉淀；


③再滴加稀硝酸，沉淀减少但不完全消失，同时有气泡生成。


根据上述现象判断：


(1)白色固体一定含有的成分是________，可能含有的成分是________。


(2)写出上述实验中有关反应的离子方程式：


__________________________。


[解析] 由②产生白色沉淀知，可能含有K2CO3和KCl中的一种或两种。由③沉淀减少且有气泡生成知，一定含有K2CO3；由沉淀不完全消失可知，一定含有KCl。


[答案] (1)KCl和K2CO3 KNO3


(2)Ag＋＋Cl－===AgCl↓，2Ag＋＋COeq \\al(2－,3)===Ag2CO3↓，Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑