2019年高一化学实验10氯气的实验室制法学案.docx

实验10 氯气的实验室制法氯气的制备1、制取干燥纯净的氯气2、熟悉各种仪器的使用3、学会探究气体制取装置及试剂的选择工业上电解饱和食盐水法来制取氯气2NaCl2H2OH2Cl22NaOH实验室制取氯气MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O 铁架台（带铁圈）、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗、双孔塞、玻璃导管、烧杯、试剂瓶、浓盐酸、MnO2、饱和食盐水、浓硫酸、NaOH溶液实验装置图装置及操作现象及解释按上图连接好装置，检查装置的气密性气体发生装置：在圆底烧瓶中加入少量二氧化锰，从分液漏斗里慢慢的加入浓盐酸，加热本实验采用的是固液加热型MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O 净化（除杂）装置：在试剂瓶中加入一定量的饱和食盐水（长进短出）除去Cl2中混有的的HCl气体（盐酸是挥发性的酸，加热易随氯气一起逸出）除杂试剂的选择：根据杂质气体的性质干燥装置：试剂瓶中加入浓硫酸（长进短出）浓硫酸吸收氯气中的水蒸气，起到干燥目的气体收集装置：集气瓶中会出现黄绿色气体集气瓶中收集到黄绿色的氯气；氯气的密度比空气大，我们采用向上排空气法，导管长进短出尾气处理装置：将导管插入到盛装NaOH溶液的烧杯中氯气有毒，排放到空气中容易中毒和污染空气。利用Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O将氯气除去除了向上排空气法收集氯气还有其他的方法吗？排饱和食盐水法（氯气在饱和食盐水中的溶解度很小）浓盐酸在反应中的作用？酸性和还原剂怎么判断氯气收集满了？验满的方法是？将湿润的淀粉KI试纸靠近Cl2瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已收集满将湿润的蓝色石蕊试纸靠近Cl2瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已收集满实验室制备氯气时，根据氯气的颜色也可判断是否集满尾气处理时能不能用Ca(OH)2溶液代替NaOH溶液？不能，澄清石灰水中氢氧化钙溶解度小，澄清石灰水只能吸收少量Cl2注意事项：（1）必须使用浓盐酸，MnO2和稀盐酸不反应。随着反应的进行，盐酸的浓度降低到一定程度时，反应自动停止。在计算时应注意浓盐酸不能完全反应完。（2）此反应必须加热，圆底烧瓶不能直接加热，必须垫石棉网。但加热温度不宜过高，减少HCl的挥发，防止浓盐酸的利用率太低。（3）验满后停止加热。（4）必须要有尾气处理装置，氯气有毒，污染环境。知识拓展：可以用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等氧化剂代替MnO2，与浓盐酸反应（不需加热）2KMnO4 +16HCl(浓) =2KCl +2MnCl2+5Cl2+8H2OKClO3+6HCl(浓) =KCl+3Cl2+3H2OCa(ClO)2+4HCl(浓) =CaCl2+2Cl2+2H2O常见气体发生装置的类型常见气体收集装置常见的尾气处理装置ABCDA：吸收溶解速度不是很快，溶解度也不是很大的气体B：气体在吸收剂中溶速快且溶解度极大，易倒吸C：少量尾气可以集中于气球中D：难以吸收的可以点燃处理一般干燥剂类型酸性干燥剂：浓硫酸、五氧化二磷 ；用于干燥酸性、中性气体碱性干燥剂：碱石灰、生石灰、氢氧化钠；用于干燥碱性、中性气体中性干燥剂：无水硫酸镁,无水氯化钙,无水硫酸铜,无水高氯酸镁等等；适用于大多数气体干燥1下列方法不可用于制取氯气的是（ ）A.浓盐酸与二氧化锰共热 B.将氯酸钾与浓盐酸共热C.氯化钾与浓硫酸共热 D.氯化钾与浓硫酸、二氧化锰共热【答案】C2实验室制取氯气有如下操作，正确顺序是（）连好装置检查气密性；缓缓加热；加入二氧化锰粉末；从装有浓盐酸的分液漏斗中加入浓盐酸；将多余氯气用氢氧化钠溶液吸收向上排气收集氯气A BC D【答案】D3除去实验室制取氯气的试管壁上粘有的二氧化锰，可用的试剂是（ ）A蒸馏水B氢氧化钾溶液 C稀盐酸 D热的浓盐酸【答案】D4某同学用下列装置制备并检验Cl2的性质。下列说法正确的是（ ）A图中：如果MnO2过量，浓盐酸就可全部被消耗B图中：量筒中发生了加成反应C图中：生成蓝色的烟D图中：湿润的有色布条能褪色，将硫酸溶液滴入烧杯中，至溶液显酸性，结果有Cl2生成【答案】D【解析】.A浓盐酸与二氧化锰的反应过程中浓度逐渐降低，稀盐酸与二氧化锰不反应，所以图中：如果如果MnO2过量，浓盐酸就不可能全部被消耗，A错误；B图中：量筒中发生了甲烷和氯气的取代反应，B错误；C图中铜和氯气反应生成氯化铜，产生棕黄色烟，C错误；D应该是氯气和水反应生成的次氯酸具有漂白性，因此图中湿润的有色布条能褪色，在酸性溶液中次氯酸根离子能氧化氯离子生成氯气，D正确。答案选D。5下列装置或原理能达到实验目的的是（ ）A制取Cl2 B除去Cl2中的HCl C氯气的尾气处理 D测氯水的pH【答案】A【解析】.A.高锰酸钾具有强氧化性，浓盐酸与高锰酸钾在常温下发生氧化还原反应生成氯气，可用于制备氯气，故A正确；B. 氯气和氯化氢气体都能与氢氧化钠溶液反应，应用饱和食盐水除去氯化氢，故B错误；C. 氯气与饱和食盐水不反应，应用氢氧化钠溶液进行尾气处理，故C错误；D. 氯水中含有次氯酸，次氯酸具有漂白性，可漂白pH试纸，不能测定pH大小，故D错误；答案选A。6下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（）AabcdefghBaedcbhigCadecbhigDacbdehif【答案】B【解析】实验室制取FeCl3的实验流程为：故仪器连接顺序为：aedcbhig。7下列说法正确的是（ ）氯气的性质活泼，它与氢气混合后立即发生爆炸实验室制取氯气时，为了防止环境污染，多余的氯气可以用氢氧化钙溶液吸收新制氯水的氧化性强于久置氯水检验HCl气体中是否混有Cl2方法是将气体通入硝酸银溶液除去HCl气体中的Cl2，可将气体通入饱和食盐水A B C D【答案】C【解析】氯气和氢气在光照条件下能产生爆炸，错误；氢氧化钙的溶解度较小，所以吸收氯气的能力较小，实验室一般用氢氧化钠溶液吸收氯气，错误；次氯酸有强氧化性，新制的氯水中次氯酸的量较多，久置的氯水中，次氯酸分解生成氯化氢和氧气，所以久置的氯水中次氯酸含量较少，强氧化性较低，所以新制氯水的氧化性强于久置氯水的，正确；氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，氯化氢和硝酸银反应生成氯化银沉淀，所以氯气、氯化氢都能和硝酸银溶液反应生成白色沉淀，所以硝酸银溶液不能用于检验HCl气体中是否混有Cl2，错误；饱和食盐水中含有氯离子，抑制氯气的溶解，氯化氢极易溶于饱和食盐水，所以可以除去Cl2中的HCl气体，但达不到除去HCl气体中的Cl2的目的，错误，答案选C。8某课外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【答案】B【解析】A高锰酸钾溶液和浓盐酸反应生成氯气且不需要加热，应该采用固液混合不加热型装置，A正确；B氯气和碱石灰反应，所以不能用碱石灰干燥氯气，应该用浓硫酸干燥氯气，B错误；C加热条件下氯气和Al反应生成氯化铝，氯化铝易水解，无水氯化钙能吸收水分且和氯化铝不反应，所以能实现实验目的，C正确；D氯气有毒，不能直接排空，但氯气能和NaOH溶液反应生成易溶于水的物质NaCl、NaClO，所以能实现实验目的，D正确，答案选B。9如图是某研究性学习小组设计制取氯气并以氯气为反应物进行特定反应的装置。（1）要将C装置接入B和D之间，正确的接法是a_d。（2）实验开始先点燃A处的酒精灯，打开旋塞K，让Cl2充满整个装置，再点燃D处的酒精灯。Cl2通过C装置后进入D，D装置内盛有炭粉，发生氧化还原反应，生成CO2和HCl(g)，发生反应的化学方程式为_。为了使C装置发挥更好的作用，可向烧杯中加入浓硫酸，加入浓硫酸的作用是_。（3）D处反应完毕后，关闭旋塞K，移去两个酒精灯，由于余热的作用，A处仍有少量Cl2产生，此时B中的现象是_，B的作用是_。（4）用量筒量取20mL E装置中溶液，倒入已检查完气密性良好的分液漏斗中，然后再注入10mL CCl4，盖好玻璃塞，振荡，静置于铁架台上(如图)，等分层后取上层液和下层液，呈黄绿色的是_(填“上层液”或“下层液”)，再装入如图所示的烧杯中，能使有色布条褪色的是_(填“上层液”或“下层液”)。（5）在A、B、C、D、E装置中有一处需要改进，说明需要改进的理由并在方框中画出改进后的装置图_。【答案】（1）cb（2）2Cl2C2H2O4HClCO2加入的浓硫酸溶于水能放出大量的热，有利于试管中的水变为水蒸气，从而提供足量的水蒸气供D中反应需要。（3）瓶中液面下降，长颈漏斗内液面上升贮存少量Cl2，避免Cl2对环境造成污染。（4）下层液上层液。（5）D中反应生成的HCl气体极易溶于水，易使E装置中的水发生倒吸，改进后的E装置如图所示。10实验室可用浓盐酸与二氧化锰共热制取Cl2（其余产物为MnCl2和水）。某同学欲用该方法制取448mL（体积已折算为标况下）的氯气完成某实验。（1）制取氯气的反应过程中，共转移了_mol的电子。（2）该同学实验时，使用36.5%的盐酸与二氧化锰共热制取氯气。已知，36.5%盐酸的密度为1.1gmL-1，则该盐酸溶液的物质的量浓度是多少_？反应过程中，消耗了多少毫升的36.5%的盐酸_？被氧化的盐酸的物质的量是多少_？【答案】0.04 11.0molL1 7.27mL 0.04mol【解析】（1）实验室制备MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2+2H2O反应中，转移电子的量2mol，生成氯气1mol，根据题给生成氯气0.02mol信息，计算转移电子的量。（2）根据浓度的计算公式：C=1000/M进行计算。MnO2 +4HCl=MnCl2 +Cl2 +2H2O反应中，根据反应4HClCl2关系进行计算。MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2+2H2O反应中，4molHCl参加反应，有2molHCl被氧化，产生氯气1mol，根据上述关系进行计算。故（1）MnO2 +4HCl=MnCl2+Cl2 +2H2O反应中，锰元素化合价由+4价降低到+2价，转移电子的量2mol，生成氯气1mol，现有氯气0.448/22.4=0.02mol，反应转移电子的量为0.04mol；正确答案：0.04。（2）根据浓度的计算公式：C=1000/M，所以C=10001.136.5%/36.5=11.0molL1；正确答案：11.0molL1。MnO2 +4HCl = MnCl2 +Cl2 +2H2O反应中，产生氯气0.02mol，消耗盐酸0.08mol，根据n=CV可知，0.08=V11，V=0.00727L=7.27mL；正确答案：7.27mL。MnO2 +4HCl=MnCl2 +Cl2 +2H2O反应中，4molHCl参加反应，有2molHCl被氧化，产生氯气1mol，现产生氯气0.02mol，则被氧化的盐酸的物质的量是0.04mol；正确答案：0.04mol。11“84消毒液”与硫酸溶液反应可以制取氯气，反应方程式为NaClO+NaCl+H2SO4Na2SO4+Cl2+H2O。为探究氯气的性质，某同学设计了如下所示的实验装置。请回答：（1）在该实验中，制取氯气的装置是_(填字母)。（2）装置B、C中依次放的是干燥的红色布条和湿润的红色布条，实验过程中该同学发现装置B中的布条也褪色，其原因可能是_，请提出合理的改进方法_。（3）D中的现象是_，反应的离子方程式为_，分离D中液体的方法是_。（4）写出氯气与NaOH溶液反应的离子方程式_，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。为验证尾气吸收后的溶液中存在Cl，正确的操作是_。（5）氯气通入饱和NaHCO3溶液能产生无色气体，已知酸性：盐酸碳酸次氯酸，该实验证明Cl2与H2O反应的产物中含有_。【答案】（1）c（2）Cl2中混有少量H2O(g) 在AB之间增加装有浓H2SO4的洗气瓶（3）下层CCl4层呈紫红色 Cl2+2I=I2+2Cl分液（4）Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O 11取少量烧杯内吸收Cl2后的溶液，加入足量的稀HNO3酸化，再加入AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，证明其中含有Cl（5）盐酸【解析】（1）根据“固+液气”原理可知应选择c装置制取Cl2。（2）布条褪色证明Cl2中混有H2O(g)，生成了HClO，应增加除H2O(g)的装置。（3）Cl2+2I=I2+2Cl，CCl4将I2萃取出来，I