2019-2020学年新教材高中化学 第二章 海水中的重要元素——钠和氯 第二节 氯及其化合物 第二课时 氯气的实验室制法 氯离子的检验学案 新人教版必修第一册

第二课时氯气的实验室制法氯离子的检验学习目标：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)mno2mncl2cl22h2o。(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2cl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()amno2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cl2的密度比空气大，应用向上排空气法收集。答案c3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)mno24hcl(浓)mncl2cl22h2o(2)还原剂(3)氢氧化钠溶液品红溶液褪色cl22naoh=naclnacloh2o(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mno24hcl(浓)mncl2cl22h2o2kmno416hcl=2kcl2mncl25cl28h2o2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：气体发生装置中进行的反应：_。naoh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：cl22ki=2kcli2，i2遇淀粉变蓝。答案(1)ecdabhgf(2)除去氯气中的hcl杂质吸收过量的氯气(3)试纸变蓝2kicl2=2kcli2(4)mno24hcl(浓)mncl2cl22h2o2naohcl2=naclnacloh2o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中可用分液漏斗代替长颈漏斗b中缺少加热装置c中盛放的naoh溶液可以净化cl2d中盛放的naoh溶液可以吸收尾气解析a项，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，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23 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co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co、so)的干扰。(2)不能用稀盐酸酸化，因为会引入cl。(3)如果so、co和cl可能同时存在，可以先检验so是否存在用ba(no3)2溶液，然后再检验co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()滴加agno3溶液加水溶解过滤，取滤液与二氧化锰混合加热加稀hno3与浓盐酸反应与naoh溶液混合加热用淀粉ki试纸abcd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c1欲除去cl2中少量的hcl气体，可选用()anaoh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b2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hcld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d3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a4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：_，_。(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：mno24hcl(浓)mncl2cl22h2o，可知离子方程式为mno24h2clmn2cl22h2o。(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)mno24h2clmn2cl22h2o(2)加热使hcl大量挥发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cl22oh=clcloh2o；hoh=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：cl2h2ohclhclob氯气和烧碱作用：cl2oh=2clh2oc浓盐酸制取氯气：mno22h2clcl2mn2h2odco2通入澄清石灰水：co2ca2oh=caco3h2o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a2在制氯气时有如下操作：操作顺序正确的是()连接好装置，检查气密性缓缓加热，加快反应，使气体均匀逸出在圆底烧瓶中加入二氧化锰粉末从盛有浓盐酸的分液漏斗中将浓盐酸缓缓滴入烧瓶中用向上排空气法收集氯气abcd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，故c正确。答案c3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 gc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)mno2mncl2cl22h2o 436.5 g71 g7.3 gxx3.55 g。答案a4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alcl3d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()acl、sobcl、noccl、codcl、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co。答案c6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：cl2h2ohclhclo，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d7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()aagno3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c8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bagno3溶液cnaoh溶液dki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()aabcdefghbaedcbhigcadecbhigdacbdehif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b10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：若mno2过量，则浓盐酸可全部消耗完b图：仅证明新制氯水具有酸性c图：产生了棕黄色的雾d图：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d11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mncl24h2o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mncl24h2o，错误。答案c12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(cucl2cucl2)。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()，其中与装置相连时，玻璃管接口(用装置中字母表示)应是_接_。(2)装置的作用是_；装置的作用是_。(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和组合制得cl2，再经洗去cl2中的氯化氢，经过除去水蒸气，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)cb(2)除去cl2中的水蒸气除去cl2中的hcl气体(3)气密性(4)mno24hcl(浓)mncl2cl22h2o13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_，