适用于新高考新教材备战2025届高考化学一轮总复习第4章非金属及其化合物第15讲氯气的实验室制法及应用课件

第15讲氯气的实验室制法及应用【课标指引】

1.能利用氯气的性质和反应,设计氯气的制备、提纯、检验等简单任务的方案。2.能从物质类别和氯元素价态变化的视角说明含氯物质的转化路径。考点一氯气的实验室制法考点二氯气的实验室制法创新设计目录索引

素养发展进阶考点一氯气的实验室制法必备知识•梳理1.制取原理实验室利用MnO2固体与浓盐酸在加热条件下反应制取氯气,反应的离子方程式为_____________________________________。

MnO2+4H++2Cl-

Mn2++Cl2↑+2H2O2.实验装置

(1)制备Cl2实验中,饱和食盐水的作用是________________________,浓硫酸的作用是________________________________。

(2)用NaOH溶液吸收尾气Cl2的原因是____________________________(离子方程式)。

(3)设计实验用最简单的方法判断Cl2已经收集满:___________________。除去Cl2中的HCl除去Cl2中的水蒸气

Cl2+2OH-══Cl-+ClO-+H2O将湿润的淀粉KI试纸放在瓶口,试纸变蓝(或将湿润的蓝色石蕊试纸放在瓶口,试纸先变红后褪色)3.注意事项(1)反应物:必须用浓盐酸,稀盐酸与MnO2不反应;若MnO2足量,随着反应的进行,浓盐酸变为稀盐酸后,反应即停止,浓盐酸中HCl不能完全反应。(2)加热:采用小火缓慢加热,以减少HCl的挥发。(3)尾气处理:用NaOH溶液吸收Cl2,不能用澄清石灰水吸收,原因是澄清石灰水浓度较小,吸收不完全。(4)仪器拆卸:实验结束后,先使反应停止并排出残留的Cl2后,再拆卸装置,避免污染空气。关键能力•提升考向

氯气的制取及性质综合实验例(2024·广东揭阳开学联考)在实验室进行氯气的制备和性质探究实验过程中,下列实验可以实现的是(

)

A.制备Cl2B.净化Cl2

C.证明氧化性Cl2>Br2>I2D.验证氯水的酸性和漂白性D解析

用MnO2与浓盐酸制备Cl2需要加热,缺少酒精灯,A错误;净化Cl2应先通入饱和食盐水,再通入浓硫酸干燥,B错误;Cl2能与NaBr反应,同时能与KI反应,不能确定是Cl2还是Br2与KI反应,不能证明氧化性Cl2>Br2>I2,C错误;氯气通入紫色石蕊溶液中先变红后褪色,验证氯水的酸性和漂白性,D正确。[对点训练](2023·广东深圳一模)利用如图所示装置进行Cl2的制备及性质探究实验时,下列说法不正确的是(

)AA.甲中反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4B.乙的作用为除去Cl2中的HClC.丙中紫色石蕊溶液先变红后褪色D.为吸收多余的Cl2,丁中可盛放NaOH溶液解析

装置甲中二氧化锰和浓盐酸在加热的条件下发生反应:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2↑,氧化剂是MnO2,还原剂是HCl,其物质的量之比为1∶2,A错误;装置甲中制备的氯气中混有HCl气体,乙中饱和NaCl溶液作用为除去Cl2中的HCl,B正确;Cl2与水反应生成HCl、HClO,且HClO具有漂白性,则使紫色石蕊溶液先变红后褪色,C正确;Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl和NaClO,吸收多余的Cl2,丁中可盛放NaOH溶液,D正确。考点二氯气的实验室制法创新设计必备知识•梳理1.实验室制取Cl2的发生装置改进

(1)利用KMnO4、Ca(ClO)2等强氧化剂代替MnO2与浓盐酸在常温下发生反应制取Cl2:分别写出KMnO4、Ca(ClO)2与浓盐酸反应制取Cl2的离子方程式:①KMnO4与浓盐酸:__________________________________________。

②Ca(ClO)2与浓盐酸:_________________________________________。

(2)橡皮管的作用是保持分液漏斗和圆底烧瓶内气体压强平衡,便于液体顺利流下。ClO-+Cl-+2H+═Cl2↑+H2O2.实验室制取Cl2的除杂装置改进

(1)该装置的作用之一是通过观察产生气泡的快慢,可控制生成Cl2的速率;(2)长颈漏斗可用于平衡气压,并用于检查整套装置是否发生堵塞。关键能力•提升考向氯气的实验室制取创新设计及应用例(2024·湖南名校联盟联考)如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持装置已略)。下列说法错误的是(

)A.装置A烧瓶内的试剂可以是MnO2B.装置B具有除杂和贮存气体的作用C.实验结束后,振荡D会观察到液体分层且上层呈紫红色D.利用该装置能证明氯、溴、碘的非金属性依次减弱A解析

若利用二氧化锰与浓盐酸制氯气,反应条件为加热,装置A没有加热,故烧瓶内的试剂应为KMnO4、KClO3等,A错误;制备的氯气中含有少量氯化氢气体,可用饱和食盐水除去,根据题给装置图可知,装置B具有除杂和贮存气体的作用,B正确;根据萃取原理,苯的密度比水小,故振荡D会观察到液体分层且上层呈紫红色,C正确;根据装置C、D中的颜色变化可知,装置A制备的氯气与装置C中的溴化钠反应生成溴单质,将生成的溴滴入装置D中,可生成碘单质,证明氯、溴、碘的非金属性依次减弱,D正确。[对点训练]

三氯化碘(ICl3)在药物合成中用途非常广泛,其熔点:33℃,沸点:73℃,遇水易反应。实验室可用下图装置(部分夹持装置已略去)制取ICl3,制备的反应原理:I2+3Cl2═2ICl3。下列说法不正确的是(

)A.利用装置甲制备氯气可选用的药品为高锰酸钾和浓盐酸B.装置乙中长颈漏斗液面上升说明丙装置可能发生堵塞C.装置丙中氯化钙的作用是干燥Cl2D.装置丁中生成ICl3,碘元素的化合价为-3价D解析

利用装置甲制备氯气可选用的药品为高锰酸钾和浓盐酸,不需要加热,直接反应生成氯气,A正确;若丙中U形管堵塞,则气体会滞留在装置乙中,导致乙中长颈漏斗液面上升,B正确;氯化钙是干燥剂,因此丙的作用是干燥制得的氯气,C正确;氯的非金属性强于碘,则氯为-1价,碘为+3价,D错误。素养发展进阶进阶1练易错·避陷阱1.(2023·广东湛江期末)含氯消毒剂使用非常普遍,实验室模拟制备“84”消毒液(有效成分为NaClO),基本原理如图所示(夹持装置略),下列说法正确的是(

)BA.a中试剂瓶里固体为MnO2B.b中液体为饱和食盐水,主要目的是除去Cl2中HClC.c中液体是浓硫酸,主要目的是干燥氯气D.d中液体可为NaOH溶液,主要目的是吸收尾气HCl解析

a中浓盐酸和KMnO4在不加热的条件下反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水,生成的氯气中混有氯化氢和水蒸气,b装置盛饱和食盐水,除去氯化氢气体,c中盛有氢氧化钠溶液,且用冷水浴,降低温度,使氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,最后用d装置(盛氢氧化钠溶液)吸收尾气,防止污染大气。MnO2与浓盐酸要在加热条件下制氯气,a中试剂瓶里固体不能用MnO2,A错误;b中液体为饱和食盐水,主要目的是除去Cl2中HCl,B正确;c中盛有氢氧化钠溶液,且用冷水浴,降低温度,使氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,氯气不需要干燥,C错误;d中液体可为NaOH溶液,主要目的是吸收未反应的氯气,D错误。2.实验小组利用如图所示装置制备氯酸钠。下列实验装置和操作不能达到实验目的的是(

)A.用装置甲制备氯气

B.用装置乙处理余氯C.用装置丙除去氯化氢

D.用装置戊检验氯气A解析

装置甲中浓盐酸和二氧化锰反应生成氯气,但该反应需要在加热的条件下进行,A错误;氯气能够和NaOH溶液反应,可以用装置乙处理多余的氯气,B正确;生成的氯气中混有HCl气体,可以用饱和食盐水除去氯气中的HCl气体,C正确;氯气具有氧化性,能够和KI溶液反应生成I2,淀粉遇I2变蓝,可以用装置戊检验氯气,D正确。进阶2练热点·提素能3.(2024·广东东莞七校联考)某实验小组利用以下装置制备少量的氯气,并检验氯气的性质。实验过程中,下列说法正确的是(

)A.参与反应的HCl全部被氧化为Cl2B.发生的所有反应均是氧化还原反应C.观察到淀粉KI试纸变蓝,说明Cl2具有氧化性D.湿润的pH试纸变红,干燥的pH试纸不变色C解析

高锰酸钾和浓盐酸反应:2KMnO4+16HCl(浓)═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,参与反应的HCl一部分被氧化为Cl2,另一部分体现了酸性,A错误;酸使pH试纸变色发生的不是氧化还原反应,B错误;观察到淀粉KI试纸变蓝,说明Cl2具有氧化性,发生反应2I-+Cl2═I2+2Cl-,C正确;氯气与水反应生成的盐酸是强酸,次氯酸具有漂白性,故湿润的pH试纸先变红后褪色,D错误。4.利用Cl2氧化锰酸钾(K2MnO4)制备KMnO4的装置如图所示(夹持装置已略):已知:K2MnO4只能在浓强碱溶液中稳定存在,在碱性较弱的溶液中K2MnO4会发生自身氧化还原反应。下列说法错误的是(

)A.a能保证恒压分液漏斗中的浓盐酸顺利滴下B.将装置B中饱和食盐水换为浓硫酸也可以达到相同的目的C.装置D的目的是吸收反应过程中过量的氯气,防止污染环境D.由上述实验可推知,在强碱性条件下,氧化性:Cl2>KMnO4B解析

a的作用是平衡气压,使浓盐酸顺利滴下,A正确;装置B中饱和食盐水的目的为除去Cl2中的HCl,换为浓硫酸后只能起干燥作用,不能除去Cl2中的HCl,B错误;装置D的目的是吸收反应过程中过量的氯气,防止污染环境,反应原理为2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O,C正确;在强碱性条件下,发生反应:Cl2+2K2MnO4═2KMnO4+2KCl,反应中Cl2为氧化剂,KMnO4为氧化产物,故氧化性:Cl2>KMnO4,D正确。进阶3研真题·明考向5.(2022·广东卷)实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是(

)D解析

浓盐酸易挥发