新高一化学暑假讲义（新人教版）讲义11 氯气的实验室制法（教师版含解析）

第十一讲氯气的实验室制法1.通过完成氯气的实验室制备，理解实验室气体制备的选择原则，形成从问题出发，依据探究目的设计探究方案，并运用化学实验进行实验探究的化学核心素养。2.通过对氯离子的检验，形成能基于物质组成提出可能假设，通过分析加以证实的论据推理和模型认知的化学核心素养。一、氯气的制法1.氯气的实验室制法（1）实验原理：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。（2）实验装置 ①发生装置：固体+液体气体（仪器A：分液漏斗；仪器B：圆底烧瓶）②除杂装置：装置C除去Cl2中混有的HCl（饱和食盐水）；装置D除去Cl2中混有的H2O（浓硫酸）③收集方法：向上排空气法；排饱和实验水法。④验满方法：用湿润的淀粉KI试纸放在集气瓶口，若变蓝，证明已集满。⑤尾气吸收装置：NaOH溶液,目的是吸收多余的Cl2。（3）制Cl2得其他方法①2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O②KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O③ClO-在强酸性条件下也能氧化Cl-：ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O84消毒液与洁厕灵不能混合使用的原因就是产生Cl2会造成中毒。注意：①用MnO2和浓HCl制取Cl2时必须加热，否则不反应。浓HCl既起到还原剂的作用，又起到酸性的作用。②必须用浓盐酸，稀盐酸与MnO2不反应，且随着反应的进行，浓盐酸变为稀盐酸时，反应停止，故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。③加热温度：不宜过高，以减少HCl挥发。④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。⑤尾气吸收时，用NaOH溶液吸收Cl2，不能用澄清石灰水吸收，因为澄清石灰水中含Ca(OH)2的量少，吸收不完全。⑥Cl2尾气处理时可不用防倒吸。二.气体制备装置的连接顺序三.实验室制取气体各种装置的选择1．发生装置的选择(1)选择依据：反应原理、反应物的状态、反应条件等。(2)装置的基本类型：①固体＋固体eq\o(→,\s\up7(△))气体；②固体＋液体→气体；③固体＋液体eq\o(→,\s\up7(△))气体。2．实验室制备气体的除杂装置的选择(1)除杂原则：不减少被净化气体的量；不引入新杂质；操作简便，易于分离。(2)除杂装置：装置Ⅰ(洗气瓶)：盛液体除杂试剂，气流方向是长管进，短管出。装置Ⅱ(球形干燥管)：盛固体除杂试剂，气流方向是粗口进，细口出。3．实验室制备气体的收集装置的选择(1)选择依据：根据气体的密度、水溶性及是否与水或空气中的O2发生反应来确定气体的收集方法。(2)方法选择：①排水法：适用于难溶于水且不与水反应的气体，如O2、H2等。②向上排空气法：气体不与空气反应，且密度比空气大，如O2、CO2、Cl2等。③向下排空气法：气体不与空气反应，且密度比空气小，如H2等。4．实验室制备气体的尾气处理装置的选择(1)选择依据：根据气体的物理性质、化学性质，将气体转化成无毒物质或吸收。(2)方法选择：①点燃法：如CO、H2、CH4等易燃性气体可用此法，必须先验纯，再点燃。②吸收法：如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用碱液吸收。③转化法：采用一定的方法，使有毒气体转化为无毒气体后再排放，如NO、NO2若能转化为N2，即可排放。氯离子检验1.检验时要先加稀HNO3,以排除CO32-等离子的干扰。不能用H2SO4,因为Ag2SO4微溶于水，会干扰实验，更不能用盐酸，因为盐酸中含有C1-。2.若被检液中含有SO42-,需先用足量Ba(NO3)2溶液除去SO42-，然后加入HNO3酸化的AgNO3溶液检验Cl-。1．下列说法正确的是①氯气的性质活泼，它与氢气混合后立即发生爆炸②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③新制氯水的氧化性强于久置氯水的④检验HCl气体中是否混有Cl2的方法是将气体通入硝酸银溶液中⑤除去HCl气体中的Cl2，可将气体通入饱和食盐水中A．①②③ B．②③④ C．③ D．③⑤【答案】C【详解】①氯气与氢气混合，达到爆炸极限，在光照或点燃的条件下才能发生爆炸，故①错误；②氢氧化钙微溶于水，溶液中溶质含量较少，实验中常用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气，故②错误；③久置的氯水中HClO分解生成HCl和O2，氧化性减弱，故③正确；④HCl气体和氯气通入AgNO3溶液中均可产生白色沉淀。检验HCl气体中是否混有Cl2的方法是将气体通入淀粉碘化钾溶液中，如果变蓝，说明含有Cl2，故④错误；⑤将HCl、Cl2通入饱和食盐水中，除去的是HCl气体，而不是Cl2，故⑤错误。故答案为C。2．实验室用如图所示装置来制取少量氯气，下列说法正确的是（）A．A中加入的是稀盐酸B．C的作用是收集氯气C．F中加入NaOH溶液吸收多余的氯气D．用该装置制取氯气前不需要检查装置的气密性【答案】C【详解】A.实验室利用与浓盐酸在加热条件下反应制取，与稀盐酸不反应，故A错误；B.C中的饱和食盐水用来吸收氯气中混有的氧化氢气体，故B错误；C.氯气能与碱反应，可用NaOH溶液吸收多余的氯气，故C正确；D.凡是制备气体的装置，实验前都要检查装置的气密性，故D错误；故选：C。3．下列关于实验室制取的说法正确的是A．将混有的通过盛有饱和溶液的洗气瓶除去杂质B．实验室制取，浓盐酸体现酸性和氧化性C．实验室用如图装置除去中的少量D．实验室制备可用排饱和食盐水集气法收集【答案】D【详解】A.混有的通过饱和溶液反应生成，引入新的杂质，并且消耗，A错误；B.实验室制取，浓盐酸体现酸性和还原性，B错误；C.用饱和食盐水除去中的气体时，气体应长导管进短导管出，C错误；D.在饱和食盐水中的溶解度比在水中的小，故实验室可用排饱和食盐水法收集，D正确；答案选D。4．检验某溶液中是否含有Cl－，正确的操作是A．取样，滴加AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成B．取样，先加稀硫酸酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成C．取样，先加盐酸酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成D．取样，加稀硝酸，无明显现象，再加少量AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成【答案】D【详解】A、滴加AgNO3溶液，有白色沉淀生成，溶液中可能含有SO42-，故A错误；B、同理，硫酸和AgNO3反应生成Ag2SO4白色沉淀，所以B错误；C、用盐酸酸化时已引入Cl－，所以不能确定原溶液中是否含有Cl－，故C错误；D、先加稀硝酸，无明显现象，排除CO32－、SO32－等离子的干扰，再加AgNO3溶液，有白色沉淀生成即证明原溶液中含有Cl－，所以D正确。本题正确答案为D。5．已知KMnO4在常温下与浓盐酸反应生成Cl2，下图是用KMnO4与浓盐酸反应制取Cl2的简易装置，下列叙述不正确的是A．在试管①中盛有饱和食盐水，用试管②收集Cl2B．用试管①收集Cl2，试管②可防止NaOH溶液倒吸到试管①中C．③用于吸收多余的Cl2，防止污染环境D．用该装置收集到的Cl2中会混有HCl气体和水蒸气【答案】A【详解】根据导管的进出长短可知试管①用于收集Cl2，试管②用于防止NaOH溶液倒吸入①中，NaOH溶液吸收多余的Cl2，防止污染环境，①中收集到的Cl2不纯，混有HCl和水蒸气，故A选项错误，B、C、D选择正确；答案选A。6．在实验室中利用二氧化锰与浓盐酸反应制备干燥、纯净的氯气，所用装置如图所示：（1）连接上述装置的正确顺序（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：____。【答案】（1）ECDABHGF（2）除去氯气中的HCl杂质吸收过量的氯气试纸变蓝2KI+Cl2=2KCl+I2MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O【分析】浓盐酸与二氧化锰在加热的条件下生成二氯化锰、氯气和水，浓盐酸易挥发，则生成的氯气中含有杂质HCl和水；先连接盛有饱和食盐水的装置，可除去HCl杂质，再连接盛有浓硫酸的装置可除去水蒸气；氯气的密度大于空气，可采用长进短出的方式收集氯气；氯气有毒，最后应有尾气处理装置。【详解】(1)按照制备气体的“发生装置→净化装置→收集装置→尾气处理装置”的顺序可确定装置连接顺序。制得的Cl2中混有HCl和水蒸气，先用饱和食盐水除去HCl，然后通过浓硫酸进行干燥；由于Cl2的密度比空气大，收集Cl2时导管应长进短出；Cl2有毒，最后用NaOH溶液进行尾气处理，故连接顺序为E→C、D→A、B→H、G→F。(2)装置中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl杂质；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：2KI+Cl2=2KCl+I2，淀粉遇变蓝色。(4)①浓盐酸与二氧化锰在加热的条件下生成二氯化锰、氯气和水，方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O；②NaOH与氯气反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，方程式为2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O。1．实验室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；③在烧瓶中加入少量的MnO2，向分液漏斗中加入浓盐酸；④通过分液漏斗慢慢向烧瓶中注入浓盐酸；⑤将多余氯气用浓NaOH溶液吸收；⑥当有连续气泡出现时，开始用向上排空气法收集氯气。A．①②③④⑤⑥ B．③④②①⑥⑤C．①④③②⑥⑤ D．①③④②⑥⑤【答案】D【详解】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①③④②⑥⑤，故D正确。综上所述，本题选D。【点睛】气体的制备实验或有气体参与的实验，实验的第一步为检验装置的气密性；先加固体药品，再加液体药品，然后加热进行实验；待装置中产生待制备的气体后收集气体，若该气体有毒，能够污染空气，最后应有尾气处理装置。2．下列物质能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色的是（）①氯气②液氯③新制氯水④氯气的酒精溶液⑤盐酸⑥盐酸酸化的漂白粉溶液A．①②③ B．①②③⑥ C．③⑥ D．②③⑤⑥【答案】C【详解】①既无酸性也无漂白性，故不能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色；②液氯是液态的，既无酸性也无漂白性，不能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色；③新制氯水中含有HCl和HClO，既有酸性又有漂白性，能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色；④与酒精不反应，故的酒精溶液既无酸性也无漂白性，不能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色；⑤盐酸只具有酸性而无漂白性，只能使干燥的蓝色石蕊试纸变红，但不会褪色；⑥盐酸酸化的漂白粉溶液既有酸性又有漂白性（生成的HClO），能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色；综上所述，能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色是③⑥，故答案为C。3．已知与浓盐酸在常温下能反应产生。若用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并与金属反应。每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是（）A．①处和②处 B．只有②处 C．只有②处和③处 D．②处、③处和④处【答案】D【详解】①与浓盐酸在常温下反应产生，①正确；②浓盐酸易挥发，生成的氯气中混有和水蒸气，应通入盛有饱和食盐水的洗气瓶除去，会与溶液反应，故不能选择氢氧化钠溶液，②错误；③用浓硫酸干燥氯气，导管应长进短出，③错误；④氯气与金属在试管中反应，若用单孔塞，容易造成试管内压强过大，且导管应伸到试管底部，④错误。综上，答案选D。4．某同学用如图所示装置制备并检验的性质。下列说法正确的是A．Ⅰ中：如果过量，浓盐酸就可全部反应B．Ⅱ中：在中安静地燃烧，发出苍白色火焰，可在集气瓶瓶口上方观察到白雾C．Ⅲ中：铜丝在中燃烧产生蓝色的烟，若在集气瓶中加入少量水，所得溶液呈绿色D．Ⅳ中：干燥的有色布条不褪色，湿润的有色布条褪色，说明具有漂白性【答案】B【详解】A．Ⅰ中，浓盐酸变稀后，反应不再发生，所以即使过量，浓盐酸也不可能全部被消耗，故A项说法错误；B．Ⅱ中，在中安静地燃烧生成HCl，发出苍白色火焰，集气瓶瓶口上方出现白雾，故B项说法正确；C．Ⅲ中，铜丝在中燃烧产生棕黄色的烟，加入少量水后得到蓝绿色的溶液，故C项说法错误；D．Ⅳ中，干燥的有色布条不褪色，湿润的有色布条褪色，说明与反应生成了具有漂白性的物质(HClO)，故D项说法错误；综上所述，说法正确的是B项，故答案为B。5．实验室欲用如图装置来制备纯净的Cl2，下列说法正确的是A．①装置烧瓶中的固体是MnO2B．可以把②③两个装置合并改为装有碱石灰的干燥管C．④是收集Cl2的装置，也可以用该装置来收集NOD．⑤中盛装氢氧化钠溶液，吸收多余的Cl2，防止污染环境【答案】D【详解】A．MnO2与浓盐酸制氯气需要加热，①的烧瓶中装高锰酸钾或氯酸钾，故A错误；B．碱石灰也可以吸收氯气，所以不能改为碱石灰，故B错误；C．NO易与氧气反应生成NO2，不能用排空气法收集NO，故C错误；D．氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠、水，⑤中盛装氢氧化钠溶液，吸收多余的Cl2，防止污染环境，故D正确；选D。6．室温下，单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体、无色气体，在合适的条件下，它们可以按如图所示框图进行反应。又知E溶液无色，A在B中燃烧有棕褐色的烟生成。请回答：（1）A__________，B__________，C__________（填化学式）。（2）①的化学方程式为____________________，氧化剂是_____________________。（3）③的离子方程式为____________________，氧化剂是_____________________。（4）④的化学方程式为____________________，属于基本反应类型中的_______________。【答案】（1）FeH+化合反应【分析】B为黄绿色气体且为单质，可知B为Cl2，A在Cl2中燃烧有棕褐色的烟生成，A为固体，因此A为Fe，D为FeCl3，C为无色气体单质，能与Cl2反应，因此C为H2，E为HCl，E溶液为盐酸，盐酸与Fe反应生成FeCl2和H2，因此F为FeCl2，FeCl2与Cl2反应生成FeCl3，因此分析解答。【详解】（1）由上述分析可知，A为Fe；B为Cl2；C为H2；（2）①的化学方程式为Fe和反应，其化学方程式为；Cl元素化合价降低，氧化剂是；（3）③为Fe与盐酸反应，离子方程式为，H元素化合价降低，氧化剂是；（4）④为与反应生成，其化学方程式是，该反应属于基本反应类型中的化合反应。7．图是实验室制取、提纯氯气及研究氯气性质的装置图。请回答：

(1)实验室制备氯气的化学反应方程为____，反应中浓盐酸表现的性质有____。(2)若要收集到干燥纯净的氯气，A、B瓶所装的试剂分别为_____和_______．(3)若D瓶中装有紫色的石蕊溶液，则观察到的现象是____，原因是_____；(4)若D瓶中装有淀粉—碘化钾溶液，则观察到的现象是___，写出D中反应的离子方程式_____；(5)若D瓶中装有硝酸银溶液，则观察到的现象是___，写出D中反应的离子方程式______；(6)E装置中通常盛放的是______溶液，写出E装置中发生化学反应的离子方程式：_________【答案】（1）MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O还原性和酸性饱和食盐水浓硫酸石蕊试液先变红，后褪色Cl2溶于水得到HCl和HClO，石蕊遇酸变红色，HClO有强氧化性，能漂白石蕊溶液变成蓝色Cl2+2I-＝2Cl-+I2产生白色沉淀Cl-+Ag+＝AgCl↓NaOH溶液Cl2+2OH-＝Cl-+ClO-+H2O【分析】实验