2025年高中化学新教材同步 必修第一册 第2章　第2节　第2课时　氯气的实验室制法　氯离子的检验

第2课时氯气的实验室制法氯离子的检验[核心素养发展目标]1.通过实验室制氯气的实验操作,培养实验能力与创新意识,构建气体制备思维模型。2.通过氯离子的检验方法,构建离子检验的思维模型和检测方法。一、氯气的实验室制法1.实验原理在实验室中,通常用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下反应来制取氯气。化学方程式:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,离子方程式:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O,该反应的氧化剂为MnO2,浓盐酸既表现还原性,又表现酸性。思考1(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。反应中氧化剂和还原剂的个数之比是多少?提示由氧化产物和还原产物的个数可知,氧化剂和还原剂的个数之比是1∶2。(2)含有146gHCl的浓盐酸与足量的MnO2反应,能生成71gCl2吗?提示不能。有两个原因:一是随着反应的进行,盐酸浓度变小,Cl-的还原性减弱,MnO2不能再氧化HCl,此反应不再进行;二是浓盐酸的挥发。2.仪器装置主要仪器有铁架台、酒精灯、圆底烧瓶、分液漏斗、洗气瓶、集气瓶、烧杯等。Cl2的制备、净化、收集、尾气处理装置如图所示。发生装置固体+液体气体净化装置(洗气瓶)先通过饱和食盐水除去HCl,再通过浓H2SO4除去水蒸气收集装置用向上排空气法收集验满方法①观察法(黄绿色);②湿润的淀粉⁃KI试纸,其原理是Cl2+2KI2KCl+I2,淀粉遇置换出的I2变蓝色;③湿润的蓝色石蕊试纸(先变红后褪色)尾气处理装置盛有NaOH溶液的烧杯,NaOH溶液作用为吸收过量Cl2,防止污染空气思考2氯气有毒,实验中处理尾气可以用氢氧化钠溶液,能否用饱和石灰水代替,为什么?提示不能。即使是饱和石灰水,溶液中Ca(OH)2的含量也很低,不能把多余Cl2完全吸收。思考3利用下列各组物质制备和收集气体,能采用如图装置的是(填序号)。

①大理石与稀盐酸反应制CO2②高锰酸钾与浓盐酸反应制Cl2[2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O]③双氧水在二氧化锰催化下制O2④锌与稀硫酸反应制H2答案①②③解析①大理石和稀盐酸反应制CO2,②高锰酸钾与浓盐酸反应制Cl2,③双氧水和二氧化锰制O2,符合固体与液体反应不需要加热制备气体,且气体的密度比空气的密度大,可利用向上排空气法收集。设计气体制备的基本思路1.判断正误(1)实验室制取的Cl2中混有HCl气体,可通过盛有碱石灰的干燥管除去 ()(2)MnO2与稀盐酸在加热条件下也可制取Cl2 ()(3)在实验室制取Cl2的试剂中,HCl只做还原剂 ()(4)实验室可以用排水法收集Cl2 ()答案(1)×(2)×(3)×(4)×2.欲用如图所示装置制备干燥的氯气,下列相关说法正确的是 ()A.烧瓶内装入的固体是MnO2B.按气流方向,装置的连接顺序是aedcbgfcbhC.装置乙可干燥氯气,防止装置戊中水蒸气进入集气瓶D.可用干燥的淀粉碘化钾试纸检验氯气答案C解析MnO2与浓盐酸反应需要加热,装置甲没有加热装置,故A错误;收集Cl2的方法应为向上排空气法,装置的连接顺序是aedcbfgcbh,故B错误;装置乙是干燥装置,实验目的是制得干燥的氯气,装置乙要用到两次,既要除去生成Cl2中的水蒸气,又要防止戊中的水蒸气进入,故C正确;检验氯气需要湿润的淀粉碘化钾试纸,故D错误。二、氯离子的检验在三支试管中分别加入2~3mL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,填写下表:试液2~3mL实验现象离子方程式滴入几滴硝酸银溶液加入少量稀硝酸①稀盐酸有白色沉淀生成沉淀不溶解Cl-+Ag+AgCl↓②NaCl溶液有白色沉淀生成沉淀不溶解Cl-+Ag+AgCl↓③Na2CO3溶液有白色沉淀生成沉淀溶解,有气泡产生CO32-+2Ag+Ag2CO3↓Ag2CO3+2H+2Ag++CO2↑+H2O思考通过上述实验探究,总结氯离子的检验方法,并说明加入试剂的目的。提示取少量被检测溶液于试管中,滴加适量稀硝酸,然后滴入AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则被检测溶液中含有Cl-,若无白色沉淀,则无Cl-。加入AgNO3溶液的目的是检验Cl-,加稀硝酸酸化的目的是排除CO32-等的干扰,因为Ag2CO3可溶于稀硝酸,而AgCl不溶。1.判断正误(1)某溶液中滴加AgNO3溶液后有白色沉淀生成,则该溶液中一定含有Cl- ()(2)检验Cl2中是否混有HCl,可通入AgNO3溶液中,若有白色沉淀产生,说明Cl2中混有HCl ()(3)检验Na2CO3溶液中是否有NaCl杂质,可先加AgNO3溶液,再加过量的稀盐酸,若沉淀不溶解,则有NaCl杂质 ()答案(1)×(2)×(3)×2.在未知液中加入AgNO3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,由此判断该溶液中含有 ()A.Cl-、SO42- B.Cl-、C.Cl-、CO32- D.Cl-、答案C解析根据题给现象,生成的白色沉淀部分溶于稀硝酸,且产生使澄清石灰水变浑浊的气体,则原溶液中存在CO32-和Cl氯离子检验的答题模板取少量被检测溶液于试管中,滴加适量稀硝酸,然后滴入AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则被检测溶液中含有Cl-,若无白色沉淀,则无Cl-。1.下列关于Cl2制取、净化、性质及尾气吸收的实验原理与装置能达到实验目的的是 ()甲乙丙丁A.用装置甲制取Cl2B.用装置乙除去Cl2中的HClC.用装置丙验证Cl2的氧化性D.用装置丁吸收多余的Cl2答案C解析浓盐酸和二氧化锰制取氯气需要加热,图中缺少加热装置,无法得到氯气,故A错误;氯气和Na2S反应生成淡黄色沉淀S,可以用Na2S溶液检验氯气的氧化性,故C正确;1体积的水能溶解2体积的氯气,不能用水进行尾气处理,应该用NaOH溶液,故D错误。2.(2024·云南宣威三中高一段考)实验室用如图装置制取并收集Cl2。下列说法不正确的是 ()A.该图所示的过程中存在3处明显错误B.实验室可以用排饱和食盐水法收集Cl2C.收集氯气时可用干燥的蓝色石蕊试纸验满D.该实验的反应原理为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O答案C解析图示存在3处错误:①发生装置要加热,②氯气密度比空气大,收集装置应长管进短管出,③氯气有毒,不能直接排放到空气中,A正确;氯气不能使干燥的蓝色石蕊试纸变色,应该用湿润的蓝色石蕊试纸,C错误。3.(2024·扬州高一期末)下列实验操作能达到实验目的的是 ()选项实验目的实验操作A检验溶液中的Cl-向溶液中先加盐酸,再加AgNO3溶液B干燥Cl2将气体通过盛有浓H2SO4的洗气瓶C吸收尾气中的Cl2将气体通入盛有饱和食盐水的烧杯D测定氯水的pH将氯水滴在pH试纸上,与标准比色卡对照答案B解析先加入盐酸,会引入Cl-,干扰Cl-的检验,A错误;氯气不溶于饱和食盐水,应该用氢氧化钠溶液吸收尾气,C错误;氯水中的次氯酸具有漂白性,会漂白pH试纸,D错误。4.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向上述溶液中滴加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:

。

答案(1)KCl和K2CO3KNO3(2)Ag++Cl-AgCl↓、2Ag++CO32-Ag2CO3↓、Ag2CO3+2H+2Ag++H2O+CO2↑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。课时对点练[分值:100分](选择题1~11题,每小题6分,共66分)题组一氯气的实验室制法1.某同学设计了如图所示的装置制备氯气,其中分液漏斗与烧瓶瓶塞之间连接一段橡胶管。下列对其作用的叙述正确的是 ()A.防止氯气造成大气污染B.使反应的氯气循环使用C.使分液漏斗中的液体更容易流入烧瓶D.使烧瓶内的压强与大气压保持一致答案C解析制备氯气时,分液漏斗中盛放浓盐酸,烧瓶中盛放二氧化锰,若烧瓶内压强大时液体不易流下,若分液漏斗与烧瓶瓶塞之间连接一段橡胶管,其作用为使烧瓶内的压强与分液漏斗中保持一致,便于液体顺利流下,故C正确。2.实验室制备氯气的化学方程式是MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2↑。下列关于实验室制氯气的说法错误的是 ()A.还原剂是HCl,氧化剂是MnO2B.每生成1个Cl2,转移2个电子C.每消耗87gMnO2,起还原作用的HCl为146gD.生成的氯气中含有水蒸气和HCl答案C解析在MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2↑中,MnO2是氧化剂,HCl是还原剂,每生成1个Cl2转移2个电子;在参加反应的146gHCl中,只有73gHCl被氧化,即起还原作用的HCl为73g;由于浓盐酸易挥发且反应需要加热,因此生成的氯气中含有水蒸气和HCl。3.实验室制备氯气的装置如下,以下装置中最多有几处错误 ()A.4 B.5 C.7 D.9答案C解析该图存在的错误有①实验室制氯气选用MnO2与浓盐酸反应;②应选用分液漏斗;③给圆底烧瓶加热时要垫陶土网;④该反应需要加热;⑤除杂时先除去HCl再用浓硫酸干燥,顺序反了;⑥因为氯气的密度大于空气,所以收集氯气时要长管进短管出;⑦氯气有毒,需要加尾气处理装置;综合以上分析,该装置中有7处错误,故选C。题组二氯气的实验室制法与性质综合应用4.实验室也可以用KMnO4和浓盐酸反应制取Cl2,反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。现用如图所示装置制取纯净的无水CuCl2(部分仪器和夹持装置已略去)。下列说法正确的是 ()A.装置C中试剂是饱和食盐水,目的是除去HCl气体B.实验过程中,硬质玻璃管中产生大量蓝色的烟C.将装置A中的KMnO4直接换为MnO2,也可完成该实验D.实验时,应先打开A中分液漏斗的活塞,再加热装置D答案D解析装置A用KMnO4和浓盐酸反应制取Cl2,制得的Cl2中会混有挥发出的HCl和水蒸气,装置B中的试剂是饱和食盐水,用来除去HCl,装置C中试剂是浓硫酸,目的是干燥氯气,保证进入装置D的是纯净的Cl2,进而制得CuCl2,最后的装置E盛装的试剂是NaOH,用来吸收多余的Cl2。根据分析,装置C中试剂是浓硫酸,目的是干燥氯气,A错误;铜在氯气中燃烧,产生棕黄色的烟,B错误;MnO2与浓盐酸常温下不反应,C错误;应先打开装置A中分液漏斗的活塞,当产生的氯气充满整套装置时,再点燃装置D处酒精灯,D正确。5.(2023·南昌调研)如图为某同学用高锰酸钾和浓盐酸制备氯气,并验证氯气性质的实验装置。下列相关说法错误的是 ()A.脱脂棉中的无水氯化钙可以用碱石灰代替B.该实验装置可证明干燥的氯气没有漂白作用C.湿润蓝色石蕊试纸先变红,但也不能说明生成了酸性物质D.淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色,说明氯气将I2氧化答案A解析无水氯化钙的作用是干燥氯气,碱石灰会与氯气反应,因此脱脂棉中的无水氯化钙不能用碱石灰代替,故A错误;从左边出来的干燥氯气,先与干燥品红试纸接触,品红试纸不褪色,说明干燥的氯气没有漂白作用,故B正确;由于HCl易挥发,挥发的HCl可使湿润蓝色石蕊试纸先变红,故不能说明生成了酸性物质,故C正确;淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色,先变蓝,是碘离子被氯气氧化为单质碘,淀粉遇单质碘变蓝,后褪色,说明氯气继续将I2氧化,故D正确。题组三氯离子的检验6.检验Cl-时要用到AgNO3溶液和稀HNO3,其中加入稀HNO3的目的是 ()A.加速反应的进行B.排除某些杂质离子的干扰C.生成不溶于水的沉淀D.增大沉淀的生成量答案B解析AgCl沉淀不溶于稀硝酸,但碳酸银、硫酸银、氢氧化银等溶于稀硝酸,故检验Cl-时要用到AgNO3溶液和稀HNO3,其中加入稀HNO3的目的是排除杂质离子的干扰,故B正确。7.(2024·河北保定高一月考)能一次性鉴别AgNO3、Na2CO3、NaCl三种溶液的试剂是 ()A.盐酸 B.NaOH溶液C.BaCl2溶液 D.KNO3溶液答案A解析盐酸与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀,与Na2CO3反应生成气体,与NaCl不反应,能用盐酸鉴别三种溶液,A正确;NaOH与Na2CO3、NaCl都不反应,不能鉴别两者,B错误;BaCl2与Na2CO3、AgNO3反应都生成白色沉淀,不能鉴别两者,C错误;KNO3与三种溶液都不反应,不能鉴别三种溶液,D错误。8.(2024·云南民族大学附中高一期末)氯在生产、生活中应用广泛,如图是部分含氯物质的“价—类”二维图,下列说法错误的是 ()A.测定b的水溶液的pH,用玻璃棒蘸取溶液点在pH试纸上与标准比色卡对比即可B.实验室中用MnO2与a的浓溶液在加热条件下反应制取bC.物质c见光易分解D.d常用于自来水消毒答案A解析b为Cl2,其水溶液具有漂白性,不能用pH试纸测定其pH,A错误;a为HCl,b为Cl2,实验室中用MnO2和浓盐酸在加热条件下制取氯气,B正确;物质c为HClO,HClO见光易分解,生成HCl和氧气,C正确;d为ClO2,具有强氧化性,常用于自来水消毒,D正确。9.下列制备气体的原理正确,并能用如图装置(夹持仪器略)进行反应和气体收集的是 ()A.MnO2与浓盐酸反应制取Cl2B.H2O2与MnO2制取O2C.石灰石与稀硫酸反应制取CO2D.Cu与稀硫酸反应制取H2答案B解析MnO2与浓盐酸反应制取Cl2需要加热,故A不选;H2O2与MnO2制取O2,反应不需加热,且氧气不溶于水,可以用排水法收集,故B选;石灰石与稀硫酸反应生成的硫酸钙是微溶物质,会覆盖在石灰石表面,阻碍石灰石和稀硫酸的进一步反应,且收集CO2不能用排水法不适合制取CO2,故C不选;Cu与稀硫酸不反应,不能制取H2,故D不选。10.有Na2CO3、AgNO3、BaCl2、HCl和NH4NO3五瓶无标签溶液,为鉴别它们取四支试管,每支试管分别装入上述一种溶液,再向上述试管中加入少许剩下的一种溶液,下列叙述错误的是 ()A.若有三支试管出现沉淀时,则后加入的是AgNO3溶液B.全部没有明显现象时,则后加入的是NH4NO3C.一支试管出现气泡,两支试管出现沉淀时,则后加入的是HCl溶液D.若只有两支试管出现沉淀,其余两支试管无明显现象时,则后加入的是BaCl2溶液答案C解析A正确,因为AgNO3溶液与Na2CO3、BaCl2、HCl反应均有白色沉淀生成,和NH4NO3溶液不反应;B正确,NH4NO3和上述溶液均不反应;C错误,加入HCl溶液后,一种(Na2CO3)溶液出现气泡,一种(AgNO3)溶液出现沉淀,其他没有现象;D正确,加入BaCl2溶液,则Na2CO3、AgNO3两种溶液产生沉淀。11.常温下,二氯化二硫(S2Cl2)为橙黄色液体,遇水易发生反应,工业上用于橡胶的硫化。某学习小组用氯气和硫单质合成S2Cl2的实验装置如图所示,下列说法不正确的是 ()A.实验时需后点燃E处的酒精灯B.C、D中所盛试剂分别为饱和氯化钠溶液、浓硫酸C.F、G之间应加上D装置D.G装置中溶液也可改为澄清石灰水答案D解析实验时应先点燃最左边酒精灯,通入氯气排出空气,再点燃E处酒精灯,A正确;因为S2Cl2遇水易发生反应,所以E中应为纯净干燥的氯气与S反应,C瓶中盛饱和氯化钠溶液,吸收挥发出的HCl气体,D瓶中盛浓硫酸吸水干燥,B正确;因为S2Cl2遇水易发生反应,所以F、G之间应加上D装置,以防止右侧水蒸气扩散进入E中,C正确;G装置中溶液不可改为澄清石灰水,澄清石灰水浓度较小,不能充分吸收尾气,D错误。12.(14分)如图所示,某小组同学拟用如图仪器,在实验室中制备干燥、纯净的氯气。请完成下列空白。(1)上述仪器正确连接后应进行的操作是。

(2)实验室制备氯气反应的化学方程式是

。

(3)饱和食盐水的作用是,浓硫酸的作用是。

(4)为防止污染空气,实验时如图烧杯所盛溶液为,发生反应的离子方程式是。

(5)下列说法正确的是(填字母)。

A.钠、铁和铜都能和氯气反应,生成金属氯化物B.液氯是氯气的水溶液,它能使干燥的有色布条褪色C.氢气在氯气中燃烧,发出苍白色火焰D.氯水中含有次氯酸,氯水具有杀菌、漂白作用答案(1)检查装置气密性(2)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O(3)除去氯气中的HCl干燥氯气(4)NaOH溶液2OH-+Cl2Cl-+ClO-+H2O(5)ACD解析(2)实验室用二氧化锰和浓盐酸制备氯气,反应的化学方程式是MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。(5)钠、铁和铜都能和氯气反应,生成氯化钠、氯化铁、氯化铜,故A正确;液氯是氯气单质,它不能使干燥的有色布条褪色,故B错误;氢气在氯气中燃烧,发出苍白色火焰,生成HCl,故C正确。13.(12分)(2024·安徽亳州高一期末)次氯酸消毒液高效安全,适用于一般物体表面消毒、手部消毒以及地面、空间和环境消毒。实验室利用如下装置制取氯气并制取次氯酸消毒液。(1)装置合理的连接顺序为a→(按气流方向填各接口的编号)。

(2)装置