《氯气的实验室制法、氯离子的检验（学生版）》讲义

第第14讲氯气的实验室制法、氯离子的检验知识导航知识导航课前引入自然界中是否存在氯气？自然界中是否存在氯气？氯气是被谁发现的？怎样发现的？知识精讲知识精讲一、氯气的实验室制法1.基本原理与装置实验原理试剂选择浓盐酸+强氧化性物质(如MnO2、KMnO4、KClO3等)实验装置图方程式装置选择固液加热型发生装置/固液不加热型发生装置2.制备氯气的优化装置3．Cl2的验满方法（1）将湿润的淀粉-KI试纸放在集气瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。原理：Cl2+2KI=I2+2KCl，置换出的I2遇淀粉变蓝；（2）将湿润的蓝色石蕊试纸放在集气瓶口，观察到试纸_______________，则证明已集满。思考与交流：往某溶液中滴加AgNO3，产生白色沉淀，能否说明溶液中含有Cl-？二、氯离子的检验实验探究在3支试管中分别加入2～3mL稀盐酸、NaCl溶液、Na在3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，观察现象。再分别加入少量稀硝酸，观察现象。实验试剂实验现象反应原理稀盐酸产生白色沉淀，沉淀不溶解HCl＋AgNO3=AgCl↓＋HNO3NaCl溶液产生白色沉淀，沉淀不溶解NaCl＋AgNO3=AgCl↓＋NaNO3Na2CO3溶液产生白色沉淀，后沉淀溶解，产生气泡Na2CO3＋2AgNO3=Ag2CO3↓＋2NaNO3Ag2CO3＋2HNO3=CO2↑＋H2O＋2AgNO31.氯离子（Cl-）的检验方法（1）检验原理：__________________________________。（2）检验步骤：取少量待测液于试管中，加入________酸化的_________溶液，若_______________，说明溶液中含有Cl-。对点训练对点训练题型一：氯气的实验室制法【例1】（江苏苏州市·高三月考）1774年，舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中，将它与浓盐酸混合加热，产生了一种黄绿色气体。1810年，戴维确认这是一种新元素组成的单质，并命名为chlorine(中文命名―氯气)。实验室制取Cl2时，下列装置能达到相应实验目的的是ABCD制备Cl2净化Cl2收集Cl2尾气处理A．A B．B C．C D．D题型二：氯离子的检验【例2】（云南省下关第一中学）有A、B、C、D四种易溶于水的白色固体，分别由、、、、、、、中的一种阳离子和一种阴离子组成(同一种离子只存在一种物质中)。某课外小组做了以下实验：①将四种盐各取少量，分别溶于盛有一定量蒸馏水的4支试管中，只有B盐溶液呈蓝色。②分别向4支试管中加入足量稀盐酸，发现A盐溶液中产生白色沉淀，C盐溶液中有较多气泡产生，而D盐溶液无明显现象。(1)根据上述实验事实，推断盐的化学式分别为：A______；D______。(2)写出下列反应的离子方程式：①B+D→：______；③C+HCl→气体：______。(3)在作实验反思时，有同学提出：如果溶液中同时存在和，会对的检验产生干扰。为了确定该溶液中是否存在，该小组同学进行了如下探究实验：实验步骤实验操作实验目的反应的离子方程式第一步向溶液中滴加过量的溶液除去______的干扰略第二步向第一步实验后的溶液中滴加______检验______的存在略题型三：氯气的制法及性质综合考查【例3】（黑龙江大庆市·大庆实验中学高一月考）某同学用以下装置制备并检验Cl2的性质。下列说法不正确的是A．Ⅰ图：若MnO2过量，则浓盐酸可全部消耗完B．Ⅱ图：证明新制氯水具有酸性和漂白性C．Ⅲ图：产生了棕黄色的烟D．Ⅳ图：验证Cl2无漂白性【例4】（河北石家庄二十三中高一期中）实验室用MnO2和浓盐酸制取氯气时，有14.6g氯化氢被氧化，所得Cl2全部用石灰乳吸收，可制得漂白粉的质量是A．14.3g B．25.4g C．28.6g D．150.8g【例5】（临澧县第一中学高三月考）四氯化钛(TiCl4)极易水解，遇空气中的水蒸气即产生“白烟”，常用作烟幕弹。其熔点为-25℃，沸点为136.4℃。某实验小组设计如图装置(部分加热和夹持装置省略)，用Cl2与炭粉、TiO2制备TiCl4。下列说法不正确的是A．②中应盛装饱和食盐水B．冷凝管有冷凝、回流和导气的作用C．反应结束时，应先停止③处的加热，后停止①处的加热D．该设计存在不足，如④、⑤之间缺少防止水蒸气进入④的装置【例6】（海淀区·北京市八一中学高一月考）某校化学实验兴趣小组同学设计了如图所示的实验装置，利用如下原理探究氯气的某些性质反应原理：。（1）A中产生现象是___________，甲同学认为是Cl2与水反应产生某新物质的结果，写出其中发生的两个反应的化学方程式___________、___________，乙同学则认为A中的现象不足以说明白色沉淀是Cl2与水反应产生新物质的结果，理由是___________。（2）B和C中出现的不同现象可得出的结论是___________。（3）装置D中产生的现象是___________，该反应的基本反应类型是___________。（4）E是尾气吸收装置，写出其中发生的反应方程式：___________，丙同学将充分吸收了尾气之后的吸收液拿来做实验，向吸收液中滴加盐酸，产生了有刺激性气味的气体，写出该反应的化学方程式___________。（5）工业上用氯气和石灰乳反应可制漂白粉，该反应方程式为：___________，漂白粉需要密闭保存，原因是(用化学方程式表示)___________，丁同学取漂白粉的溶液来做实验，向其中滴加碳酸钠溶液，观察到产生白色沉淀，请推测其中发生反应生成的新物质有___________。提分特训提分特训【题1】（楚雄师范学院附属中学高一期中）高锰酸钾制氯气：2KMnO4+16HCl═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O地康法制氯气：4HCl+O22Cl2+2H2O二氧锰制氯气：MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O下列说法正确的是A．氧化性强弱顺序是O2>MnO>2KMnO4B．氧化性强弱顺序是O2>KMnO4>MnO2C．氧化性强弱顺序是KMnO4>O2>MnO2D．氧化性强弱顺序是KMnO4>MnO2>O2【题2】（全国高一课时练习）某溶液中可能含有Mg2＋、Ba2＋、CO、Cl－、SO、NO中的几种，现进行如下实验：Ⅰ．取适量溶液，加入足量NaOH溶液，生成白色沉淀；Ⅱ．过滤，向实验Ⅰ所得滤液中加入足量H2SO4溶液，有白色沉淀生成。根据上述实验回答下列问题。(1)溶液中一定不存在的离子是_________________。(2)写出Ⅰ和Ⅱ中所发生反应的离子方程式：____________________；__________________。(3)为了验证溶液中是否存在Cl－、NO，某同学提出下列假设：①只存在Cl－；②Cl－、NO同时存在；③只存在NO。已知实验室提供的试剂有：稀盐酸、AgNO3溶液、稀硝酸、NaOH溶液、蒸馏水。验证溶液中是否存在Cl－的实验方法是：__________________________。【题3】（丽水外国语实验学校高一月考）实验室用如下装置制取氯气，并用氯气进行实验。回答下列问题：（1）A中盛有浓盐酸，B中盛有，写出反应的化学方程式___________。（2）D中放入浓的目的是___________。（3）E中为红色干布条，F中为红色湿布条，可观察到的现象是___________（4）G处的现象是___________。（5）用化学方程式写出H处(NaOH)尾气吸收装置中的反应原理___________。（6）家庭中常用消毒液(主要成分NaClO)与洁厕灵(主要成分盐酸)清洁卫生。某品牌消毒液包装上说明如下图。注意事项：

1、本品对棉织品有漂白脱色作用，对金属制品有腐蚀作用。

2、密封保存，请勿与洁厕灵同时使用。

3、保质期为一年。消毒液与洁厕灵不能同时使用，原因是(可用文字说明，也可用离子方程式表示)___________。【题4】（清原满族自治县第二高级中学高一期中）如图所示是制取无水氯化铜的实验装置图，已知干燥管E中盛有碱石灰(CaO和NaOH的混合物)，碱石灰是酸性气体和水的良好吸收剂。现将浓盐酸滴加到盛有二氧化锰粉末的圆底烧瓶中。请完成下列问题：（1）盛放浓盐酸的仪器名称为_______；（2）写出装置A烧瓶中发生反应的化学方程式，并用单线桥法表示电子转移方向和数目_______；（3）玻璃管D中发生反应的化学方程式是_______，反应现象是_______；（4）实验结束时，应先熄灭_______处的酒精灯(填“A”或“D”)。【题5】（福建泉州市·泉州五中高一期中）某校化学兴趣小组为研究Cl2的性质，设计如图所示装置进行实验。装置Ⅲ中夹持装置已略去，其中a为干燥的品红试纸，b为湿润的品红试纸。（1）装置Ⅰ中仪器c的名称是___，实验室以二氧化锰和浓盐酸制备氯气的化学方程式为___。（2）装置Ⅱ的作用是___（3）若产生Cl2足量，实验过程中装置Ⅳ中的实验现象___。（4）实验结束后，该组同学在装置Ⅲ中观察到b的红色褪去，但是并未观察到“a无明显变化”这一预期现象。为了达到这一实验目的，你认为还需在图中装置Ⅱ与Ⅲ之间添加图中的___装置(填序号)。（5）有一种“地康法”制取氯气的反应原理如图所示：①反应Ⅰ属于___反应。(填四种基本反应类型之一)②在450℃条件下，反应Ⅱ的化学方程式为____。③工业生产中常用氨气检查输送氯气的管道是否有Cl2泄漏。若Cl2有泄漏，可以观察到有大量的白烟生成(为NH4Cl固体)，同时会生成一种空气中含量最多的物质，试写出该反应的化学方程式：___。【题6】（福建泉州市·泉州五中高一期中）次氯酸溶液是常用的消毒剂漂白剂.某学习小组根据需要欲制备浓度不小于0.8mol·L-1的次氯酸溶液。查阅资料资料1：常温常压下，Cl2O为棕黄色气体，沸点为3.8℃，42℃以上会分解生成Cl2O和O2，Cl2O易溶于水并与水立即发生化合反应生成HClO。资料2：将氯气和空气(不参与反应)按体积比1∶3混合通入潮湿的碳酸钠中发生反应：2Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaCl+2NaHCO3，用水吸收Cl2O(不含Cl2)制得次氯酸。装置及实验用以下装置制备次氯酸溶液回答下列问题：（1）各装置的连接顺序为______→______→______→______→E。___。（2）装置E中反应的化学方程式是___。反应过程中，装置B需放在冷水中，其目的是___。（3）装置C的主要作用是___。（4）此方法相对于用氯气直接溶于水制备次氯酸溶液的优点是：___。(答出一条即可)提分作业提分作业【练1】（南昌市八一中学高三）实验室制取Cl2时，下列装置能达到相应实验目的的是装置

目的A．制备Cl2B．净化Cl2C．收集Cl2D．尾气处理A．A B．B C．C D．D【练2】（全国高一专题练习）下列实验装置能达到实验目的的是A．装置甲可用于氯气的收集B．装置乙可用于除去氯气中少量的氯化氢气体C．装置丙可证明氯气具有漂白性D．装置丁可用于实验室吸收氯气尾气【练3】（河北石家庄二十三中高一期中）下列说法中不正确的是A．Cl2能与金属反应，生成高价金属盐B．新制的氯水中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成C．欲除去Cl2中的大量HCl气体，可将此混合气体通过盛有饱和食盐水的洗气瓶D．漂白粉的有效成分是CaCl2和Ca(ClO)2，应密封保存【练4】（全国高一单元测试）某溶液中可能含有K＋、Na＋、、Cl－中的一种或几种，为鉴别其中所含离子，现进行如下实验：序号实验操作及现象步骤①取原溶液,进行焰色反应,显黄色,透过蓝色钴玻璃观察无紫色步骤②取原溶液,向溶液中加入盐酸,有气体产生请回答下列问题：(1)原溶液中一定存在的离子是______(填离子符号，下同)，一定不存在的离子是______________，可能存在的离子是__________________。(2)为进一步确定原溶液中可能存在的离子是否存在，应进行的实验操作及判断依据是_________【练5】（中国地质大学附属中学高一月考）实验室可用与浓盐酸在常温下反应制备氯气(如图所示)，其反应的化学反应方程式为，根据此反应某兴趣小组设计了以下实验方案探究有关性质。（1）实验时甲同学在装置中未加入任何试剂，发现装置、中的红布条均褪色，甲同学得出结论：氯气具有漂白性。乙同学向装置中加入了某种试剂，发现装置中的红色布条不褪色，装置中的红色布条褪色，乙同学得出结论：氯气没有漂白性。你认为乙同学向装置中加入的试剂是___________(填名称)，甲、乙同学谁的结论合理___________(填甲或乙)。（2）新制备的氯水呈淡黄色，说明氯水中有___________存在。向氯水中滴入几滴溶液，现象是___________，说明氯水中有___________存在。（3）丙同学思考后认为上面的实验装置存在一定的缺陷，并提出了相应的解决方案。你认为该实验装置存在的缺陷是___________，请在图中相应位置画出你的解决方案___________，方案中涉及的化学方程式是___________。（4）丁同学在装置中加入适量的紫色石蕊试液，继续制备氯气，他观察到装置中的实验现象是___________，出现此现象的原因是___________。A组·基础达标1．某化学兴趣小组利用MnO2和浓HCl及如图装置制备Cl2。下列分析中不正确的是()A．A中可用分液漏斗代替长颈漏斗B．A中缺少加热装置C．B中盛放的NaOH溶液可以净化Cl2D．D中的导管口若连接倒置漏斗可防止倒吸【答案】C【解析】氯气中混有氯化氢气体，应该用饱和食盐水除去氯化氢，氯化氢和氯气均能与氢氧化钠溶液反应，故B中不能盛放氢氧化钠溶液。2．在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。下列收集Cl2的正确装置是()【答案】C【解析】集气瓶中使用单孔橡胶塞塞紧，只能进气，不能排气，则瓶内压强增大到一定程度，可能将橡胶塞压出，A错误；因为Cl2比空气的密度大，Cl2应短管进，B错误；由于Cl2和NaOH反应，所以D不能收集到Cl2，D错误。3．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，为了防止事故发生，使用前要检验氯仿是否变质，所选用的检验试剂可以是()A．水 B．硝酸银溶液C．氢氧化钠溶液 D．碘化钾溶液【答案】B【解析】根据已有知识和题给信息可知，要检查CHCl3是否变质，只要检验是否有HCl生成即可。HCl溶于水得盐酸，含有氯离子，所以可用硝酸银溶液来检验。4．已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用下图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并试验其与金属的反应，每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是()A．①和②处 B．只有②处C．②和③处 D．②、③、④处【答案】D【解析】①是制备氯气的装置，②是除去氯气中氯化氢杂质的装置，③是干燥装置，④是用于氯气与金属反应的装置。除杂时不能消耗欲保留的气体，因为氯气可与NaOH溶液反应，所以②处错误；③中进气管短，出气管却插入液面下，所以无法干燥气体，也不能使气体进入④中与金属反应，所以③处错误；④是一个封闭体系，未反应的气体不断蓄积会使容器内压强过大而发生爆炸，所以④处错误。5．在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，加快反应，使气体均匀逸出③在圆底烧瓶中加入二氧化锰粉末④从盛有浓盐酸的分液漏斗中将浓盐酸缓缓滴入烧瓶中⑤将多余的Cl2用NaOH溶液吸收⑥用向上排空气法收集氯气A．①②③④⑤ B．③④②①⑥⑤C．①④③②⑥⑤ D．①③④②⑥⑤【答案】D【解析】确定实验室制取气体的操作顺序要注意：①连接好装置后，要先检查气密性，后装药品；②装药品的顺序是先加固体，后加液体；③对于有毒的气体，一定要进行尾气处理。6．下列实验装置能达到实验目的或实验效果的是()ABCD收集氯气除去氯气中少量的氯化氢证明氯气具有漂白性吸收制备氯气时的尾气【答案】D【解析】氯气密度大于空气，应采用向上排空气法收集，则导气管采用“长进短出”，A错误；HCl极易溶于水，氯气也能溶于水，应该用饱和食盐水洗气法除去氯气中的HCl，B错误；氯气没有漂白性，次氯酸有漂白性，该实验不能证明氯气有漂白性，C错误；氯气能和碱性物质反应，可以用NaOH溶液吸收氯气，D正确。7．向稀硝酸酸化的某溶液滴加AgNO3溶液后，有白色沉淀生成，则该溶液一定含有()A．Na＋ B．Cl－C．Al3＋ D．COeq\o\al(2－,3)【答案】B8．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【答案】D【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错误；实验室制取Cl2，浓盐酸起到酸性和还原剂的作用，B错误；用饱和食盐水除去Cl2中的少量HCl气体时，导气管应长进短出，C错误；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正确。9．下列离子检验的方法正确的是()A．某溶液eq\o(→,\s\up7(硝酸银溶液))产生白色沉淀，说明原溶液中有Cl－B．某溶液eq\o(→,\s\up7(氯化钡溶液))产生白色沉淀，说明原溶液中有SOeq\o\al(2－,4)C．某溶液eq\o(→,\s\up7(氢氧化钠溶液))产生蓝色沉淀，说明原溶液中有Cu2＋D．某溶液eq\o(→,\s\up7(稀硫酸))生成无色无味气体，说明原溶液中有COeq\o\al(2－,3)【答案】C【解析】各离子对应的正确检验方法分别是：Cl－eq\o(→,\s\up7(AgNO3溶液))白色沉淀eq\o(→,\s\up7(稀HNO3))白色沉淀不溶解；SOeq\o\al(2－,4)eq\o(→,\s\up7(稀盐酸))无明显现象eq\o(→,\s\up7(BaCl2溶液))白色沉淀；Cu2＋eq\o(→,\s\up7(NaOH溶液))蓝色沉淀；COeq\o\al(2－,3)eq\o(→,\s\up7(CaCl2溶液))白色沉淀eq\o(→,\s\up7(盐酸))白色沉淀溶解且产生无色无味气体eq\o(→,\s\up7(通入澄清石灰水))变浑浊。题中A项COeq\o\al(2－,3)会产生干扰，B项Ag＋、COeq\o\al(2－,3)等会产生干扰，D项HCOeq\o\al(－,3)会产生干扰。10．有一包白色固体，它可能是KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种，进行下列实验：①溶于水，得无色溶液；②在所得溶液中滴入AgNO3溶液，生成白色沉淀；③再滴加稀硝酸，沉淀量减少但不完全消失，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)请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＋＋COeq\o\al(2－,3)=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沉淀量减少且有气泡生成知，一定含有K2CO3；根据沉淀不完全消失可知，一定含有KCl。B组·能力提升11．已知KMnO4在常温下与浓盐酸反应生成Cl2，如图是用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【解析】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气体和水蒸气。12．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()①滴加AgNO3溶液②加水溶解③过滤、取滤液④与二氧化锰混合加热⑤加稀HNO3⑥与浓盐酸反应⑦与NaOH溶液混合加热A．⑥⑦①⑤ B．⑥⑦C．④②③①⑤ D．②①⑤【答案】C【解析】氯酸钾晶体中无Cl－，要证明氯酸钾晶体中含有氯元素，就必须使之产生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AgNO3溶液和稀HNO3进行验证。13．“84消毒液”与硫酸溶液反应可以制取氯气，反应的化学方程式为NaClO＋NaCl＋H2SO4eq\o(=,\s\up7(△))Na2SO4＋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中依次放入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)写出氯气与NaOH溶液反应的离子方程式：______________________________________________________________。为验证尾气吸收后的溶液中存在Cl－，正确的操作是___________________________________________________________________________________________。(4)Cl2通入饱和NaHCO3溶液产生无色气体，已知酸性HCl＞H2CO3＞HClO，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A～B之间增加装有浓H2SO4的洗气瓶(3)Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O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－(4)HCl【解析】(1)根据“液＋固eq\o(→,\s\up7(△))气”原理可知，应选择c装置制取Cl2。(2)B中布条褪色证明Cl2中混有H2O(g)，生成了HClO，所以应增加除去H2O(g)的装置。(3)Cl2与NaOH溶液反应的离子方程式为Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O；检验Cl－，应先用稀HNO3酸化吸收液，再加入AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，证明其中含有Cl－。(4)因