《氯气的实验室制法-氯离子的检验》教案

《氯气的实验室制法氯离子的检验》教案素养要求1.掌握氯气的制备原理及装置。2．能结合实验室制取Cl2的装置特点设计制备其他气体的实验装置，培养科学探究与创新意识，提升实验能力。3．通过对比实验掌握氯离子的检验方法，培养证据推理与科学探究能力。分点突破一氯气的实验室制法1．反应原理二氧化锰(软锰矿的主要成分)和浓盐酸反应。MnO2＋4HCl(浓)≜________________表现还原性和酸性2．实验装置制取纯净、干燥的Cl2的实验装置如图所示。(1)发生装置：如图中A(“固＋液△气”型)。(2)净化装置：如图中B，用饱和食盐水除去Cl2中的________气体。(3)干燥装置：如图中C，用浓H2SO4吸收Cl2中的________。(4)收集方法：用________________收集Cl2，如图中D所示。(5)验满方法：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)尾气吸收：用NaOH溶液吸收多余的Cl2(如图中E所示)，发生的反应为Cl2＋2NaOH=________________特别提醒(1)实验室用MnO2和盐酸制Cl2，盐酸必须为浓盐酸，随着反应的进行，盐酸的浓度逐渐减小，变成稀盐酸，稀盐酸与MnO2不反应，反应停止。(2)不能用澄清石灰水来吸收Cl2，原因是CaOH2在水中的溶解度很小，不能将Cl3．实验室制取氯气的简易方法用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、K2Cr2O7等强氧化剂代替MnO2制取氯气，反应不需要加热且反应速率较快，如(1)2KMnO4＋16HCl(浓)=2MnCl2＋________________酸化KMnO4不能使用盐酸(2)KClO3＋6HCl(浓)=________________(3)Ca(ClO)2＋4HCl(浓)=CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O(4)K2Cr2O7＋14HCl(浓)=2CrCl3＋2KCl＋3Cl2↑＋7H2O上述反应中，浓盐酸均表现出还原性和酸性。①和④反应中，Cl2是氧化产物；②和③反应中，Cl2既是氧化产物，又是还原产物。[即学即练]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)实验室制取氯气，可用稀盐酸代替浓盐酸。()(2)实验室制备的氯气常含有氯化氢和水蒸气。()(3)MnO2与稀盐酸在加热条件下也可制取Cl2。()(4)在实验室制取Cl2的试剂中，HCl只做还原剂。()(5)Cl2尾气可用饱和的澄清石灰水吸收处理。()(6)实验室可以用排水法收集Cl2。()(7)氯气有毒，故应排到实验室外。()2．实验室用二氧化锰和浓盐酸来制取氯气，主要操作有以下几步，其中正确的实验操作顺序是()①将蒸馏烧瓶固定在铁架台上②把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯高度确定铁圈的位置，固定铁圈放好石棉网③用药匙向蒸馏烧瓶中加入MnO2，再向分液漏斗中加浓盐酸，并将导管放入集气瓶中④检验装置的气密性⑤在蒸馏烧瓶上装好分液漏斗，连接好导气管A．②③④①⑤B．②①③⑤④C．②①③④⑤D．②①⑤④③3．实验室制取Cl2时，下列装置能达到相应实验目的的是()A.制备Cl2B.净化Cl2C.收集Cl2D.尾气处理4.实验室常用二氧化锰和浓盐酸反应制备氯气，用如图装置可制备纯净、干燥的氯气，并验证其部分性质。试回答下列问题：(1)A中发生反应的化学方程式是_____________________________________________________________________________________________________________________。(2)C、D中所用试剂分别是________、________。(3)B中出现的现象是__________________________________________________________________________________________________________________________。(4)请用离子方程式表示F中NaOH溶液的作用：________________________________________________________________________。分点突破二Cl－的检验1．实验探究实验现象离子方程式或解释加入AgNO3溶液加入稀硝酸稀盐酸________________________Ag＋＋Cl－=________NaCl溶液________________________________________________________________________________________________Na2CO3溶液____________________________________________________________________________________2Ag＋＋CO32−=Ag2COAg2CO3＋2H＋=2Ag＋＋CO2↑＋H2O2.氯离子的检验方法(1)操作方法：向未知溶液中先加____________，再加____________。(2)现象：产生________，加稀硝酸时，沉淀________。不能加HCl和H2SO4(3)原理：________________________。(4)加入稀硝酸的目的：排除________等离子的干扰。特别提醒(1)不能用稀盐酸酸化，因为盐酸会引入Cl－。(2)Cl－的检验步骤也可表述为在待测液中直接加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则证明溶液中含有Cl－。[即学即练]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)溶液中加入AgNO3溶液有沉淀，说明溶液中一定含Cl－。()(2)NaClO中含有氯元素，故向NaClO溶液中加入用硝酸酸化的AgNO3溶液，可产生白色沉淀。()(3)检验Cl2中是否混有HCl，可加入AgNO3溶液中，若有白色沉淀产生，说明Cl2中混有HCl。()(4)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。()2．在某未知溶液中加入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，石灰水变浑浊，由此判断该未知溶液中含有()A．Cl－、SO42−B．Cl－C．Cl－、CO32−D．Cl－3．用如图所示方法，检验某固体中是否含有Cl－，下列说法正确的是()A．①是BaCl2溶液，②是稀盐酸B．①是稀盐酸，②是稀BaCl2溶液C．①是稀硝酸，②是AgNO3溶液D．①是稀硫酸，②是AgNO3溶液4．下列检验Cl－的方法正确的是()A．在某溶液中滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明该溶液中含有Cl－B．在某溶液中先滴加盐酸，再滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明该溶液中含有Cl－C．在某溶液中先滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀，再滴加盐酸，沉淀不消失，说明该溶液中含有Cl－D．在某溶液中先滴加稀硝酸，再滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明该溶液中含有Cl－1.实验室制取氯气装置如图所示，主要操作步骤为①加热制取氯气②收集氯气③检查装置气密性④处理尾气。下列选项中正确的实验操作顺序是()A．①②③④B．③①②④C．②④③①D．④③①②2．欲除去Cl2中的少量HCl气体，可选用()A．NaOH溶液B．饱和食盐水C．浓硫酸D．石灰水3．实验室制取的氯气常用排饱和食盐水的方法收集，原因是()A．可产生更多的氯气B．只有饱和食盐水才能除去HCl杂质C．既能除去HCl，又能减少Cl2的溶解D．食盐水易得到4．下列装置或原理能达到实验目的的是()5．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：______________________________________。6．某研究性学习小组为了制取、收集纯净干燥的氯气并探究氯气的性质，他们设计了如图所示的实验装置：(已知：2KI＋Cl2=I2＋2KCl，淀粉溶液遇I2变蓝)请回答下列问题：(1)整套实验装置的连接顺序是f接________，________接________，________接________。(填各接口处的字母代号)(2)E装置中制取氯气的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)B装置的作用是________________________；A装置中试剂X是________。(4)C装置中可观察到的现象是________________________________________________________________________，D装置中可观察到的现象是________________________________________________________________________。第2课时氯气的实验室制法氯离子的检验分点突破一氯气的实验室制法1．MnCl2＋Cl2↑＋2H2O2．(2)HCl(3)水蒸气(4)向上排空气法(5)用湿润的淀粉—KI试纸(变蓝)或观察瓶口的颜色(6)NaCl＋NaClO＋H2O3．(1)2KCl＋5Cl2↑＋8H2O(2)KCl＋3Cl2↑＋3H2O即学即练1．答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×2．解析：安装仪器时遵循顺序：由下而上，由左向右；安装好仪器后先检查气密性，再加入药品。答案：D3．解析：A.二氧化锰与浓盐酸共热反应制备氯气，由图可知，装置中缺酒精灯，故A错误；B.净化氯气时，应先将混合气体通过盛有饱和食盐水的洗气瓶除去氯气中混有的氯化氢气体，再通过盛有浓硫酸的洗气瓶干燥氯气，由图可知，洗气瓶的顺序颠倒，得到的是含有水蒸气的氯气，故B错误；C.由图可知，收集氯气的装置只有进气管，无出气管，不能收集氯气，故C错误；D.氯气有毒，收集氯气后应将尾气通过盛有氢氧化钠溶液的烧杯中吸收氯气，防止污染空气，故D正确。答案：D4．答案：(1)MnO2＋4HCl(浓)≜MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)饱和食盐水浓硫酸(3)溶液由无色变为蓝色(4)Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O分点突破二Cl－的检验1．产生白色沉淀沉淀不溶解AgCl↓产生白色沉淀沉淀不溶解Ag＋＋Cl－=AgCl↓产生白色沉淀沉淀溶解，有气泡产生2．(1)AgNO3溶液稀HNO3(2)白色沉淀不溶解(3)Ag＋＋Cl－=AgCl↓4即学即练1．答案：(1)×(2)×(3)×(4)×2．答案：C3．答案：C4．答案：D随堂演练全通关1．答案：B2．解析：利用了HCl极易溶于水而Cl2在饱和食盐水中溶解度很小的原理。答案：B3．答案：C4．解析：高锰酸钾具有强氧化性，浓盐酸与高锰酸钾在常温下发生氧化还原反应可生成氯气，能用于制取氯气，故A正确；氯气和氯化氢气体都能与氢氧化钠溶液反应，应用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢，故B错误；氯气与饱和食盐水不反应，应用氢氧化钠溶液进行尾气处理，故C错误；氯水中含有的次氯酸具有漂白性，可漂白pH试纸，不能用pH试纸测定氯水的pH，故D错误。答案：A5．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。答案：(1)KCl和K2CO3KNO32Ag++Cl−=AgCl↓，2Ag++CO32−=Ag2CO3↓，Ag6．解析：(1)制得的Cl2中含有HCl、H2O(g)杂质，先通过饱和食盐水、浓硫酸除去杂质，再利用向上排空气法收集，最后通过淀粉碘化钾溶液探究其性质。因此实验装置的连接顺序为f→a→b→e→d→c。(2)E装置为MnO2氧化浓盐酸制取Cl2的装置，化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)≜MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(3)B装置中盛装浓硫酸，作用是吸收H2O(g)，干燥Cl2；A装置中试剂X是饱和食盐水，作用是除去HCl。(4)C装置中氯气置换出单质碘，因此溶液变为蓝色；D装置中Cl2与NaOH反应，而使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色逐渐褪去。答案：(1)abedc(2)MnO2＋4HCl(浓)≜MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(3)干燥Cl2饱和食盐水(4)溶液变为蓝色溶液红色逐渐褪去课后篇素养形成合格考达标练1.欲除去Cl2中的少量HCl气体,可选用()A.NaOH溶液 B.饱和食盐水C.浓硫酸 D.石灰水答案B解析利用了HCl极易溶于水而Cl2在饱和食盐水中溶解度很小的原理。2.(2021山东聊城高一检测)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.①中可用分液漏斗代替长颈漏斗B.①中缺少加热装置C.②中盛放的NaOH溶液可以净化氯气D.④中盛放的NaOH溶液可以吸收尾气答案C解析①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,A正确;二氧化锰和浓盐酸需要加热才能反应生成氯气,需要添加加热装置,B正确;NaOH溶液吸收氯气,不能净化氯气,可以用饱和食盐水净化氯气,C错误;氢氧化钠溶液与氯气反应,可以吸收氯气,防止污染空气,D正确。3.(2021辽宁阜新高一检测)下列装置应用于实验室制取氯气并回收氯化锰溶液,不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的少量氯化氢C.用装置丙收集氯气并防止污染空气D.用装置丁分离二氧化锰和氯化锰溶液答案B解析实验室用MnO2、浓盐酸共热制取Cl2,A能达到实验目的;实验室除去氯气中的氯化氢是通过饱和氯化钠溶液,B不能达到实验目的;氯气的密度大于空气的密度,收集时用向上排空气法收集,且氯气有毒,需对尾气进行处理,一般用碱液吸收,C能达到实验目的;二氧化锰不溶于水,氯化锰溶于水,采用过滤法分离,D能达到实验目的。4.实验室用下列两种方法制氯气:①用含HCl146g的浓盐酸与足量的MnO2反应;②用87gMnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气()A.①比②多 B.②比①多C.一样多 D.无法比较答案B解析由化学方程式MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O知,参加反应的MnO2与HCl的质量比为87∶146,但是由于稀盐酸与MnO2不反应,所以含有146gHCl的浓盐酸不能与MnO2完全反应,但87gMnO2可与足量的浓盐酸完全反应,所以方法②产生的氯气多。5.向盛有氯气的集气瓶中,注入约五分之一容器体积的下列液体并轻轻振荡,观察到的现象记录如图所示。判断瓶中注入的液体是()A.AgNO3溶液 B.NaOH溶液C.水 D.FeCl2溶液答案C解析A项,Cl2与AgNO3溶液反应会产生AgCl白色沉淀;B项,Cl2与NaOH溶液反应会产生NaCl、H2O和NaClO,溶液呈无色;C项,Cl2溶于水,所得氯水呈浅黄绿色;D项,Cl2氧化FeCl2生成FeCl3,溶液呈棕黄色。6.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,先加盐酸酸化,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成C.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D.取样,加少量AgNO3溶液,有白色沉淀;再加稀硝酸,看白色沉淀是否消失答案D解析A项,没有排除CO32-等离子的干扰;B项,加入盐酸,引入了Cl-;C项,先加稀硫酸酸化,再加入AgNO3溶液,会产生Ag27.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++CO32-Ag2CO3↓,Ag2CO3+2H+2Ag++H2O+CO2↑解析由②中产生白色沉淀知,原白色固体可能含有K2CO3和KCl中的一种或两种;由③中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。等级考提升练8.(2020云南曲靖高一检测)四种黑色粉末氧化铜、氧化亚铁、二氧化锰、石墨粉,只需加入一种试剂即可将它们区别开来(可以加热),这种试剂是()A.氢氧化钠溶液 B.稀硫酸C.浓盐酸 D.蒸馏水答案C解析氢氧化钠溶液与四种物质均不反应,不能鉴别,A错误;稀硫酸与二氧化锰、石墨粉均不反应,不能鉴别二者,B错误;浓盐酸与氧化铜反应生成氯化铜,溶液显蓝色,与氧化亚铁反应生成氯化亚铁,溶液显浅绿色,与二氧化锰加热条件下反应生成黄绿色气体氯气,与石墨粉不反应,实验现象均不相同,可以鉴别,C正确;四种物质均不溶于水,不能鉴别,D错误。9.(2020天津高一检测)18世纪70年代,瑞典化学家舍勒将软锰矿与浓盐酸混合加热,发现了氯气的制备方法,至今还是实验室制备氯气的主要方法。下列关于实验室制氯气的说法中正确的是()A.浓盐酸在反应中起到酸和氧化剂的作用B.将87gMnO2和足量浓盐酸反应,与将含有146gHCl的浓盐酸与足量MnO2反应制得的氯气一样多C.为防止氯气污染环境,必须进行尾气处理,可选用澄清石灰水D.收集氯气时,可采用湿润的KI淀粉试纸进行验满答案D解析软锰矿与浓盐酸混合加热,发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,在该反应中,浓盐酸中的一部分Cl由-1价变为Cl2中的0价,失去电子,表现还原性,一部分化合价没有变化,与Mn2+结合形成盐,所以浓盐酸在反应中起到酸和还原剂的作用,A错误;由于有足量浓盐酸,所以根据方程式可知87gMnO2会完全反应,产生71gCl2;146gHCl与足量MnO2反应,随着反应的进行,盐酸浓度降低,当变为稀盐酸时反应停止,所以生成氯气的质量小于71g,故两种情况反应产生Cl2的质量不等,B错误;Cl2在尾气排放前要进行处理,可根据Cl2能够与碱反应的性质,用溶解度大的NaOH溶液进行吸收,由于Ca(OH)2微溶于水,因此不使用澄清石灰水吸收,C错误;氯气具有强氧化性,会发生反应:Cl2+2KI2KCl+I2,I2使淀粉溶液变为蓝色,因此可用湿润的KI淀粉试纸进行验满,D正确。10.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()A.AgNO3溶液 B.酚酞溶液C.紫色石蕊溶液 D.饱和食盐水答案C解析紫色石蕊溶液遇盐酸变红,遇NaCl溶液无明显现象,遇NaOH溶液变蓝,遇新制氯水先变红后褪色。11.(双选)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的反应中,浓盐酸起到酸性和还原剂作用C.实验室用右图装置除去Cl2中少量的HClD.实验室制备Cl2,可用排饱和食盐水集气法收集答案BD解析Cl2可与饱和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的反应中,浓盐酸起到酸性和还原剂的作用,B项正确;用饱和食盐水除去Cl2中少量的HCl时,气体应长进短出,C项不正确;因为Cl2能溶于水,而难溶于饱和食盐水,故实验室可用排饱和食盐水法收集Cl2,D项正确。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加稀硝酸⑥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溶液和稀硝酸进行验证。13.(双选)(2020山东潍坊期末)三氯化碘(ICl3)在药物合成中用途非常广泛,其熔点为33℃,沸点为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+3Cl22ICl3。下列说法正确的是()A.利用装置甲制备氯气选用的药品为二氧化锰和浓盐酸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,其中碘元素的化合价为-3价答案BC解析装置甲无加热装置,而二氧化锰和浓盐酸反应制氯气需要加热,A项错误;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项正确;氯化钙是干燥剂,因此丙的作用是干燥制得的氯气,C项正确;氯气的氧化性强于碘,因此氯气做氧化剂得电子,氯元素化合价降低,故ICl3中,Cl显-1价,I显+3价,D项错误。14.Cl2是一种重要的化工原料,下图是一些含氯产品。(1)①中钢瓶上应贴的标签为。

A.腐蚀品 B.爆炸品C.有毒品 D.易燃品(2)工业上利用Cl2制盐酸,其化学方程式为。Cl2溶于水可制得氯水,检验一瓶氯水是否已经完全变质,可选用的试剂是。

A.硝酸银溶液 B.酚酞溶液C.碳酸钠溶液 D.紫色石蕊溶液(3)将8.7gMnO2与足量浓盐酸混合加热,被氧化的HCl的质量是g。

答案(1)C(2)H2+Cl22HClD(3)7.3解析(1)Cl2有毒,贮存Cl2的钢瓶应贴的标签为有毒品。(2)久置氯水的成分为稀盐酸,新制氯水中含有Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-,新制氯水和稀盐酸均与AgNO3溶液反应生成白色沉淀,均与Na2CO3溶液反应放出CO2气体,遇酚酞溶液均无明显现象。新制氯水中加入紫色石蕊溶液先变红后褪色,而稀盐酸中加入紫色石蕊溶液只变红色。(3)利用化学方程式进行计算。MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O87 1468.7 m(HCl)87146=8.7gm被氧化的HCl的质量为参加反应HCl的质量的一半,即7.3g。15.在实验室中用二氧化锰与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KI淀粉试纸检验是否有Cl2产生。如果有Cl2产生,可观察到,反应的化学方程式为。

(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