《氯气的实验室制法-氯离子的检验》课件

《氯气的实验室制法氯离子的检验》一、氯气的实验室制备1.实验室制备氯气的原理是

MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O

(用化学方程式表示);该实验过程中使用的盐酸必须是

浓盐酸

。微思考1浓盐酸与足量的MnO2反应时,HCl能完全反应吗?为什么?提示:不能。因为随着反应的进行,盐酸的浓度变小,MnO2与稀盐酸不反应。2.收集氯气的方法:向

上

排空气法(氯气的密度

大于

空气的密度)。

排饱和食盐水法(氯气在饱和食盐水中的溶解度很小)。3.实验装置。烧杯中NaOH溶液的作用是

吸收多余的Cl2,防止污染环境

。4.实验室制备气体的常见装置。根据已学习过的气体实验室制法填写下表:微思考2在设计实验室制备气体的装置时,应考虑哪些问题?提示:设计实验室制备气体的装置时,要考虑反应物的状态、是否加热、生成气体的性质等。对于有毒气体还要考虑尾气处理等内容。二、氯离子的检验1.实验探究。2.实验结论。

3.氯离子的检验方法。原理—Ag++Cl-══AgCl↓↓试剂—

稀硝酸

+

AgNO3

溶液

↓操作—先加适量稀硝酸,再加

AgNO3

溶液

↓现象—产生

白色沉淀

↓结论—含有

Cl-

微判断(1)其溶液中加入AgNO3溶液产生沉淀,说明该溶液中一定含Cl-。(

)(2)NaClO中含有氯元素,向NaClO溶液中加入用稀硝酸酸化的AgNO3溶液,可产生白色沉淀。(

)××氯气的实验室制备问题探究实验室利用二氧化锰和浓盐酸制备氯气的装置如下。(1)装置Ⅰ是发生装置,浓盐酸应该放在什么仪器中?制备出的氯气会含有哪些杂质?(2)装置Ⅱ是除杂装置,C和D应该分别放入什么物质?它的作用分别是什么?(3)装置Ⅲ是收集装置,如何检验集气瓶收集的气体是Cl2?(4)Ⅳ是尾气处理装置,可以用哪些溶液来吸收氯气?提示:(1)浓盐酸放在分液漏斗中。制备的氯气会含有HCl、H2O等杂质。(2)C中应该放入饱和NaHCO3溶液,D中放入浓硫酸。它们的作用分别是除去HCl和干燥氯气。(3)把湿润的碘化钾淀粉试纸放入瓶口,试纸变蓝,证明该气体为Cl2。(4)可以用NaOH溶液等碱液来吸收。归纳总结1.实验室制取Cl2的装置图解。2.氯气验满的方法。

操作现象结论观察法观察到集气瓶内充满了黄绿色气体证明已经收集满气体将湿润的碘化钾淀粉试纸靠近集气瓶口试纸变蓝将湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶口试纸先变红后又褪色3.实验室用MnO2和浓盐酸制备Cl2的注意事项。(1)稀盐酸与MnO2不反应,制取氯气时必须选用浓盐酸;反应一段时间后浓盐酸变稀盐酸不能继续与MnO2反应,所制得的氯气总小于理论值,盐酸有剩余。另外加热温度不宜过高,以减少氯化氢的挥发。(2)制取的氯气有毒,且在加热时容易逸出,所以应选用分液漏斗,而不用长颈漏斗。(3)尾气处理时,不能用澄清石灰水吸收氯气,因为澄清石灰水中的Ca(OH)2含量少,吸收不完全。(4)实验结束后,先使反应停止并排出装置中残留的氯气,再拆卸装置,避免污染空气。4.其他用于实验室制取氯气的方法。用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、K2Cr2O7等氧化剂代替MnO2制取氯气,反应不需加热且反应速率较快,如:①2KMnO4+16HCl(浓)══2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O②KClO3+6HCl(浓)══KCl+3Cl2↑+3H2O③Ca(ClO)2+4HCl(浓)══CaCl2+2Cl2↑+2H2O④K2Cr2O7+14HCl(浓)══2CrCl3+2KCl+3Cl2↑+7H2O典例剖析【例】

(1)实验室制取Cl2时,下列操作不正确的是

(填序号)。

①用装置Ⅰ制取少量Cl2②用装置Ⅱ除去Cl2中的少量HCl③用装置Ⅲ制取Cl2④用装置Ⅳ干燥Cl2

(2)实验室制取干燥、纯净的氯气,除了二氧化锰、浓盐酸外还需要

、

、

。

(3)已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用如下图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气及验证它与金属的反应。每个虚线框表示一个单元装置,其中有错误的是

(填字母,下同)。

(4)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的装置正确的是

。

答案:(1)①②③④(2)饱和食盐水浓硫酸NaOH溶液(3)BD(4)C解析:(1)①实验室制取Cl2用浓盐酸与MnO2反应,而不用稀盐酸;②除去Cl2中的HCl气体用饱和食盐水,将含有少量HCl的Cl2通入NaHCO3溶液会发生反应并放出CO2气体,且气体应“长进短出”;③MnO2与浓盐酸需在加热条件下反应;④干燥Cl2使用浓硫酸洗气瓶,气体应“长进短出”。(2)制取纯净Cl2还需饱和食盐水除去HCl气体,浓硫酸干燥Cl2,NaOH溶液除去多余的Cl2。(3)B处NaOH溶液与Cl2能反应;D处试管缺少出气导管且将导管末端通入NaOH溶液中。(4)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;该装置既能收集Cl2,又能进行尾气处理且防倒吸,C正确;因为Cl2与NaOH反应,所以不能收集到Cl2,D错误。学以致用在制氯气时有如下操作,正确的操作顺序是(

)。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.①②③④⑤⑥

B.③④②①⑥⑤C.①④③②⑥⑤

D.①③④②⑥⑤D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,一定要有尾气处理装置。1.实验室利用如图所示装置制备氯气,图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置,其中错误的是(

)。A.①②③

B.①②④C.②③④

D.①③④答案:C解析:应选饱和食盐水除去氯化氢,不能用氢氧化钠溶液,因为氢氧化钠可以与氯气反应,故②错误;干燥装置应长导管进气,否则浓硫酸会被压入其右侧装置中,故③错误;澄清石灰水浓度较低,无法完全吸收氯气,应用氢氧化钠溶液吸收氯气,故④错误;图中只有①合理,故选C。2.某同学用下列装置制备并进行有关Cl2的实验。下列说法中正确的是(

)。A.Ⅰ图中:如果MnO2过量,浓盐酸就可被全部消耗B.Ⅱ图中:闻Cl2的气味C.Ⅲ图中:生成蓝色的烟D.Ⅳ图中:若气球变瘪,证明Cl2可与NaOH反应B解析:二氧化锰只与浓盐酸反应,不与稀盐酸反应,MnO2与浓盐酸反应时,会出现盐酸变稀而导致反应中止的情况,因此A中浓盐酸不可能被全部消耗,A项错误。Cl2有毒,闻其气味时应用手轻轻在瓶口扇动,仅使极少量气体飘入鼻孔中,B项正确。Cu丝在Cl2中燃烧生成棕黄色的烟,C项错误。若Cl2能与NaOH溶液反应,烧瓶内压强减小,气球就会鼓起,D项错误。3.下列能证明某溶液中含有NaCl的是(

)。A.焰色试验中焰色是黄色B.溶液有咸味C.取少量溶液加入试管中,滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液,出现白色沉淀D.焰色反应是黄色,同时又能与硝酸酸化的硝酸银溶液反应生成白色沉淀答案:D解析:要证明含有Na+,则进行焰色试验,焰色为黄色;要证明含有Cl-,则加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液后生成白色沉淀。4.现有盐酸、氯化钠溶液、氢氧化钠溶液和新制氯水四种溶液,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:盐酸使紫色石蕊溶液变红;NaCl遇紫色石蕊溶液无明显现象;NaOH溶液使紫色石蕊溶液变蓝;新制氯水使紫色石蕊溶液先变红,后褪色。5.实验室用如图装置制取氯气,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MnO2,写出反应的化学方程式:

。

(2)D中放入浓硫酸的目的是

。

(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

;原因是

。

(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:

。

答案:(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O(2)干燥氯气(3)E中红色干布条无明显变化,F中红色湿布条褪色干燥的氯气没有漂白性,氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性(4)棉花团变蓝(5)Cl2+2NaOH══NaCl+NaClO+H2O解析:(1)MnO2与浓盐酸共热生成氯气、氯化锰和水,反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O;(2)由分析可知,D中放入浓硫酸的目的是干燥氯气;(3)由分析可知,可观察到的现象是:E中红色干布条无明显变化,F中红色湿布条褪色,现象不同的原因是:干燥的氯气没有漂白性,氯气和水反应生成的次氯酸具有漂白性;(4)由分析可知,G处的现象是棉花团变蓝;(5)由分析可知,H处尾气吸收装置盛放的是NaOH溶液,氯气与NaOH溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应的化学方程式为Cl2+2NaOH══NaCl+NaClO+H2O。探究一Cl2的实验室制法【问题探究】下列装置是实验室制取氯气的典型装置:(1)实验室制取气体的整套装置一般包含哪些装置?提示

一般包含:气体发生装置→除杂装置→收集装置→尾气处理装置。(2)氯气有毒,实验室中制取氯气时应做哪些安全措施?提示

可在通风橱中进行实验,用氢氧化钠溶液吸收尾气。(3)二氧化锰只能氧化浓盐酸,进行该实验时,浓盐酸能否完全反应?提示

不能。随着反应的进行,浓盐酸变为稀盐酸,反应即停止。(4)饱和食盐水的作用是什么?能否换成Na2CO3溶液?为什么?提示

除去HCl气体。否,Na2CO3溶液吸收Cl2和HCl,同时生成杂质气体CO2。(5)瓶中浓硫酸的作用是什么?盛放饱和食盐水和浓硫酸的装置能否颠倒?为什么?提示

除去水蒸气。否,若颠倒收集不到干燥的Cl2。(6)如何检验Cl2?提示

将湿润的碘化钾淀粉试纸放于管口,试纸变蓝或将湿润的蓝色石蕊试纸放于管口,试纸先变红后褪色。【深化拓展】实验室制取氯气的其他方法可用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等氧化剂代替MnO2与浓盐酸反应(不需加热),如2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。误区警示

实验室制备Cl2的注意事项(1)必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应。(2)为了减少制得的Cl2中HCl的含量,加热温度不宜过高,以减少HCl的挥发。(3)实验结束后,先使反应停止并排出装置中残留的Cl2,再拆卸装置,避免污染空气。【素能应用】典例1氯是一种海水富集元素。下图是一套制取并验证氯气部分化学性质的实验装置:回答下列问题:(1)装置Ⅰ中,仪器a的名称为

。

(2)装置Ⅱ的作用是

。

(3)当有少量Cl2气流通过后,装置Ⅲ中反应的离子方程式为

。

(4)当Cl2气流持续通过时,装置Ⅳ中干燥的有色布条能否褪色?

。

(5)装置Ⅴ反应的离子方程式为

。

答案

(1)分液漏斗(2)吸收Cl2中的HCl(3)Cl2+2I-===I2+2Cl-

(4)能(5)Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O解析

装置Ⅰ为Cl2的发生装置,仪器a为分液漏斗;装置Ⅱ为除杂装置,吸收Cl2中的HCl;Cl2可与KI发生反应Cl2+2I-===I2+2Cl-,生成的I2使淀粉溶液变为蓝色;干燥的Cl2无漂白性,但Cl2从装置Ⅱ、Ⅲ中逸出时会带入H2O,故装置Ⅳ中干燥的有色布条会褪色;装置Ⅴ为尾气处理装置,Cl2可与NaOH溶液发生反应Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O。变式训练1(2020安徽池州期末)下图是用KClO3与浓盐酸反应制取氯气的简易装置。下列说法正确的是(

)A.A中固体也可以用高锰酸钾、重铬酸钾、二氧化锰等代替B.装置A发生反应的化学方程式为KClO3+6HCl(浓)===3Cl2↑+KCl+3H2OC.待没有气泡产生后,向A中加入足量AgNO3溶液,根据沉淀质量可求出剩余盐酸的量D.装置B盛放的是饱和食盐水,目的为除去HCl答案

B解析

浓盐酸和高锰酸钾、重铬酸钾均能发生反应生成Cl2,但浓盐酸与二氧化锰在常温下不反应,A项错误;KClO3与浓盐酸反应生成氯化钾、氯气和水,化学方程式为KClO3+6HCl(浓)===3Cl2↑+KCl+3H2O,B项正确;反应得到的产物中含有KCl,可与AgNO3反应生成AgCl沉淀,因此不能利用沉淀质量求出剩余盐酸的量,C项错误;B装置用于收集氯气,D项错误。探究二Cl-的检验【问题探究】

2~3

mL试样现象解释或离子方程式加AgNO3溶液再加稀硝酸稀盐酸白色沉淀沉淀不溶解Cl-+Ag+===AgCl↓NaCl溶液白色沉淀沉淀不溶解Cl-+Ag+===AgCl↓Na2CO3溶液白色沉淀有无色气体产生,沉淀溶解2Ag++==