高中化学练习题基础课时11　氯气的实验室制法　氯离子的检验

基础课时11氯气的实验室制法氯离子的检验课标要求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。一、氯气的实验室制法(一)反应原理和实验装置1.反应原理(1)实验室里，通常用浓盐酸和MnO2混合加热来制取Cl2，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式为：MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。(2)该反应的氧化剂是MnO2，浓盐酸既表现还原性，又表现酸性。2.实验装置(1)收集方法：向上排空气法。(2)NaOH溶液的作用：吸收多余的Cl2，防止污染环境。(二)制备过程探究[制备装置]实验室制取干燥、纯净的Cl2的实验装置如下图所示：[问题讨论](1)上述实验装置中，饱和食盐水和浓硫酸的作用分别是什么？盛放浓H2SO4和饱和食盐水的洗气瓶，能否颠倒位置？提示饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl气体；浓H2SO4的作用是干燥Cl2。二者不能颠倒位置。(2)加热条件下，将含有36.5gHCl的浓溶液与足量二氧化锰反应制备氯气，发现生成氯气的质量少于理论值，其原因是什么(操作和收集都规范正确)？提示随着反应的进行，浓盐酸变成稀盐酸，而稀盐酸与MnO2不反应，所以生成Cl2的质量小于理论值。(3)如何检验集气瓶收集的气体是Cl2?提示把湿润的淀粉­KI试纸放入瓶口，试纸变蓝，证明该气体为Cl2。(4)实验室制氯气时，需要加热，加热温度是否越高越好？提示不是。温度越高，HCl挥发的就越多，产率越低。[探究结论](1)实验室制取Cl2的装置图解(2)制备氯气的注意事项①稀盐酸与MnO2不反应，制取氯气时必须选用浓盐酸；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。(3)其他用于实验室制取氯气的化学试剂及反应用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↑＋7H2O1.下列关于实验室制Cl2的认识正确的是()A.还原剂是MnO2B.发生氧化反应的是HClC.浓盐酸中加入足量MnO2并加热，HCl完全反应D.收集Cl2宜采用排水法收集答案B解析实验室制Cl2的反应中，Mn元素的化合价降低，MnO2是氧化剂，故A错误；Cl－失去电子被氧化，则HCl发生氧化反应，故B正确；随反应进行，浓盐酸变为稀盐酸，稀盐酸与二氧化锰不反应，则反应停止，故C错误；氯气可选排饱和食盐水的方法收集，故D错误。2.(2022·曲靖马龙一中高一月考)某化学小组用如图所示装置制取氯气。下列说法不正确的是()A.该装置图中存在三处明显错误B.该实验中收集氯气的方法不正确C.为了防止氯气污染空气，必须进行尾气处理D.在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉碘化钾试纸可以证明是否有Cl2逸出答案B解析装置中未用酒精灯加热，应该用分液漏斗，没有尾气吸收装置，共3处明显错误。【题后归纳】实验室制取氯气的反应中，即使使用过量的氧化剂，反应一段时间后，稀盐酸仍然不能继续与氧化剂反应，所制得氯气总小于理论值，盐酸有剩余。二、氯离子的检验1.检验氯离子的实验试液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↓②氯化钠溶液有白色沉淀生成沉淀不溶解Cl－＋Ag＋=AgCl↓③碳酸钠溶液有白色沉淀生成沉淀溶解，有气泡产生COeq\o\al(2－,3)＋2Ag＋=Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋=2Ag＋＋CO2↑＋H2O2.检验氯离子的思维流程1.海水淡化后，为检验所得的淡水中是否含有氯离子，通常采用的试剂是()A.AgNO3溶液B.AgNO3溶液和稀盐酸C.AgNO3溶液和稀硝酸D.以上试剂均可答案C解析只用硝酸银溶液检验Cl－，碳酸根离子、硫酸根离子都会结合银离子生成白色沉淀，故A错误；盐酸溶液中含有氯离子，用盐酸不能检验出原溶液是否含有氯离子，故B错误；硝酸银溶液中的银离子结合氯离子生成不溶于硝酸的白色沉淀氯化银是氯离子的特征性质，可以用AgNO3溶液和稀硝酸检验所得的淡水中是否含有氯离子，故C正确、D错误。2.(2022·哈师大附中高一开学考试)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解析碳酸根离子也能够与银离子反应生成白色沉淀，所以滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成，溶液中不一定是氯离子，故A错误；加入盐酸酸化，溶液中引进了氯离子，无法证明原溶液中是否存在氯离子，故B错误；硫酸根离子能够与银离子反应生成沉淀，干扰了氯离子的检验，故C错误；检验氯离子时，先加入硝酸银溶液，若生成白色沉淀，然后加入硝酸，若白色沉淀不消失，则溶液中含有氯离子，否则不含氯离子，故D正确。【题后归纳】(1)检验离子的规范操作：取待测液→加入试剂→现象→结论。(2)为排除杂质离子的干扰，常需要加两种及以上试剂，每加入一次试剂需写出相应的现象，最后再得出结论。(3)检验Cl－时加稀硝酸酸化的目的是排除COeq\o\al(2－,3)等的干扰，因为Ag2CO3等可溶于稀硝酸，而AgCl不溶。1.(2022·临汾高一阶段练习)要确认集气瓶中是否集满氯气，正确的操作是()A.将AgNO3溶液滴入集气瓶中，观察是否生成白色沉淀B.用手将湿润的淀粉碘化钾试纸放在集气瓶上方，观察是否变蓝C.将湿润的淀粉碘化钾试纸粘在玻璃棒一端，伸到集气瓶口附近，观察是否变蓝D.将紫色石蕊试液滴入集气瓶中，观察是否先变红后褪色答案C解析检验气体是否收集满时，不能向集气瓶中加试剂检验，故A错误；氯气具有强氧化性，不能用手将湿润的淀粉碘化钾试纸放在集气瓶上方，故B错误；氯气能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色，将湿润的淀粉碘化钾试纸粘在玻璃棒一端，伸到集气瓶口附近，可以检验氯气是否集满，故C正确；检验气体是否收集满时，不能向集气瓶中加试剂检验，所以将紫色石蕊试液滴入集气瓶中的操作是错误的，故D错误。2.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溶液答案C解析氯离子的特征离子反应是可以和银离子反应生成不溶于硝酸的白色沉淀，氯离子的检验方法是：向待测液中滴加硝酸酸化，再加入硝酸银溶液，如果出现白色沉淀，则含有银离子，①是BaCl2溶液、或①是稀盐酸，引入氯离子，①是稀硫酸，②是AgNO3溶液，无氯离子，硫酸银微溶干扰检验，所以C方法正确。3.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，由此判断水溶液中含有()A.Cl－、SOeq\o\al(2－,4) B.Cl－、NOeq\o\al(－,3)C.Cl－、COeq\o\al(2－,3) D.Cl－、OH－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COeq\o\al(2－,3)和Cl－。4.在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。进行此实验，所用仪器如图所示。(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(3)试纸变蓝2KI＋Cl2=2KCl＋I2(4)①MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O②2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O解析(1)制备干燥纯净的氯气应按照气流方向连接各部分装置：制气装置→净化装置→干燥装置→收集装置→尾气处理装置。(3)Cl2氧化KI生成碘单质，碘单质遇淀粉变蓝，故观察到的现象为试纸变蓝，反应方程式为2KI＋Cl2=2KCl＋I2。A级合格过关练1.实验室用MnO2和浓盐酸制Cl2时，有如下操作：①连好装置，检查气密性；②缓缓加热；③加入MnO2粉末；④从装有浓盐酸的分液漏斗中加入浓盐酸；⑤将多余氯气用NaOH溶液吸收；⑥用向上排气收集氯气。顺序正确的是()A.①②③④⑥⑤ B.③④②①⑥⑤C.①④③②⑥⑤ D.①③④②⑥⑤答案D解析制取氯气的正确操作步骤：先连接装置、检查气密性，然后装入药品：先向烧瓶中装入二氧化锰，再从装有浓盐酸的分液漏斗中加入浓盐酸，下一步进行加热制取、收集氯气，由于氯气有毒，最后需要进行尾气吸收，故正确的排序为①③④②⑥⑤，故选D。2.向稀硝酸酸化的某溶液中滴加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B解析检验钠离子需要焰色试验，故A不选；由操作和现象可知白色沉淀为AgCl，则溶液中含氯离子，故B选；硝酸、硝酸银均与铝离子不反应，故C不选；硝酸与碳酸根离子反应生成CO2，白色沉淀一定不是碳酸银，故D不选。3.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①发生装置正确，②除去HCl应用饱和食盐水，不能用NaOH溶液，③干燥装置中气体应从长管进短管出，④尾气处理要用饱和NaOH溶液，不能用澄清石灰水。故答案为C。4.自来水厂常用氯气对生活用水进行杀菌消毒。市场上有些不法商贩为牟取暴利，用这样的自来水冒充纯净水(离子的浓度非常低)出售，给人们的生活造成了一定的不良影响。在下列化学试剂中，可以用于鉴别这种自来水和纯净水的是()A.酚酞溶液 B.氯化钡溶液C.氢氧化钠溶液 D.硝酸银溶液答案D解析Cl2消毒过的自来水中含有HCl和HClO，用AgNO3溶液即可鉴别，产生白色沉淀的是自来水，不产生沉淀的是纯净水。5.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中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，根据沉淀质量可直接求出剩余盐酸的量D.装置B盛放的是饱和食盐水，目的为除去HCl答案B解析MnO2与浓盐酸反应需加热，A项错误；浓盐酸易挥发，反应生成KCl，故无法根据AgCl质量直接求出剩余盐酸的量，C项错误；装置B用于收集Cl2，D项错误。6.能证明某溶液中含有NaCl的是()A.焰色试验是黄色B.溶液有咸味C.取少量溶液于试管中，滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液，出现白色沉淀D.焰色试验是黄色，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＋，则焰色试验为黄色；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。7.下列关于实验室制氯气的说法中错误的是()A.该反应是一个氧化还原反应，其中二氧化锰是氧化剂B.HCl表现还原性和酸性C.该反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋4Cl－eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋2H2O＋Cl2↑D.该方法是瑞典化学家舍勒最先发现的答案C解析由MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋2H2O＋Cl2↑可知，二氧化锰是氧化剂，HCl中氯元素部分化合价升高，HCl既表现还原性，又表现酸性；氯化锰是可溶于水的强电解质，在离子方程式中应写成离子符号。8.实验室用下列两种方法制氯气：①用含146gHCl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解析浓盐酸与MnO2反应的方程式是MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，稀盐酸和MnO2不反应，①用含146gHCl的浓盐酸与足量的MnO2反应，HCl不能完全反应，放出氯气的质量小于71g；②用87gMnO2与足量浓盐酸反应，MnO2能完全反应，生成氯气的质量为71g，得到的氯气②比①多，故选B。9.实验室利用如图所示装置制取、收集Cl2并进行相关性质实验，回答下列问题。(1)B装置中的物质是_________________________________________，其作用是_______________________________________________________________，C中溶液的作用是______________________________________。(2)D中收集满气体后放入湿润的红色布条，观察到。(3)E中溶液的作用是_________________________________________________________________________________________________。(4)氯气可以用来制备“84”消毒液，反应的离子方程式为__________________________________________________。(5)D中验满方法：将湿润的淀粉­KI试纸靠近盛Cl2的试剂瓶口，观察到，则证明已集满；或将湿润的靠近盛有Cl2的试剂瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。答案(1)饱和食盐水除去氯气中的氯化氢干燥氯气(2)红色布条褪色(3)吸收尾气，防止污染空气(4)Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O(5)试纸变蓝蓝色石蕊试纸解析(1)盐酸易挥发，故氯气中含氯化氢，氯化氢极易溶于水，而氯气难溶于饱和食盐水，故用饱和食盐水洗气后用浓硫酸干燥氯气。(2)干燥的氯气没有漂白性，但氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸有漂白性，故氯气中放入湿润的红色布条，观察到红色布条褪色。(3)氯气有毒，E中的氢氧化钠溶液吸收尾气防止污染空气。(4)“84”消毒液的主要成分为氯化钠、次氯酸钠，由Cl2和NaOH反应制得，离子方程式为Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O。(5)D中验满方法：将湿润的淀粉­KI试纸靠近盛Cl2的试剂瓶口，氯气置换出碘后与淀粉发生反应变蓝色，故观察到试纸变蓝，则证明已集满；或将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛有Cl2的试剂瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。B级素养培优练10.(2022·运城芮城中学高一月考)某同学用下列装置制取并检验Cl2的性质。下列说法正确的是()A.Ⅰ图中：如果MnO2过量，盐酸就可全部消耗B.Ⅱ图中：如果倒置的试管充满了氯气，水槽内装满水，经足够长的时间光照，试管内最后剩余气体为HCl和氧气C.Ⅲ图中：生成蓝色的烟D.Ⅳ图中：湿润的有色布条能褪色，将硫酸溶液滴入烧杯中至溶液呈酸性，结果有Cl2生成答案D解析MnO2与稀盐酸不反应，MnO2过量时，随着反应的进行，盐酸浓度逐渐减小，盐酸不能完全反应，A错误；HCl易溶于水，试管中最后剩余气体是O2，B错误；铜在氯气中燃烧生成CuCl2，产生棕黄色的烟，C错误；NaOH溶液吸收Cl2时，生成NaCl、NaClO和H2O，烧杯中滴加硫酸至溶液呈酸性，发生反应：Cl－＋ClO－＋2H＋=Cl2↑＋H2O，产生Cl2，D正确。11.NaClO2具有强氧化性，是较好的消毒剂。实验室可以用NaClO2与浓盐酸反应制取Cl2，制取装置如图所示，下列叙述一定正确的是()A.可以用长颈漏斗替换仪器aB.可用排饱和NaHCO3溶液收集Cl2C.通过装置乙除去HCl和H2OD.反应中NaClO2被还原答案D解析不能选用长颈漏斗代替或替换仪器a，生成的氯气易从长颈漏斗逸出，故A错误；用排饱和NaHCO3溶液收集Cl2，Cl2可以与NaHCO3反应，同时有CO2生成，可用排饱和食盐水法收集Cl2，故B错误；除杂时先通过饱和食盐水除去HCl，后经浓硫酸干燥，且导管长进短出，图乙不能除杂，故C错误；反应中NaClO2得到电子被还原，故D正确。12.(2022·长春外国语学校高一开学考试)如图所示，是一个制取氯气并以氯气为原料进行特定反应的装置，其中各试剂瓶装的试剂为：B(AgNO3溶液)、C(氯化亚铁溶液)、D(碘化钾淀粉溶液)、E(水)、H(紫色石蕊试液)。(1)A是氯气发生装置，蒸馏烧瓶中盛放MnO2固体，其化学反应方程式是_______________________________________________________________。(2)实验开始时，先点燃A处酒精灯，打开分液漏斗旋塞和Ⅰ处活塞，让氯气充满整个装置，再点燃G处酒精灯，下列装置中的现象是：B_______________________________________________________________；D___________________________________________________________。请写出C中发生反应的化学方程式_________________________________________________________________________________________________。(3)在G装置的硬质玻璃管内盛有碳粉，发生氧化还原反应，一种产物能使H处紫色石蕊试液变红，另一产物能使澄清石灰水变浑浊，写出G中的反应的化学方程式__________________________________________________________________________________________________________________________。(4)在H处，紫色石蕊试液的颜色由紫色变为红色，再变为无色，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)G处反应完毕后关闭分液漏斗旋塞，移去酒精灯，但由于余热的作用，A处仍有氯气产生，此时应该怎样操作___________________________________；装置Ⅰ中的现象是_____________________________________。(6)若将E中的水换成氢氧化钠溶液，溶液中不但有NaClO还有NaClO3,其个数之比为1∶2，则氧化剂和还原剂的个数之比为：_________________。答案(1)MnO2＋4HCleq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋2H2O＋Cl2↑(2)产生白色沉淀溶液变蓝2FeCl2＋Cl2=2FeCl3(3)C＋2H2O＋Cl2eq\o(=,\s\up7(△))CO2＋4HCl(4)G中生成的HCl使紫色石蕊试液变红色，剩余的氯气与水作用生成次氯酸，起漂白作用，使红色褪去(5)关闭Ⅰ处活塞Ⅰ处b瓶内液面下降，c中液面上升(6)11∶3解析实验开始时，打开分液漏斗旋塞和Ⅰ处