版高中化学第2章第2节第2课时氯气的实验室制法和氯离子的检验教案新人教版必修第一册Word文件下载.docx
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沉淀溶解
2Ag＋＋CO
===Ag2CO3↓
Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋CO2↑＋H2O
自来水
Cl2消毒
蒸馏水
无明显现象
2.氯离子的检验方法
（1）操作方法：
向未知溶液中先加AgNO3溶液，再加稀HNO3。
（2）现象：
产生白色沉淀，加稀硝酸时，沉淀不溶解。
（3）原理：
Ag＋＋Cl－===AgCl↓。
（4）加入稀硝酸的目的：
排除CO
等离子的干扰。
微判断
（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。
答案
（1）×
（2）×
微训练
1．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，说明溶液中有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，说明溶液中有Cl－
D．在某溶液中滴加用HNO3酸化的AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明溶液中有Cl－
解析 可能有CO
、PO
等的干扰，A错误；
加入盐酸，引入Cl－，B、C错误；
硝酸酸化排除干扰，加硝酸银溶液得到不溶于稀硝酸的白色沉淀即为AgCl，由此说明原溶液中有Cl－，D正确。
答案 D
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，石灰水变浑浊，由此判断水溶液中含有（ ）
A．Cl－、SO
B．Cl－、NO
C．Cl－、CO
D．Cl－、OH－
解析 根据题给现象，生成的白色沉淀部分溶于稀硝酸，且产生使石灰水变浑浊的气体，则原溶液中存在CO
和Cl－。
答案 C
3．某实验室的尾气中含有较多的氯气，有毒，要吸收这些尾气，下列试剂最适合的是（ ）
A．饱和的石灰水
B．饱和的食盐水
C．自来水
D．烧碱溶液
解析 虽然氯气能与饱和石灰水反应，但相同条件下，氢氧化钠的溶解度大于氢氧化钙的溶解度，吸收效果烧碱溶液更好，A项错误、D项正确；
饱和食盐水中氯离子浓度达到最大，抑制氯气的溶解，则吸收效果最不好，B项错误；
自来水中含有氯离子，将抑制氯气的溶解，且氯气的溶解度较小，用自来水吸收效果不好，C项错误。
微思考
1．含7.3gHCl的盐酸与足量的MnO2反应，生成的氯气总小于3.55g，为什么。
提示 浓盐酸的浓度随着反应的进行逐渐变稀，变为稀盐酸以后不再与MnO2反应。
2．用什么来检验Cl2已收集满。
提示 可用湿润的淀粉－KI试纸来检验。
学习任务1 氯气的实验室制法
【情景素材】
氯气的发现史
舍勒发现氯气是在1774年，当时他正在研究软锰矿（二氧化锰），当他使软锰矿与浓盐酸混合并加热时，产生了一种黄绿色的气体，这种气体的强烈的刺激性气味使舍勒感到极为难受，但是当他确信自己制得了一种新气体后，他又感到一种由衷的快乐。
舍勒制备出氯气以后，把它溶解在水里，发现这种水溶液对纸张、蔬菜和花都具有永久性的漂白作用；
他还发现氯气能与金属或金属氧化物发生化学反应。
从1774年舍勒发现氯气以后，到1810年，许多科学家先后对这种气体的性质进行了研究。
这期间，氯气一直被当作一种化合物。
直到1810年，戴维经过大量实验研究，才确认这种气体是由一种化学元素组成的物质。
他将这种元素命名为chlorine，这个名称来自希腊文，有“绿色的”意思。
我国早年的译文将其译作“绿气”，后改为氯气。
请写出舍勒制取Cl2的反应原理的化学方程式，除MnO2外还有哪些试剂能氧化浓盐酸制得氯气？
提示 MnO2＋4HCl（浓）
MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，除MnO2，也可用KMnO4、K2Cr2O7等氧化浓盐酸制得氯气。
1．反应原理
化学方程式：
MnO2＋4HCl（浓）
MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式：
MnO2＋4H＋＋2Cl－
Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑。
也可以用高锰酸钾、重铬酸钾、氯酸钾等氧化剂代替二氧化锰。
如2KMnO4＋16HCl（浓）===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。
不需要加热
2．实验装置
（1）发生装置（Ⅰ）
①特点：
固体＋液体
气体。
②仪器：
铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗等。
③试剂：
A中盛放浓盐酸，B中盛放二氧化锰。
（2）净化装置（Ⅱ）
组成
盛放试剂
试剂的作用
C
饱和氯化钠溶液
除去氯气中的氯化氢
D
浓硫酸
干燥氯气
（3）收集装置（Ⅲ）
①收集方法：
向上排空气法（装置E，Cl2的密度大于空气的密度）。
也可用排饱和食盐水法（Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去实验过程中挥发产生的HCl气体）。
②验满方法：
用湿润的KI－淀粉试纸检验。
将湿润的KI－淀粉试纸放在集气瓶口，若试纸变蓝，则证明Cl2已收集满。
（4）尾气处理装置（Ⅳ）
①导气管要伸入液面以下。
②F中盛放试剂：
氢氧化钠溶液，作用：
吸收过量的氯气，防止污染环境。
【例题1】 如图所示是某学生设计的实验室制备并干燥Cl2及吸收多余氯气的实验装置图，请回答：
（1）指出上述图中的各处错误：
①__________________________________________；
②__________________________________________；
③__________________________________________；
④__________________________________________。
（2）在改进后的装置中，下列物质的作用分别是：
①饱和食盐水___________________________________；
②浓硫酸_______________________________________；
③NaOH溶液____________________________________。
（3）制备实验开始时，先检查装置的气密性，接下来的操作依次是________。
A．向烧瓶中加入MnO2粉末
B．加热
C．向烧瓶中加入浓盐酸
（4）如果将过量二氧化锰与含HCl8.76g的浓盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气明显少于4.26g。
其主要原因有：
①_______________________________，
②____________________________________________________。
（5）为了提高浓盐酸的利用率，你对实验的建议是_______________________
_______________________________________________________。
（6）圆底烧瓶中发生反应的离子方程式是____________________________。
实验结束清洗仪器时，为了减少烧瓶中残留氯气对环境的污染，可以向烧瓶中加入的溶液是________，有关的离子方程式是________________________。
解析
（2）先除HCl，后干燥，再收集，最后尾气吸收。
（3）检查装置气密性后的操作顺序为先加固体药品，然后加入液体药品，最后加热。
（4）题中所给盐酸中HCl的质量是8.76g，但由于盐酸受热易挥发，且随反应的不断进行，盐酸浓度越来越小，变为稀盐酸后不再与MnO2反应，所以产生的Cl2的质量小于4.26g。
（5）为减少盐酸的挥发，慢慢滴加浓盐酸，用小火加热。
（6）利用Cl2和NaOH溶液反应除多余的Cl2。
答案
（1）①不能用稀盐酸，而应用浓盐酸 ②应有加热装置，应用酒精灯加热 ③盛浓硫酸和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒 ④两洗气瓶里进气导管和出气导管的长短颠倒
（2）①除去Cl2中的氯化氢 ②除去氯气中的水蒸气
③吸收多余的氯气
（3）ACB
（4）①加热使HCl大量挥发 ②浓盐酸变稀后不再发生反应
（5）将浓盐酸慢慢滴下；
加热用小火
（6）MnO2＋4H＋＋2Cl－
Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
NaOH溶液 Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O、
H＋＋OH－===H2O
变式训练1 某研究小组为了制备84消毒液（主要成分为NaClO）设计了如图装置。
并查阅到下列资料：
“卤素与水的反应是放热反应，在加热情况下卤素与碱液发生如下反应：
3X2＋6OH－
5X－＋XO
＋3H2O”。
回答下列问题：
（1）装置中的试管内发生反应的离子方程式为_________________________
________________________________________________________________。
（2）装置中能否省去盛饱和NaCl溶液的洗气瓶？
________（填“能”或“不能”，下同），理由是_______________________________。
（3）装置中能否省去盛浓硫酸的洗气瓶？
________，理由是
____________________________________________。
（4）装置中能否省去盛冰水的烧杯？
________，理由是___________________
__________________________________________________。
解析 本题具有较强的综合性，装置产生的Cl2在冰水冷却下与NaOH发生反应制得消毒液。
运用该装置必须通过饱和NaCl溶液除去HCl，否则HCl与NaOH反应将生成NaCl，降低NaClO的纯度；
但干燥装置可以省略，因为少量水蒸气不会影响反应；
冷却装置不可省略，因为题给信息：
氯气与水的反应是放热反应，温度升高，引起副反应：
3Cl2＋6OH－
5Cl－＋ClO
＋3H2O。
答案
（1）Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
（2）不能 氯气中混有的HCl气体进入试管中也会和氢氧化钠溶液反应，降低了NaClO的产量和纯度
（3）能 少量水蒸气进入试管中不影响反应
（4）不能 氯气与水的反应是放热反应，反应时温度升高，可能引起副反应，生成NaClO3
学习任务2 卤素离子检验
小明发现家里的不锈钢盆在腌制食物后变得很容易就破损，经查阅资料才发现原来是Cl－惹得祸。
为了保护不锈钢盆，你能利用厨房中现有的物品及调料检验Cl－的存在吗？
提示 不能，检验Cl－需要用AgNO3，厨房内没有能使Cl－沉淀的试剂。
卤素离子的检验
（1）溶液中Cl－的检验要排除其他离子的干扰，如CO
，但它们的银盐沉淀溶于稀硝酸。
①一般先在被测液中加入稀硝酸酸化，以排除干扰离子。
因为：
加入AgNO3溶液，Ag＋＋Cl－===AgCl↓（白色），
AgCl沉淀是不溶于稀硝酸的，若在Na2CO3溶液中加入AgNO3溶液也会产生白色的Ag2CO3沉淀，此沉淀可溶于稀硝酸。
===Ag2CO3↓，Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑。
PO
也能与Ag＋发生反应生成Ag3PO4的黄色沉淀，此沉淀也可溶于稀硝酸。
②若被检液中有SO
存在，由于SO
可以与Ag＋生成白色微溶物Ag2SO4且不溶于稀硝酸，则在检验Cl－之前，需先用Ba（NO3）2溶液除去SO
，再加入硝酸酸化的AgNO3溶液检验Cl－的存在。
（2）F－、Br－、I－的检验
①F－：
加入浓硫酸，产生能腐蚀玻璃的气体。
②Br－：
a．加入AgNO3，产生不溶于稀硝酸的浅黄色沉淀；
b．加入氯水和CCl4，振荡、静置，下层液体呈橙红色。
③I－：
a．加入AgNO3产生不溶于稀硝酸的黄色沉淀；
b．加入氯水或溴水和CCl4，振荡、静置，下层呈紫红色；
c．加入氯水或溴水及淀粉溶液，溶液变蓝色。
【例题2】 下面是两位同学设计的证明碳酸钠样品中含氯化钠的实验方案。
甲：
取样品少许加入试管中，加入适量的蒸馏水使之溶解，配成溶液，然后加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成。
乙：
取样品少许加入试管中，加入适量的自来水使之溶解，配成溶液，然后滴加稀硝酸酸化的AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成。
（1）两个方案均有不合理之处，请指出：
甲________________________________________。
乙__________________________________________。
（2）合理的实验方案为__________________________________。
解析 甲方案中没有用稀硝酸排除CO
的干扰，Ag2CO3也是白色沉淀。
乙方案中用自来水配制溶液，自来水用氯气消毒，含有Cl－，影响检验。
答案
（1）AgNO3溶液没有用稀硝酸酸化，不能排除CO
的干扰 用自来水配制溶液引入Cl－，影响检验
（2）取样品少许加入试管中，加入适量的蒸馏水配成溶液，然后加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成
变式训练2 下列叙述正确的是（ ）
A．如果加CCl4呈现紫红色，证明原溶液中存在I－
B．凡能使湿润的碘化钾淀粉试纸变为蓝色的气体一定是Cl2
C．某溶液中加入BaCl2溶液，产生不溶于稀HNO3的白色沉淀，原溶液中一定含Ag＋
D．氢氟酸是弱酸，但会腐蚀玻璃
解析 I－不溶于CCl4，只有转化成I2才可溶；
能使湿润的KI－淀粉试纸变蓝的气体不一定是Cl2，还有O3、NO2、Br2（g）等；
SO
也符合C选项。
学习任务3 （核心素养）实验室制氯气的常考点
一、知识要点
（1）实验室制备Cl2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，所以加热温度不宜过高，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。
④尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为溶液中Ca（OH）2浓度小，吸收不完全。
（2）气体净化装置的选择
气体净化装置的设计必须同时考虑主要成分和杂质成分的性质，以便选择适当的装置除去杂质。
用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时，氯气中混有HCl和水蒸气等杂质，除去氯气中的HCl可以用饱和食盐水（如下图中Ⅰ所示）；
除去氯气中的水蒸气可用浓硫酸（如下图中Ⅱ所示）或干燥的CaCl2（如下图中Ⅲ所示）。
（3）MnO2与浓HCl反应特点
①浓盐酸中，部分Cl－的化合价升高，4个HCl参加反应，被氧化的Cl－为2个。
②随着反应的进行盐酸浓度变小，故MnO2足量时，盐酸不能完全反应，反应后溶液为盐酸和MnCl2混合液。
二、核心素养
尾气处理⇒提高学生科学态度与社会责任素养
净化装置选择⇒科学探究创新意识
【素养解题】
[典例示范] 某同学用以下装置制备并检验Cl2的性质。
下列说法正确的是（ ）
A．图Ⅰ：
若MnO2过量，则浓盐酸可全部消耗完
B．图Ⅱ：
只证明新制氯水具有酸性
C．图Ⅲ：
产生了棕黄色的雾
D．图Ⅳ：
湿润的有色布条褪色
[实验选择题的解题思维模型]
实验原理
Ⅰ.MnO2＋4HCl（浓）
MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
Ⅱ.Cl2＋H2O===HCl＋HClO
Ⅲ.Cl2＋Cu
CuCl2
Ⅳ.
干燥氯气没有漂白性
提取关键点
Ⅰ.只有浓盐酸才能反应
Ⅱ.HCl显酸性、HClO有漂白性
Ⅲ.CuCl2固体
Ⅳ.湿润有色布条含水
得出结论
A错；
B不全面；
C雾错，应是烟；
D正确。
三、对点训练
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
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 B
2．检验Cl－时所用试剂HNO3的作用是（ ）
A．防止CO
的干扰
B．防止Cl－的干扰
C．生成Ag2CO3沉淀
D．防止NO
的干扰
解析 检验Cl－加入的AgNO3溶液，能与CO
结合生成Ag2CO3白色沉淀，干扰Cl－的检验。
答案 A
3．下列试剂的保存错误的是（ ）
A．漂白粉必须密封保存
B．新制的氯水用棕色瓶保存
C．液溴用一层水封盖再密封保存
D．固体碘放在棕色细口瓶中
解析 漂白粉容易和空气中的二氧化碳反应，所以需要密封；
新制的氯水中有次氯酸，见光分解，所以需要用棕色瓶保存；
溴有挥发性，所以用一层水进行水封；
碘是容易升华的固体，应放在棕色的广口瓶中。
4．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．①②③④⑤⑥B．③④②①⑥⑤
C．①④③②⑥⑤D．①③④②⑥⑤
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。
[合格练]
1．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
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。
2．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
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。
3．下列关于实验室制取氯气的说法正确的是（ ）
A．盛浓盐酸的分液漏斗可用长颈漏斗代替
B．为了便于学生观察氯气的制备实验，可在讲台上直接做氯气的制备实验
C．可用饱和食盐水吸收尾气
D．可在集气瓶口放一张湿润的淀粉碘化钾试纸，观察氯气是否收集满
解析 盛浓盐酸的分液漏斗若用长颈漏斗代替无法控制盐酸的用量，A错误；
在讲台上直接做氯气的制备实验，没有在通风橱中进行，容易造成中毒事件，B错误；
饱和食盐水不能与氯气反应，不能用于吸收尾气，C错误；
可在集气瓶口放一张湿润的淀粉碘化钾试纸，若试纸变蓝，则氯气集满，D正确。
4．实验室制Cl2的反应为4HCl（浓）＋MnO2
MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，下列说法错误的是（ ）
A．还原剂是HCl，氧化剂是MnO2
B．每生成1个Cl2，转移电子2个
C．每消耗1个MnO2，起还原剂作用的HCl消耗4个
D．生成的Cl2中，除含有一些水蒸气外，还含有HCl杂质
解析 分析反应4HCl（浓）＋MnO2
MnCl2＋Cl2↑＋2H2O可知：
A.还原剂是HCl，氧化剂是MnO2，故A正确；
B.每生成1个Cl2，转移电子2个，故B正确。
C.当1个MnO2参加反应，起还原剂作用的HCl消耗2个，故C错误。
D.因浓盐酸易挥发，所以生成的Cl2中，除含有一些水蒸气外，还含有HCl杂质，故D正确。
5．用下列两种方法制取氯气：
①用含氯化氢146g的浓盐酸与足量的二氧化锰反应；
②用87g二氧化锰与足量的浓盐酸反应。
则所得氯气（ ）
A．②比①多B．①比②多
C．一样多D．无法比较
解析 浓盐酸与MnO2反应的化学方程式为4HCl（浓）＋MnO2
MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，随着反应进行，盐酸浓度逐渐减小，变为稀盐酸后不再与MnO2反应。
①中HCl不能完全反应，产生的Cl2少，②中能完全反应，制得Cl2多。
故产生Cl2②＞①。
6．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，再向上述四支试管中分别加入少许剩下的一种溶液，下列叙述中错误的是（ ）
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NH4NO3
C．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时，则后加入的是BaCl2溶液
解析 A正确，因为AgNO3溶液与Na2CO3、BaCl2、HCl均有白色沉淀，和NH4NO3溶液不反应；
B正确，NH4NO3和上述溶液均不反应；
C错误，盐酸加入后，一种（Na2CO3）溶液出现气泡，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。
7．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
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，化学方程式为Cl2＋2N
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