高中化学人教版必修1学案第四章 第二节 第二课时 氯气的制法 氯离子的检验.docx

高中化学人教版必修1学案第四章 第二节 第二课时 氯气的制法 氯离子的检验.docx

《高中化学人教版必修1学案第四章 第二节 第二课时 氯气的制法 氯离子的检验.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学人教版必修1学案第四章 第二节 第二课时 氯气的制法 氯离子的检验.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高中化学人教版必修1学案第四章第二节第二课时氯气的制法氯离子的检验

第二课时

氯气的制法　氯离子的检验

[课标要求]

1．了解实验室制取Cl2的原理和实验装置。

2．掌握Cl－的检验方法。

1.实验室制备Cl2的反应原理：

MnO2＋4HCl（浓）MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。

2．氯气制备的流程：

⇨⇨⇨

3．Cl－的检验：

先在被检液中加稀HNO3酸化，再加AgNO3溶液，如产生白色沉淀，则可判断溶液中含有Cl－。

1．氯气的实验室制法

（1）反应原理

实验室用MnO2和浓盐酸加热反应制取Cl2，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，

离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－

Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。

（2）实验装置

装置A中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl气体；

装置B中浓硫酸的作用是干燥Cl2；

烧杯中NaOH溶液的作用是吸收多余的Cl2、以防污染环境。

2．氯气的工业制法

工业上用电解饱和食盐水的方法制取Cl2，反应的化学方程式为2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。

[特别提醒]　实验室制取Cl2用的是浓盐酸而不是稀盐酸，因为MnO2与稀盐酸不反应。

1．含有4molHCl的浓盐酸与足量的MnO2反应，能生成1molCl2吗？

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，故生成的Cl2小于1mol。

2．如何检验氯气已经收集满？

提示：

将湿润的淀粉KI试纸放到瓶口，Cl2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。

氯气的实验室制法

1．试剂的选择

选取试剂的主要依据是制取气体的性质。

氯气具有强氧化性，常用氧化其Cl－的方法来制取，因此要选用含有Cl－的物质（如盐酸）和具有强氧化性的物质（如MnO2、KMnO4等）来制取。

如

MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O

2．发生装置

选取发生装置的依据是制取气体所用试剂的状态和反应条件（加热与否）。

以此分析可知，实验室制取氯气是加热固体与液体的混合物，所以应选用固液加热制气发生装置。

如图所示：

3．收集方法

选用收集方法的主要依据是气体的密度和水溶性。

因为氯气能溶于水，密度比空气的大，所以收集氯气时，不能用排水法，应该用向上排空气法。

Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小，也可用排饱和食盐水法收集Cl2。

4．干燥剂的选择

选择气体干燥剂的主要依据是被干燥气体不能与干燥剂反应。

如氯气能与碱反应，所以不能用碱石灰进行干燥，常用浓硫酸、五氧化二磷等进行干燥。

5．吸收装置

氯气有毒，实验室制取氯气时应在密闭系统或通风橱中进行，通常在收集装置的后面连接盛有NaOH溶液的吸收装置。

6．验满

常用湿润的淀粉碘化钾试纸或湿润的蓝色石蕊试纸检验Cl2。

方法是将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近集气瓶瓶口，试纸变蓝，或将湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶瓶口，试纸先变红后褪色，则可证明Cl2已收集满。

1．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：

选D　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，用水吸收效果不好，C项错误。

2．实验室中常用MnO2氧化浓盐酸的方法制取氯气，实验装置如下图所示：

（1）圆底烧瓶中发生反应的离子方程式是___________________________________

________________________________________________________________________。

（2）如果将过量二氧化锰与20mL12mol·L－1的盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气明显少于0.06mol。

其主要原因有：

①_________________________________________，

②____________________________________________________________________。

（3）为了提高浓盐酸的利用率，你对实验的建议是______________________________

________________________________________________________________________。

（4）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：

由题所给盐酸中HCl的物质的量是0.24mol，但由于盐酸受热易挥发，且随着反应的不断进行，盐酸的浓度越来越小，变为稀盐酸后不再与MnO2反应，所以产生的Cl2的物质的量小于0.06mol。

答案：

（1）MnO2＋4H＋＋2Cl－

Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O

（2）①加热使HCl大量挥发　②盐酸浓度变小后不再发生反应

（3）将浓盐酸慢慢滴下；加热用小火

（4）NaOH溶液　Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O；H＋＋OH－===H2O

氯离子检验的实验探究

在四支试管中分别加入2～3mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液、自来水，然后各滴入几滴AgNO3溶液，再分别加入少量稀硝酸，观察现象，填写下表。

2～3mL试样

现象

解释或离子方程式

AgNO3溶液

稀硝酸

稀盐酸

白色沉淀

不溶解

Ag＋＋Cl－===AgCl↓

NaCl溶液

白色沉淀

不溶解

Ag＋＋Cl－===AgCl↓

Na2CO3

溶液

白色沉淀

溶解并产生气泡

2Ag＋＋CO

===Ag2CO3↓

Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑

自来水

浑浊

浑浊

自来水中含有少量Cl－，Ag＋＋Cl－===AgCl↓

[特别提醒]　中学阶段不溶于HNO3白色沉淀有AgCl和BaSO4。

1．检验Cl－时，为什么要加入稀硝酸？

提示：

用稀HNO3可以排除CO

造成的干扰，因为Ag2CO3能溶于稀硝酸。

2．检验Cl－时，能否用稀盐酸进行酸化？

提示：

不能，因为盐酸中含有Cl－，其影响Cl－的检验。

检验Cl－的方法

1．检验Cl－时要用到AgNO3溶液和稀HNO3，其中加入稀HNO3的目的是（　　）

A．加速反应的进行　　B．排除某些杂质离子的干扰

C．生成不溶于水的沉淀D．增大沉淀的生成量

解析：

选B　加入稀硝酸的目的主要是为了排除CO

的干扰，因为Ag＋与CO

会发生反应生成白色沉淀，发生的反应为2Ag＋＋CO

===Ag2CO3↓。

2．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HNO3　⑥与浓盐酸反应　⑦与NaOH溶液混合加热　⑧用淀粉KI试纸

A．⑥⑦①⑤B．⑥⑧

C．④②③①⑤D．②①⑤

解析：

选C　氯酸钾晶体中无Cl－，要证明氯酸钾晶体中含有氯元素，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，然后向滤液中加入AgNO3溶液和稀HNO3进行验证。

[三级训练·节节过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．欲除去Cl2中少量的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：

选B　HCl极易溶于水，而Cl2在饱和食盐水中溶解度很小，利用饱和食盐水可除去Cl2中少量的HCl气体。

2．检验某未知溶液中是否含有氯离子（Cl－），正确的操作是（　　）

A．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生

B．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生，加入盐酸，沉淀不消失

C．向未知溶液中加入稀硝酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生

D．向未知溶液中加入稀盐酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生

解析：

选C　A项操作不正确，它不能排除CO

的干扰；B项操作不正确，因为Ag2CO3跟HCl反应时，生成的AgCl仍是白色沉淀；C项操作正确；D项用盐酸酸化加入了Cl－，不能确定原溶液中是否有Cl－。

3．下图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3，仪器连接顺序正确的是（　　）

A．a—b—c—d—e—f—g—h

B．a—e—d—c—b—h—i—g

C．a—d—e—c—b—h—i—g

D．a—c—b—d—e—h—i—f

解析：

选B　按制气→除HCl→除H2O→制备FeCl3→吸收Cl2顺序连接。

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与足量的浓盐酸反应。

所得的氯气（　　）

A．①比②多B．②比①多

C．一样多D．无法比较

解析：

选B　146gHCl的物质的量为4mol,87gMnO2的物质的量为1mol，根据化学方程式：

MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O可知，1molMnO2可以与4molHCl反应，但是随反应进行浓盐酸变为稀盐酸，而稀盐酸与MnO2不反应，也就是说1molMnO2与足量浓盐酸反应生成的Cl2多。

5．实验室常用二氧化锰和浓盐酸反应制备氯气，用下图装置可制备纯净、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：

C________；D________。

（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__________________________________

________________________________________________________________________。

（5）若想制得标准状况下2.24L氯气，理论上被氧化的HCl的物质的量是________mol。

解析：

（1）实验室用MnO2与浓盐酸反应制取氯气，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。

（2）盐酸具有挥发性，制得的氯气中混有HCl和水蒸气两种杂质，氯气在饱和食盐水中的溶解度较小，浓硫酸可以干燥氯气，所以C、D中所用试剂分别是饱和食盐水、浓硫酸。

（3）B中出现的现象是溶液颜色由无色变为蓝色。

（4）Cl2有毒，需进行尾气处理，氯气与NaOH溶液的反应是Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。

（5）在反应MnO2＋4HCl

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O中，4molHCl参加反应，其中被氧化的HCl为2mol，标准状况下2.24L氯气的物质的量为0.1mol，则理论上被氧化的HCl的物质的量是0.2mol。

答案：

（1）MnO2＋4HCl

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

（2）饱和食盐水　浓硫酸

（3）溶液颜色由无色变为蓝色

（4）Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

（5）0.2

1．下列关于实验室用MnO2制取Cl2的叙述不正确的是（　　）

A．MnO2与浓盐酸共热

B．缓慢加热反应

C．用向下排空气法收集Cl2

D．多余氯气常用较浓的碱液吸收

解析：

选C　由于浓盐酸易挥发，故必须缓慢加热以减少HCl的挥发；Cl2的密度比空气的密度大，故应用向上排空气法收集Cl2；Cl2极易与碱反应：

Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，故应用较浓的碱液吸收多余的Cl2。

2．能证明某溶液中含有NaCl的是（　　）

A．焰色反应是黄色

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

解析：

选D　证明某溶液中含有NaCl，既要证明Na＋的存在，又要证明Cl－的存在，证明Na＋通过焰色反应为黄色，证明Cl－的存在是加入HNO3酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀；A、C项叙述不完整，B项叙述是错误的，实验室中的任何化学试剂均不能用嘴尝。

3．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．该装置图中至少存在三处明显错误

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

解析：

选B　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。

4．下列离子方程式错误的是（　　）

A．实验室制Cl2：

MnO2＋4H＋＋2Cl－

Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O

B．在NaCl溶液中滴入AgNO3溶液：

Ag＋＋Cl－===AgCl↓

C．Cl2溶于水：

Cl2＋H2O===2H＋＋Cl－＋ClO－

D．用NaOH溶液吸收Cl2：

Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

解析：

选C　HClO为弱酸，在离子方程式中用化学式来表示，故Cl2与水反应的离子方程式为Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO。

5．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，为防止事故发生，使用前要检验氯仿是否变质，应选用的检验试剂是（　　）

A．水　　　　　　　　B．AgNO3溶液

C．NaOH溶液D．KI溶液

解析：

选B　氯仿氧化后生成COCl2（光气）和HCl，因此，用AgNO3溶液检验HCl中Cl－的存在即可判断氯仿是否变质。

6.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HCl

D．实验室制备Cl2，可用排饱和食盐水集气法收集

解析：

选D　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项不正确；实验室制取Cl2，浓盐酸起到酸性和还原剂的作用，B项不正确；用饱和食盐水除去Cl2中的HCl气体时，导气管应长进短出，C项不正确；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项正确。

7．实验室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；③在烧瓶中加入少量的MnO2，向分液漏斗中加入浓盐酸；④通过分液漏斗慢慢向烧瓶中注入浓盐酸；⑤将多余氯气用浓NaOH溶液吸收；⑥当有连续气泡出现时，开始用向上排空气法收集氯气。

A．①②③④⑤⑥B．③④②①⑥⑤

C．①④③②⑥⑤D．①③④②⑥⑤

解析：

选D　实验室制取氯气的实验步骤为：

先连接好装置，检查装置的气密性，加试剂（先固体后液体），缓缓加热，收集气体，尾气处理。

8．实验室制备氯气的化学方程式是MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋2H2O＋Cl2↑。

下列关于实验室制氯气的说法中错误的是（　　）

A．还原剂是HCl，氧化剂是MnO2

B．每生成1molCl2，转移电子2mol

C．每消耗1molMnO2，起还原作用的HCl为4mol

D．生成的氯气中含有水蒸气和HCl

解析：

选C　在MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O中，MnO2是氧化剂，HCl是还原剂，每生成1molCl2转移2mol电子，但在参加反应的4molHCl中，只有2mol被氧化，即起还原作用的HCl为2mol；由于反应加热，因此生成的氯气中含有水蒸气和HCl气体。

9．某溶液中可能含有K＋、Na＋、CO

、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________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

由步骤①确定原溶液中含有Na＋不含有K＋，由步骤②确定原溶液中含有CO

。

但不能判断原溶液中是否含有Cl－，需要用AgNO3和稀HNO3检验Cl－的存在。

答案：

（1）Na＋、CO

　K＋　Cl－

（2）取原溶液，向溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成，再加入足量稀HNO3，若白色沉淀不消失，则原溶液中存在Cl－，若白色沉淀消失，则原溶液中不存在Cl－

10．实验室里用如图所示仪器和药品来制取纯净的无水氯化铜（Cu＋Cl2

CuCl2）。

图中A、B、C、D、E、F表示玻璃管接口，接口的弯曲和伸长等部分未画出。

根据要求填写下列各小题空白。

（1）如果所制气体从左向右流向时，上述各仪器装置的正确连接顺序是（填各装置的序号）（　　　）接（　　　）接（　　　）接（　　　）接（　　　）接（　　　），其中②与④装置相连时，玻璃管接口（用装置中字母表示）应是________接________。

（2）装置②的作用是_______________________________________________________；

装置④的作用是__________________________________________________________。

（3）实验开始时，应首先检验装置的________，实验结束时，应先熄灭________处的酒精灯。

（4）在装置⑤的烧瓶中，发生反应的化学方程式为________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

制取纯净的无水CuCl2，应由Cu和纯净的Cl2加热制得，欲制得纯净的氯气需③和⑤组合制得Cl2，再经④洗去Cl2中的氯化氢，经过②除去水蒸气，最后排出的尾气用碱液吸收以防止多余的Cl2污染环境。

答案：

（1）③　⑤　④　②　①　⑥　C　B

（2）除去Cl2中的水蒸气　除去Cl2中的HCl气体

（3）气密性　①

（4）MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

1．检验氯化氢气体中是否混有Cl2，可采用的方法是（　　）

A．用干燥的蓝色石蕊试纸

B．用干燥有色布条

C．将气体通入硝酸银溶液

D．用湿润的淀粉KI试纸

解析：

选D　HClO具有漂白性，在干燥环境下，Cl2不能转变为HClO，因而无漂白性，不能与HCl气体区分。

气体通入AgNO3溶液会产生白色沉淀，因为Cl2与H2O反应也产生Cl－。

因此，用湿润的淀粉KI试纸检验Cl2的存在。

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中，澄清石灰水变浑浊，由此判断未知液中含有（　　）

A．Cl－、SO

B．Cl－、NO

C．Cl－、CO

D．Cl－、OH－

解析：

选C　能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体应是CO2，又因为加入稀HNO3后沉淀部分溶解，故原溶液中除含有CO

外，还有Cl－。

3．下列变化不能直接实现的是（　　）

①（HCl）→②（Cl2）→③[Ca（ClO）2]→④（HClO）→⑤（CO2）　

A．①→②B．②→③

C．③→④D．④→⑤

解析：

选D　HCl

Cl2

Ca（ClO）2

HClO。

以上转化均能一步直接实现，但由HClO转化成CO2不能直接实现。

4．已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应生成Cl2。

若用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的Cl2，并试验它与金属的反应。

每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是（　　）

A．①和②处B．②处

C．②和③处D．②③④处

解析：

选D　②中的NaOH溶液与Cl2反应，Cl2被吸收；③中的内部左边的导气管过短，右边的导气管过长，这样Cl2不能通过该瓶；④中试管中只有进气管没有出气管，Cl2不能进入试管，且缺少加热装置酒精灯。

5.根据氯气的物理性质，有人设计了如图所示的装置收集氯气，下列说法中正确的是（　　）

A．排空气法收集氯气：

A进气，B出气

B．排空气法收集氯气：

B进气，A出气

C．排饱和食盐水法收集氯气：

A进气，B出液

D．排氢氧化钠溶液法收集氯气：

B进气，A出液

解析：

选A　氯气的密度比空气大，排空气法收集氯气时，A项正确，B项错误；氯气在饱和食盐水中的溶解度较小，用排饱和食盐水的方法收集氯气时，应B进气，A出液，C项错误；氯气易与NaOH溶液反应，因此不能用排氢氧化钠溶液法收集氯气，D项错误。

6．现有盐酸、氯化钠、氢氧化钠和氯水四种溶液，可用来区别它们的一种试剂是（　　）

A．AgNO3B．酚酞溶液

C．紫色石蕊溶液D．饱和食盐水

解析：

选C　因盐酸、NaCl、氯水中均含有Cl－，故不能用AgNO3溶液区别；盐酸能使紫色的石蕊溶液变红；NaOH溶液能使紫色石蕊溶液变蓝；氯水能使石蕊溶液先变红后褪色，NaCl溶液与石蕊溶液无明显变化，故可选用。

7．含2molHCl的浓盐酸和足量的二氧化锰共热制氯气，生成的氯气在标准状况下的体积为（　　）

A．11.2LB．22.4L

C．小于11.2LD．大于11.2L

解析：

选C

MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

4mol　　　　　　　22.4L

2mol　　　　　　　11.2L

如果HCl完全参加反应，则生成的气体在标准状况下的体积为11.2L，但该反应中的盐酸为浓盐酸，随盐酸的浓度变小，反应不能进行，由此可知2molHCl不可能全部参加反应，则生成的气体体积在标准状况下应小于11.2L。

8．下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验，能达到实验目的的是（　　）

A．用装置甲制取氯气

B．用装