第四章第一节第2课时 氯气与碱反应及Cl的检验.docx

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第四章第一节第2课时氯气与碱反应及Cl的检验

第2课时　氯气与碱反应及Cl－的检验

[学习目标定位]　1.掌握氯气与碱的反应，认识含氯化合物在生产中的应用和对生态环境的影响，增强“社会责任”意识。

2.了解氯气的实验室制备原理和实验装置。

3.掌握Cl－的检验方法。

一、氯气与碱的反应

1．与氢氧化钠溶液反应——制取漂白液

（1）制取反应的化学方程式：

Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。

（2）离子方程式：

Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。

（3）漂白液的有效成分是次氯酸钠。

2．与石灰乳反应——制取漂白粉

（1）制取反应的化学方程式：

2Ca（OH）2＋2Cl2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O。

（2）漂白粉的成分是CaCl2、Ca（ClO）2，有效成分是Ca（ClO）2；漂粉精的主要成分是Ca（ClO）2。

（3）漂白粉的主要漂白原理：

利用复分解反应原理，漂白粉中的次氯酸钙与酸（如盐酸或碳酸等）反应生成具有漂白性的次氯酸。

（4）漂白粉长期露置于空气中，最终会生成氯化钙而失效，有关反应的化学方程式：

①Ca（ClO）2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO；

②2HClO

2HCl＋O2↑；

③CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。

（1）氯气的溶解度不大，而且生成的次氯酸很不稳定，不便于保存，而次氯酸盐性质稳定，常用氯气与碱反应制取漂白粉。

（2）漂白粉在空气中保存不当会变质。

因此漂白粉和漂粉精的保存方法是密封、避光并置于阴凉干燥处。

例1　在抗震救灾中要用大量漂白粉和漂白液杀菌消毒。

下列说法中正确的是（　　）

A．漂白粉是纯净物，漂白液是混合物

B．漂白粉的有效成分是Ca（ClO）2

C．工业上将氯气通入澄清石灰水制取漂白粉

D．漂白液的有效成分是Na2O2

答案　B

解析　漂白粉的主要成分是氯化钙和次氯酸钙，有效成分是次氯酸钙，是混合物；漂白液的主要成分是氯化钠和次氯酸钠，有效成分是次氯酸钠，是混合物。

例2　用漂白粉溶液浸泡过的有色布条晾置在空气中一段时间，漂白效果更好，原因是（　　）

A．漂白粉被氧化了

B．有色布条被空气中的氧气氧化了

C．漂白粉跟空气中的CO2充分反应，生成了较多量的HClO

D．漂白粉溶液蒸发掉部分水，其浓度增大

答案　C

解析　晾置在空气中一段时间漂白效果更好是因为漂白粉跟空气中的CO2充分反应，生成较多量的HClO。

二、氯气的实验室制法

1．反应原理

实验室常用强氧化剂（如MnO2、KMnO4等）氧化浓盐酸等来制取氯气：

MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

2KMnO4＋16HCl（浓）===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O

2．仪器装置

（1）气体发生装置类型：

固＋液

气

（2）发生装置所用仪器的名称为分液漏斗、圆底烧瓶。

（3）装置C的作用是除去Cl2中少量的HCl气体。

（4）装置D的作用是干燥氯气（或除去氯气中的水蒸气）。

3．收集方法

（1）向上排空气法（氯气密度大于空气）。

（2）排饱和食盐水法（氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度很小，用此法可除去实验中挥发产生的氯化氢气体）。

4．验满方法

（1）将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。

（2）将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。

5．尾气处理

（1）仪器装置图中烧杯F中盛放的液体是NaOH溶液。

（2）该液体的作用是吸收过量的氯气，防止污染环境。

例3　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　A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；B中盛放的NaOH溶液吸收氯气，不能净化Cl2，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。

例4　如图所示装置可用于二氧化锰与浓盐酸在加热条件下制取氯气，并利用产物进行后续实验，请填写下列空白：

（1）写出二氧化锰与浓盐酸反应的化学方程式：

____________________________________

________________________________________________________________________。

（2）在该反应中，HCl充当的是____________（填“氧化剂”或“还原剂”）。

（3）洗气瓶B中盛有饱和食盐水，洗气瓶C中盛有品红溶液，在洗气瓶D中放有石灰乳，则C瓶中观察到的现象是______________________；D瓶中发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________。

（4）若反应产生了标况下11.2L的氯气，则参与氧化还原反应的HCl的物质的量是________mol。

答案　

（1）4HCl（浓）＋MnO2

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

（2）还原剂

（3）品红溶液褪色　2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O

（4）1

思维启迪

（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。

三、氯离子的检验

1．在5支试管中分别加入2～3mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液、自来水、蒸馏水，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：

实验现象

滴入几滴AgNO3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

②NaCl溶液

有白色沉淀生成

沉淀不溶解

③Na2CO3溶液

有白色沉淀生成

沉淀溶解，有气泡产生

④自来水

有少量白色沉淀生成

沉淀不溶解

⑤蒸馏水

无明显变化

无明显变化

2.请写出上述实验中有关的化学方程式：

②NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3；

③Na2CO3＋2AgNO3===Ag2CO3↓＋2NaNO3，

Ag2CO3＋2HNO3===CO2↑＋H2O＋2AgNO3；

④Cl2＋H2O===HCl＋HClO，

HCl＋AgNO3===AgCl↓＋HNO3。

　氯离子（Cl－）的检验方法

（1）方法：

先加稀HNO3溶液，再加AgNO3溶液。

（2）现象：

产生白色沉淀。

（3）原理：

Ag＋＋Cl－===AgCl↓。

（4）加稀硝酸的目的：

排除CO

等离子的干扰。

例5　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－

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CO

和Cl－。

例6　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，得到无色溶液；

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）白色固体中一定含有的成分是______________，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K2CO3　KNO3　

（2）Ag＋＋Cl－===AgCl↓、2Ag＋＋CO

===Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑

解析　三种物质溶于水均得到无色溶液，且相互之间不反应；加入AgNO3溶液生成白色沉淀，说明固体中可能含KCl、K2CO3或两者中的一种；滴加稀HNO3，沉淀量减少说明固体中含有K2CO3，沉淀不完全消失说明固体中含有KCl。

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）工业上将氯气通入澄清石灰水制取漂白粉（　　）

（2）漂白粉在空气中久置不可能发生氧化还原反应（　　）

（3）漂白粉在空气中不稳定，所以可用于漂白纸张（　　）

（4）实验室制取干燥、纯净的氯气，可依次通过浓硫酸、饱和食盐水（　　）

（5）检验Cl－时，要加稀硝酸排除其他离子的干扰（　　）

（6）1molCl2与足量的NaOH溶液反应，转移电子数为2NA（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）√　（6）×

2．已知：

2Ca（OH）2＋2Cl2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O，下列关于该反应的说法正确的是（　　）

A．工业上可用来制取漂白粉

B．属于复分解反应

C．氯元素只被还原

D．还原产物与氧化产物的质量比为1∶1

答案　A

解析　氯气与氢氧化钙溶液反应，生成氯化钙（还原产物）和次氯酸钙（氧化产物），二者的物质的量之比为1∶1；该反应中氯气既是氧化剂又是还原剂，氯元素既被氧化又被还原。

3．“84消毒液”在日常生活中被广泛使用，该消毒液无色，pH大于7，对某些有色物质有漂白作用。

已知，强碱弱酸形成的盐溶液呈碱性，则你认为“84消毒液”的有效成分是（　　）

A．氯化氢B．次氯酸钠

C．高锰酸钾D．碳酸钠

答案　B

解析　pH大于7，说明溶液显碱性，氯化氢溶于水显酸性；“消毒液无色”，高锰酸钾溶液显紫红色；碳酸钠溶液虽显碱性，但碳酸钠不能杀菌消毒。

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

5．下列检验Cl－的方法正确的是（　　）

A．向某溶液中滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀说明该溶液中有Cl－

B．向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．向某溶液中先滴加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．向某溶液中滴加用HNO3酸化的AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明溶液中有Cl－

答案　D

解析　可能有CO

、SO

等的干扰，A错误；加入盐酸，引入Cl－，B、C错误；硝酸酸化排除CO

等其他离子的干扰，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。

[对点训练]

题组一　氯气与碱的反应及其应用

1．某高速公路一辆载有35吨液氯的槽罐车与一辆货车相撞，导致槽罐车中液氯大面积泄漏，造成多人伤亡。

下列处理方法和过程合理的是（　　）

A．将人群转移到地势较低的地方，等待营救

B．将槽罐车推入附近的水塘中，撒上石灰

C．用高压水枪向空中喷洒大量酸性溶液

D．被转移人群可戴上用氢氧化钠处理过的口罩

答案　B

解析　氯气的密度比空气大，人群应转移到地势较高处；氯气能与石灰发生反应而与酸不反应；氢氧化钠对皮肤有强烈的腐蚀作用。

2．有关漂白粉的下列说法中，错误的是（　　）

A．漂白粉是混合物，其有效成分是次氯酸钙

B．为了提高漂白粉的漂白效果，使用时可加少量盐酸

C．漂白粉长期敞口放置在空气中会变质失效

D．漂白粉能与少量二氧化碳、水反应生成碳酸氢钙和次氯酸

答案　D

解析　漂白粉的主要成分是次氯酸钙和氯化钙，有效成分是次氯酸钙，在酸性条件下易生成次氯酸具有漂白作用；漂白粉在空气中敞口存放，会与空气中的二氧化碳、水反应生成次氯酸，次氯酸不稳定易分解，使漂白粉失效。

3．向盛有氯气的三个集气瓶中，分别注入约五分之一的液体并振荡，观察下图所记录的现象，其中判断各瓶所注入的液体正确的是（　　）

A．①中为硝酸银溶液

B．②中为氢氧化钠溶液

C．③中为蒸馏水

D．③中为澄清石灰水

答案　C

解析　瓶①中氯气完全被吸收，加入的是碱溶液；瓶②中氯气完全被吸收，有白色沉淀生成，加入的可能是硝酸银溶液；瓶③中氯气部分被吸收，得到浅黄绿色氯水溶液，加入的是蒸馏水。

题组二　氯气的实验室制法

4．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．每生成1mol氯气，就要转移2mol电子

C．该反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋4Cl－

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）

MnCl2＋2H2O＋Cl2↑可知，二氧化锰是氧化剂，盐酸部分作还原剂，部分起酸的作用；每生成1mol氯气，转移2mol电子，4mol浓盐酸中有2mol被氧化成氯气；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。

5．将0.2molMnO2和50mL12mol·L－1的盐酸混合后缓缓加热，向反应完全后的溶液中加入足量AgNO3溶液，则生成的AgCl沉淀的物质的量（不考虑盐酸的挥发）（　　）

A．等于0.3molB．小于0.3mol

C．在0.3～0.6mol之间D．以上结论均不正确

答案　C

解析　本题易错之处在于没有考虑到盐酸浓度降低到一定程度后，MnO2与HCl不再继续反应，因而错选A。

由题意可知n（HCl）＝0.6mol，根据化学方程式MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O可判断出MnO2过量。

若0.6molHCl完全反应，则有0.3molHCl被氧化，反应后的溶液中存在0.3molCl－，加入足量AgNO3溶液生成0.3molAgCl。

但随着反应的进行，盐酸的浓度减小，而稀盐酸与MnO2不反应，所以实际被氧化的HCl的物质的量必然小于0.3mol，即反应后溶液中存在的Cl－的物质的量大于0.3mol，故加入足量AgNO3溶液产生的AgCl的物质的量大于0.3mol，小于0.6mol，C项正确。

6．在实验室利用浓盐酸和二氧化锰制氯气，制备装置中应使用分液漏斗而不能使用长颈漏斗，下列有关理由叙述错误的是（　　）

A．防止氯气扩散到空气中造成污染

B．便于控制加入盐酸的量

C．长颈漏斗便于添加液体

D．尽量避免氯化氢挥发到空气中

答案　C

解析　用分液漏斗既可防止氯化氢气体和氯气挥发污染环境，同时又可控制滴加盐酸的量和快慢，从而控制反应速率，提高盐酸的利用率。

7．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

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。

题组三　氯离子的检验

8．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。

9．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

答案　B

解析　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。

题组四　氯及其化合物性质的应用

10．（2018·福州三中期末）能使湿润的KI淀粉试纸变蓝的是（　　）

①氯水　②溴水　③碘水　④氯化钠　⑤溴化钾

A．①②B．①②③

C．①②④D．①③⑤

答案　B

解析　①氯水与KI反应生成碘，②溴水与KI反应生成碘，③碘水中含有碘，①②③均可使KI淀粉试纸变蓝色，正确；④氯化钠与KI不反应，无碘单质生成，⑤溴化钾不能氧化碘离子生成碘单质，所以④⑤不能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，错误；答案选B。

11．利用下列装置可以制备无水氯化铁。

下列有关说法正确的是（　　）

A．烧瓶B中制备氯气的反应物为二氧化锰和稀盐酸

B．装置C、D中分别盛有浓硫酸、饱和食盐水

C．装置E和装置F之间需要增加一个干燥装置，才能制得无水氯化铁

D．装置F的目的是检验有无氯气逸出

答案　C

解析　干燥装置应在除杂装置后，装置C、D中分别盛有饱和食盐水、浓硫酸；装置F中挥发出的水蒸气易逆行进入装置E，需在装置E、F之间增加干燥装置；装置F是尾气吸收装置。

12．某溶液中阳离子只含K＋，其中Cl－、Br－、I－的个数比为1∶2∶3，欲使这些离子个数比变为3∶2∶1，需要通入的氯分子与原溶液中I－的个数比应为（　　）

A．1∶2B．2∶1

C．1∶3D．3∶1

答案　C

解析　将比例看成具体物质的量，即Cl－、Br－、I－分别是1mol、2mol、3mol，还原性强弱顺序：

Cl－

[综合强化]

13．某化工厂生产的漂白粉，产品说明书如下：

漂白粉使用说明书

主要成分：

次氯酸钙、氯化钙

用法用量：

每次取漂白粉2g，水1000mL，配成0.2%～0.3%的浊液。

将病人用具浸泡其中5～10分钟，如需要，浓度可提高，时间可延长。

注意事项：

……

回答下列问题：

（1）请你为漂白粉写一份保存、使用的注意事项（不超过35字）________________________。

（2）用化学方程式表示：

①漂白粉的生产原理：

____________________________________________________；

②一般情况下，漂白粉失效的主要原因：

______________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）密封、避光保存在阴凉处，随配随用，勿接触皮肤，不能用以漂洗丝、毛织品等

（2）①2Ca（OH）2＋2Cl2===Ca（ClO）2＋CaCl2＋2H2O

②Ca（ClO）2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO、2HClO

2HCl＋O2↑

14．常温下，A是可用来对自来水进行消毒的黄绿色单质气体，A、B、C、D、E都含X元素，其转化关系如图所示：

（1）请分别写出下列物质的化学式（如为溶液请填溶质的化学式）：

A________、B________、D________。

（2）写出下列反应的化学方程式或离子方程式（请注明反应条件）：

A＋H2O（离子方程式）：

_______________________________________________________；

A＋NaOH（离子方程式）：

______________________________________________________；

D―→A（化学方程式）：

________________________________________________________。

答案　

（1）Cl2　HClO　HCl

（2）Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO

Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

4HCl（浓）＋MnO2

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

解析　由题意可知A为氯气，B为次氯酸，D为氯化氢，C为氯化钠，E为次氯酸钠。

15．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）E　C　D　A　B　H　G　F

（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）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

②2NaOH＋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，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。