创新设计必修一第四章 第二节 第2课时.docx

1、创新设计必修一第四章 第二节 第2课时第2课时氯气的实验室制法和氯离子的检验学习目标核心素养建构1.掌握氯气的实验室制法。2掌握氯离子的检验方法。3了解卤素结构与性质。 知 识 梳 理一、氯气的制法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MnO24HCl(浓) MnCl2Cl22H2O，离子方程式为MnO24H2ClMn2Cl22H2O。(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

2、Cl2，反应的化学方程式为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。【自主思考】1含有4 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应，能生成1 mol Cl2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1 mol。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。二、Cl的检验1实验探究实验现象离子方程式加入AgNO3溶液加入稀硝酸稀盐酸产生白色沉淀沉淀不溶解AgCl=AgClNaCl溶液产生白色沉淀沉淀不溶解AgCl=AgClNa2CO3溶液产生白色沉淀沉淀溶解，放出无色气体2AgCO=Ag2CO3Ag

3、2CO32H=2AgCO2H2O自来水产生白色沉淀沉淀不溶解AgCl=AgCl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：AgCl=AgCl。(4)加入稀硝酸的目的：排除CO等离子的干扰。效 果 自 测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(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)2下列检验Cl的方法正确的是()A在某溶液中滴加AgNO3

4、溶液，若产生白色沉淀说明该溶液中有ClB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ClC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ClD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D3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

5、断水溶液中含有()ACl、SO BCl、NOCCl、CO DCl、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探究一、氯气的实验室制法【探究讨论】1用浓盐酸制Cl2，还需要哪种性质的试剂？举例说明。提示氧化剂，如MnO2、KMnO4。2用浓HCl和MnO2共热制取Cl2中有哪些杂质气体？如何除去？提示盐酸具有挥发性，故Cl2中会含有HCl、水蒸气，故可用饱和食盐水除去HCl，用浓H2SO4吸收水蒸气。3根据Cl2的密度，如何收集Cl2？用什么溶液吸收尾气中的Cl2?提示向上排空气法，NaOH溶液。【点拨提升】1反应原理化学方程

6、式：MnO24HCl(浓) MnCl2Cl22H2O，离子方程式：MnO24H2ClMn22H2OCl2。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2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O。2实验装置(1)发生装置()特点：固体液体气体。仪器：铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗等。试剂：A中盛放浓盐酸，B中盛放二氧化锰。(2)净化装置()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()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

7、小，且用此法可除去实验过程中挥发产生的HCl气体)。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()导气管要伸入液面以下。F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。特别提醒：(1)实验室制备Cl2注意事项必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应。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。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。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

8、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(如下图中所示)；除去氯气中的水蒸气可用浓硫酸(如下图中所示)或干燥的CaCl2(如下图中所示)。(3)MnO2与浓HCl反应特点浓盐酸中，部分Cl的化合价升高，4 mol HCl参加反应，被氧化的Cl为2 mol。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。【典题例证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

9、出上述图中的各处错误：_；_；_；_。(2)在改进后的装置中，下列物质的作用分别是：饱和食盐水_；浓硫酸_；NaOH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20 mL 12 molL1的盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气明显少于 0.06 mol。其主要原因有：_，_。(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，

10、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的物质的量是 0.24 mol，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的物质的量小于0.06 mol。(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)用稀盐酸与MnO2反应没有加热装置盛浓硫酸和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒两洗气瓶里进气导管和出气导管的长短颠倒(2)除去Cl2中的氯化氢除去氯气中的水蒸气吸收多余的氯气(3)ACB(4

11、)加热使HCl大量挥发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)MnO24H2ClMn2Cl22H2ONaOH溶液Cl22OH=ClClOH2O、HOH=H2O【学以致用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：3X26OH5XXO3H2O”。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

12、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：3Cl26OH5ClClO3H2O。答案(1)Cl22OH=ClClOH2O(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，

13、可能引起副反应，生成NaClO3探究二、卤素离子的检验【探究讨论】Cl检验时，为什么要加稀硝酸？中学阶段，所学的不溶于稀硝酸的白色沉淀有哪些物质？提示稀硝酸能排除CO等离子的干扰。中学阶段，不溶于稀硝酸的白色沉淀有AgCl和BaSO4。【点拨提升】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、PO，但它们的银盐沉淀溶于稀硝酸。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，AgCl=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。2AgCO=Ag2CO3，A

14、g2CO32HNO3=2AgNO3H2OCO2。PO也能与Ag发生反应生成Ag3PO4黄色沉淀，此沉淀也可溶于稀硝酸。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F加入浓硫酸，产生能腐蚀玻璃的气体。Br：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。I：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

15、变蓝色。【典题例证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

16、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【学以致用2】下列叙述正确的是()A如果加CCl4呈现紫色，证明原溶液中存在IB凡能使湿润的碘化钾淀粉试纸变为蓝色的气体一定是Cl2C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AgD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。答案D1欲除去Cl2中的少量HCl气体，可选用()ANaOH溶液 B饱和食盐水C浓硫酸 D石灰水解析

17、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B2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A3下图所示是验证氯气性质的微型实验，a、b、c、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后，立即用另一培养皿扣在上面。已知：2KMnO416HCl(浓)=2KCl5Cl22MnCl28H2O选项正确的是()选项实验现象解释或结论Aa处变蓝，b处变红棕色氧化性：Cl2Br2I2Bc处先变红，后褪色氯气与水

18、反应生成了酸性物质Cd处立即褪色氯气与水反应生成了漂白性物质De处变红色还原性：Fe2Cl解析a处变蓝，b处变红棕色只能说明氧化性：Cl2Br2，Cl2I2，A项错误；c处先变红，说明氯气与水反应生成了酸性物质，c处后褪色，是由于次氯酸具有漂白性，B项错误；d处立即褪色，说明氯气与水反应生成了酸性物质将氢氧化钠中和掉，C项错误；e处变红色是因为Fe2被氧化为Fe3，Fe3与SCN反应生成红色溶液，由此可见还原性是Fe2Cl，D项正确。答案D4下列装置应用于实验室制取氯气并回收氯化锰溶液，不能达到实验目的的是()A用装置甲制取氯气B用装置乙除去氯气中的少量氯化氢C用装置丙收集氯气并防止污染空气D

19、用装置丁分离二氧化锰和氯化锰溶液答案B课时作业基础巩固1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。答案D2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

20、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，则焰色反应为黄色；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。答案D3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

21、纸，若试纸变蓝，则氯气集满，D正确。答案D4实验室制Cl2的反应为4HCl(浓)MnO2MnCl2Cl22H2O，下列说法错误的是()A还原剂是HCl，氧化剂是MnO2B每生成1 mol Cl2，转移电子的物质的量为2 molC每消耗1 mol MnO2，起还原剂作用的HCl消耗4 molD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)MnO2MnCl2Cl22H2O可知：A.还原剂是HCl，氧化剂是MnO2，故A正确；B.每生成1 mol Cl2，转移电子的物质的量为2 mol，故B正确。C.当1 mol MnO2参加反应，起还原剂作用的HCl消耗2 mol，

22、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。答案C5用下列两种方法制取氯气：用含氯化氢146克的浓盐酸与足量的二氧化锰反应；用87克二氧化锰与足量的浓盐酸反应。则所得氯气()A比多 B比多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)MnO2MnCl2Cl22H2O，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。中n(HCl)4 mol，不能完全反应，产生的n(Cl2)1 mol，中n(MnO2)1 mol，能完全反应，制得n(Cl2)1 mol。故产生Cl2。答案A6有Na2CO3、AgNO3、

23、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，再向上述试管中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NH4NO3C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

24、没有现象；D正确，加入BaCl2溶液，则Na2CO3、AgNO3两种溶液产生沉淀。答案C7某同学用下图所示装置制备并检验Cl2的性质。下列说法正确的是()A图中：如果MnO2过量，浓盐酸就可全部消耗B图中：充分光照后，量筒中剩余气体约10 mL(条件相同)C图中：生成蓝色的烟，若在集气瓶中加入少量水，溶液呈绿色D图中：干燥的有色布条不褪色，湿润的有色布条能褪色，说明Cl2有漂白性解析A项错误，盐酸变稀到一定程度就不再反应；B项正确，发生反应：2HClO2HClO2；C项错误，生成棕色烟，加水后溶液呈蓝绿色；D项错误，Cl2无漂白性，是Cl2与水反应生成的次氯酸具有漂白性。答案B8在实验室中用浓

25、盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。下列收集Cl2的正确装置是()解析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项错误；因为Cl2比空气的密度大，Cl2应短管进，B项错误；C项该装置既能收集Cl2，又能进行尾气处理且防倒吸，正确；由于Cl2和NaOH反应，所以不能收集到Cl2，D项错误。答案C9(1)A、B、C、D、E五个集气瓶中分别充满了Cl2、O2、H2、HCl、HBr五种气体中的一种。其中：A瓶中的气体是黄绿色；D和A中的气体混合见光会爆炸；B和A中的气体混合后在瓶壁上出现橙红色液滴；将E瓶的瓶盖打开，在潮湿空气中会出现白雾。根据以上现象判断各瓶气体分别是：A_，B._，C._，D._，E._。(2)按要求书写化学方程式：反应物中，溴元素被氧化_