第2課時氯氣的實驗室制法氯離子的檢驗[核心素養發展目標]1.通過實驗室制氯氣的實驗操作，培養實驗能力與創新意識，構建氣體制備思維模型。2.通過氯離子的檢驗方法，構建離子檢驗的思維模型和檢測方法。一、氯氣的實驗室制法1．實驗原理在實驗室中，通常用濃鹽酸和二氧化錳在加熱條件下反應來制取氯氣。化學方程式：MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，離子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O，該反應的氧化劑為MnO2，濃鹽酸既表現還原性，又表現酸性。思考1(1)MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。反應中氧化劑和還原劑的個數之比是多少？提示由氧化產物和還原產物的個數可知，氧化劑和還原劑的個數之比是1∶2。(2)含有146gHCl的濃鹽酸與足量的MnO2反應，能生成71gCl2嗎？提示不能。有兩個原因：一是隨著反應的進行，鹽酸濃度變小，Cl－的還原性減弱，MnO2不能再氧化HCl，此反應不再進行；二是濃鹽酸有揮發性。2．儀器裝置主要儀器有鐵架臺、酒精燈、圓底燒瓶、分液漏斗、洗氣瓶、集氣瓶、燒杯等。Cl2的制備、凈化、收集、尾氣處理裝置如圖所示。發生裝置固體＋液體eq\o(→,\s\up7(△))氣體凈化裝置(洗氣瓶)先通過飽和食鹽水除去HCl，再通過濃H2SO4除去水蒸氣收集裝置用向上排空氣法收集驗滿方法①觀察法(黃綠色)；②濕潤的淀粉-KI試紙，其原理是Cl2＋2KI=2KCl＋I2，淀粉遇置換出的I2變藍色；③濕潤的藍色石蕊試紙(先變紅后褪色)尾氣處理裝置盛有NaOH溶液的燒杯，NaOH溶液作用為吸收過量Cl2，防止污染空氣思考2(1)實驗室也可以用濃鹽酸和高錳酸鉀制取氯氣，其產物除氯氣外，還會生成KCl、MnCl2和H2O，試寫出其反應的化學方程式并指出反應中氧化劑和還原劑的個數之比為多少？提示2KMnO4＋16HCl(濃)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。氧化劑為KMnO4、還原劑為HCl，兩者個數之比為1∶5。(2)氯氣有毒，實驗中處理尾氣可以用氫氧化鈉溶液，能否用飽和石灰水代替，為什么？提示不能。即使是飽和石灰水，溶液中Ca(OH)2的含量也很低，不能把多余Cl2完全吸收。方法導引設計氣體制備的基本思路1．判斷正誤(1)實驗室制取的Cl2中混有HCl氣體，可通過盛有堿石灰的干燥管除去()(2)MnO2與稀鹽酸在加熱條件下也可制取Cl2()(3)在實驗室制取Cl2的試劑中，HCl只做還原劑()(4)實驗室可以用排水法收集Cl2()答案(1)×(2)×(3)×(4)×2．在制備氯氣時有如下操作，操作順序正確的是()①連接好裝置，檢查氣密性；②緩緩加熱，使氣體均勻逸出；③在圓底燒瓶中加入二氧化錳粉末；④從盛有濃鹽酸的分液漏斗中將濃鹽酸緩緩滴入燒瓶中；⑤將多余的氯氣用氫氧化鈉溶液吸收；⑥用向上排空氣法收集氯氣。A．①②③④⑤⑥ B．③④②①⑥⑤C．①④③②⑥⑤ D．①③④②⑥⑤答案D解析加入藥品制備氣體前需要先檢查裝置的氣密性，只有氣密性良好時才能加入試劑制備氣體，①應為第一步操作；一般是先加固體后加液體，③在④之前；只有待藥品裝好后才可加熱，②在③④之后。二、氯離子的檢驗在三支試管中分別加入2～3mL稀鹽酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液，然后各滴入幾滴AgNO3溶液，再分別加入少量稀硝酸，觀察現象，填寫下表：試液2～3mL實驗現象離子方程式滴入幾滴硝酸銀溶液加入少量稀硝酸①稀鹽酸有白色沉淀生成沉淀不溶解Cl－＋Ag＋=AgCl↓②NaCl溶液有白色沉淀生成沉淀不溶解Cl－＋Ag＋=AgCl↓③Na2CO3溶液有白色沉淀生成沉淀溶解，有氣泡產生COeq\o\al(2－,3)＋2Ag＋=Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋=2Ag＋＋CO2↑＋H2O思考通過上述實驗探究，總結氯離子的檢驗方法，并說明加入試劑的目的。提示取少量被檢測溶液于試管中，滴加適量稀硝酸，然后滴入AgNO3溶液，若產生白色沉淀，則被檢測溶液中含有Cl－，若無白色沉淀則無Cl－。加入AgNO3溶液的目的是檢驗Cl—，加稀硝酸酸化的目的是排除COeq\o\al(2－,3)等的干擾，因為Ag2CO3可溶于稀硝酸，而AgCl不溶。1．判斷正誤(1)某溶液中滴加AgNO3溶液后有白色沉淀生成，則該溶液中一定含有Cl－()(2)檢驗Cl2中是否混有HCl，可通入AgNO3溶液中，若有白色沉淀產生，說明Cl2中混有HCl()(3)檢驗Na2CO3溶液中是否有NaCl雜質，可先加AgNO3溶液，再加過量的稀鹽酸，若沉淀不溶解，則有NaCl雜質()答案(1)×(2)×(3)×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，有無色無味的氣體生成，將氣體通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁，由此判斷該溶液中含有()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解析根據題給現象，生成的白色沉淀部分溶于稀硝酸，且產生使澄清石灰水變渾濁的氣體，則原溶液中存在COeq\o\al(2－,3)和Cl－。氯離子檢驗的答題模板取少量被檢測溶液于試管中，滴加適量稀硝酸，然后滴入AgNO3溶液，若產生白色沉淀，則被檢測溶液中含有Cl－，若無白色沉淀則無Cl－。1．(2022·南京高一質檢)下列關于Cl2制取、凈化、性質及尾氣吸收的實驗原理與裝置能達到實驗目的的是()甲乙丙丁A．用裝置甲制取Cl2B．用裝置乙除去Cl2中的HClC．用裝置丙驗證Cl2的氧化性D．用裝置丁吸收多余的Cl2答案C解析濃鹽酸和二氧化錳制取氯氣需要加熱，圖中缺少加熱裝置，無法得到氯氣，故A錯誤；通入的氣體會將飽和NaCl溶液通過導管排出，所以無法除雜，故B錯誤；氯氣和Na2S反應生成淡黃色沉淀S，可以用Na2S溶液檢驗氯氣的氧化性，故C正確；1體積的水能溶解2體積的氯氣，不能用水進行尾氣處理，應該用NaOH溶液，故D錯誤。2．(2022·北京校級月考)欲用如圖所示裝置制備干燥的氯氣，下列相關說法正確的是()A．燒瓶內裝入的固體是MnO2B．按氣流方向，裝置的連接順序是aedcbgfcbhC．裝置乙可干燥氯氣，防止裝置戊中水蒸氣進入集氣瓶D．可用干燥的淀粉碘化鉀試紙檢驗氯氣答案C解析MnO2與濃鹽酸反應需要加熱，裝置甲沒有加熱裝置，故A錯誤；收集Cl2的方法應為向上排空氣法，裝置的連接順序是aedcbfgcbh，故B錯誤；裝置乙是干燥裝置，實驗目的是制得干燥的氯氣，裝置乙要用到兩次，既要除去生成Cl2中的水蒸氣，又要防止戊中的水蒸氣進入，故C正確；檢驗氯氣需要濕潤的淀粉碘化鉀試紙，故D錯誤。3．有一包白色固體，它可能含有KCl、K2CO3、KNO3中的一種或幾種，現進行如下實驗：①溶于水，得無色溶液；②向上述溶液中滴加AgNO3溶液，生成白色沉淀；③再滴加稀硝酸，沉淀減少但不完全消失，同時有氣泡生成。根據上述現象判斷：(1)白色固體一定含有的成分是________，可能含有的成分是________。(2)寫出上述實驗中有關反應的離子方程式：_________________________________________。答案(1)KCl和K2CO3KNO3(2)Ag＋＋Cl－=AgCl↓、2Ag＋＋COeq\o\al(2－,3)=Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋=2Ag＋＋H2O＋CO2↑解析由②產生白色沉淀知，可能含有K2CO3和KCl中的一種或兩種；由③沉淀減少且有氣泡生成知，一定含有K2CO3；由沉淀不完全消失可知，一定含有KCl。題組一氯氣的實驗室制法1．某同學設計了如圖所示的裝置制備氯氣，其中分液漏斗與燒瓶瓶塞之間連接一段橡膠管。下列對其作用的敘述正確的是()A．防止氯氣造成大氣污染B．使反應的氯氣循環使用C．使分液漏斗中的液體更容易流入燒瓶D．使燒瓶內的壓強與大氣壓保持一致答案C解析制備氯氣時，分液漏斗中盛放濃鹽酸，燒瓶中盛放二氧化錳，若燒瓶內壓強大時液體不易流下，若分液漏斗與燒瓶瓶塞之間連接一段橡膠管，其作用為使燒瓶內的壓強與分液漏斗中保持一致，便于液體順利流下，故C正確。2．下列實驗裝置能達到實驗目的的是()A．圖①用于氯氣的制取B．圖②用于證明氯氣具有漂白性C．圖③用于吸收多余的氯氣D．圖④用于除去氯氣中的氯化氫氣體答案D解析二氧化錳和濃鹽酸反應須加熱，A錯誤；氯氣本身無漂白性，氯氣與水反應生成的次氯酸有漂白性，B錯誤；Ca(OH)2溶解度小，不能保證氯氣被完全吸收，C錯誤；HCl氣體極易溶于水且Cl2在飽和食鹽水中溶解度較小，D正確。3．舍勒發現氯氣是在1774年，當時他正在研究軟錳礦(二氧化錳)，當他使軟錳礦與濃鹽酸混合并加熱時，產生了一種黃綠色的氣體，這種氣體的強烈的刺激性氣味使舍勒感到極為難受。后來，人們又通過氯堿工業制備氯氣，它是一種重要的化工原料。對于反應MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，下列說法正確的是()A．可用向下排空氣法收集Cl2B．H2O是還原產物C．二氧化錳和濃鹽酸在常溫下也可以反應D．HCl是還原劑答案D4．實驗室制備氯氣的裝置如下，以下裝置中最多有幾處錯誤()A．4B．5C．7D．9答案C解析該圖存在的錯誤有①實驗室制氯氣選用MnO2與濃鹽酸反應；②應選用分液漏斗；③給圓底燒瓶加熱時要墊陶土網；④該反應需要加熱；⑤除雜時先除去HCl再用濃硫酸干燥，順序反了；⑥因為氯氣的密度大于空氣，所以收集氯氣時要長管進短管出；⑦氯氣有毒，需要加尾氣處理裝置；綜合以上分析，該裝置中有7處錯誤，故選C。題組二氯氣的實驗室制法與性質綜合應用5．實驗室也可以用KMnO4和濃鹽酸反應制取Cl2，反應的化學方程式為2KMnO4＋16HCl(濃)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。現用如圖所示裝置制取純凈的無水CuCl2(部分儀器和夾持裝置已略去)。下列說法正確的是()A．裝置C中試劑是飽和食鹽水，目的是除去HCl氣體B．實驗過程中，硬質玻璃管中產生大量藍色的煙C．將裝置A中的KMnO4直接換為MnO2，也可完成該實驗D．實驗時，應先打開A中分液漏斗的活塞，再加熱裝置D答案D解析裝置A用KMnO4和濃鹽酸反應制取Cl2，制得的Cl2中會混有揮發出的HCl和水蒸氣，裝置B中的試劑是飽和食鹽水用來除去HCl，裝置C中試劑是濃硫酸，目的是干燥氯氣，保證進入裝置D的是純凈的Cl2，進而制得CuCl2，最后的裝置E盛裝的試劑是NaOH，用來吸收多余的Cl2。根據分析，裝置C中試劑是濃硫酸，目的是干燥氯氣，A錯誤；銅在氯氣中燃燒，產生棕黃色的煙，B錯誤；MnO2與濃鹽酸常溫下不反應，C錯誤；應先打開裝置A中分液漏斗的活塞，當產生的氯氣充滿整套裝置時，再點燃裝置D處酒精燈，D正確。6．(2023·南昌調研)如圖為某同學用高錳酸鉀和濃鹽酸制備氯氣，驗證氯氣性質的實驗裝置。下列相關說法錯誤的是()A．脫脂棉中的無水氯化鈣可以用堿石灰代替B．該實驗裝置可證明干燥的氯氣沒有漂白作用C．濕潤藍色石蕊試紙先變紅，但也不能說明生成了酸性物質D．淀粉碘化鉀試紙先變藍后褪色，說明氯氣將I2氧化答案A解析無水氯化鈣的作用是干燥氯氣，堿石灰會與氯氣反應，因此脫脂棉中的無水氯化鈣不能用堿石灰代替，故A錯誤；從左邊出來的干燥氯氣，先與干燥品紅試紙接觸，品紅試紙不褪色，說明干燥的氯氣沒有漂白作用，故B正確；由于HCl易揮發，揮發的HCl可使濕潤藍色石蕊試紙先變紅，故不能說明生成了酸性物質，故C正確；淀粉碘化鉀試紙先變藍后褪色，先變藍，是碘離子被氯氣氧化為單質碘，淀粉遇單質碘變藍，后褪色，說明氯水將I2氧化，故D正確。題組三氯離子的檢驗7．檢驗Cl－時要用到AgNO3溶液和稀HNO3，其中加入稀HNO3的目的是()A．加速反應的進行B．排除某些雜質離子的干擾C．生成不溶于水的沉淀D．增大沉淀的生成量答案B解析AgCl沉淀不溶于稀硝酸，但碳酸銀、硫酸銀、氫氧化銀等溶于稀硝酸，故檢驗Cl－時要用到AgNO3溶液和稀HNO3，其中加入稀HNO3的目的是排除雜質離子的干擾，故B正確。8．自來水廠常用氯氣對生活用水進行殺菌消毒。市場上有些不法商販為牟取暴利，用這樣的自來水冒充純凈水(離子的濃度非常低)出售，給人們的生活造成了一定的不良影響。在下列化學試劑中，可以用于鑒別這種自來水和純凈水的是()A．酚酞溶液 B．氯化鋇溶液C．氫氧化鈉溶液 D．硝酸銀溶液答案D解析Cl2消毒過的自來水中含有HCl和HClO，用AgNO3溶液即可鑒別，產生白色沉淀的是自來水，不產生沉淀的是純凈水。9．歷史上曾有化學家用以下方法制取氯氣，反應原理如圖所示。下列推斷不正確的是()A．反應Ⅰ屬于復分解反應B．反應Ⅱ的化學方程式為2CuCl2＋O2=2Cl2＋2CuOC．CuCl2是整個過程的催化劑D．該方法制取氯氣的主要原料是鹽酸和氧氣答案C解析反應Ⅰ中CuO與HCl反應，生成氯化銅和水，為復分解反應，故A正確；反應Ⅱ中氧氣與氯化銅反應，化學方程式為2CuCl2＋O2=2Cl2＋2CuO，故B正確；由圖知，CuO為催化劑，故C錯誤；由Ⅰ、Ⅱ可知，總反應為HCl與氧氣反應生成氯氣和水，則該方法制取氯氣的主要原料是鹽酸和氧氣，故D正確。10．Cl2和H2O2是高中階段最常見的兩種氧化劑，經查閱資料，Cl2氧化能力略強于H2O2，為了驗證Cl2能否將H2O2氧化，某學生設計了如圖所示的實驗裝置進行實驗(C中是30%雙氧水，酒精燈和夾持裝置略去)。將濃鹽酸注入圓底燒瓶A(其中黑色粉末是二氧化錳)，反應一段時間后關閉止水夾，試管D中的現象為液面下降，長頸漏斗中液面上升，試管D中的氣體為無色，經檢驗氣體能使帶火星的木條復燃。除反應H2O2＋Cl2=2HCl＋O2可能發生外，對試管D中氣體來源的判斷最不可能的是()A．D中的氣體為B中HClO分解產生的氧氣B．D中的氣體為C中H2O2和HClO分解產生的氧氣C．D中的氣體為D中NaClO分解產生的氧氣D．D中的氣體是C中生成的氧氣和少量沒有排凈的空氣答案C解析氯氣在飽和食鹽水中的溶解度比較小，溶解的少量氯氣與水反應生成HClO，HClO易分解生成氧氣，故D中的氣體可能為B中HClO分解產生的氧氣，故A不符合；裝置C中，氯氣與水反應生成HClO，HClO易分解生成氧氣，D中的氣體可能為C中H2O2和HClO分解產生的氧氣，故B不符合；裝置D中氯氣與氫氧化鈉反應生成NaClO，NaClO不易分解，D中的氣體不可能為D中NaClO分解產生的氧氣，故C符合。11．有Na2CO3、AgNO3、BaCl2、HCl和NH4NO3五瓶無標簽溶液，為鑒別它們取四支試管，每支試管分別裝入上述一種溶液，再向上述試管中加入少許剩下的一種溶液，下列敘述錯誤的是()A．若有三支試管出現沉淀時，則后加入的是AgNO3溶液B．全部沒有明顯現象時，則后加入的是NH4NO3C．一支試管出現氣泡，兩支試管出現沉淀時，則后加入的是HCl溶液D．若只有兩支試管出現沉淀，其余兩支試管無明顯現象時，則后加入的是BaCl2溶液答案C解析A正確，因為AgNO3溶液與Na2CO3、BaCl2、HCl反應均有白色沉淀生成，和NH4NO3溶液不反應；B正確，NH4NO3和上述溶液均不反應；C錯誤，加入HCl溶液后，一種(Na2CO3)溶液出現氣泡，一種(AgNO3)溶液出現沉淀，其他沒有現象；D正確，加入BaCl2溶液，則Na2CO3、AgNO3兩種溶液產生沉淀。12．如圖所示，某小組同學擬用如圖儀器，在實驗室中制備干燥、純凈的氯氣。請完成下列空白。(1)上述儀器正確連接后應進行的操作是___________________________________。(2)實驗室制備氯氣反應的化學方程式是________________________________。(3)飽和食鹽水的作用是__________________，濃硫酸的作用是__________________。(4)為防止污染空氣，實驗時如圖燒杯所盛溶液化學式為__________________，發生反應的離子方程式是________________________________________________。(5)下列說法正確的是________(填字母)。A．鈉、鐵和銅都能和氯氣反應，生成金屬氯化物B．液氯是氯氣的水溶液，它能使干燥的有色布條褪色C．氫氣在氯氣中燃燒，發出蒼白色火焰D．氯水中含有次氯酸，氯水具有殺菌、漂白作用答案(1)檢查裝置氣密性(2)MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(3)除去氯氣中的HCl干燥氯氣(4)NaOH2OH－＋Cl2=Cl－＋ClO－＋H2O(5)ACD解析(2)實驗室用二氧化錳和濃鹽酸制備氯氣，反應的化學方程式是MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(5)鈉、鐵和銅都能和氯氣反應，生成氯化鈉、氯化鐵、氯化銅，故A正確；液氯是氯氣單質，它不能使干燥的有色布條褪色，故B錯誤；氫氣在氯氣中燃燒，發出蒼白色火焰，生成HCl，故C正確。13．(2022·河南新鄉高一月考)Ⅰ.氯氣是一種重要的化工原料，氯氣及其化合物在自來水的消毒、農藥的生產、藥物的合成等領域都有著重要的應用。(1)Ca(ClO)2中Cl的化合價為________________，Ca(ClO)2具有較強的____________(填“氧化”或“還原”)性，是常用的漂白粉的有效成分。(2)黃色氣體ClO2可用于污水殺菌和飲用水凈化。①KClO3與SO2在強酸性溶液中反應可制得ClO2，SO2被氧化為SOeq\o\al(2－,4)，該反應的離子方程式為________________________________________________________________________。②NaClO可將酸性廢水中的Fe2＋氧化為Fe3＋，本身被還原為NaCl，該反應過程中氧化劑與還原劑的個數之比為____________________。Ⅱ.某學生設計如圖所示的實驗裝置，利用氯氣與潮濕的消石灰反應制取少量漂白粉(該反應放出熱量)，回答下列問題(消石灰為氫氧化鈣)：(3)在A裝置中用固體二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應制取氯氣，寫出該反應的離子方程式：________________________________________________________________________。(4)C裝置的作用是____________________