24秋-25春人教版化學(xué)必修第一冊 11 第二章 第二節(jié) 第2課時 氯氣的實驗室制法 氯離子的檢驗

第二章海水中的重要元素——鈉和氯第二節(jié)氯及其化合物第2課時氯氣的實驗室制法氯離子的檢驗學(xué)習(xí)任務(wù)目標(biāo)1.能說出氯氣的實驗室制法，通過科學(xué)探究掌握氯氣的實驗室制法。2.知道氯離子的檢驗步驟和方法，形成氯離子的檢驗?zāi)Ｐ?。一、氯氣的實驗室制?.實驗原理：實驗室用MnO2和濃鹽酸加熱反應(yīng)制取Cl2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO2＋4HCl(濃)△MnCl2＋2H2O＋Cl22.實驗裝置儀器a的名稱：分液漏斗。儀器b的名稱：圓底燒瓶。3.實驗裝置的作用(1)裝置A：制備氯氣。反應(yīng)的離子方程式為MnO2＋4H＋＋2Cl－△Mn2＋＋Cl2↑(2)裝置B：收集氯氣。該方法屬于向上排空氣法。(3)裝置C：尾氣吸收。反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cl2＋2NaOHNaClO＋NaCl＋H2O二、氯離子的檢驗1.實驗探究物質(zhì)實驗現(xiàn)象離子方程式加入AgNO3溶液加入稀硝酸稀鹽酸產(chǎn)生白色沉淀沉淀不溶解Ag＋＋Cl－AgClNaCl溶液產(chǎn)生白色沉淀沉淀不溶解Ag＋＋Cl－AgCl↓Na2CO3溶液產(chǎn)生白色沉淀沉淀溶解2Ag＋＋CO32－Ag2CO3＋2H＋2Ag＋＋CO2↑＋H2自來水產(chǎn)生白色沉淀沉淀不溶解Ag＋＋Cl－AgCl↓蒸餾水無明顯現(xiàn)象－－2.Cl－的檢驗方法氯氣的實驗室制法[探究活動]18世紀(jì)70年代，化學(xué)家舍勒發(fā)現(xiàn)了Cl2，1810年，化學(xué)家戴維確認(rèn)這種氣體是Cl2?，F(xiàn)在實驗室仍然沿用舍勒發(fā)現(xiàn)Cl2的方法制備Cl2。實驗室制備純凈干燥Cl2的裝置示意圖如下圖所示：活動1飽和食鹽水的作用是什么？飽和食鹽水能否換成Na2CO3溶液？盛放飽和食鹽水和濃硫酸的洗氣瓶能否顛倒位置？為什么？提示：除去Cl2中的HCl。否，Na2CO3溶液吸收Cl2和HCl，同時生成雜質(zhì)氣體CO2。不能顛倒。若顛倒位置，濃硫酸將水蒸氣吸收后，氣體通過飽和食鹽水時又會混入水蒸氣。活動2收集Cl2除了用向上排空氣法外還可用什么方法？提示：排飽和食鹽水法?；顒?如何檢驗Cl2是否收集滿？你能想出幾種辦法？提示：①把濕潤的藍(lán)色石蕊試紙靠近集氣瓶口，試紙先變紅后褪色，則已收集滿。②把濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近集氣瓶口，試紙變藍(lán)，則已收集滿?；顒?用高錳酸鉀固體和濃鹽酸反應(yīng)也可制備Cl2，且該反應(yīng)不需要加熱。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。還可以用什么物質(zhì)代替MnO2？提示：2KMnO4＋16HCl(濃)2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。還可以用KClO3、NaClO、Ca(ClO)2、K2Cr2O7等代替MnO2[評價活動]1.實驗室利用如圖所示的裝置制備干燥、純凈的Cl2。下列有關(guān)說法不正確的是()A.本實驗操作順序：檢驗裝置氣密性→添加固體藥品→添加液體藥品→加熱B.裝置Ⅰ中發(fā)生的反應(yīng)可以體現(xiàn)HCl的還原性和酸性，并且質(zhì)量之比為1∶1C.裝置Ⅱ、Ⅲ中分別放入濃硫酸和飽和NaCl溶液D.裝置Ⅴ中反應(yīng)的離子方程式：Cl2＋2OH－Cl－＋ClO－＋H2C解析：裝置Ⅰ用于制取Cl2，裝置Ⅱ用于除去Cl2中混有的HCl，裝置Ⅲ用于干燥Cl2，裝置Ⅳ用于收集Cl2，裝置Ⅴ用于尾氣處理。制取氣體時，首先需將裝置連接好，檢驗裝置的氣密性，然后加藥品，先往燒瓶內(nèi)添加固體藥品，再用分液漏斗往燒瓶內(nèi)添加液體藥品，然后給燒瓶加熱，A正確；裝置Ⅰ中發(fā)生的反應(yīng)是MnO2＋4HCl(濃)△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，生成Cl2，HCl體現(xiàn)還原性，生成MnCl2，HCl體現(xiàn)酸性，且質(zhì)量之比為1∶1，B正確；由分析可知，裝置Ⅱ用于除去Cl2中混有的HCl，裝置Ⅲ用于干燥Cl2，則裝置Ⅱ、Ⅲ中分別放入飽和NaCl溶液和濃硫酸，C不正確；裝置Ⅴ中發(fā)生的反應(yīng)為Cl2＋2NaOHNaCl＋NaClO＋H2O，離子方程式為Cl2＋2OH－Cl－＋ClO－＋H2.已知KMnO4在常溫下與濃鹽酸反應(yīng)生成Cl2，如圖所示是用KMnO4與濃鹽酸反應(yīng)制取Cl2的簡易裝置。下列敘述不正確的是()A.在試管①中盛有飽和食鹽水，用試管②收集Cl2B.用試管①收集Cl2，試管②可防止NaOH溶液倒吸入試管①中C.③用于吸收多余的Cl2，防止污染環(huán)境D.用該裝置收集到的Cl2中會混有HCl氣體和水蒸氣A解析：根據(jù)導(dǎo)管的進出長短可知試管①用于收集Cl2，試管②用于防止NaOH溶液倒吸入試管①中，NaOH溶液吸收多余的Cl2，防止污染環(huán)境，試管①中收集到的Cl2不純，混有HCl和水蒸氣。3.某?；瘜W(xué)興趣小組為研究氯氣的性質(zhì)，設(shè)計如圖所示裝置進行實驗。裝置Ⅲ中夾持裝置已略去，其中a為干燥的品紅試紙，b為濕潤的品紅試紙。(1)裝置Ⅰ中儀器c的名稱是，實驗室用二氧化錳和濃鹽酸制備氯氣的化學(xué)方程式為。(2)裝置Ⅱ的作用是。(3)實驗過程中，若產(chǎn)生的氯氣足量，裝置Ⅳ中的實驗現(xiàn)象是。(4)實驗結(jié)束后，該組同學(xué)在裝置Ⅲ中觀察到b的紅色褪去，但是并未觀察到“a無明顯變化”這一預(yù)期現(xiàn)象。為了達(dá)到這一實驗?zāi)康?，你認(rèn)為還需在圖中裝置Ⅱ與Ⅲ之間添加下圖中的裝置(填序號)。(5)“地康法”制取氯氣的反應(yīng)原理如圖所示。①反應(yīng)Ⅰ屬于(填四種基本反應(yīng)類型之一)。②在450℃條件下，反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為。③工業(yè)生產(chǎn)中常用NH3檢查輸送氯氣的管道是否發(fā)生泄漏。若氯氣有泄漏，可以觀察到有大量的白煙生成(白煙為NH4Cl固體)，同時會生成一種空氣中含量最多的物質(zhì)。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：。解析：根據(jù)裝置圖，裝置Ⅰ中二氧化錳和濃鹽酸反應(yīng)生成氯氣，濃鹽酸具有揮發(fā)性，制取的氯氣中混有HCl，用飽和食鹽水可以除去雜質(zhì)HCl，干燥的氯氣不具有漂白性，潮濕的氯氣具有漂白性，結(jié)合裝置圖和“地康法”制取氯氣的反應(yīng)原理圖分析解答。(3)氯氣與水反應(yīng)生成HCl和HClO，HCl具有酸性，能夠使紫色石蕊溶液變紅，HClO具有漂白性，使溶液又褪色。(4)a、b為對照實驗，干燥的氯氣本身不具有漂白性，遇水生成HClO，HClO具有漂白性。但是并未觀察到“a無明顯變化”這一預(yù)期現(xiàn)象，因為氯氣未經(jīng)干燥，本身帶有水蒸氣，所以需要在裝置Ⅱ與Ⅲ之間添加一個干燥裝置，堿石灰和濃硫酸是常用的干燥劑，但是氯氣會和堿石灰反應(yīng)，所以選擇④濃硫酸。(5)①根據(jù)反應(yīng)原理圖，反應(yīng)Ⅰ是HCl、CuO反應(yīng)生成CuCl2和H2O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2HCl＋CuOCuCl2＋H2O，反應(yīng)中各元素化合價不變，該反應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng)。②根據(jù)圖示可知反應(yīng)Ⅱ為2CuCl2＋O22CuO＋2Cl2。③若氯氣有泄漏，可以觀察到有大量的白煙生成，同時會生成一種空氣中含量最多的物質(zhì)，說明氯氣與NH3反應(yīng)生成NH4Cl和N2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cl2＋8NH36NH4Cl＋N2答案：(1)分液漏斗MnO2＋4HCl(濃)△MnCl2＋Cl2↑＋(2)除去氯氣中的HCl氣體(3)溶液先變紅，后褪色(4)④(5)①復(fù)分解反應(yīng)②2CuCl2＋O22CuO＋2Cl2③3Cl2＋8NH36NH4Cl＋N1.氯氣的實驗室制法的制備流程2.氯氣驗滿的方法操作現(xiàn)象結(jié)論觀察法觀察到集氣瓶內(nèi)充滿了黃綠色氣體證明已經(jīng)收集滿氣體把濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近集氣瓶口試紙變藍(lán)把濕潤的藍(lán)色石蕊試紙靠近集氣瓶口試紙先變紅后褪色3.實驗室制備Cl2的注意事項(1)必須用濃鹽酸，MnO2與稀鹽酸不反應(yīng)。(2)為了減少制得的Cl2中HCl的含量，加熱溫度不宜過高，減少HCl的揮發(fā)。(3)實驗結(jié)束后，先使反應(yīng)停止并排出裝置中殘留的Cl2，再拆卸裝置，避免污染空氣。氯離子的檢驗[探究活動]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。活動1實驗室中可用哪些試劑來鑒別純凈水的真?zhèn)?？提示：稀硝酸和硝酸銀溶液。活動2檢驗Cl－時，為什么要加稀硝酸？中學(xué)階段所學(xué)的不溶于稀硝酸的白色沉淀有哪些？提示：排除CO32－等離子的干擾。不溶于稀硝酸的白色沉淀有AgCl、[評價活動]1.在某未知溶液中加入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，石灰水變渾濁，由此判斷該未知溶液中含有()A.Cl－、SO42－ B.Cl－C.Cl－、CO32－ D.Cl－C解析：能使澄清石灰水變渾濁的無色無味氣體應(yīng)是CO2，又因為加入稀硝酸后沉淀部分溶解，故原溶液中除含有CO32－外，還有2.現(xiàn)有鹽酸、NaCl溶液、NaOH溶液和新制氯水，可用來區(qū)別它們的一種試劑是()A.AgNO3溶液 B.紫色石蕊溶液C.酚酞溶液 D.飽和食鹽水B解析：鹽酸、NaCl溶液、氯水均與AgNO3反應(yīng)生成白色沉淀，不能鑒別，A不符合題意；鹽酸、NaCl溶液、NaOH溶液和新制氯水分別與紫色石蕊溶液混合的現(xiàn)象：溶液為紅色、溶液為紫色、溶液為藍(lán)色、溶液先變紅后褪色，四種溶液現(xiàn)象各不相同，可以鑒別，B符合題意；鹽酸、NaCl溶液、新制氯水遇酚酞均為無色，不能鑒別，C不符合題意；四種溶液均不與飽和食鹽水反應(yīng)，現(xiàn)象都相同，不能鑒別，D不符合題意。Cl－檢驗的注意事項(1)檢驗時要先加稀硝酸，以排除CO32－等離子的干擾，不能用稀硫酸，因為Ag2SO4微溶，會干擾實驗，更不能用鹽酸，因為鹽酸中含有(2)若被檢液中含有SO42－，需先用Ba(NO3)2溶液除去SO42－，然后再加入硝酸酸化的AgNO3課后素養(yǎng)評價（十）知識點1Cl2的實驗室制法1.在實驗室中用濃鹽酸與MnO2共熱制取Cl2。下列收集Cl2的裝置正確的是（）C解析：A中裝置沒有出氣導(dǎo)管，不能用于收集氣體；B中裝置用于收集密度比空氣小的氣體；C中裝置可以收集密度比空氣大的氣體，且C中具有尾氣吸收裝置；D中裝置可用于吸收Cl2，不能用于收集Cl2。2.某化學(xué)小組用如圖所示裝置在實驗室中制取氯氣，下列說法正確的是（）A.該裝置圖中存在兩處明顯錯誤，其中一處是應(yīng)該用分液漏斗B.該實驗中收集氯氣的方法是向下排空氣法C.如果需要得到干燥純凈的氯氣，只需在氣體發(fā)生裝置和收集裝置之間連接一個裝有濃硫酸的洗氣瓶即可D.某濃鹽酸與足量MnO2混合，HCl不能反應(yīng)完全D解析：MnO2與濃鹽酸在加熱的條件下反應(yīng)，圖中缺少加熱裝置，氯氣有毒，不能直接排放到空氣中，應(yīng)有尾氣吸收裝置，濃鹽酸易揮發(fā)，需要用分液漏斗加入，共有三處明顯錯誤，A錯誤；氯氣的密度比空氣的大，可以用向上排空氣法收集，圖中為向上排空氣法，B錯誤；濃鹽酸有揮發(fā)性，氯氣里除水蒸氣外還有揮發(fā)出來的HCl，僅干燥不可以得到純凈的氯氣，需要先用飽和食鹽水除去HCl再干燥，C錯誤；某濃鹽酸與足量MnO2混合，鹽酸濃度變低后反應(yīng)不再進行，D正確。3.把濃鹽酸分別滴入點滴板上的各種溶液中，下列現(xiàn)象及分析均正確的是（）實驗現(xiàn)象①中溶液變藍(lán)且無其他明顯現(xiàn)象②中無明顯現(xiàn)象③中溶液褪色④中產(chǎn)生黃綠色氣體A.①中現(xiàn)象體現(xiàn)了濃鹽酸的酸性和氧化性B.②中現(xiàn)象說明未發(fā)生反應(yīng)C.③中溶液褪色體現(xiàn)了氯氣的漂白性D.④中產(chǎn)生黃綠色氣體的反應(yīng)是ClO－＋Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2D解析：①中濃鹽酸滴入淀粉碘化鉀溶液中不反應(yīng)，無現(xiàn)象，A錯誤；②中濃鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉和水，但無明顯現(xiàn)象，B錯誤；③中溶液褪色是因為濃鹽酸與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)，高錳酸根離子被還原成無色的錳離子，與氯氣的漂白性無關(guān)，C錯誤；次氯酸鈉與鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生氯氣，④中產(chǎn)生黃綠色氣體的反應(yīng)是ClO－＋Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2O，D4.實驗室用濃鹽酸與足量的二氧化錳反應(yīng)產(chǎn)生少量的氯氣。若反應(yīng)過程中消耗了7.3gHCl，理論上可收集到的氯氣的質(zhì)量（）A.等于3.55g B.小于3.55gC.大于3.55g D.約等于7.1gA解析：理論上可收集到的氯氣的質(zhì)量，可直接根據(jù)化學(xué)方程式計算，設(shè)收集到氯氣的質(zhì)量為x，則4HCl（濃）＋MnO2△MnCl2＋Cl2↑＋146 717.3g x1467.3g＝71x，解得x＝3.55知識點2Cl－的檢驗5.檢驗?zāi)橙芤褐惺欠窈蠧l－，下列操作正確的是（）A.取樣，滴加AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成B.取樣，先加鹽酸酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成C.取樣，先加稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成D.取樣，先加少量AgNO3溶液，有白色沉淀生成，再加稀硝酸，看白色沉淀是否消失D解析：A項中可能含有CO32－、SO32－，則不能確定是否有Cl－；B項中加鹽酸，引入了Cl－；C項中可能含有SO32－，被HNO3氧化為6.現(xiàn)有Na2CO3、AgNO3、BaCl2、HCl和NH4NO3五瓶無標(biāo)簽溶液，為鑒別它們進行下列操作：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。下列說法錯誤的是（）A.若有三支試管出現(xiàn)沉淀時，則后加入的是AgNO3溶液B.全部沒有明顯現(xiàn)象時，則后加入的是NH4NO3溶液C.若一支試管出現(xiàn)氣泡，兩支試管出現(xiàn)沉淀，則后加入的是HCl溶液D.若只有兩支試管出現(xiàn)沉淀，則后加入的是BaCl2溶液C解析：AgNO3溶液與Na2CO3、BaCl2、HCl溶液反應(yīng)均有白色沉淀生成，和NH4NO3溶液不反應(yīng)，A正確；NH4NO3和其余四種溶液均不反應(yīng)，B正確；HCl溶液加入后，Na2CO3溶液出現(xiàn)氣泡，AgNO3溶液出現(xiàn)沉淀，其他沒有現(xiàn)象，C錯誤；加入BaCl2溶液，只有Na2CO3、AgNO3兩種溶液產(chǎn)生沉淀，D正確。7.某化學(xué)興趣小組模擬設(shè)計了如下的實驗裝置（夾持裝置已略去）。下列說法錯誤的是（）A.當(dāng)三頸燒瓶中充滿黃綠色氣體時，把d中的H2O加入三頸燒瓶，發(fā)現(xiàn)紅色布條顏色褪去B.干燥管c中無水CaCl2的作用是干燥氯氣并除去揮發(fā)的HCl，可以用堿石灰代替固體CaCl2C.拆除裝置前，把f中的NaOH溶液加入三頸燒瓶中可以消除余氯對環(huán)境的影響，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cl2＋2OH－Cl－＋ClO－＋H2D.已知2KMnO4＋16HCl（濃）2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，該反應(yīng)中HCl體現(xiàn)還原性和酸性的個數(shù)之比為5∶B解析：氯氣和水反應(yīng)生成次氯酸，有漂白性，則把d中的H2O加入三頸燒瓶后紅色布條顏色會褪去，A正確；CaCl2不能吸收HCl，不能除去揮發(fā)的HCl，另外堿石灰可以和氯氣反應(yīng)，B錯誤；氯氣可以和NaOH反應(yīng)，可以用NaOH除去沒有反應(yīng)完的氯氣，離子方程式為Cl2＋2OH－Cl－＋ClO－＋H2O，C正確；根據(jù)化學(xué)方程式可知，10個HCl作為還原劑，6個HCl中的Cl的化合價沒有發(fā)生變化，體現(xiàn)酸性，故反應(yīng)中HCl體現(xiàn)還原性和酸性的個數(shù)之比為5∶3，D8.為了證明氯酸鉀晶體中含有氯元素，選用下列試劑和操作進行驗證。其中操作順序正確的是（）①滴加AgNO3溶液②加水溶解③過濾、取濾液④與MnO2混合加熱⑤加稀硝酸⑥與濃鹽酸反應(yīng)⑦與NaOH溶液混合加熱A.⑥⑦①⑤ B.⑥⑦C.④②③①⑤ D.②①⑤C解析：氯酸鉀晶體中含有K＋和ClO3－，要證明氯酸鉀晶體中含有氯元素，就必須使之轉(zhuǎn)化為Cl－。故可通過與MnO2混合加熱使之分解產(chǎn)生KCl，然后再通過檢驗Cl－的存在，證明其含有氯元素。由于MnO2不溶于水，故可通過加水溶解、過濾的方法分離出MnO2，然后向濾液中加AgNO9.某化學(xué)實驗小組為了探究在實驗室制備Cl2的過程中有水蒸氣和HCl揮發(fā)出來，同時證明Cl2的某些性質(zhì)，甲同學(xué)設(shè)計了如圖所示的實驗裝置（Cl2易溶于CCl4溶液，HCl不溶于CCl4溶液）。請回答下列問題：（1）裝置B、C中盛放的試劑分別是、。（2）橡膠管連通后，分液漏斗中的氣體壓強p1和燒瓶中氣體壓強p2的關(guān)系是p1（填"＞""＜"