第2课时 氯气的实验室制法和氯离子的检验Word文档下载推荐.docx
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NaCl
溶液
Na2CO3
沉淀溶解
2Ag++CO
===Ag2CO3↓
Ag2CO3+2H+===2Ag++CO2↑+H2O
自来水
(Cl2消毒)
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:
Ag++Cl-===AgCl↓。
(4)加入稀硝酸的目的:
排除CO
等离子的干扰。
[微训练]
1.下列检验Cl-的方法正确的是( )
A.在某溶液中滴加AgNO3溶液,若产生白色沉淀说明该溶液中有Cl-
B.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Cl-
C.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Cl-
D.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 D
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,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-
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
实验原理
[探究素材]
反应原理
强氧化剂除MnO2外,也可以用高锰酸钾、重铬酸钾、氯酸钾等代替。
[探究题目]
1.分别写出高锰酸钾、重铬酸钾(K2Cr2O7)、氯酸钾与浓盐酸反产生氯气的化学方程式(均不需要加热)。
答案 2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O K2Cr2O7+14HCl(浓)===2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O
实验室制取氯气的实验装置
(1)发生装置(Ⅰ)
①特点:
固体+液体
气体。
②仪器:
铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗等。
③试剂:
A中盛放浓盐酸,B中盛放二氧化锰。
(2)净化装置(Ⅱ)
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(Ⅲ)
①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溶液中的溶解度很小,且用此法可除去实验过程中挥发产生的HCl气体)。
②验满方法:
用湿润的淀粉KI试纸检验。
将湿润的淀粉KI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(Ⅳ)
①导气管要伸入液面以下。
②F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。
2.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)指出上述图中的各处错误:
①____________________;
②____________________;
③____________________;
④____________________。
(2)在改进后的装置中,下列物质的作用分别是:
①饱和食盐水_____________________________________________;
②浓硫酸__________________________________________________;
③NaOH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含HCl8.76g的浓盐酸混合加热,充分反应后生成的氯气明显少于4.26g。
其主要原因有:
①_______________________________________________________________,
②_______________________________________________________________。
(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,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的质量是8.76g,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的质量小于4.26g。
(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)①不能用稀盐酸,而应用浓盐酸 ②应有加热装置,应用酒精灯垫石棉网加热 ③盛浓硫酸和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒 ④两洗气瓶里进气导管和出气导管的长短颠倒
(2)①除去Cl2中的氯化氢 ②除去氯气中的水蒸气 ③吸收多余的氯气 (3)ACB
(4)①加热使HCl大量挥发 ②浓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)MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O NaOH溶液 Cl2+2OH-===
Cl-+ClO-+H2O、H++OH-===H2O
3.某同学用以下装置制备并检验Cl2的性质。
下列说法正确的是( )
A.图Ⅰ:
若MnO2过量,则浓盐酸可全部消耗完
B.图Ⅱ:
只证明新制氯水具有酸性
C.图Ⅲ:
产生了棕黄色的雾
D.图Ⅳ:
湿润的有色布条褪色
解析
实验原理
Ⅰ.MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
Ⅱ.Cl2+H2O===HCl+HClO
Ⅲ.Cl2+Cu
CuCl2
Ⅳ.
干燥的氯气没有漂白性
提取关键点
Ⅰ.只有浓盐酸才能反应
Ⅱ.HCl显酸性、HClO有漂白性
Ⅲ.CuCl2固体
Ⅳ.湿润有色布条含水
得出结论
A错;
B不全面;
C雾错,应是烟;
D正确。
探究二 卤素离子检验
4.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
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 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。
答案 B
(1)F-:
加入浓硫酸,产生能腐蚀玻璃的气体。
(2)Br-:
①加入AgNO3,产生不溶于稀硝酸的浅黄色沉淀;
②加入氯水和CCl4,振荡、静置,下层液体呈橙红色。
(3)I-:
①加入AgNO3产生不溶于稀硝酸的黄色沉淀;
②加入氯水或溴水和CCl4,振荡、静置,下层呈紫红色;
③加入氯水或溴水及淀粉溶液,溶液变蓝色。
6.下列叙述正确的是( )
A.如果加CCl4呈现紫红色,证明原溶液中存在I-
B.凡能使湿润的碘化钾淀粉试纸变为蓝色的气体一定是Cl2
C.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Ag+
D.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。
7.甲、乙、丙三种溶液中各含有一种X-(X-为Cl-、Br-或I-),向甲溶液中加入淀粉溶液和氯水,溶液变为橙色,再向所得溶液中加入丙溶液,溶液颜色无明显变化,则甲、乙、丙三种溶液中所含X-依次是( )
A.Br-、I-、Cl-B.Br-、Cl-、I-
C.I-、Br-、Cl-D.Cl-、I-、Br-
解析 向甲溶液中加入淀粉溶液和氯水,溶液变为橙色,说明生成了Br2,因而甲溶液中不含有I-,而含有Br-;
再向所得溶液中加入丙溶液,溶液颜色无明显变化,说明丙溶液中也不含有I-,而含有Cl-,所以I-在乙溶液中。
选项A正确。
答案 A
1.欲除去Cl2中的少量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 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。
2.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。
3.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.HCl表现还原性和酸性
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
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;
HCl中氯元素部分化合价升高,HCl既表现还原性,又表现酸性;
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。
4.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 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。
5.在制氯气时有如下操作,正确的操作顺序是( )
①连接好装置,检查气密性 ②缓缓加热,加快反应,使气体均匀逸出 ③在圆底烧瓶中加入二氧化锰粉末 ④从盛有浓盐酸的分液漏斗中将浓盐酸缓缓滴入烧瓶中 ⑤将多余的Cl2用NaOH溶液吸收 ⑥用向上排空气法收集氯气
A.①②③④⑤⑥B.③④②①⑥⑤
C.①④③②⑥⑤D.①③④②⑥⑤
解析 确定实验室制取气体的操作顺序要注意:
①连接好装置后,要先检查气密性,后装药品;
②装药品的顺序是先加固体,后加液体;
③对于有毒的气体,一定要有尾气处理装置。
6.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。
7.某化学兴趣小组欲在实验室探究氯气的性质及模拟工业制取漂白粉,设计了如下装置进行实验。
请按要求回答下列问题:
(1)淀粉KI溶液中观察到的现象是_______________________________,
反应的离子方程式为____________________________________________。
(2)若干燥的有色布条不褪色,湿润的有色布条褪色,则甲中盛放的是________(填名称)。
(3)Cl2与石灰乳反应制取漂白粉的化学方程式为______________________
(4)该兴趣小组用8.7g二氧化锰与足量的浓盐酸制备氯气,则理论上最多可制得氯气的质量是________。
解析
(1)氯气氧化I-生成I2:
Cl2+2I-===2Cl-+I2,碘单质遇淀粉变为蓝色。
(2)洗气瓶中的干燥剂为液体干燥剂,能够干燥氯气,则该干燥剂为浓硫酸。
(3)氯气与石灰乳反应:
2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
(4)MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+2H2O+Cl2↑,8.7gMnO2最多生成7.1g氯气。
答案
(1)溶液变蓝色 Cl2+2I-===2Cl-+I2
(2)浓硫酸
(3)2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(4)7.1g
基础巩固
1.能证明某溶液中含有NaCl的是( )
A.焰色试验是黄色
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.焰色试验是黄色,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 要证明含有Na+,则焰色试验为黄色;
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。
2.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纸,若试纸变蓝,则氯气集满,D正确。
3.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.用装置丁分离二氧化锰和氯化锰溶液
4.下图是实验室氯气的制备收集、性质验证和尾气处理的装置,其中正确的是( )
解析 A项,稀盐酸与MnO2不反应,错误;
B项,短导管进(气),长导管出(气),错误;
C项,氯气不能使干纸花褪色,表明干燥的氯气没有漂白性,正确;
D项,饱和食盐水不与Cl2反应,错误。
5.用下列两种方法制取氯气:
①用含氯化氢146g的浓盐酸与足量的二氧化锰反应;
②用87g二氧化锰与足量的浓盐酸反应。
则所得氯气( )
A.②比①多B.①比②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)+MnO2
MnCl2+Cl2↑+2H2O,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。
①中HCl不能完全反应,产生的Cl2少,②中能完全反应,制得Cl2多。
故产生Cl2②>①。
6.利用如图所示装置(箭头表示气体或液体流向)可实现的实验是( )
A.瓶内装满水用排水法收集H2
B.瓶内装满水用排水法测定O2的体积
C.瓶内装NaOH溶液除去Cl2中的HCl杂质
D.瓶内装饱和NaHCO3溶液除去CO2中的HCl杂质
解析 若要用排水法收集H2或测定O2的体积,应该从短管进气,不能用NaOH溶液除去Cl2中的HCl杂质,A、B、C三项均不可实现。
7.已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。
若用下图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气,并试验其与金属的反应,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.只有②处
C.②和③处D.②、③、④处
解析 ①是制备氯气的装置,②是除去氯气中氯化氢杂质的装置,③是干燥装置,④是用于氯气与金属反应的装置。
除杂时不能消耗欲保留的气体,因为氯气可与NaOH溶液反应,化学方程式为Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,所以②处错误;
③中进气管短,出气管却插入液面下,所以无法干燥气体,也不能使气体进入④中与金属反应,所以③处错误;
④是一个封闭体系,未反应的气体不断蓄积会使容器内压强过大而发生爆炸,所以④处错误。
8.在实验室中用浓盐酸与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。
9.
(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:
①反应物中,溴元素被氧化_____________________________;
②反应物中,溴元素被还原_______________________________;
③反应物中,溴元素既被氧化,又被还原_____________________________;
④反应物中,溴元素既未被氧化,又未被还原__________________________。
(3)将以下各实验所需的试剂写在空格中:
①用氯酸钾和二氧化锰制取氯气后的试管中,残留的黑色物质可用________加热洗涤。
②做碘升华实验后的烧瓶壁上的碘,可用________洗涤。
③欲在烧瓶中制取HI气体,可用碘化钾固体和________一起共热即可。
欲除去氯气中的少量氯化氢,可让气体通过________洗涤。
④氯化钾中混有少量的碘化钾要除去,方法是将其溶于水后,滴入足量________充分反应,再加入________振荡、静置分层、分液,最后将上层水溶液蒸干即得纯氯化钾。
答案
(1)Cl2 HBr O2 H2 HCl
(2)①Cl2+2KBr===2KCl+Br2
②Br2+H2
2HBr ③Br2+2NaOH===NaBr+NaBrO+H2O ④AgNO3+HBr===AgBr↓+HNO3 (3)①浓盐酸 ②四氯化碳或酒精 ③浓H3PO4 饱和食盐水 ④氯水 四氯化碳
10.如图所涉及的物质均为中学化学中的常见物质,其中C、D、E为单质,E为固体,F为有磁性的化合物。
它们之间存在如下关系(反应中生成的水及次要产物均已略去):
(1)写出下列物质的化学式:
B________,E________。
(2)指出MnO2在相关反应中的作用:
反应①中是________剂,反应②中是________剂。
(3)若反应①是在加热条件下进行,则A是______
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