1920版422 氯气的实验室制法和氯离子的检验创新设计Word文件下载.docx
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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
Ag++Cl-===AgCl↓
NaCl
溶液
Na2CO3溶液
沉淀溶解,放出无色气体
2Ag++CO
===Ag2CO3↓
Ag2CO3+2H+===2Ag++CO2↑+H2O
自来水
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。
[效果自测]
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×
”。
(1)用1L4mol/LHCl溶液与足量MnO2反应制取Cl2,过程中转移2mole-。
( )
(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
3.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。
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
化学方程式:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O,离子方程式:
MnO2+4H++2Cl-
Mn2++2H2O+Cl2↑。
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2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
2.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。
特别提醒:
(1)实验室制备Cl2注意事项
①必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应。
②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。
③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。
④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Ⅰ所示);
除去氯气中的水蒸气可用浓硫酸(如下图中Ⅱ所示)或干燥的CaCl2(如下图中Ⅲ所示)。
(3)MnO2与浓HCl反应特点
①浓盐酸中,部分Cl-的化合价升高,4molHCl参加反应,被氧化的Cl-为2mol。
②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20mL12mol·
L-1的盐酸混合加热,充分反应后生成的氯气明显少于0.06mol。
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的物质的量是0.24mol,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0.06mol。
(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用稀盐酸与MnO2反应 ②没有加热装置 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
【学以致用1】 如图是制取氯化铁粉末所需的装置,已知氯化铁粉末容易吸水生成结晶化合物:
FeCl3+6H2O===FeCl3·
6H2O。
请回答下列问题。
(1)按照气体流向从左到右的顺序连接仪器(填仪器接口):
①接________,________接________,________接________。
(2)烧瓶A中发生的反应中,氧化剂是________(填物质名称),B中发生反应的化学方程式为__________________________________________。
(3)D的作用是_______________________________________;
E的作用是_____________________________________________。
(4)应先点燃________(填“A”或“B”)处的酒精灯,理由是
______________________________________________________________
(5)这套实验装置是否完整?
________(填“是”或“否”)。
若不完整,还须补充________(若第一空填“是”,则此空不需要作答)装置。
解析 仪器的连接顺序为①→⑦,⑥→④,⑤→②。
其中E装置用于除去Cl2中的HCl,D装置用于干燥Cl2;
加热时,先点燃A处的酒精灯制取Cl2,用Cl2排净装置内的空气,防止Fe被空气中的O2氧化,为防止污染,最后必须处理掉多余的Cl2。
答案
(1)⑦ ⑥ ④ ⑤ ②
(2)二氧化锰 3Cl2+2Fe
2FeCl3
(3)吸收氯气中的水蒸气 吸收氯气中的氯化氢气体
(4)A 使产生的Cl2排尽装置内的空气,防止铁被空气中的氧气氧化
(5)否 尾气吸收
探究二、卤素离子的检验
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
中学阶段,不溶于稀硝酸的白色沉淀有AgCl和BaSO4。
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
,但它们的银盐沉淀溶于稀硝酸。
①一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,Ag++Cl-===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。
===Ag2CO3↓,Ag2CO3+2HNO3===2AgNO3+H2O+CO2↑。
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。
②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
①F-加入浓硫酸,产生能腐蚀玻璃的气体。
②Br-:
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。
③I-:
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。
(已知自来水常用Cl2消毒)
(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
【学以致用2】 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,说明甲溶液中不含有I-,而含有Br-,因而生成了Br2;
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.在甲、乙、丙、丁4只集气瓶中分别装有Cl2、H2、HCl、HBr中的一种气体,纯净的丁瓶中的气体点燃能够在甲中安静燃烧,甲、乙两瓶混合后,瓶壁上可见暗红色小液滴,则乙瓶中的气体是( )
A.HBrB.HCl
C.H2D.Cl2
解析 由四种气体的性质可知,纯净的丁瓶中的气体点燃能够在甲中安静燃烧,则甲、丁瓶中所装的气体可能为Cl2、H2,又甲、乙两瓶混合后,瓶壁上可见暗红色小液滴,即发生的反应为Cl2+2HBr===Br2+2HCl,则可推出甲瓶中的气体为Cl2,即丁瓶中的气体为H2,乙瓶中的气体为HBr。
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:
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O选项正确的是( )
选项
解释或结论
A
a处变蓝,b处变红棕色
氧化性:
Cl2>Br2>I2
B
c处先变红,后褪色
氯气与水反应生成了酸性物质
d处立即褪色
氯气与水反应生成了漂白性物质
e处变红色
还原性:
Fe2+>Cl-
解析 a处变蓝,b处变红棕色只能说明氧化性:
Cl2>Br2,Cl2>I2,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,也可能是因为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Fe2+>Cl-,D项正确。
4.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
答案 B
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