学年高中化学新人教版必修第一册第2章第2节 氯及其化合物第2课时 学案.docx

学年高中化学新人教版必修第一册第2章第2节 氯及其化合物第2课时 学案.docx

《学年高中化学新人教版必修第一册第2章第2节 氯及其化合物第2课时 学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学年高中化学新人教版必修第一册第2章第2节 氯及其化合物第2课时 学案.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

学年高中化学新人教版必修第一册第2章第2节氯及其化合物第2课时学案

第2节氯及其化合物

第二课时　氯气的实验室制法　氯离子的检验

学习目标：

1.了解实验室制取Cl2的原理和实验装置。

2.掌握Cl－的检验方法。

1．氯气的实验室制法

（1）反应原理：

1774年，瑞典化学家舍勒在研究软锰矿（主要成分是MnO2）时，把浓盐酸与软锰矿混合在一起加热，发现有黄绿色气体生成，反应为4HCl（浓）＋MnO2

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。

（2）实验室制取氯气是采用固体和液体混合加热制气体的装置，主要有气体发生装置、净化除杂装置、干燥装置、收集装置和尾气处理装置。

（3）收集方法：

向上排空气法或排饱和食盐水法。

（4）净化方法：

用饱和食盐水除去HCl，再用浓H2SO4除去水蒸气。

（5）尾气吸收：

用强碱溶液（如NaOH溶液）吸收。

（7）装置图

2．Cl－的检验方法

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）加热盛有二氧化锰、浓盐酸的烧瓶，瓶内充满黄绿色气体（　　）

（2）氯气的密度比空气大，常用向上排空气法收集氯气（　　）

（3）实验室制取干燥、纯净的氯气，可依次通过浓硫酸、饱和食盐水（　　）

（4）检验Cl－时，要加稀硝酸排除其他离子的干扰（　　）

（5）用NaOH溶液吸收Cl2时，Cl2在反应中只作氧化剂（　　）

[答案]　

（1）√　

（2）√　（3）×　（4）√　（5）×

2．下列关于实验室用MnO2制取Cl2的叙述不正确的是（　　）

A．MnO2与浓盐酸共热

B．缓慢加热反应

C．用向下排空气法收集Cl2

D．多余氯气常用较浓的碱液吸收

[解析]　Cl2的密度比空气大，应用向上排空气法收集。

[答案]　C

3．如图所示装置可用于二氧化锰与浓盐酸在加热条件下制取氯气，并利用产物进行后续实验，请填写下列空白：

（1）写出二氧化锰与浓盐酸反应的化学方程式：

__________________________。

（2）在该反应中，HCl充当的是________（填“氧化剂”或“还原剂”）。

（3）洗气瓶B中盛有饱和食盐水，洗气瓶C中盛有品红溶液，在洗气瓶D中放有________________，在C瓶中观察到的现象是___________；D瓶中发生反应的化学方程式是_____________。

（4）若反应产生了71g的氯气，则参与氧化还原反应的HCl的质量是________g。

[答案]　

（1）MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

（2）还原剂

（3）氢氧化钠溶液　品红溶液褪色

Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O

（4）73

知识点一氯气的制备

1.试剂的选择

选取试剂的主要依据是制取气体的性质。

氯气具有强氧化性，常用氧化其Cl－的方法来制取，因此要选用含有Cl－的物质（如盐酸）和具有强氧化性的物质（如MnO2、KMnO4、KClO3等）来制取。

如

MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O

2．发生装置

选取发生装置的依据是制取气体所用试剂的状态和反应条件（加热与否）。

以此分析可知，实验室制取氯气是加热固体与液体的混合物，所以应选用固液加热制气发生装置。

如图所示：

3．收集方法

选用收集方法的主要依据是气体的密度和水溶性。

因为氯气能溶于水，密度比空气大，所以收集氯气时，不能用排水法，应该用向上排空气法。

Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小，也可用排饱和食盐水法收集Cl2。

4．干燥剂的选择

选择气体干燥剂的主要依据是被干燥气体不能与干燥剂反应。

如氯气能与碱反应，所以不能用碱石灰进行干燥，常用浓硫酸、五氧化二磷等进行干燥。

5．吸收装置

氯气有毒，实验室制取氯气时应在密闭系统或通风橱中进行，通常在收集装置的后面连接盛有NaOH溶液的吸收装置。

6．验满

常用湿润的淀粉KI试纸或湿润的蓝色石蕊试纸检验Cl2。

方法是将湿润的淀粉KI试纸靠近集气瓶瓶口，试纸变蓝，或将湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶瓶口，试纸先变红后褪色，则可证明Cl2已收集满。

【典例1】　在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。

进行此实验，所用仪器如图：

（1）连接上述仪器的正确顺序（填各接口处的字母）：

________接________；________接________；________接________；________接________。

（2）装置中，饱和食盐水的作用是__________________________；

NaOH溶液的作用是__________________________。

（3）化学实验中常用湿润的淀粉－KI试纸检验是否有Cl2产生。

如果有Cl2产生，可观察到________，反应化学方程式为__________。

（4）写出下列化学反应的化学方程式：

①气体发生装置中进行的反应：

__________________________

__________________________。

②NaOH溶液中发生的反应：

__________________________

__________________________。

[思路启迪]　分析制备实验题目时，首先要掌握气体制备的流程：

发生装置→净化装置→

→尾气吸收装置；其次要根据反应原理和气体的性质分析实验装置各部分的作用，并根据题干信息及要求对实验进行改进和优化。

[解析]　

（1）按照制备气体的“反应装置→净化装置→收集装置→尾气处理装置”的顺序可确定仪器连接的正确顺序。

（2）上述装置中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl杂质；浓H2SO4的作用是除去Cl2中的水分；NaOH溶液的作用是吸收过量的Cl2。

（3）湿润的淀粉－KI试纸遇Cl2时发生反应：

Cl2＋2KI===2KCl＋I2，I2遇淀粉变蓝。

[答案]　

（1）E　C　D　A　B　H　G　F

（2）除去氯气中的HCl杂质　吸收过量的氯气

（3）试纸变蓝　2KI＋Cl2===2KCl＋I2

（4）①MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

②2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O

[针对训练1]　某化学兴趣小组利用MnO2和浓盐酸及如图装置制备Cl2。

下列分析中不正确的是（　　）

A．①中可用分液漏斗代替长颈漏斗

B．①中缺少加热装置

C．②中盛放的NaOH溶液可以净化Cl2

D．④中盛放的NaOH溶液可以吸收尾气

[解析]　A项，①中可用分液漏斗代替长颈漏斗，避免盐酸挥发，气体逸出，同时便于控制反应速率，正确；B项，MnO2和浓盐酸需要加热才能反应生成氯气，需要添加加热装置，正确；C项，②中的NaOH溶液会吸收Cl2，不能进行验证和收集；D项，Cl2与NaOH溶液反应可排除Cl2对空气的污染，正确。

[答案]　C

知识点二Cl－的检验

1.实验探究

在3支试管中分别加入2～3mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液，然后各滴入几滴AgNO3溶液，再分别加入少量稀硝酸，观察现象，如下表所示：

2．检验Cl－的方法

【典例2】　检验某未知溶液中是否含有氯离子（Cl－），正确的操作是（　　）

A．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生

B．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生，加入盐酸，沉淀不消失

C．向未知溶液中加入稀硝酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生

D．向未知溶液中加入稀盐酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生

[思路启迪]　Cl－检验时，首先要排除杂质离子的干扰，其次要注意加入试剂的顺序：

先滴加AgNO3溶液后滴加少量稀HNO3，或滴加用稀HNO3酸化的AgNO3溶液。

[解析]　A操作不正确，它不能排除CO

等的干扰；B操作不正确，因为Ag2CO3跟HCl反应时，生成的AgCl仍是白色沉淀；D操作不正确，用盐酸酸化，加入了Cl－。

[答案]　C

解氯离子检验类题的注意事项

（1）加入稀硝酸的目的是排除其他与Ag＋反应产生白色沉淀的离子（如CO

、SO

）的干扰。

（2）不能用稀盐酸酸化，因为会引入Cl－。

（3）如果SO

、CO

和Cl－可能同时存在，可以先检验SO

是否存在[用Ba（NO3）2溶液]，然后再检验CO

和Cl－是否存在。

[针对训练2]　为了证明氯酸钾晶体中含有氯元素，选用下面给出的试剂和操作进行验证。

其操作顺序正确的是（　　）

①滴加AgNO3溶液　②加水溶解　③过滤，取滤液　④与二氧化锰混合加热　⑤加稀HNO3　⑥与浓盐酸反应　⑦与NaOH溶液混合加热　⑧用淀粉－KI试纸

A．⑥⑦①⑤　　　　　　B．⑥⑧

C．④②③①⑤D．②①⑤

[解析]　氯酸钾晶体中无Cl－，要证明氯酸钾晶体中含有氯元素，必须使之产生Cl－。

故可通过与MnO2混合加热使之分解产生KCl，然后再通过检验Cl－的存在，证明其含有氯元素。

由于MnO2不溶于水，故可通过加水溶解过滤的方法分离出MnO2，然后向滤液中加入AgNO3溶液和稀HNO3进行验证。

[答案]　C

1．欲除去Cl2中少量的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]　HCl极易溶于水，而Cl2在饱和食盐水中溶解度很小，利用饱和食盐水可除去Cl2中少量的HCl气体。

[答案]　B

2．下列关于实验室制取Cl2的说法正确的是（　　）

A．将混有HCl杂质的Cl2通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶除去杂质

B．实验室制取Cl2，浓盐酸起到酸性和氧化剂作用

C．实验室用如图装置除去Cl2中的少量HCl

D．实验室制备Cl2，可用排饱和食盐水集气法收集

[解析]　Cl2通入饱和NaHCO3溶液反应生成CO2，引入新的杂质，并且消耗Cl2，A项不正确；实验室制取Cl2，浓盐酸起到酸性和还原剂的作用，B项不正确；用饱和食盐水除去Cl2中的HCl气体时，导气管应长进短出，C项不正确；实验室用排饱和食盐水法收集Cl2是因为Cl2难溶于饱和食盐水，而能溶于水，D项正确。

[答案]　D

3．检验Cl2是否充满了集气瓶的正确操作为（　　）

A．用玻璃棒粘上湿润的淀粉KI试纸伸到集气瓶口附近，观察试纸是否变蓝

B．将AgNO3溶液滴入集气瓶中，观察有无白色沉淀生成

C．用玻璃棒蘸取少许NaOH溶液放入集气瓶口附近，看是否反应

D．用手将湿润的淀粉KI试纸放在集气瓶口上方，观察颜色是否变蓝

[解析]　可用湿润的淀粉KI试纸检验Cl2，不能用NaOH溶液检验，也不可将AgNO3溶液滴入集气瓶中检验Cl2是否收集满了。

在使用试纸时，不能用手直接拿着试纸，故只有A项正确。

[答案]　A

4．实验室中常用MnO2氧化浓盐酸的方法制取氯气，实验装置如下图所示：

（1）圆底烧瓶中发生反应的离子方程式是

__________________________。

（2）如果将过量二氧化锰与含HCl8.76g的盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气明显少于4.26g。

其主要原因有：

①_________，

②__________________________。

（3）为了提高浓盐酸的利用率，你对实验的建议是

__________________________。

（4）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]　

（1）由制取Cl2的化学方程式：

MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，可知离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－

Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。

（2）含HCl8.76g的盐酸完全反应产生氯气理论上应为4.26g，但由于盐酸受热易挥发，且随着反应的不断进行，盐酸浓度越来越小，变为稀盐酸后不再与MnO2反应，所以产生Cl2少于4.26g。

（3）针对

（2）中分析Cl2减少的原因，可采取将浓盐酸慢慢滴入，用小火加热等措施，提高浓盐酸的利用率。

（4）选用碱液如NaOH溶液来吸收多余的氯气。

[答案]　

（1）MnO2＋4H＋＋2Cl－

Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O

（2）①加热使HCl大量挥发　②盐酸浓度变小后不再发生反应

（3）将浓盐酸慢慢滴下；加热用小火

（4）NaOH溶液　Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O；H＋＋OH－===H2O

课后作业（十）

[基础巩固]

一、氯气的制备

1．下列离子方程式书写正确的是（　　）

A．氯气溶于水：

Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO

B．氯气和烧碱作用：

Cl2＋OH－===2Cl－＋H2O

C．浓盐酸制取氯气：

MnO2＋2H＋＋2Cl－

Cl2↑＋Mn2＋＋H2O

D．CO2通入澄清石灰水：

CO2＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O

[解析]　B、C、D电荷不守恒，同时B、C、D不符合质量守恒定律。

[答案]　A

2．在制氯气时有如下操作：

操作顺序正确的是（　　）

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用向上排空气法收集氯气

A．①②③④⑤B．③④②①⑤

C．①③④②⑤D．①③②④⑤

[解析]　制取氯气的实验操作顺序为：

连接装置，检查装置的气密性，防止装置连接处漏气，向圆底烧瓶中加入固体药品二氧化锰粉末，从分液漏斗中缓缓加入浓盐酸，加热，待气体均匀放出时收集气体，氯气有毒，最后连有尾气吸收装置吸收氯气，防止污染空气，所以正确操作顺序为①③④②⑤，故C正确。

[答案]　C

3．实验室用浓盐酸与足量的二氧化锰反应产生少量的氯气。

若反应过程中消耗了7.3gHCl，理论上可收集到的氯气的质量（　　）

A．等于3.55gB．小于3.55g

C．大于3.55gD．约等于7.1g

[解析]　理论上可收集到的氯气的质量，可直接根据化学方程式计算，设收集到氯气的质量为x，则

4HCl（浓）＋MnO2

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

4×36.5g71g

7.3gx

x＝3.55g。

[答案]　A

4．某课外活动小组的同学设计了以下装置（部分夹持仪器已略）制取无水AlCl3（易升华），其中不能达到相应实验目的的是（　　）

A．用装置甲制取氯气

B．用装置乙干燥氯气

C．用装置丙制取并收集AlCl3

D．用装置丁处理丙中排出的尾气

[解析]　Cl2能被碱石灰吸收，故不能用于干燥Cl2。

[答案]　B

二、Cl－的检验

5．在未知溶液中加入硝酸银溶液，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中，石灰水变浑浊。

由此判断溶液中含有（　　）

A．Cl－、SO

B．Cl－、NO

C．Cl－、CO

D．Cl－、OH－

[解析]　加入硝酸银溶液，有白色沉淀生成，加入稀硝酸后，沉淀部分溶解，说明沉淀中含AgCl，原溶液含Cl－；将无色无味气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明该气体为CO2，说明原溶液中含CO

。

[答案]　C

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]　用Cl2消毒后的自来水，由于发生反应：

Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，所以用AgNO3检验生成的Cl－，若有白色沉淀生成，说明为自来水。

[答案]　D

7．现有盐酸、NaCl溶液、NaOH溶液和新制氯水，可用来区别它们的一种试剂是（　　）

A．AgNO3溶液B．酚酞溶液

C．紫色石蕊溶液D．饱和食盐水

[解析]　盐酸遇紫色石蕊溶液变红，NaCl溶液遇紫色石蕊溶液无明显现象，NaOH溶液遇紫色石蕊溶液变蓝，新制氯水遇紫色石蕊溶液先变红后褪色。

[答案]　C

8．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

[能力提升]

9．如图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3，仪器连接顺序正确的是（　　）

A．a－b－c－d－e－f－g－h

B．a－e－d－c－b－h－i－g

C．a－d－e－c－b－h－i－g

D．a－c－b－d－e－h－i－f

[解析]　装置连接顺序：

制氯气、除杂（HCl、水蒸气）、反应制备FeCl3、尾气处理、注意洗气瓶中导管应“长进短出”。

[答案]　B

10．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：

仅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]　MnO2和浓盐酸在加热条件下反应，随着反应的进行，浓盐酸浓度变小，MnO2不与稀盐酸反应，即使MnO2过量，盐酸也不能全部消耗完，A项错误；图Ⅱ不仅能证明新制氯水具有酸性，还可以证明新制氯水具有漂白性，B项错误；铜丝在Cl2中燃烧，生成棕黄色的烟，C项错误。

[答案]　D

11．下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验，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混有的少量氯化氢

C．用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液

D．用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O

[解析]　A项，二氧化锰和浓盐酸制备氯气需要加热，甲装置没有加热仪器，错误；B项，饱和碳酸氢钠溶液能吸收氯气，但NaHCO3和HCl反应能生成CO2，引入新的杂质气体，所以吸收试剂应该为饱和食盐水，并且洗气瓶气体流向为长导气管进短导气管出，错误；C项，二氧化锰不溶于水，氯化锰易溶于水，因此分离二氧化锰和氯化锰溶液需要过滤，正确；D项，若蒸干氯化锰溶液可能得不到MnCl2·4H2O，错误。

[答案]　C

12．实验室里用如图所示仪器和药品来制取纯净的无水氯化铜（Cu＋Cl2

CuCl2）。

图中A、B、C、D、E、F表示玻璃管接口，接口的弯曲和伸长等部分未画出。

根据要求填写下列各小题空白。

（1）如果所制气体从左向右流向时，上述各仪器装置的正确连接顺序是（填各装置的序号）（　　）接（　　）接（　　）接（　　）接（　　）接（　　），其中②与④装置相连时，玻璃管接口（用装置中字母表示）应是________接________。

（2）装置②的作用是__________________________；

装置④的作用是__________________________。

（3）实验开始时，应首先检验装置的________，实验结束时，应先熄灭________处的酒精灯。

（4）在装置⑤的烧瓶中，发生反应的化学方程式为__________________________

__________________________。

[解析]　制取纯净的无水CuCl2，应由Cu和纯净的Cl2加热制得，欲制得纯净的氯气需③和⑤组合制得Cl2，再经④洗去Cl2中的氯化氢，经过②除去水蒸气，最后排出的尾气用碱液吸收以防止多余的Cl2污染环境。

[答案]　

（1）③　⑤　④　②　①　⑥　C　B

（2）除去Cl2中的水蒸气　除去Cl2中的HCl气体

（3）气密性　①

（4）MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

13．图中为实验室制取氯气及性质验证的装置图：

参考装置图回答下列问题：

（1）请指出仪器a的名称________，仪器b的名称________，写出装置A中反应的化学方程式__________________________

__________________________。

（2）在装置D中可观察到的现象是__________________，装置E中可观察到的现象是__________________，装置F中可观察到的现象是__________________________。

（3）装置B的作用为________，装置C的作用为________，装置H的作用为________，写出装置H的化学方程式__________________________。

[解析]　

（1）由装置图可知，仪器a的名称是分液漏斗，仪器b的名称是圆底烧瓶，装置A中的化学反应方程式为MnO2＋4HCl（浓）

Cl2↑＋MnCl2＋2H2O。

（2）Cl2本身没有漂白作用，它与水反应生成的HClO有漂白作用，因此干燥的有色布条不会褪色，湿润的有色布条会褪色，湿润的淀粉－KI试纸变蓝色。

（3）装置B中盛放的是饱和食盐水，它的作用是除去Cl2中的HCl，装置C中盛放的是浓硫酸，它的作用是除去H2O，装置H中盛放的是NaOH溶液，它的作用是吸收Cl2，防止污染环境，发生反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋

NaClO＋H2O。

[答案]　

（1）分液漏斗　圆底烧瓶　MnO2＋4HCl（浓）

Cl2↑＋MnCl2＋2H2O

（2）干燥的有色布条无变化　湿润的有色布条褪色　湿润的淀粉－KI试纸变蓝

（3）除去Cl2中的HCl　除去Cl2中的H2O　吸收多余Cl2　Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O

14．有一包白色固体，它可能含有KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种，现进行如下实验：

①溶于水，得无色溶液；

②向溶液中滴加AgNO3溶液，生成白色沉淀；

③再滴加稀硝酸，沉淀减少但不完全消失，同时有气泡生成。

根据上述现象判断：

（1）白色固体一定含有的成分是________，可能含有的成分是________。

（2）写出上述实验中有关反应的离子方程式：

__________________________。

[解析]　由②产生白色沉淀知，可能含有K2CO3和KCl中的一种或两种。

由③沉淀减少且有气泡生成知，一定含有K2CO3；由沉淀不完全消失可知，一定含有KCl。

[答案]　

（1）KCl和K2CO3　KNO3

（2）Ag＋＋Cl－===AgCl↓，2Ag＋＋CO

===Ag2CO3↓，Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑