新高一化學暑假講義（新人教版）講義11 氯氣的實驗室制法（教師版含解析）

第十一講氯氣的實驗室制法1.通過完成氯氣的實驗室制備，理解實驗室氣體制備的選擇原則，形成從問題出發(fā)，依據(jù)探究目的設計探究方案，并運用化學實驗進行實驗探究的化學核心素養(yǎng)。2.通過對氯離子的檢驗，形成能基于物質(zhì)組成提出可能假設，通過分析加以證實的論據(jù)推理和模型認知的化學核心素養(yǎng)。一、氯氣的制法1.氯氣的實驗室制法（1）實驗原理：MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O離子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。（2）實驗裝置 ①發(fā)生裝置：固體+液體氣體（儀器A：分液漏斗；儀器B：圓底燒瓶）②除雜裝置：裝置C除去Cl2中混有的HCl（飽和食鹽水）；裝置D除去Cl2中混有的H2O（濃硫酸）③收集方法：向上排空氣法；排飽和實驗水法。④驗滿方法：用濕潤的淀粉KI試紙放在集氣瓶口，若變藍，證明已集滿。⑤尾氣吸收裝置：NaOH溶液,目的是吸收多余的Cl2。（3）制Cl2得其他方法①2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O②KClO3+6HCl(濃)=KCl+3Cl2↑+3H2O③ClO-在強酸性條件下也能氧化Cl-：ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O84消毒液與潔廁靈不能混合使用的原因就是產(chǎn)生Cl2會造成中毒。注意：①用MnO2和濃HCl制取Cl2時必須加熱，否則不反應。濃HCl既起到還原劑的作用，又起到酸性的作用。②必須用濃鹽酸，稀鹽酸與MnO2不反應，且隨著反應的進行，濃鹽酸變?yōu)橄←}酸時，反應停止，故鹽酸中的HCl不可能全部參加反應。③加熱溫度：不宜過高，以減少HCl揮發(fā)。④實驗結束后，先使反應停止并排出殘留的Cl2后，再拆卸裝置，避免污染空氣。⑤尾氣吸收時，用NaOH溶液吸收Cl2，不能用澄清石灰水吸收，因為澄清石灰水中含Ca(OH)2的量少，吸收不完全。⑥Cl2尾氣處理時可不用防倒吸。二.氣體制備裝置的連接順序三.實驗室制取氣體各種裝置的選擇1．發(fā)生裝置的選擇(1)選擇依據(jù)：反應原理、反應物的狀態(tài)、反應條件等。(2)裝置的基本類型：①固體＋固體eq\o(→,\s\up7(△))氣體；②固體＋液體→氣體；③固體＋液體eq\o(→,\s\up7(△))氣體。2．實驗室制備氣體的除雜裝置的選擇(1)除雜原則：不減少被凈化氣體的量；不引入新雜質(zhì)；操作簡便，易于分離。(2)除雜裝置：裝置Ⅰ(洗氣瓶)：盛液體除雜試劑，氣流方向是長管進，短管出。裝置Ⅱ(球形干燥管)：盛固體除雜試劑，氣流方向是粗口進，細口出。3．實驗室制備氣體的收集裝置的選擇(1)選擇依據(jù)：根據(jù)氣體的密度、水溶性及是否與水或空氣中的O2發(fā)生反應來確定氣體的收集方法。(2)方法選擇：①排水法：適用于難溶于水且不與水反應的氣體，如O2、H2等。②向上排空氣法：氣體不與空氣反應，且密度比空氣大，如O2、CO2、Cl2等。③向下排空氣法：氣體不與空氣反應，且密度比空氣小，如H2等。4．實驗室制備氣體的尾氣處理裝置的選擇(1)選擇依據(jù)：根據(jù)氣體的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)，將氣體轉化成無毒物質(zhì)或吸收。(2)方法選擇：①點燃法：如CO、H2、CH4等易燃性氣體可用此法，必須先驗純，再點燃。②吸收法：如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用堿液吸收。③轉化法：采用一定的方法，使有毒氣體轉化為無毒氣體后再排放，如NO、NO2若能轉化為N2，即可排放。氯離子檢驗1.檢驗時要先加稀HNO3,以排除CO32-等離子的干擾。不能用H2SO4,因為Ag2SO4微溶于水，會干擾實驗，更不能用鹽酸，因為鹽酸中含有C1-。2.若被檢液中含有SO42-,需先用足量Ba(NO3)2溶液除去SO42-，然后加入HNO3酸化的AgNO3溶液檢驗Cl-。1．下列說法正確的是①氯氣的性質(zhì)活潑，它與氫氣混合后立即發(fā)生爆炸②實驗室制取氯氣時，為了防止環(huán)境污染，多余的氯氣可以用氫氧化鈣溶液吸收③新制氯水的氧化性強于久置氯水的④檢驗HCl氣體中是否混有Cl2的方法是將氣體通入硝酸銀溶液中⑤除去HCl氣體中的Cl2，可將氣體通入飽和食鹽水中A．①②③ B．②③④ C．③ D．③⑤【答案】C【詳解】①氯氣與氫氣混合，達到爆炸極限，在光照或點燃的條件下才能發(fā)生爆炸，故①錯誤；②氫氧化鈣微溶于水，溶液中溶質(zhì)含量較少，實驗中常用氫氧化鈉溶液吸收多余的氯氣，故②錯誤；③久置的氯水中HClO分解生成HCl和O2，氧化性減弱，故③正確；④HCl氣體和氯氣通入AgNO3溶液中均可產(chǎn)生白色沉淀。檢驗HCl氣體中是否混有Cl2的方法是將氣體通入淀粉碘化鉀溶液中，如果變藍，說明含有Cl2，故④錯誤；⑤將HCl、Cl2通入飽和食鹽水中，除去的是HCl氣體，而不是Cl2，故⑤錯誤。故答案為C。2．實驗室用如圖所示裝置來制取少量氯氣，下列說法正確的是（）A．A中加入的是稀鹽酸B．C的作用是收集氯氣C．F中加入NaOH溶液吸收多余的氯氣D．用該裝置制取氯氣前不需要檢查裝置的氣密性【答案】C【詳解】A.實驗室利用與濃鹽酸在加熱條件下反應制取，與稀鹽酸不反應，故A錯誤；B.C中的飽和食鹽水用來吸收氯氣中混有的氧化氫氣體，故B錯誤；C.氯氣能與堿反應，可用NaOH溶液吸收多余的氯氣，故C正確；D.凡是制備氣體的裝置，實驗前都要檢查裝置的氣密性，故D錯誤；故選：C。3．下列關于實驗室制取的說法正確的是A．將混有的通過盛有飽和溶液的洗氣瓶除去雜質(zhì)B．實驗室制取，濃鹽酸體現(xiàn)酸性和氧化性C．實驗室用如圖裝置除去中的少量D．實驗室制備可用排飽和食鹽水集氣法收集【答案】D【詳解】A.混有的通過飽和溶液反應生成，引入新的雜質(zhì)，并且消耗，A錯誤；B.實驗室制取，濃鹽酸體現(xiàn)酸性和還原性，B錯誤；C.用飽和食鹽水除去中的氣體時，氣體應長導管進短導管出，C錯誤；D.在飽和食鹽水中的溶解度比在水中的小，故實驗室可用排飽和食鹽水法收集，D正確；答案選D。4．檢驗某溶液中是否含有Cl－，正確的操作是A．取樣，滴加AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成B．取樣，先加稀硫酸酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成C．取樣，先加鹽酸酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成D．取樣，加稀硝酸，無明顯現(xiàn)象，再加少量AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成【答案】D【詳解】A、滴加AgNO3溶液，有白色沉淀生成，溶液中可能含有SO42-，故A錯誤；B、同理，硫酸和AgNO3反應生成Ag2SO4白色沉淀，所以B錯誤；C、用鹽酸酸化時已引入Cl－，所以不能確定原溶液中是否含有Cl－，故C錯誤；D、先加稀硝酸，無明顯現(xiàn)象，排除CO32－、SO32－等離子的干擾，再加AgNO3溶液，有白色沉淀生成即證明原溶液中含有Cl－，所以D正確。本題正確答案為D。5．已知KMnO4在常溫下與濃鹽酸反應生成Cl2，下圖是用KMnO4與濃鹽酸反應制取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溶液倒吸到試管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【答案】A【詳解】根據(jù)導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①中，NaOH溶液吸收多余的Cl2，防止污染環(huán)境，①中收集到的Cl2不純，混有HCl和水蒸氣，故A選項錯誤，B、C、D選擇正確；答案選A。6．在實驗室中利用二氧化錳與濃鹽酸反應制備干燥、純凈的氯氣，所用裝置如圖所示：（1）連接上述裝置的正確順序（填各接口處的字母）：____接___；___接___；___接___；___接___。__（2）裝置中，飽和食鹽水的作用是__；NaOH溶液的作用是__。（3）化學實驗中常用濕潤的淀粉—KI試紙檢驗是否有Cl2產(chǎn)生。如果有Cl2產(chǎn)生，可觀察到__，反應化學方程式為___。（4）寫出下列化學反應的化學方程式：①氣體發(fā)生裝置中進行的反應：___。②NaOH溶液中發(fā)生的反應：____?！敬鸢浮浚?）ECDABHGF（2）除去氯氣中的HCl雜質(zhì)吸收過量的氯氣試紙變藍2KI+Cl2=2KCl+I2MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O【分析】濃鹽酸與二氧化錳在加熱的條件下生成二氯化錳、氯氣和水，濃鹽酸易揮發(fā)，則生成的氯氣中含有雜質(zhì)HCl和水；先連接盛有飽和食鹽水的裝置，可除去HCl雜質(zhì)，再連接盛有濃硫酸的裝置可除去水蒸氣；氯氣的密度大于空氣，可采用長進短出的方式收集氯氣；氯氣有毒，最后應有尾氣處理裝置?！驹斀狻?1)按照制備氣體的“發(fā)生裝置→凈化裝置→收集裝置→尾氣處理裝置”的順序可確定裝置連接順序。制得的Cl2中混有HCl和水蒸氣，先用飽和食鹽水除去HCl，然后通過濃硫酸進行干燥；由于Cl2的密度比空氣大，收集Cl2時導管應長進短出；Cl2有毒，最后用NaOH溶液進行尾氣處理，故連接順序為E→C、D→A、B→H、G→F。(2)裝置中飽和食鹽水的作用是除去Cl2中的HCl雜質(zhì)；NaOH溶液的作用是吸收過量的Cl2。(3)濕潤的淀粉-KI試紙遇Cl2時發(fā)生反應：2KI+Cl2=2KCl+I2，淀粉遇變藍色。(4)①濃鹽酸與二氧化錳在加熱的條件下生成二氯化錳、氯氣和水，方程式為MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O；②NaOH與氯氣反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，方程式為2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O。1．實驗室制氯氣時有如下操作，操作順序正確的是()①連接好裝置，檢查氣密性；②緩緩加熱；③在燒瓶中加入少量的MnO2，向分液漏斗中加入濃鹽酸；④通過分液漏斗慢慢向燒瓶中注入濃鹽酸；⑤將多余氯氣用濃NaOH溶液吸收；⑥當有連續(xù)氣泡出現(xiàn)時，開始用向上排空氣法收集氯氣。A．①②③④⑤⑥ B．③④②①⑥⑤C．①④③②⑥⑤ D．①③④②⑥⑤【答案】D【詳解】制取氯氣的實驗操作順序為：連接裝置，檢查裝置的氣密性，防止裝置連接處漏氣，向圓底燒瓶中加入固體藥品二氧化錳粉末，從分液漏斗中緩緩加入濃鹽酸，加熱，待氣體均勻放出時收集氣體，氯氣有毒，最后連有尾氣吸收裝置吸收氯氣，防止污染空氣，所以正確操作順序為①③④②⑥⑤，故D正確。綜上所述，本題選D?！军c睛】氣體的制備實驗或有氣體參與的實驗，實驗的第一步為檢驗裝置的氣密性；先加固體藥品，再加液體藥品，然后加熱進行實驗；待裝置中產(chǎn)生待制備的氣體后收集氣體，若該氣體有毒，能夠污染空氣，最后應有尾氣處理裝置。2．下列物質(zhì)能使干燥的藍色石蕊試紙先變紅后褪色的是（）①氯氣②液氯③新制氯水④氯氣的酒精溶液⑤鹽酸⑥鹽酸酸化的漂白粉溶液A．①②③ B．①②③⑥ C．③⑥ D．②③⑤⑥【答案】C【詳解】①既無酸性也無漂白性，故不能使干燥的藍色石蕊試紙先變紅后褪色；②液氯是液態(tài)的，既無酸性也無漂白性，不能使干燥的藍色石蕊試紙先變紅后褪色；③新制氯水中含有HCl和HClO，既有酸性又有漂白性，能使干燥的藍色石蕊試紙先變紅后褪色；④與酒精不反應，故的酒精溶液既無酸性也無漂白性，不能使干燥的藍色石蕊試紙先變紅后褪色；⑤鹽酸只具有酸性而無漂白性，只能使干燥的藍色石蕊試紙變紅，但不會褪色；⑥鹽酸酸化的漂白粉溶液既有酸性又有漂白性（生成的HClO），能使干燥的藍色石蕊試紙先變紅后褪色；綜上所述，能使干燥的藍色石蕊試紙先變紅后褪色是③⑥，故答案為C。3．已知與濃鹽酸在常溫下能反應產(chǎn)生。若用如圖所示的實驗裝置來制備純凈、干燥的氯氣，并與金屬反應。每個虛線框表示一個單元裝置，其中有錯誤的是（）A．①處和②處 B．只有②處 C．只有②處和③處 D．②處、③處和④處【答案】D【詳解】①與濃鹽酸在常溫下反應產(chǎn)生，①正確；②濃鹽酸易揮發(fā)，生成的氯氣中混有和水蒸氣，應通入盛有飽和食鹽水的洗氣瓶除去，會與溶液反應，故不能選擇氫氧化鈉溶液，②錯誤；③用濃硫酸干燥氯氣，導管應長進短出，③錯誤；④氯氣與金屬在試管中反應，若用單孔塞，容易造成試管內(nèi)壓強過大，且導管應伸到試管底部，④錯誤。綜上，答案選D。4．某同學用如圖所示裝置制備并檢驗的性質(zhì)。下列說法正確的是A．Ⅰ中：如果過量，濃鹽酸就可全部反應B．Ⅱ中：在中安靜地燃燒，發(fā)出蒼白色火焰，可在集氣瓶瓶口上方觀察到白霧C．Ⅲ中：銅絲在中燃燒產(chǎn)生藍色的煙，若在集氣瓶中加入少量水，所得溶液呈綠色D．Ⅳ中：干燥的有色布條不褪色，濕潤的有色布條褪色，說明具有漂白性【答案】B【詳解】A．Ⅰ中，濃鹽酸變稀后，反應不再發(fā)生，所以即使過量，濃鹽酸也不可能全部被消耗，故A項說法錯誤；B．Ⅱ中，在中安靜地燃燒生成HCl，發(fā)出蒼白色火焰，集氣瓶瓶口上方出現(xiàn)白霧，故B項說法正確；C．Ⅲ中，銅絲在中燃燒產(chǎn)生棕黃色的煙，加入少量水后得到藍綠色的溶液，故C項說法錯誤；D．Ⅳ中，干燥的有色布條不褪色，濕潤的有色布條褪色，說明與反應生成了具有漂白性的物質(zhì)(HClO)，故D項說法錯誤；綜上所述，說法正確的是B項，故答案為B。5．實驗室欲用如圖裝置來制備純凈的Cl2，下列說法正確的是A．①裝置燒瓶中的固體是MnO2B．可以把②③兩個裝置合并改為裝有堿石灰的干燥管C．④是收集Cl2的裝置，也可以用該裝置來收集NOD．⑤中盛裝氫氧化鈉溶液，吸收多余的Cl2，防止污染環(huán)境【答案】D【詳解】A．MnO2與濃鹽酸制氯氣需要加熱，①的燒瓶中裝高錳酸鉀或氯酸鉀，故A錯誤；B．堿石灰也可以吸收氯氣，所以不能改為堿石灰，故B錯誤；C．NO易與氧氣反應生成NO2，不能用排空氣法收集NO，故C錯誤；D．氯氣和氫氧化鈉反應生成氯化鈉、次氯酸鈉、水，⑤中盛裝氫氧化鈉溶液，吸收多余的Cl2，防止污染環(huán)境，故D正確；選D。6．室溫下，單質(zhì)A、B、C分別為固體、黃綠色氣體、無色氣體，在合適的條件下，它們可以按如圖所示框圖進行反應。又知E溶液無色，A在B中燃燒有棕褐色的煙生成。請回答：（1）A__________，B__________，C__________（填化學式）。（2）①的化學方程式為____________________，氧化劑是_____________________。（3）③的離子方程式為____________________，氧化劑是_____________________。（4）④的化學方程式為____________________，屬于基本反應類型中的_______________?！敬鸢浮浚?）FeH+化合反應【分析】B為黃綠色氣體且為單質(zhì)，可知B為Cl2，A在Cl2中燃燒有棕褐色的煙生成，A為固體，因此A為Fe，D為FeCl3，C為無色氣體單質(zhì)，能與Cl2反應，因此C為H2，E為HCl，E溶液為鹽酸，鹽酸與Fe反應生成FeCl2和H2，因此F為FeCl2，F(xiàn)eCl2與Cl2反應生成FeCl3，因此分析解答?！驹斀狻浚?）由上述分析可知，A為Fe；B為Cl2；C為H2；（2）①的化學方程式為Fe和反應，其化學方程式為；Cl元素化合價降低，氧化劑是；（3）③為Fe與鹽酸反應，離子方程式為，H元素化合價降低，氧化劑是；（4）④為與反應生成，其化學方程式是，該反應屬于基本反應類型中的化合反應。7．圖是實驗室制取、提純氯氣及研究氯氣性質(zhì)的裝置圖。請回答：

(1)實驗室制備氯氣的化學反應方程為____，反應中濃鹽酸表現(xiàn)的性質(zhì)有____。(2)若要收集到干燥純凈的氯氣，A、B瓶所裝的試劑分別為_____和_______．(3)若D瓶中裝有紫色的石蕊溶液，則觀察到的現(xiàn)象是____，原因是_____；(4)若D瓶中裝有淀粉—碘化鉀溶液，則觀察到的現(xiàn)象是___，寫出D中反應的離子方程式_____；(5)若D瓶中裝有硝酸銀溶液，則觀察到的現(xiàn)象是___，寫出D中反應的離子方程式______；(6)E裝置中通常盛放的是______溶液，寫出E裝置中發(fā)生化學反應的離子方程式：_________【答案】（1）MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O還原性和酸性飽和食鹽水濃硫酸石蕊試液先變紅，后褪色Cl2溶于水得到HCl和HClO，石蕊遇酸變紅色，HClO有強氧化性，能漂白石蕊溶液變成藍色Cl2+2I-＝2Cl-+I2產(chǎn)生白色沉淀Cl-+Ag+＝AgCl↓NaOH溶液Cl2+2OH-＝Cl-+ClO-+H2O【分析】實驗