2019-2020学年新教材高中化学 第二章 海水中的重要元素——钠和氯 2.2.2 氯气的实验室制

核心微网络素养新目标,1．学会实验室制取氯气的方法，认识其实验装置的典型性2．学会Cl－的检验方法和物质检验的注意事项，培养科学探究意识学业基础[预习新知]一、氯气的实验室制法1．反应原理MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O2．仪器装置主要仪器：____________________________________________________________________等。装置如图所示。说明：C装置的作用是除去Cl2中的______；D装置的作用是______Cl2；F装置的作用是__________________，防止污染环境。铁架台(带铁圈)、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗、集气瓶、烧杯HCl干燥吸收多余的Cl23．收集方法(1)________________(Cl2密度大于空气)。(2)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)。4．尾气处理Cl2有毒，易污染空气，需用______________吸收。向上排空气法NaOH溶液二、Cl－的检验1．实验探究实验现象加入AgNO3溶液加入稀硝酸离子方程式或解释稀盐酸____________________Ag＋＋Cl－===________NaCl溶液__________________________________Na2CO3溶液____________________2Ag＋＋CO2－3===Ag2CO3↓Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋CO2↑＋H2O产生白色沉淀沉淀不溶解AgCl↓产生白色沉淀沉淀不溶解Ag＋＋Cl－===AgCl↓产生白色沉淀沉淀溶解2.氯离子的检验方法(1)操作方法：向未知溶液中先加____________，再加________。(2)现象：产生________，加稀硝酸时，沉淀________。(3)原理：__________________。(4)加入稀硝酸的目的：排除________等离子的干扰。AgNO3溶液稀HNO3白色沉淀不溶解Ag＋＋Cl－===AgCl↓CO2－3[即学即练]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)实验室制取氯气，可用稀盐酸代替浓盐酸。()(2)实验室制备的氯气常含有氯化氢和水蒸气。()(3)氯气有毒，故应排到实验室外。()(4)溶液中加入AgNO3溶液有沉淀，说明溶液中一定含Cl－。()(5)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。()×√×××2．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。答案：B3．检验Cl－所用的试剂为AgNO3和HNO3，其中HNO3的作用是()A．防止CO2－3的干扰B．防止Cl－的干扰C．生成AgNO3沉淀D．防止NO－3的干扰解析：检验Cl－时，加入AgNO3会生成AgCl白色沉淀，而Ag2CO3同样是白色沉淀，但加入稀HNO3后，AgCl不溶解，而Ag2CO3溶解于稀HNO3，所以加稀HNO3的作用是防止CO2－3的干扰。答案：A4．实验室以MnO2和浓盐酸反应制Cl2并净化和收集的装置如图所示，试回答以下问题：(1)如何检验装置的气密性？(2)净化装置的顺序能否颠倒？为什么？解析：(1)此类装置可用微热法检验其气密性。(2)干燥除杂的顺序通常是先去除其他气体杂质，最后干燥，以免再混入水蒸气。答案：(1)将导管末端插入水中，用酒精灯微热烧瓶，导管口有气泡冒出，移开酒精灯，水上升到导管中形成一段稳定的水柱，则证明装置的气密性良好。(2)不能；如颠倒则Cl2经饱和食盐水除去HCl时会重新混入水蒸气。技能素养目标氯气的实验室制法解析[例]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HClD．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[提升]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_____________________________________。不能用稀盐酸，而应用浓盐酸应有加热装置，应用酒精灯加热盛浓硫酸和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒两洗气瓶里进气导管和出气导管的长短颠倒除去Cl2中的氯化氢除去氯气中的水蒸气吸收多余的氯气(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)为了提高浓盐酸的利用率，你对实验的建议是_____________________________________________________________________________________________________。ACB将浓盐酸慢慢滴下；加热用小火(5)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___________________________________________________。(6)如果将过量二氧化锰与一定量的浓盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气量明显小于理论值。其主要原因有：①__________________________，②_______________________。MnO2＋4H＋＋2Cl－=====△Mn2＋＋Cl2↑＋2H2ONaOH溶液Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O、H＋＋OH－===H2O加热使HCl大量挥发盐酸变稀后不再发生反应解析：(1)从试剂，装置(制气、净化、收集、尾气吸收)角度考虑。(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)为减少盐酸的挥发，慢慢滴加浓盐酸，用小火加热。(5)利用Cl2和NaOH溶液反应除多余的Cl2。(6)由于加热过程中，一部分HCl挥发不参与化学反应，且随着反应的进行，盐酸浓度越来越小，变为稀盐酸后，不再与MnO2发生反应生成Cl2。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。[核心能力]Cl2的实验室制法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KI­淀粉试纸检验。将湿润的KI­淀粉试纸放在集气瓶口，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。MnO2与浓HCl反应特点①浓盐酸中，一部分Cl－的化合价升高，另一部分Cl－的化合价不变。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。学考评价1．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Cl2D．多余氯气常用较浓的碱液吸收解析：由于浓盐酸有挥发性，故必须缓慢加热以减少HCl的挥发；Cl2的密度比空气的密度大，故应用向上排空气法收集Cl2；Cl2极易与碱液反应，故常用较浓的碱液吸收多余的Cl2。答案：C2．实验室制氯气时有如下操作，操作顺序正确的是()①连接好装置，检查装置气密性②缓缓加热，使气体均匀逸出③在烧瓶中加入二氧化锰粉末④往分液漏斗中加入浓盐酸，再缓缓滴入烧瓶中⑤用向上排空气法收集氯气，尾气导入吸收剂中A．①②③④⑤B．④③①②⑤C．①③④②⑤D．①③②④⑤解析：制备气体时首先应连接好装置，检查装置气密性，再依次加药品，反应制取气体。答案：C3．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－、SO2－4B．Cl－、NO－3C．Cl－、CO2－3D．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CO2－3和Cl－。答案：C4．有一包白色固体，它可能是KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种，进行下列实验：①溶于水，得无色溶液；②在所得溶液中滴入AgNO3溶液，生成白色沉淀；③再滴加稀硝酸，沉淀量减少但不完全消失，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)请写出上述实验中有关反应的离子方程式：______________________________________。KCl和K2CO3KNO3Ag＋＋Cl－===AgCl↓，2Ag＋＋CO2－3===Ag2CO3↓，Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑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沉淀量减少且有气泡生成知，一定含有K2CO3；根据沉淀不完全消失可知，一定含有KCl。点拨：某种离子和银离子产生白色沉淀，并不能确定该离子是氯离子。Ag2CO3也是白色沉淀，注意用硝酸排除干扰。练后感悟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