高中化学专题3从海水中获得的化学物质第一单元第1课时氯气的制备性质及应用练习含解析苏教版必修1

第1课时　氯气的制备、性质及应用

一、概念判断(判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”，共5小题，每题1分，共5分)。

1．瑞典化学家舍勒发现了氯气。(　　)

提示：√。

2．工业上制取氯气的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(　　)

提示：×。工业上用电解饱和食盐水制备氯气。

3．Cl2以液态形式存在时可称作氯水或液氯。(　　)

提示：×。Cl2以液态形式存在时可称作液氯，氯气溶于水得到的溶液称为氯水。

4．氢气在氯气中燃烧，生成白色烟雾。(　　)

提示：×。氢气在氯气中燃烧，生成的氯化氢吸收水蒸气而形成白雾。

5．钠在氯气中燃烧生成固体NaCl。(　　)

提示：√。

二、选择题(本题包括7小题，每题2分，共14分)。

·题组1　氯气的制备

1．在实验室利用浓盐酸和MnO2制氯气，制备装置中应使用分液漏斗而不能使用长颈漏斗，下列有关理由叙述错误的是(　　)

A．防止氯气扩散到空气中造成污染

B．长颈漏斗不便于添加液体

C．便于控制加入盐酸的量

D．尽量避免氯化氢挥发到空气中

【解析】选B。分液漏斗上有活塞，便于控制加入盐酸的量，控制反应的速率，同时能尽量避免HCl挥发到空气中，防止氯气扩散到空气中造成污染；长颈漏斗便于添加液体。

【补偿训练】

在实验室中，除去Cl2中混有的水蒸气和HCl气体，选用的药品及顺序正确的是(　　)

A．水、碱石灰(CaO＋NaOH)　 B．无水CaCl2、饱和食盐水

C．饱和食盐水、浓硫酸      D．饱和食盐水、碱石灰

【解析】选C。HCl气体用饱和食盐水除去，水蒸气用浓硫酸除去，不能用碱石灰。

2.如图为教科书中电解饱和食盐水的实验装置。据此，下列叙述不正确的是(　　)

A．装置中，a管能产生氢气

B．b管导出的是氯气

C．在石墨棒电极区域有NaOH生成

D．以食盐水为基础原料制取氯气等产品的工业称为“氯碱工业”

【解析】选C。由教科书中的相关实验可知，a管中导出的气体遇明火有爆鸣声，则该气体为氢气，A正确；根据题中实验装置可知，b管导出的气体可用NaOH溶液吸收，则b管中导出的气体应为氯气，B正确；根据教科书中的演示实验，在两极滴入酚酞，只有铁棒附近溶液变红色，而石墨棒附近不变红，说明NaOH不在石墨棒电极区域，C不正确；由氯碱工业的定义可知，D正确。

·题组2　氯气与金属、非金属的反应

3．(2021·常州高一检测)下列氯化物既可以由氯气与金属反应制得，又可以由金属与盐酸反应制得的是(　　)

A．AlCl3　　 B．FeCl2　　 C．FeCl3　　 D．CuCl2

【解析】选A。单质铝与氯气或盐酸反应均生成AlCl3，A正确； 铁与盐酸反应生成FeCl2，与氯气反应生成氯化铁，B、C错误；铜与氯气反应生成CuCl2，铜与盐酸不反应，D错误。

【误区警示】 Cl2与变价金属反应时生成高价态的金属氯化物，即Cl2与Fe反应，不论Cl2是否过量均生成FeCl3而不是FeCl2。

4．下列反应发生时，会产生棕褐色烟的是(　　)

A．钠在氯气中燃烧    B．氢气在氯气中燃烧

C．磷在氧气中燃烧    D．铁在氯气中燃烧

【解析】选D。钠在氯气中燃烧，火焰为黄色，A错误；氢气在氯气中燃烧，发出苍白色火焰，瓶口有白雾，B错误；磷在氧气中燃烧冒白烟，C错误；铁在氯气中燃烧，产生棕褐色烟，D正确。

5．下列现象不属于H2在Cl2中燃烧现象的是(　　)

A．苍白色火焰    B．集气瓶内气体颜色变浅

C．瓶口有白雾    D．爆炸

【解析】选D。H2在Cl2中燃烧，发出苍白色火焰，瓶口因生成的HCl吸收空气中的H2O形成盐酸小液滴而形成白雾，瓶内气体颜色因Cl2的消耗而变浅，但不发生爆炸。

·题组3　氯气与水、碱的反应

6．植物中山茶花、石榴可以吸收氯气，紫藤和月季对氯气的吸收净化能力也很强。在实验室制取Cl2时，尾气一般要用NaOH溶液吸收而不用澄清石灰水吸收的理由是(　　)

A．氯气不与石灰水反应

B．Ca(OH)2微溶于水，澄清石灰水Ca(OH)2的含量少，吸收的尾气也很少

C．氯气与Ca(OH)2反应生成的CaCl2难溶于水

D．澄清石灰水能吸收空气中的CO2而变浑浊

【解析】选B。Ca(OH)2在水中的溶解度小，吸收Cl2的量较少，吸收不充分，A、C错误，B正确；D项与本题所问没有关系。

【误区警示】工业制备漂白粉时只能用石灰乳而不能用石灰水；漂白粉在空气中变质包括两个反应过程：一是Ca(ClO)2与空气中CO2、H2O反应，二是生成的HClO分解。

7．(2021·南京高一检测)在新制氯水中存在多种分子和离子，下列实验现象和结论一致且正确的是(　　)

A．新制氯水使淀粉KI试纸变蓝，说明有HCl

B．光照新制氯水有气泡逸出，该气体是Cl2

C.将KHCO3固体加入新制的氯水中，有气泡产生，说明有HClO

D.加入石蕊溶液，溶液先变红后褪色，说明该溶液含有HClO

【解析】选D。新制氯水中含有Cl2，与KI反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2，生成碘单质使淀粉变蓝，故A错误；新制氯水中含有次氯酸，次氯酸不稳定易分解，光照新制氯水，次氯酸发生分解反应： 2HClO2HCl＋O2↑，有气泡逸出，该气体是O2，故B错误；新制氯水中含有盐酸和次氯酸，酸性：盐酸＞H2CO3＞HClO＞HCO，将KHCO3固体加入新制的氯水中，有气泡产生，说明有盐酸，故C错误；新制的氯水中含有盐酸和次氯酸，溶液显酸性，加入石蕊溶液，溶液先变红，由于次氯酸具有漂白性，红色又褪色，故D正确。

三、非选择题(本题包括1小题，共11分)。

8．某学生设计如图实验装置用于制备纯净的Cl2。

(1)装置中有五处错误，请指出：

①_________________________________________，

②________________________________________________，

③__________________________________________________，

④____________________________________________________，

⑤__________________________________________________。

(2)在更正后的装置图中，仪器中的饱和食盐水、浓硫酸、氢氧化钠溶液的作用分别是

①饱和食盐水的作用：____________________________；

②浓硫酸的作用：__________________________________；

③氢氧化钠溶液的作用：_________________________________。

【解析】从实验原理上来说，氯气是用浓盐酸与二氧化锰在加热的条件下制取，不能用稀盐酸，因稀盐酸与二氧化锰不反应；制得的氯气中混有HCl和水蒸气，应依次通过盛有饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶将其除去；因氯气有毒，应用尾气吸收装置，以避免对环境的污染；因氯气比空气重，应用向上排空气法收集。

答案：(1)①用长颈漏斗错误，应用分液漏斗

②不能用稀盐酸，应用浓盐酸

③没有用酒精灯，应用酒精灯加热

④盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒，应更换位置

⑤盛饱和食盐水的洗气瓶中的进气导管应插入液面，出气导管不应插入液面

(2)①除去混在氯气中的HCl

②除去混在氯气中的水蒸气

③吸收多余的Cl2，防止污染环境

一、选择题(共11题，每小题3分，共33分)。

1．实验室制取氯气的试管壁沾附有MnO2，除去MnO2可用的试剂是(　　)

A．蒸馏水　　B．KOH溶液　　C．稀盐酸　　D．热的浓盐酸

【解析】选D。MnO2和浓盐酸在加热的条件下会发生反应。

2．(2021·柳州高一检测)实验室用MnO2和浓盐酸为原料制备并收集干燥、纯净的Cl2，下列装置中合理的是(　　)

【解析】选B。A项缺少除杂装置和尾气处理装置；C项中缺少酒精灯；D项中缺少除杂装置和尾气处理装置且收集方法错误。

3．(2021·连云港高一检测)某化学兴趣小组利用MnO2和浓盐酸及如图装置制备氯气。下列分析中不正确的是(　　)

A.①中缺少加热装置

B．①中可用分液漏斗代替长颈漏斗

C．②中盛放的NaOH溶液可以净化氯气

D．④中盛放的NaOH溶液可以吸收尾气

【解析】选C。二氧化锰和浓盐酸需要加热才能反应生成氯气，需要添加加热装置，A正确；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，B正确；②中盛放的NaOH溶液吸收氯气，不能净化Cl2，可以用饱和食盐水净化氯气，C错误；氢氧化钠溶液与氯气反应，可以吸收氯气，防止污染空气，D正确。

4．(2021·常州高一检测)用自来水养金鱼时，通常先将自来水经日晒一段时间后，再注入鱼缸，其目的是(　　)

A．利用紫外线杀死水中的细菌

B．提高水温，有利于金鱼生长

C．增加水中氧气的含量

D．促使水中的次氯酸分解

【解析】选D。自来水一般用氯气消毒，氯气溶于水生成氯化氢和次氯酸，次氯酸具有强氧化性，不利于金鱼的生存，所以晒一段时间的目的是促使水中的次氯酸分解。

5．(2021·漯河高一检测)关于新制的氯水和久置的氯水，下列说法不正确的是(　　)

A．新制的氯水呈浅黄绿色，久置的氯水无色

B．新制的氯水漂白作用强，久置的氯水漂白作用很弱或消失

C.新制的氯水中没有氯离子，久置的氯水中才含有氯离子

D.新制的氯水中含氯气多，久置的氯水中含有极少量的氯气或不含氯气

【解析】选C。新制的氯水中含有Cl2，溶液呈浅黄绿色，而久置的氯水就是稀盐酸，溶液呈无色，A正确；新制的氯水中HClO的浓度大，漂白作用强，而久置的氯水中几乎不含有HClO，漂白作用很弱或消失，B正确；新制的氯水中，有部分Cl2与水反应生成盐酸和次氯酸，所以含有氯离子，C不正确；新制的氯水中只有一部分氯气与水反应，大部分氯气仍以分子的形式存在，所以新制氯水中含氯气多，久置的氯水中绝大部分氯气都与水发生了反应，所以含有极少量的氯气或不含氯气，D正确。

6．(金榜原创题)(新视角)漂白粉，白色粉末，具有类似氯气的臭味，用作棉、麻、纸浆、丝纤维织物的漂白，饮用水、游泳池水等的杀菌和消毒，乙炔的净化等。城市生活用水常用漂白粉杀菌、消毒。下列关于漂白粉的叙述正确的是(　　)

A.漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2和CaCl2

B．将Cl2制成漂白粉的主要目的是使它转化为较稳定的物质，便于保存和运输

C．漂白粉是由Cl2与烧碱制得的

D．在使用漂白粉时应用浓盐酸

【解析】选B。漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2，故A错误；氯水中的HClO具有强氧化性，但易分解且不易保存、运输，所以制成固态漂白粉，故B正确；氯气与烧碱反应生成NaCl、NaClO，故C错误；使用漂白粉时与浓盐酸发生反应生成氯气，氯气有毒，故D错误。

7．(素养新思维)“绿色化学实验”进课堂，某化学教师为氯气与金属钠反应设计了如图装置与操作以替代相关的实验。实验操作：钠与氯气反应的装置作如图改进，将一根玻璃管与氯气发生器相连，玻璃管内放一块黄豆粒大的金属钠(已吸净煤油)，玻璃管尾部塞一团浸有NaOH溶液的棉花球。先给钠预热，到钠熔融成圆球时，撤火，通入氯气，即可见钠着火燃烧，生成大量白烟。以下叙述错误的是(　　)

A.反应生成的大量白烟是氯化钠晶体

B．玻璃管尾部塞一团浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收过量的氯气，以免其污染空气

C．钠着火燃烧产生苍白色火焰

D．若在棉球外沿滴一滴淀粉碘化钾溶液，据其颜色变化判断氯气是否被碱液完全吸收

【解析】选C。根据题给信息，Na在Cl2中燃烧的方程式为2Na＋Cl22NaCl，NaCl为固态，故产生大量白烟，A正确；Cl2可与NaOH反应，故用NaOH溶液可吸收剩余Cl2，防止污染空气，B正确；Na着火燃烧时火焰颜色为黄色，C错；因为Cl2可与KI发生反应Cl2＋2KI===2KCl＋I2，I2使淀粉变蓝，D正确。

8．将足量新制氯水分别滴加到下列溶液或试纸上，对所观察到的现象描述合理的一组是(　　)

【解析】选C。新制氯水中含有Cl2、H＋、Cl－、HClO等微粒，滴入AgNO3溶液时，Cl－与Ag＋反应生成AgCl白色沉淀；滴到蓝色石蕊试纸上，H＋使其变红，而后HClO又将其氧化而褪色；滴到Na2CO3溶液中，H＋与CO反应生成H2O和CO2，故有气泡产生。

9．某同学在充分研究氯水成分后，又对氯水性质进行了进一步的研究。研究后，他列出了下列一些物质，其中能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色的是(　　)

①氯气　②液氯　③新制氯水　④敞口久置的氯水　⑤盐酸　⑥用盐酸酸化的漂白粉溶液

A．①②③　　B．①②③⑥　　C．③⑥　　D．③④⑥

【解析】选C。起漂白作用的物质是HClO，新制氯水中含有HClO；而氯气、液氯中均无HClO；久置的氯水实际为稀盐酸溶液；⑥中发生反应H＋＋ClO－===HClO，生成HClO。

10．利用下列装置可以制备无水氯化铁。下列有关说法正确的是(　　)

A.烧瓶B中制备氯气的反应物为二氧化锰和稀盐酸

B．装置C、D中分别盛有浓硫酸、饱和食盐水

C．装置E和装置F之间需要增加一个干燥装置，才能制得无水氯化铁

D．装置F的目的是检验有无氯气逸出

【解析】选C。二氧化锰和稀盐酸不反应，A错误；干燥装置应在除杂装置后，装置C、D中分别盛有饱和食盐水、浓硫酸，B错误；装置F中挥发出的水蒸气易逆行进入装置E，需在装置E、F之间增加干燥装置，C正确；装置F是尾气吸收装置，D错误。

11．某同学设计用下图的装置制备少量的AlCl3(易和水蒸气反应)。下列说法错误的是(　　)

A.B装置中所装试剂为饱和的NaCl溶液，其作用是除去氯气中的HCl

B．装置C和F中的试剂均为浓硫酸，其作用是防止水蒸气进入E中

C．用50 mL 12 mol·L－1的盐酸与足量的MnO2反应，所得氯气可以制取26.7 g AlCl3

D．实验过程中应先点燃A处的酒精灯，再点燃D处的酒精灯

【解析】选C。实验室是利用二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气，含有杂质气体氯化氢和水蒸气，氯化氢极易溶于水，而氯气在饱和食盐水中溶解度很小，因此B装置中所装试剂为饱和的NaCl溶液，其作用是除去氯气中的HCl，A正确；因为AlCl3易与水蒸气反应，所以铝和氯气反应必须在干燥的环境下进行，因此装置C和F中的试剂均为浓硫酸，其作用是防止水蒸气进入E中，B正确；用50 mL 12 mol·L－1的盐酸与足量的MnO2反应，由于浓盐酸不断消耗，变为稀盐酸，与二氧化锰不反应，所以50 mL 12 mol·L－1的盐酸产生氯气的量小于

0.15 mol，因此氯气与铝反应生成氯化铝的量少于0.1 mol，质量小于13.35 g，C错误；实验过程中应先点燃A处的酒精灯，反应产生氯气，利用氯气排净装置内的空气，待装置中充满黄绿色气体时再点燃D处的酒精灯，反应进行，D正确。

二、非选择题(本题包括2小题，共37分)。

12．(17分)某课外活动小组利用如图所示装置制取氯气，提供的试剂：浓盐酸、饱和食盐水、氢氧化钠溶液、高锰酸钾固体、水。反应的化学方程式为2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。

(1)装置M中盛放的试剂是__________；H中盛放的试剂是________。

(2)收集Cl2时，关闭弹簧夹________和弹簧夹________，打开弹簧夹________。

(3)尾气处理时，关闭弹簧夹a和弹簧夹________，打开弹簧夹________。处理尾气选用的试剂为________。

(4)用含0.032 mol HCl的浓盐酸跟足量高锰酸钾固体反应，产生Cl2的物质的量应________(填“大于”“等于”或“小于”)0.01 mol。

【解析】(1)装置M中应为浓盐酸，G中应为高锰酸钾固体，H中应为饱和食盐水，用来除去Cl2中混有的HCl气体，装置P是尾气处理装置，烧杯中的试剂是氢氧化钠溶液。(2)收集Cl2时，先关闭弹簧夹a和c，打开弹簧夹b，生成的Cl2会将饱和食盐水压入烧杯D中，从而使Cl2收集在H中。(3)尾气处理时关闭弹簧夹a和弹簧夹b，打开弹簧夹c，多余的Cl2就会被装置P中的氢氧化钠溶液吸收。(4)根据化学方程式可知，若含0.032 mol HCl的浓盐酸完全反应会生成

0.01 mol Cl2，但由于浓盐酸具有挥发性，有一部分HCl会挥发出来，从而使反应的HCl小于0.032 mol，故生成的氯气的物质的量应小于0.01 mol。

答案：(1)浓盐酸　饱和食盐水

(2)a　c　b

(3)b　c　氢氧化钠溶液　(4)小于

13．(20分)洪灾过后，饮用水的消毒杀菌成为抑制大规模传染性疾病爆发的有效方法之一。漂白粉是常用的消毒剂。根据所学知识，回答下列问题：

(1)工业上将氯气通入石灰乳制取漂白粉，反应的化学方程式为__________________________________________；

漂白粉有效成分为__________(填名称)；瓶装漂白粉久置在空气中会失效，试用化学方程式表示失效的原因________________________________________。

(2)某化学兴趣小组为了探究HClO的漂白性，设计了如下的实验：

①通入Cl2后，从集气瓶A、B的现象可得出的结论是

____________________________________________________；

其中发生反应的化学方程式为_______________________________。

②为了确认是HClO使湿润的红色布条褪色，你认为还应增加的实验是___________________________________________。

③烧杯中NaOH溶液所起的作用是_____________________________，

烧杯中所发生反应的化学方程式为___________________________________。

④为保证实验安全，氯气以每分钟1.12 L(已换算为标准状况下)的流速匀速通入，若实验需耗时4 min，小烧杯中盛放2 mol·L－1的NaOH溶液的体积至少应为________mL。

【解析】(1)工业制取漂白粉的化学方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2===Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O，漂白粉的主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2，而起漂白作用的是Ca(ClO)2，故漂白粉的有效成分为Ca(ClO)2。漂白粉久置于空气中因吸收CO2而变质：Ca(ClO)2＋H2O＋CO2===CaCO3＋2HClO，HClO不稳定易分解：2HClO2HCl＋O2↑，从而导致漂白粉失效。

(2)①干燥的红色布条不褪色，说明氯气不具有漂白性；湿润的红色布条褪色，说明氯水具有漂白性。②氯水中的成分除Cl2外，还存在HClO、HCl和H2O，要确认次氯酸具有漂白性，还需确认盐酸不具有漂白性。③烧杯中的NaOH溶液可吸收多余的氯气，以防止污染空气。④4 min内共通入Cl2 4.48 L即0.2 mol，为保证实验安全，烧杯中的NaOH应至少能全部吸收通入的Cl2，根据Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，NaOH至少需0.4 mol，V(NaOH)＝＝0.2 L＝200 mL。

答案：(1)2Cl2＋2Ca(OH)2===Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O　次氯酸钙　Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3＋2HClO、2HClO2HCl＋O2↑

(2)①干燥的Cl2没有漂白性，氯水有漂白性　Cl2＋H2O⇌HCl＋HClO

②验证盐酸是否有漂白性

③吸收多余的Cl2，防止污染空气　Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O

④200

(九层之台，起于累土——难点知识从基础练起)

　书写下列反应的化学方程式：

(1)Cl2与铁反应：3Cl2＋2Fe2FeCl3；

(2)Cl2与水反应：Cl2＋H2OHCl＋HClO；

(3)Cl2与NaOH溶液反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O；

(4)Cl2与Ca(OH)2反应：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O；

(5)MnO2与浓盐酸反应：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。