人教版 (2019)必修 第一册第二节 氯及其化合物第二课时学案设计

第二课时　氯气的实验室制法　氯离子的检验

学会氯气的实验室制备和氯离子的检验，分析探究实验注意事项，促进科学探究与创新意识化学核心素养的发展。

1．实验原理

二氧化锰(软锰矿的主要成分)和浓盐酸在加热条件下反应：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。

2．仪器装置

主要仪器有铁架台、酒精灯、圆底烧瓶、分液漏斗、洗气瓶、集气瓶、烧杯等。Cl2的制备、净化装置如图所示。

[名师点拨]

(1)实验室用MnO2和盐酸制Cl2，盐酸必须为浓盐酸，随着反应的进行，盐酸的浓度逐渐减小，变成稀盐酸时，反应停止。

(2)在MnO2和浓盐酸的反应中，浓盐酸既起还原剂的作用，又起酸的作用，体现了还原性和酸性。

(3)一般不用澄清石灰水来吸收Cl2，原因是Ca(OH)2在水中的溶解度很小，不能将Cl2吸收完全。

[典例]　在实验室中用二氧化锰与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________________________________________________________________________，

反应的化学方程式为____________________________。

(4)写出下列反应的化学方程式。

①气体发生装置中进行的反应：_____________________________________________

________________________________________________________________________。

②NaOH溶液中发生的反应：_____________________________________________

________________________________________________________________________。

[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)装置中饱和食盐水的作用是除去Cl2中HCl杂质；浓硫酸的作用是除去Cl2中的水蒸气；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遇淀粉变蓝色。

[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

[方法技巧]

有气体参加的探究实验模板

[知识拓展]

实验室制取氯气的其他方法

用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、K2Cr2O7等氧化剂代替MnO2制取氯气，反应不需加热且反应速率较快，如

①2KMnO4＋16HCl(浓)===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O

②KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O

③Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O

④K2Cr2O7＋14HCl(浓)===2CrCl3＋2KCl＋3Cl2↑＋7H2O

注意：上述反应中，浓盐酸均表现出还原性和酸性。①和④反应中，Cl2是氧化产物；②和③反应中，Cl2既是氧化产物，又是还原产物。

1．已知：常温下把浓盐酸滴到KMnO4固体上可产生Cl2。下列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：选B　按制气→除HCl→除H2O→制备FeCl3→吸收Cl2顺序连接。

2．(1)实验室制取氯气时，如图1所示操作错误的是________(填字母)。

图1

A．用装置Ⅰ制取少量氯气

B．用装置Ⅱ除去氯气中混有的少量氯化氢

C．用装置Ⅲ制取氯气

D．用装置Ⅳ干燥氯气

(2)已知高锰酸钾与浓盐酸在常温下反应能产生氯气。用如图2所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气及验证它与金属的反应。每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是________(填字母)。

图2

解析：(1)实验室用浓盐酸和MnO2混合加热制Cl2，装置Ⅰ中用的是稀盐酸，不能与MnO2反应生成Cl2，A项错误；NaHCO3能与HCl反应产生CO2，引入新的杂质，且Cl2也能与NaHCO3反应，应用饱和食盐水除去Cl2中混有的少量HCl，且气体应长进短出，B项错误；实验室用浓盐酸和MnO2反应制Cl2，需要在加热条件下才能进行，装置Ⅲ中缺少加热装置，C项错误；用装置Ⅳ干燥Cl2时，Cl2应长进短出，D项错误。(2)KMnO4与浓盐酸在常温下即可发生反应产生Cl2，A装置正确；除去Cl2中的HCl杂质，应通入盛有饱和食盐水的洗气瓶，B装置错误；用浓H2SO4干燥Cl2，气体应长进短出，C装置正确；Cl2与金属在试管中反应若用单孔塞，容易造成试管内压强过大，应改用双孔塞，并有尾气处理装置，D装置错误。

答案：(1)ABCD　(2)BD

在Ⅰ～Ⅳ四支试管中分别加入2～3 mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液、蒸馏水，然后各滴入几滴AgNO3溶液，观察现象，再分别加入少量稀硝酸，观察现象。

(1)试管Ⅰ、试管Ⅱ中均产生了不溶于稀硝酸的白色沉淀，说明反应生成了AgCl；反应的离子方程式为Ag＋＋Cl－===AgCl↓。

(2)试管Ⅲ中产生的白色沉淀是Ag2CO3，写出该沉淀溶于稀硝酸的离子方程式：Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑。

[问题探讨]

1．检验Cl－时，能否用稀盐酸进行酸化？

提示：不能；因为盐酸中含有Cl－，会影响到Cl－的检验。

2．检验Cl－时，加入稀硝酸的目的是什么？

提示：排除CO造成的干扰，因Ag2CO3也是一种不溶于水的白色沉淀，但Ag2CO3能溶于稀硝酸，故先向待测液中加入稀硝酸，再加入AgNO3溶液检验Cl－。

3．若溶液中同时含有SO和Cl－，如何设计实验检验Cl－的存在？

提示：先加入足量的Ba(NO3)2溶液，过滤后取滤液(或静置后取上层清液)，再加入稀硝酸酸化，最后加入AgNO3溶液，若生成白色沉淀，说明含有Cl－。

氯离子的检验及答题规范

(1)检验时要加稀硝酸，以排除CO等离子的干扰，不能用稀硫酸，因为Ag2SO4微溶，会干扰实验，更不能用盐酸，因为盐酸中含有Cl－。

(2)若被检液中含有SO，需先用Ba(NO3)2溶液除去SO，然后再加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液，检验Cl－的存在。

1．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

解析：选C　A操作不正确，不能排除CO等离子的干扰；B操作不正确，因为Ag2CO3与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，引入了Cl－，无法确定原溶液中是否含有Cl－。

2．自来水厂常使用氯气消毒，市场上有些小商小贩用自来水充当纯净水出售。下列试剂中，可用来辨其真伪的是(　　)

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：选D　自来水厂常使用氯气消毒，Cl2＋H2OHCl＋HClO，则自来水中含有Cl－，而纯净水中无Cl－，检验Cl－的存在，可用硝酸银溶液，生成不溶于水和酸的AgCl沉淀；氯水中存在氢离子显酸性，遇酚酞不变色、与氯化钡溶液不反应、与氢氧化钠发生中和反应，均无明显现象，不能鉴别，故选D。

3．向某未知溶液中加入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，澄清石灰水变浑浊。由此判断该溶液中含有(　　)

A．Cl－、SO B．Cl－、NO

C．Cl－、CO D．Cl－、OH－

解析：选C　加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成，加入稀硝酸后，沉淀部分溶解，说明有部分沉淀不溶解，则溶液中含有Cl－，有无色无味且使澄清石灰水变浑浊的气体生成，则溶液中含有CO。

[分级训练·课课过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．实验室制取的氯气常用排饱和食盐水的方法收集，原因是(　　)

A．可产生更多的氯气

B．只有饱和食盐水才能除去HCl杂质

C．既能除去HCl，又能防止Cl2的溶解

D．食盐水易得到

解析：选C　实验室采用加热二氧化锰固体和浓盐酸的方法制取氯气，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑，浓盐酸易挥发，所以加热二氧化锰固体和浓盐酸制取氯气时，产生的氯气中含有氯化氢气体，要除去氯化氢气体，所选的除杂试剂只能吸收氯化氢而不能吸收氯气，食盐水中含有氯离子，能抑制氯气的溶解，所以使用饱和食盐水可将氯气中的氯化氢气体除去，又能防止Cl2的溶解。

2．现有盐酸、氯化钠溶液、氢氧化钠溶液和氯水四种溶液，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：选C　盐酸能使紫色石蕊溶液变红；NaCl溶液遇紫色石蕊溶液无明显现象；NaOH溶液能使紫色石蕊溶液变蓝；氯水能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色。

3．下列关于实验室用MnO2制取Cl2的叙述中，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：选C　由于浓盐酸易挥发，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极易与碱反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，故应用较浓的碱液吸收多余的Cl2。

4．实验室常用二氧化锰和浓盐酸反应制备氯气，用如图装置可制备纯净、干燥的氯气，并验证其部分性质。

试回答下列问题：

(1)A中发生反应的化学方程式是_____________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)C、D中所用试剂分别是___________、___________。

(3)B中出现的现象是____________________________________________________。

(4)请用离子方程式表示F中NaOH溶液的作用：_______________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)实验室常用MnO2与浓盐酸反应制取氯气，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。

(2)盐酸具有挥发性，制得的氯气中混有HCl和水蒸气两种杂质，氯气在饱和食盐水中的溶解度较小，浓硫酸可以干燥氯气，所以C、D中所用试剂分别是饱和食盐水、浓硫酸。

(3)B中出现的现象是溶液由无色变为蓝色。

(4)Cl2有毒，需进行尾气处理，氯气与NaOH溶液的反应是Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。

答案：(1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

(2)饱和食盐水　浓硫酸

(3)溶液由无色变为蓝色

(4)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O