化学第二节 氯及其化合物第2课时学案

这是一份化学第二节 氯及其化合物第2课时学案，共18页。学案主要包含了氯气的制法，Cl－的检验等内容，欢迎下载使用。
第2课时　氯气的实验室制法　氯离子的检验　 一、氯气的制法氯气的实验室制法(1)反应原理：实验室用MnO2和浓盐酸加热反应制取Cl2，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。(2)实验装置装置ABC作用制备氯气收集氯气尾气吸收仪器名称仪器a的名称分液漏斗/仪器b的名称圆底烧瓶 (1)Cl2的收集方法是向上排空气法。(2)尾气吸收：利用NaOH溶液吸收多余的Cl2、以防污染环境。二、Cl－的检验　实验探究 实验现象 离子方程式加入AgNO3溶液加入稀硝酸稀盐酸产生白色沉淀沉淀不溶解Ag＋＋Cl－===AgCl↓NaCl溶液产生白色沉淀沉淀不溶解Ag＋＋Cl－===AgCl↓Na2CO3溶液产生白色沉淀沉淀溶解,放出无色气体2Ag++CAg2CO3↓、Ag2CO3+2H+2Ag++CO2↑+H2O 氯离子的检验方法1．判断下列说法是否正确：(1)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。(　×　)提示：通过饱和食盐水时会带出水蒸气，故最后用浓硫酸除水。(2)尾气Cl2可以用澄清石灰水吸收。(　×　)提示：澄清石灰水的浓度太小。(3)Cl2中的HCl可以通过NaOH溶液除去。(　×　)提示：Cl2也能与NaOH溶液反应。(4)溶液中加AgNO3溶液，有白色沉淀产生，说明溶液中一定含Cl－或CO。(　×　)提示：加AgNO3溶液能够产生白色沉淀的离子除Cl－、CO外，还有OH－等离子。2．阅读教材“方法导引”，归纳总结实验室制取气体装置的设计模型。提示：3．家中有一碗水，姐姐说是蒸馏水，弟弟说是盐水，想一想如何证明这碗水是否含有NaCl?提示：利用焰色试验为黄色证明Na＋的存在；加入硝酸酸化的硝酸银溶液生成白色沉淀，证明Cl－的存在。氯气的实验室制法　Cl2的实验室制取流程 氯气的实验室制法(1)饱和食盐水的作用是什么？饱和食盐水能否换成Na2CO3溶液？提示：除去氯气中的HCl。否，Na2CO3溶液吸收Cl2和HCl，同时生成杂质气体CO2。(2)收集Cl2除了用向上排空气法外还可用什么法？提示：排饱和食盐水法。(3)如何检验Cl2?提示：将湿润的淀粉­KI试纸放于管口，试纸变蓝或将湿润的蓝色石蕊试纸放于管口，试纸先变红后褪色。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，可以不用加热。如2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。2．实验装置：(1)发生装置(Ⅰ部分)。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部分)。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部分)。收集方法：向上排空气法。(4)尾气处理装置(Ⅳ部分)。①导气管出口要在液面以下；②F中盛放的试剂：一般用氢氧化钠溶液，作用是吸收过量的氯气，防止污染环境。(5)验满的方法：操作现象结论观察法观察到集气瓶内充满了黄绿色气体证明已经收集满气体把湿润的淀粉-KI试纸靠近集气瓶口试纸变蓝把湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶口试纸先变红后又褪色【特别提醒】实验室制备Cl2的注意事项(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，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。【思考讨论】(1)某同学认为可以用澄清石灰水代替氢氧化钠溶液进行尾气处理，同时还可以制得漂白粉，你认为该同学的想法是否合理？提示：不合理。澄清石灰水的浓度很小，不能确保氯气被完全吸收，制备漂白粉应该利用氯气与石灰乳反应。(2)若MnO2足量，浓盐酸能完全反应吗？为什么？提示：不能，当浓盐酸变稀时，反应可能停止。【典例】某研究性学习小组为了制取、收集纯净干燥的氯气并探究氯气的性质，他们设计了如图所示的实验装置：(已知：2KI＋Cl2===I2＋2KCl，淀粉溶液遇I2变蓝色)请回答下列问题：(1)整套实验装置的连接顺序是f接(　　)，(　　)接(　　)，(　　)接(　　)(填各接口处的字母代号)。(2)E装置中制取氯气的化学方程式是_____________________________________________________________________________________________________。(3)B装置的作用是________；A装置中试剂X是________________________________________________________________________。(4)C装置中可观察到的现象是______________，D装置中可观察到的现象是______________________。【思维建模】解答有关气体制备题目的思维流程如下：【解析】(1)制得的Cl2中含有HCl、H2O(g)杂质，先通过饱和食盐水、浓硫酸除去杂质，再利用向上排空气法收集，最后通过淀粉碘化钾溶液探究其性质。因此实验装置连接顺序为fabedc。(2)E为MnO2氧化浓盐酸制取Cl2的装置，化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(3)B装置中盛装浓硫酸，作用是吸收H2O(g)，干燥Cl2；A装置中试剂X是饱和食盐水，作用是除去HCl。(4)C装置中氯气置换出单质碘，因此溶液变为蓝色。答案：(1)a　b　e　d　c(2)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(3)干燥Cl2　饱和食盐水(4)溶液变蓝色　溶液红色逐渐褪去　(1)如何检查装置E的气密性？(关键能力—探究与创新)提示：在装置E的f处连接橡胶管，夹上止水夹，打开分液漏斗的活塞向烧瓶中加水，一段时间后水不再滴落，则说明装置E气密性良好。(2)装置D的作用是什么？从安全角度考虑，该装置应如何改进？(关键能力—探究与创新)提示：装置D的作用是吸收多余的Cl2。为了防止发生倒吸，装置D可按下图改进：【规律方法】1.常见的气体发生装置2．常见的除杂装置——用于除去气体中的杂质气体3．常见的气体收集装置4．尾气处理装置①点燃法：如CO、H2、CH4等易燃性气体，可用此法。②收集法：用气球或气囊将多余的气体收集储存，如NO、H2、CO等。③吸收法：如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用碱液吸收。(2021·长沙高一检测)已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并使它与金属反应。每个虚线框表示一个单元装置，其中错误的是(　　)A.只有①和②处　　　　　  B．只有②处C．只有②和③处        D．只有②③④处【解析】选D。NaOH与氯气反应，不能用氢氧化钠溶液除去氯气中的氯化氢杂质，错误；③中的进气管短，出气管浸入液面下，错误；④为密闭装置，错误。【拔高题组】1．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将多余的Cl2用NaOH溶液吸收；⑥用向上排空气法收集氯气。A．①②③④⑤⑥　　　　　　 B．③④②①⑥⑤C．①④③②⑥⑤        D．①③④②⑥⑤【解析】选D。确定实验室制取气体的操作顺序要注意：①连接好装置后，要先检查气密性，后装药品；②装药品的顺序是先加固体，后加液体；③对于有毒的气体，一定要有尾气处理装置。2．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】选D。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；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。3．(2021·大连高一检测)如图所示为在没有通风橱的条件下制备氯气时设计的装置，图中a、b是可控制的弹簧铁夹。(已知：氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度较小)(1)仪器A的名称是________；烧杯中盛放的是________；烧瓶中反应的化学方程式为_______________________________________________________________________________________________________________________________。(2)在收集氯气时，应______________(填如何控制a、b，下同)；当氯气收集完毕时应________________。(3)若要制得2.13 g Cl2，理论上需要MnO2的质量是________。【解析】(1)制备氯气的反应原理为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；使用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气。(2)在收集氯气时，应关闭b，打开a；当氯气收集完毕时应关闭a，打开b。(3)MnO2　　～　　Cl2    87           71    x          2.13 g　＝　　解得x＝2.61 g答案：(1)分液漏斗　氢氧化钠溶液MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)关闭b，打开a　关闭a，打开b　(3)2.61 g为了制备氯气并检验氯气的性质，某化学小组设计如下装置：(1)写出高锰酸钾与浓盐酸反应的离子反应方程式：_________________________________________________________________________________________。(2)注射器内水的作用是________________________________________________________________________________________________________________。(3)实验结束后，通过U形管左侧的导气管通入CO2气体，作用是______________________________________________________________________________。(4)可以验证氯气具有氧化性的现象是__________________________________________________________________________________________________。【解析】(1)锰元素化合价由＋7变为＋2(Mn2＋)，氯元素化合价由－1变为0，根据电子守恒和电荷、原子守恒配平离子方程式。(2)检验气体性质时，必须使用湿润的试纸。故注射器中的水是为了湿润试纸和红纸。(3)最后通CO2可将装置内的Cl2全部赶入NaOH溶液中，保证其被全部吸收。(4)Cl2可将KI氧化为I2，淀粉遇I2变蓝，可利用此性质检验Cl2。答案：(1)2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O(2)湿润试纸和红纸(3)赶尽装置内的氯气，让NaOH溶液完全吸收(4)淀粉碘化钾试纸变蓝1．(双选)实验室用浓盐酸和二氧化锰制氯气。下列说法错误的是(　　)A．浓盐酸在该反应中只表现还原性B．该方法是瑞典化学家舍勒最先发现的C．该反应的氧化产物是二氯化锰，还原产物是氯气D．该反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O【解析】选A、C。实验室里常用浓盐酸与二氧化锰反应来制取少量的氯气，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，据此回答问题。由分析中的方程式可知，一部分氯元素的化合价从－1价升高到0价，作还原剂，具有还原性，还有一部分氯元素的化合价没有变化，生成盐和水，所以浓盐酸在该反应中表现出酸性和还原性，故A错误；实验室用浓盐酸和二氧化锰制氯气，是瑞典化学家舍勒最先发现的，故B正确；该反应的氧化产物是氯气，还原产物是二氯化锰，故C错误；二氧化锰和水是氧化物，不能拆成离子的形式，氯化氢和氯化锰是可溶于水的强电解质，拆成离子的形式，氯气是单质，写化学式，该反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O，符合电荷守恒，客观事实，原子守恒，故D正确。2．(水平1)下列常用的干燥剂中，不能用来干燥氯气的是(　　)A．浓硫酸　　　　　　　　 B．碱石灰C．无水氯化钙        D．P2O5【解析】选B。碱石灰具有碱性，能与氯气发生反应，因此不能用碱石灰干燥氯气。【补偿训练】检验Cl2是否充满集气瓶的正确操作为(　　)A．用玻璃棒粘上湿润的KI­淀粉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KI­淀粉试纸放在集气瓶口上方，观察颜色是否变蓝【解析】选A。可用湿润的KI­淀粉试纸检验Cl2，在使用试纸时，不能用手直接拿着试纸；无论Cl2是否集满，滴入AgNO3溶液都会产生白色沉淀；NaOH与Cl2反应无明显现象。3．(水平1)检验某溶液中是否含有Cl－，正确的操作是(　　)A．取样，滴加AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成B．取样，先加盐酸酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成C．取样，加入少量AgNO3溶液，有白色沉淀生成，再加稀盐酸，看白色沉淀是否消失D．取样，先加稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成【解析】选D。检验Cl－时加盐酸酸化会引入Cl－干扰检验，常加稀硝酸酸化，主要是排除CO等离子的干扰。反之检验硫酸根时也需要排除氯离子的干扰。4．(水平2)在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。下列收集Cl2的正确装置是(　　)【解析】选C。集气瓶中使用单孔橡胶塞塞紧，只能进气，不能排气，则瓶内压强增大到一定程度时，可能将橡胶塞压出，A项错误；因为Cl2比空气的密度大，Cl2应短管进，B项错误；C项该装置既能收集Cl2，又能进行尾气处理且防倒吸，正确；由于Cl2和NaOH反应，所以不能收集到Cl2，D项错误。【补偿训练】可用如图所示装置干燥、收集及尾气处理的气体是(　　)A.NH3(水溶液呈碱性)　　　　　　 B．Cl2C．CO            D．H2【解析】选B。干燥剂是浓硫酸，不能干燥具有较强还原性和碱性气体，故NH3不能用浓H2SO4干燥；气体的收集方法采用的是向上排空气法，NH3、H2的密度小于空气、CO的密度略小于空气，均不能用向上排空气法收集，只有Cl2不与浓硫酸反应且密度大于空气的密度，且用倒扣的漏斗进行尾气处理，可以防止倒吸，可用图中所示装置干燥、收集及尾气处理，故选B。5．(水平2)实验室用下列方法制取氯气：①用含146 g HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87 g MnO2与足量的浓盐酸反应，若不考虑HCl的挥发，则反应后所得氯气的质量(　　)A．方法①比方法②多　　　　 B．方法②比方法①多C．两种方法一样多       D．无法比较  【解析】选B。MnO2与浓盐酸反应制Cl2，随着反应的进行，浓盐酸变稀，稀盐酸不能与MnO2反应，故反应①所得氯气的质量小于71 g；浓盐酸足量时，根据MnO2的质量可计算出反应②所得氯气的质量为71 g，所以反应后所得氯气的质量：①＜②。【补偿训练】二氧化锰与浓盐酸作用制氯气的反应中，作为还原剂的HCl和参加反应的HCl物质的量之比是(　　)A．1∶1　 　B．2∶1　 　C．1∶2　 　D．任意比【解析】选C。作为还原剂的物质不一定全被氧化，只有元素化合价升高的部分发生了氧化反应，被氧化，同理作氧化剂的物质不一定全部被还原。反应：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O中，4 mol HCl参加反应，只有2 mol作还原剂被氧化为氯气，作为还原剂的HCl和参加反应的HCl物质的量之比是1∶2，C正确。6．(水平2·教材习题改编)如图是一套制取并验证氯气部分化学性质的实验装置。回答下列问题：(1)装置A中，仪器a的名称叫________，该仪器中盛放的试剂为________。(2)装置B的作用是__________________________________________________，当氯气通过一段时间后，B中溶液的pH________(填“>”“<”或“＝”)7。(3)当有少量Cl2通过后，观察到装置C中溶液变成________色。(4)当Cl2持续通过时，装置D中干燥的有色布条能否褪色？为什么？___________________________________________________________________。(5)若要证明Cl2无漂白性，则必须在装置D之前加一个装有________的洗气瓶。(6)装置E的作用是__________________________________________________，该反应的离子方程式为_______________________________________________。【解析】(1)装置A是Cl2的发生装置，a是分液漏斗，用来向烧瓶中加入浓盐酸。(2)装置B的作用是除去Cl2中的HCl，HCl溶于水得盐酸，同时少量Cl2又能与H2O反应：Cl2＋H2O===HCl＋HClO，所以B中溶液的pH<7。(3)Cl2具有强氧化性，能将I－氧化成I2，淀粉遇碘变为蓝色，故装置C中通入少量的Cl2，溶液变为蓝色。(4)由于Cl2中含有水蒸气，所以干燥的有色布条接触到湿润的氯气后会褪色，原因是湿润的氯气中含有HClO，HClO具有漂白性。(5)要证明Cl2无漂白性，需要将Cl2干燥，所以需在装置D前加一个装有浓硫酸的洗气瓶，以除去Cl2中的水蒸气。(6)Cl2有毒，不能泄漏到空气中，所以要在装置末端加一个吸收Cl2的装置。答案：(1)分液漏斗　浓盐酸　(2)吸收HCl　<　(3)蓝(4)能褪色，因为Cl2与带出的H2O(g)反应生成HClO，使有色布条褪色　(5)浓硫酸　(6)吸收多余的Cl2Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O