考点15 氯气的发现与制备-（解析版）

考点15氯气的发现与制备【知识梳理】一、氯气的实验室制法1．海水中蕴含丰富的氯元素，它主要以NaCl，其次是MgCl2、CaCl2和KCl等氯化物的形式存在。2．1774年，瑞典化学家舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)时，把浓盐酸与软锰矿混合在一起加热，意外发现了一种具有强烈刺激性气味的黄绿色气体，反应为4HCl(浓)＋MnO2eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。3．实验装置：采用固体和液体混合加热制气体的装置，主要有气体反应发生装置、净化除杂装置、收集装置和尾气处理装置。收集方法：向上排空气法或排饱和食盐水法；净化方法：用饱和食盐水除去HCl，再用浓H2SO4除去水蒸气；尾气吸收：用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收。【核心归纳】氯气的实验室制取流程及相应原理氯气的尾气处理，用较浓的氢氧化钠或石灰乳吸收尾气。不能用澄清石灰水吸收处理氯气，因为氢氧化钙溶解度小，澄清石灰水只能吸收少量氯气（即使饱和的澄清石灰水也不能用来吸收氯气）。二、氯气的工业生产原理1．氯碱工业：以电解饱和食盐水为基础制取氯气、烧碱等产品的工业，是目前化学工业的重要支柱之一。2．氯气生产的化学原理(1)电解装置和现象(2)电解产物的验证实验操作实验现象实验结论试管移近酒精灯以后，发出“噗”的响声(或爆鸣声)与电源负极相连的铁棒上逸出氢气湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝与电源正极相连的石墨棒上逸出氯气溶液颜色变红左管溶液中有__NaOH产生(3)电解饱和食盐水的化学方程式为：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。【对点例题】例1（2023·云南丽江·高一期末）下列有关实验室制取氯气的说法不正确的是A．可用二氧化锰和稀盐酸加热反应生成氯气B．干燥氯气时常用浓硫酸作干燥剂C．多余的氯气用氢氧化钠溶液吸收D．收集氯气用向上排空气法【答案】A【详解】A．制备氯气用浓盐酸，二氧化锰和稀盐酸不反应，故A错误；B．浓硫酸能吸收水蒸气且和氯气不反应，所以实验室制取氯气时用浓硫酸作干燥剂，故B正确；C．氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠和次氯酸钠，可用氢氧化钠溶液吸收氯气，防止污染环境，故C正确；D．氯气的密度大于空气，用向上排气法收集，故D正确；故选A。例2．（2023·嘉峪关市第一中学高一期中）某实验兴趣小组利用如下图所示装置进行电解饱和食盐水并检验其生成物的实验，当图中开关K闭合片刻后，请回答下列问题：(1)电解饱和食盐水的化学方程式为______________________________________________。(2)a为电源的________(填“正”或“负”)极；D中收集的气体是______________________。(3)C试管盛放___________________溶液。溶液中A电极附近的现象为_________________________________________________________________________________________。【答案】(1)2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(2)负氢气(或H2)(3)淀粉碘化钾(或淀粉碘化钠等其他合理答案均可)有气泡产生，溶液由无色变为红色【解析】电解饱和食盐水产生NaOH、H2和Cl2，H2的密度比空气小，用向下排空气法收集，所以D中收集的气体是H2，而H2在与直流电源的负极相连的电极上产生，所以a为电源的负极，A电极上除了有氢气生成外，溶液中还生成NaOH，所以遇酚酞溶液变红。b为电源的正极，B极上产生氯气，可以用淀粉碘化钾溶液检验。【达标检测】1．（2022秋·河南·高一校联考阶段练习）下列制备气体的原理正确，并能用如图装置(夹持仪器略)进行反应和气体收集的是A．与浓盐酸反应制取 B．与制取C．石灰石与稀硫酸反应制取 D．Cu与稀硫酸反应制取【答案】B【解析】A．MnO2与浓盐酸反应制取Cl2需要加热，故A不选；B．H2O2与MnO2制取O2，反应不需加热，且氧气不溶于水，可以用排水法收集，故B选；C．石灰石与稀硫酸反应生成的硫酸钙是微溶物质，会覆盖在石灰石表面，阻碍石灰石和稀硫酸的进一步接触，反应会很快停止，不适合制取CO2，故C不选；D．Cu与稀硫酸不反应，不能制取H2，故D不选；故选B。2．（2022秋·山东济南·高一统考期中）四氯化钛()极易与空气中的水蒸气反应产生“白烟”，常用作烟幕弹，其熔点为，沸点为。某实验小组设计如下装置(部分加热和夹持装置省略，已知，用与炭粉、制备。下列说法错误的是A．②中应盛装浓硫酸B．⑤中溶液的作用为吸收尾气C．反应结束时，应先停止①处的加热，再停止③处的加热D．④、⑤之间缺少防止水蒸气进入④的装置【答案】C【分析】A生成氯气，干燥后进入③和炭粉、反应生成，进入④冷凝回收，尾气被氢氧化钠溶液吸收减小污染；【解析】A．四氯化钛()极易与空气中的水蒸气反应，故②中应盛装浓硫酸，需要对氯气进行干燥，A正确；B．氯气有毒会污染空气，⑤中溶液的作用为吸收尾气，B正确；C．反应结束时，应先停止③处的加热，再停止①处的加热，使得生成的四氯化钛在氯气氛围中冷却，以防空气进入装置，C错误；

D．四氯化钛()极易与空气中的水蒸气反应，④、⑤之间缺少防止水蒸气进入④的装置，D正确；故选C。3．（2022秋·宁夏银川·高一银川一中校考期中）如图所示装置可以用来发生、洗涤、干燥、收集(不考虑尾气处理)气体。该装置可用于A．高锰酸钾和浓盐酸制取氯气 B．锌和盐酸制取氢气C．碳酸钙和盐酸制取二氧化碳 D．KClO3和MnO2制取氧气【答案】B【解析】A．氯气密度比空气大，应用向上排空气法收集，该装置中为向下排空气法，故A错误；B．锌和盐酸制取的氢气中含有HCl气体，用水吸收，氢气不溶于水，氢气密度比空气小，干燥后用向下排空气法收集，该装置可以，故B正确；C．二氧化碳密度比空气大，应用向上排空气法收集，该装置中为向下排空气法，故C错误；D．氧气密度比空气大，应用向上排空气法收集，该装置中为向下排空气法，故D错误；故选B。4．（2022·广东东莞·高一期末）下列关于电解氯化钠水溶液的说法不正确的是()A．电解产物为氯气和钠B．电解过程中能产生黄绿色气体C．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，然后滴加石蕊溶液，溶液呈蓝色D．用排水法可以收集到较纯净的氢气【答案】A【解析】电解熔融的NaCl才得到Cl2和Na：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑(钠的工业制法)，A项错误。5．（2022秋·浙江·高一期中）18世纪70年代，瑞典化学家在实验室发现了氯气A．阿伏加德罗 B．波义耳 C．门捷列夫 D．舍勒【答案】D【解析】18世纪70年代，瑞典化学家舍勒首先发现并制得了氯气(Cl2)，氯气是一种黄绿色、密度比空气大且有毒的气体，综上所述故选D。6．（2022秋·湖南·高一校联考期中）实验室也可以用和浓盐酸反应制取，反应的化学方程式为。现用如图所示装置制取纯净的无水(部分仪器和夹持装置已略去)。下列说法正确的是A．装置C中试剂是饱和食盐水，目的是除去气体B．实验过程中，硬质玻璃管中产生大量棕黄色的烟C．实验时，应该先加热装置D，再打开A中分液漏斗的活塞D．将装置A中的直接换为，也可完成该实验【答案】B【分析】A装置用和浓盐酸反应制取，制得的中会混有会挥发出的HCl和水蒸气，B装置中的试剂是饱和食盐水用来除去HCl，装置C中试剂是浓硫酸，目的是干燥氯气，保证进入D装置的是纯净的与进而制得，最后的E装置盛装的试剂是NaOH，用来吸收多余的。【解析】A．装置C中试剂是浓硫酸，目的是干燥氯气，故A错误；B．铜在氯气中燃烧，产生棕黄色的烟，故B正确；C．应先打开装置A中分液漏斗的活塞，当产生的氯气充满整套装置时，再点燃装置D处酒精灯，故C错误；D．与浓盐酸常温下不反应，故D错误。故选B7．（2022秋·黑龙江双鸭山·高一校考阶段练习）下列装置或原理能达到实验目的的是A．制取Cl2 B．除去Cl2中的HClC．氯气的尾气处理 D．测氯水的pH【答案】A【解析】A．次氯酸钙和浓盐酸在常温下反应生成氯化钙、氯气、水，故选A；B．氯气、氯化氢都能与氢氧化钠反应，不能用氢氧化钠溶液除氯气中的氯化氢，故不选B；C．氯气难溶于饱和氯化钠，不能用饱和食盐水吸收氯气，一般用氢氧化钠溶液吸收氯气，故不选C；D．氯水具有漂白性，不能用pH试纸测定氯水的pH，故不选D；选A。8．（2022秋·广东广州·高一广州市真光中学校考期末）某化学小组探究卤族元素的性质，进行如图所示的实验(a~d中均为浸有相应试液的棉花，夹持装置略)。下列说法不正确的是A．具支试管中发生反应的化学方程式为B．若a处变为橙色，b处变为蓝色，不能说明氧化性：溴>碘C．若c处褪色，说明氯气中混有氯化氢气体D．若d处褪色，说明具有漂白性【答案】D【分析】具支试管中84消毒液的有效成分为NaClO，与浓盐酸发生归中反应生成氯气，产生的氯气在a处于KBr发生置换反应生成Br2，在b处氯气和KI反应生成I2，c处的有强氧化性，与还原性物质比如以及挥发出的HCl反应而褪色，d装置试剂NaOH同样可以与以及挥发出的HCl反应而使碱性减弱。【解析】A．84消毒液的有效成分为NaClO，与浓盐酸发生归中反应生成氯气，反应的化学方程式为，故A正确；B．具支试管产生氯气在a处于KBr发生置换反应生成Br2，溶液变橙色，可得氧化性Cl2>Br2，b处氯气和KI反应生成I2，淀粉遇碘单质变蓝，可得氧化性：Cl2>I2，但未知I2与Br2的氧化性强弱，故B正确；C．浓盐酸具有挥发性，HCl气体也能与酸性溶液发生氧化还原反应使溶液褪色，说明有氧化性，故C正确；D．氯气和NaOH溶液反应生成NaCl和NaClO，溶液碱性变弱，酚酞溶液褪色，不是氯气的漂白性造成的，故D错误；故选D。9．（2022秋·辽宁·高一校联考阶段练习）三氯化碘(ICl3)在药物合成中用途非常广泛，其熔点为33℃，沸点为73℃，遇水易反应。实验室可用图装置制取ICl3，制备的反应原理：I2+3Cl2=2ICl3下列说法不正确的是A．利用装置甲制备氯气选用的药品可以是高锰酸钾和浓盐酸B．装置乙中长颈漏斗液面上升说明丙装置可能发生堵塞C．装置丙中氯化钙的作用是干燥Cl2D．装置戊中的碱石灰可以用无水氯化钙代替【答案】D【分析】甲中用高锰酸钾和浓盐酸反应制取氯气，乙中用饱和食盐水除去挥发出的氯化氢，丙中氯化钙为干燥剂，丁中氯气与碘单质反应得到目标产物，戊中碱石灰可以除去多余的氯气，同时碱石灰也可以防止空气的水蒸气进入反应装置丁中，据此分析。【解析】A．高锰酸钾氧化浓盐酸当中的氯离子生成氯气，且该反应不需要加热，A正确；B．若丙中U型管堵塞，则气体会滞留在装置乙中，导致乙中长颈漏斗液面上升，B正确；C．氯化钙是干燥剂，因此丙的作用是干燥制得的氯气，C正确；D．碱石灰可以除去多余的氯气，无水氯化钙不能除去氯气，故装置戊中的碱石灰不可以用无水氯化钙代替，D错误；故本题选D。10．（2022秋·湖南衡阳·高一统考期末）设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是A．中含有的原子总数为3B．与足量或反应生成或，均失去2个电子C．常温下，的溶液中含有的数为2D．与盐酸反应生成的的分子数为2【答案】AB【解析】A．20gD2O中含有的原子总数为×3×NAmol-1=3NA，故A正确；B．氧化镁和氮化镁中镁元素都为+2价，则1mol镁与足量氧气或氮气反应时，失去电子的数目均为1mol×2×NAmol-1=2NA，故B正确；C．缺溶液的体积，无法计算1mol/L碳酸钠溶液中碳酸钠的物质的量和含有钠离子的个数，故C错误；D．理论上1mol二氧化锰能与4mol盐酸共热反应生成1mol氯气，反应时浓盐酸会变为稀盐酸，稀盐酸与二氧化锰共热不反应，则1mol二氧化锰能与1L4mol/L盐酸共热反应生成氯气的物质的量小于1mol，故D错误；故选AB。11．（2022秋·高一课时练习）实验装置装置特点：固＋液气。(1)仪器a的名称_______，仪器b的名称_______。(2)Cl2的收集方法是_______。(3)烧杯中NaOH溶液的作用是_______。(4)A装置中导出的气体有Cl2、HCl、H2O(g)等。【答案】分液漏斗圆底烧瓶向上排空气法吸收多余的Cl2、以防污染环境【解析】(1)仪器a带有活塞，名称为分液漏斗，仪器b的名称为圆底烧瓶。(2)Cl2的相对分子质量为71，比空气的相对分子质量大，所以密度比空气大，收集方法是向上排空气法。(3)Cl2是酸性气体，能与碱反应，所以烧杯中NaOH溶液的作用是：吸收多余的Cl2、以防污染环境。(4)A装置中导出的气体有Cl2、HCl、H2O(g)等。答案为：分液漏斗；圆底烧瓶；向上排空气法；吸收多余的Cl2、以防污染环境。12．（2022春·云南文山·高一校考开学