《高中化学》2023年高考总复习第二章第2节第2课时　氯气的实验室制法　氯离子的检验

第二节氯及其化合物第2课时氯气的实验室制法氯离子的检验自主预习·新知导学合作探究·释疑解惑课堂小结课标定位1.能根据物质的性质和物质间的转化关系设计方案制备氯气2.能结合氯气的性质认识氯气对环境的影响3.能描述氯离子的检验方法素养阐释1.能记住实验室制取氯气的反应原理和收集方法2.能说出实验室制取氯气常用除杂试剂和尾气吸收试剂3.能说出检验氯离子所用的试剂及其作用

自主预习·新知导学一、氯气的实验室制法1.实验室里常用浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气。反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。这一方法最早是由舍勒发现的。2.如图所示,是实验室制取氯气的常用装置。

(1)指出图中仪器的名称:①分液漏斗,②圆底烧瓶。(2)图中所示收集氯气的方法是向上排空气法,所用方法的依据是氯气的密度比空气的密度大,且氯气不与空气中的成分发生反应。(3)NaOH溶液的作用是吸收氯气,防止污染环境。二、氯离子的检验1.检验溶液中的氯离子(Cl-)常用试剂是硝酸银溶液和稀硝酸。所依据的原理是Ag++Cl-══AgCl↓(写离子方程式),稀硝酸的作用是排除

等的干扰。2.请描述检验一瓶未知溶液中是否含有氯离子的方法:取少量未知溶液放入试管中,先滴入适量稀硝酸酸化,再滴入硝酸银溶液,若产生白色沉淀,则未知溶液中含有氯离子;若不产生白色沉淀,则未知溶液中不含有氯离子。【效果自测】

1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)用MnO2制取氯气时,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,以减少HCl的挥发。(

)(3)用MnO2与浓盐酸制Cl2的离子方程式:MnO2+4HClMn2++2Cl-+Cl2↑+2H2O。(

)√√×(4)除去Cl2中少量HCl气体,可用饱和食盐水,也可用饱和碳酸氢钠溶液。(

)(5)检验氯离子时可用湿润的碘化钾淀粉试纸。(

)(6)氯气在NaOH溶液中的溶解度小于在纯水中的溶解度。(

)(7)实验室快速制取氯气可以采用高锰酸钾与浓盐酸的反应。(

)×××√2.某化学兴趣小组利用在加热条件下浓盐酸与二氧化锰的反应来制取并收集氯气,实验装置如图所示。(1)写出该反应的离子方程式:

。

(2)上述反应中,浓盐酸表现出的性质是

。

(3)兴趣小组的同学准备在烧杯中加入下列溶液中的一种来吸收残余氯气,你认为其中错误的是

。

A.NaOH溶液

B.Na2CO3溶液

C.浓硫酸答案:(1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O

(2)还原性、酸性(3)C

合作探究·释疑解惑探究任务1实验室制取纯净、干燥的氯气的方案设计依据问题引领1.实验室常用浓盐酸与二氧化锰在加热条件下制取氯气,制取的氯气中可能含有哪些杂质?怎样除去这些杂质?提示:含有挥发出的HCl和水蒸气杂质。先通过饱和食盐水除去HCl,再通过浓硫酸除去水蒸气。2.收集气体的常用方法有哪些?依据是什么?若收集纯净、干燥的氯气可用什么方法?提示:若气体难溶于水,可用排水法收集气体;若气体不与空气中的成分反应,且其密度比空气的密度大,可用向上排空气法收集;若气体不与空气中的成分反应,且其密度比空气的密度小,可用向下排空气法收集。根据氯气的性质可知收集纯净、干燥的氯气可用向上排空气法。归纳提升1.反应原理的选择。(1)根据氧化还原反应原理,可使浓盐酸发生氧化反应获得氯气:HCl(浓)→Cl2。(2)可选用的氧化剂的氧化性要比Cl2的氧化性强。实验室常用氧化剂有KMnO4、MnO2等。(3)反应原理:2KMnO4+16HCl(浓)══2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,KMnO4常温下可将浓盐酸氧化,MnO2需在加热条件下才能将浓盐酸氧化。可见,KMnO4的氧化性比MnO2的氧化性更强。2.实验装置的选择。实验室中制取气体的装置至少要包括发生装置和收集装置,根据实际需要,还可能用到除杂装置和尾气处理装置。实验室利用MnO2与浓盐酸反应制取纯净、干燥的氯气,四部分装置都要使用,装置示意图如下:(1)根据反应物的状态和反应条件选择发生装置。MnO2是固体,浓盐酸是液体,反应需要加热,所以选用固液加热装置。(2)根据气体及其所含杂质的性质选择除杂试剂和除杂装置。浓盐酸易挥发,从发生装置中逸出的氯气中含有HCl气体和水蒸气,选择的除杂试剂可以吸收HCl气体和水蒸气,但不能减少Cl2。通常使用饱和食盐水吸收HCl气体后,再用浓硫酸吸收水蒸气。(3)根据气体的密度、气体在水中的溶解性以及是否与水反应选择收集装置。氯气能溶于水,并部分与水反应,不能用排水法收集;若用排饱和食盐水法收集,氯气中会含有水蒸气,可用浓硫酸进行干燥。氯气的密度比空气的密度大,且不与空气中的成分发生反应,所以可以采用向上排空气法收集氯气。(4)根据气体的性质选择尾气处理装置。氯气有毒,污染环境。氯气可与碱反应,所以通常使用NaOH溶液吸收氯气。典型例题【例题1】

某学习小组利用下图所示装置,制取氯气并用于探究与铁反应的现象及其生成物的成分。A是Cl2发生装置,E是硬质玻璃管(其中装有细铁丝网),F为干燥的广口瓶,G中盛有NaOH溶液。回答下列问题。(1)B、C中的试剂名称:B

,C

。

(2)设计C、D两个装置的目的是

。(3)G中反应的离子方程式为

。

(4)能否将G中的NaOH溶液换成澄清石灰水?为什么?

。

(5)资料显示,氯化亚铁固体是绿色或黄绿色。学习小组的同学们观察到E中的现象为

,从而确定氯气与铁反应的生成物是

(填化学式)。

答案:(1)浓盐酸饱和食盐水(2)除去HCl和水蒸气,以免影响Cl2与Fe的反应,影响产物的判断(3)Cl2+2OH-══Cl-+ClO-+H2O(4)不能。因为澄清石灰水中Ca(OH)2的浓度太小,吸收Cl2的效果差(5)产生棕褐色烟FeCl3解析:由图可知,整套装置包括Cl2的发生装置、除杂装置、与Fe的反应装置、尾气吸收装置等几部分。由于浓盐酸易挥发,生成的Cl2中必含有HCl和水蒸气杂质,若不除去,则会影响Cl2与Fe的反应,使生成物不纯,影响产物的判断。当气体中含有多种杂质时,如果不需要加热,要先除其他杂质气体,最后再除水蒸气。若需要利用加热法除去杂质气体时,则应先除水蒸气,再除其他杂质气体。例如,除去CO2中的CO和水蒸气,应先通过浓硫酸除去水蒸气,再将气体通过灼热的CuO除去CO。【变式训练1】

氯气是一种重要的工业原料。资料显示:Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO42CaSO4+2Cl2↑+2H2O。某学习小组利用此原理设计如图所示装置制取氯气并探究其性质:(1)在该实验中,甲部分的装置是

(填字母)。

(2)在反应Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO4CaSO4+2Cl2↑+2H2O中,氧化剂是

。

(3)乙装置中FeCl2溶液与Cl2反应的离子方程式为

。

(4)丙装置中发生反应的化学方程式为

。

答案:(1)C(2)Ca(ClO)2解析:(1)根据反应物的状态和反应条件判断,应选用固液加热装置。(2)所含元素化合价降低的物质是氧化剂。(3)FeCl2中铁元素为+2价,易被氯气氧化到+3价。探究任务2氯离子的检验方法问题引领1.根据离子反应发生的条件,能与Cl-反应的是哪种常见离子?产生什么现象?提示:Ag+,产生白色沉淀。2.哪些常见离子也会与Ag+反应生成白色沉淀,从而对Cl-的检验造成干扰?如何消除这种干扰?归纳提升HCl或可溶性的金属氯化物在水溶液中都会电离出Cl-。在中学化学里,检验Cl-的基本方法是:取样,先加入稀硝酸酸化,再加入AgNO3溶液。根据产生白色沉淀现象确认含Cl-。(1)所依据的反应原理:Ag++Cl-══AgCl↓。典型例题【例题2】

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将白色固体溶于水,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。根据上述现象回答下列问题。

(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:

。

解析:三种物质均能溶于水得无色溶液,且相互间不反应;加入AgNO3溶液,生成白色沉淀,则至少含KCl、K2CO3中的一种;滴加稀硝酸,沉淀量减少说明含