新高考一轮复习鲁科版第四章第2课时氯气的实验室制备方法卤族元素学案

第2课时氯气的实验室制备方法卤族元素

❷课标要求

1.了解氯气的实验室制备方法。

2,了解卤族元素单质的制备方法,认识卤族元素单质及其化合物的性

质和应用。

f考点一/,氯气的实验室制备方法

H必备知识房各

化学方程式：MnO2+4HCl（浓）AMnCb+Ckt+240,离子方程式：Mno2+

4中+2加一4/+2上0+d2t。也可以用高锌酸钾、重倍酸钾、氯酸钾

等氧化剂代替二氧化锦。如2KMnO,+16HCl-2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H20o

件微簸用KMnoi与浓盐酸反应制Ck的发生装置不用酒精灯加热。

(∏)(In)(IV)

⑴发生装置（I部分）

①特点：固体+液体A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中盛放二氧化镒。

（2）净化装置（U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

t⅛B⅛拔干燥Ck可以用盛有CaCb的干燥管或U形管。

⑶收集装置(m部分)

收集方法：向上排空气法。

(4)尾气处理装置(IV部分)

①导气管要伸入液面以下；

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)验满方法

操作现象结论

观察到集气瓶内充满了黄绿

观察法

色气体

证明已

把湿润的淀粉-KI试纸靠近集

试纸变蓝经收集

气瓶口

满气体

把湿润的蓝色石蕊试纸靠近集

试纸先变红后又褪色

气瓶口

(1)反应物的选择:必须用浓盐酸,稀盐酸与Mn不反应,且随着反应

的进行,浓盐酸变为稀盐酸时,反应停止,故盐酸中的HCl不可能全部

参加反应。

⑵加热温度:不宜过高，以减少HCl挥发。

(3)实验结束后,先使反应停止并排出残留的Ck后,再拆卸装置,避免

污染空气。

(4)尾气吸收时,用NaOH溶液吸收Ck,不能用澄清石灰水吸收，因为澄

清石灰水中含Ca(OH)2的量少，吸收不完全。

［理解辨析］

1.判一判(正确的打“J”，错误的打“X”)

⑴用MnO2和浓盐酸制取Ck的反应中，氧化剂与还原剂物质的量之比

为1：4。()

⑵用饱和NaHCo3溶液除去Ck中混有的HC1。()

(3)用浓硫酸或碱石灰干燥CI2。()

(4)常用饱和石灰水吸收尾气中的Cl2。()

解析：(1)在该反应中，4molHCl只有2mol参与氧化还原反应生成

Cl2,故氧化剂与还原剂物质的量之比应为1：2o

(2)CI2与NaHCO3溶液反应,应用饱和食盐水除去Cb中混有的HClo

(3)碱石灰与Ck反应,不能用碱石灰干燥Ch。

(4)Ca(OH)2溶解度小,其饱和溶液不能将Ck吸收完全。

答案：(I)X(2)X(3)X(4)X

含0.4molHCl的浓盐酸与足量的MnO2共热,能否得到0∙1molCl2?

为什么？

提示:不能。随着反应进行,浓盐酸变为稀盐酸,不能再被Mno2氧化,

同时由于盐酸具有挥发性,反应过程中HCl也会挥发而损失。

Ca(ClO)2.KelO3均能将盐酸中的Cr氧化成Cb,试分别写出反应的离

子方程式。

(1)o

(2)o

答案：(I)ClO+Cl+2H—Cl2↑+H2O

(2)C1O3+5CΓ+6H-3C12↑+3H20

、『关键能力有厂

逊—氯气的实验室制备方法与检验

1.已知高镒酸钾与浓盐酸在常温下反应能产生氯气。若用下图所示的

实验装置来制备纯净、干燥的氯气,并实验其与金属的反应。每个虚

线框表示一个单元装置,其中有错误的是(D)

A.①和②处B.只有②处

C.②和③处D.②、③、④处

解析:KMnol与浓盐酸在常温下反应能产生氯气，因此不需要加热,①

正确;Cb为黄绿色、可溶于水、有毒性的气体,能被氢氧化钠溶液吸

收，因此②中除去氯气中的氯化氢杂质不能用氢氧化钠溶液,②不正

确;浓硫酸可以干燥氯气,但是要长进短此③不正确;氯气与金属反

应时，为了充分反应,应该把导管伸到试管的底部,且反应需要加热，

为保持气压平衡及防止尾气污染环境,还应有出气管和尾气处理装置,

④不正确。

2.(2021•江苏七市调研)氯化氢和氯气在生产生活中具有广泛的应

用。舍勒发现将软镒矿和浓盐酸混合加热可产生氯气，该方法仍是当

今实验室制备氯气的主要方法之一。Deacon曾提出在催化剂作用下，

通过氧气直接氧化氯化氢制备氯气。该反应为可逆反应,热化学方程

式为4HCl(g)+0z(g)一2Cb(g)+2H2θ(g)ΔH=-116kJ∙moΓ*0实验

室制取Ck时,下列装置能达到相应实验目的的是(D)

ABCD

丛浓盐酸

气体Cb

I饱和NaOH

Λ∖MnO

2I1I怖∙盐水3I‘溶液

制备Cl2净化Cl2收集Cl2尾气处理

解析:该反应需要加热,缺少酒精灯,A错误;应先通过饱和食盐水将氯

气中的杂质气体氯化氢除去,再通入浓硫酸干燥,顺序出错,B错误;用

排空气法收集氯气,应用双孔胶塞,长管进气、短管出气,C错误;氯气

能与NaOH溶液反应,可用作尾气处理,D正确。

避其他含氯化合物的制备

3.(2021•山东青岛检测)无水氯化铝可用于生产高分子混凝剂,极易

潮解,遇水爆炸。实验室中用如图装置进行制备,下列说法错误的是

(C)

饱百够水

③

B.仪器的连接顺序为①f③f④f⑤f⑥f②

C.装置②可以用盛有氢氧化钠溶液的烧杯代替

D.酒精灯的点燃顺序,应该先①后⑤

解析:无水氯化铝遇到水会发生反应A1C13+3H2O-Al(OH)3+3HC1,氯

化氢结合水滴挥发,形成白雾,A正确;①产生氯气,③除去氯气中的氯

化氢杂质，④除去水蒸气,⑤发生反应生成氯化铝,⑥作为缓冲收集装

置,②用来吸收未反应的氯气,所以顺序为①③④⑤⑥②,B正确;不能

换成氢氧化钠溶液，因为无水氯化铝遇水会反应，如果用氢氧化钠溶

液,水蒸气会沿着导管进入反应装置,导致氯化铝的损失,C错误;先点

燃①处的酒精灯,产生氯气,一段时间后再点燃⑤处的酒精灯，这样可

以防止⑤中的铝粉加热时和管中的氧气反应，导致产物不纯,D正确。

4.（2022・陕西咸阳检测）CkO是黄棕色具有强烈刺激性气味的气体,

是一种强氧化剂，易溶于水且会与水反应生成次氯酸,与有机物、还原

剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。一种制取Cl2O的装置如图所示。

已知:02。的熔点为-116℃,沸点为3.8℃;Cb的沸点为

-34.6℃;HgO+2Cb—HgCb+CbO。下列说法中不正确的是（C）

A.装置②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸

20稀释,减小爆炸危险

C.从装置⑤中逸出气体的主要成分是Cl2O

D.装置④与⑤之间不用橡胶管连接,是为了防止橡胶管燃烧和爆炸

解析:制取Cl2O需要干燥纯净的氯气,所以②③中盛装的试剂依次是

饱和食盐水和浓硫酸,A项正确；高浓度的Cl2O易爆炸,所以通入干燥

空气的目的是将生成的Cl2O稀释,减小爆炸危险,B项正确;⑤是收集

Cl2O的装置,所以温度低于3.8℃,此时氯气是气体,逸出的气体主要

是空气和剩余的Cl2,C项不正确;CbO与有机物接触会发生燃烧并爆

炸,装置④与⑤之间不用橡胶管连接,是为了防止橡胶管燃烧和爆

炸,D项正确。

►考点二,

H必备知识∕⅞各

一、卤素单质的提取

1.氯的提取一一氯碱工业

阳极产物:曳

海水一粗盐理M饱和食盐水曳≡4

阴极产物：H2、NaOH

化学方程式为2NaCl+2H2OJ⅛⅛t+2NaOH+5f。

(1)流程

(2)发生反应的化学方程式

①2NaBr+S-Bn+2NaCl;

②Br2+S(λ+2H2θ-2HBr+H2SO∣;

③2HBr+Cb-Bn+2HC10

(1)流程

H2OCl2

海带警海.奸T过滤H⅛H提纯

(2)发生反应的离子方程式为Cb+2「一2仃+年

∣e⅛拔海水或海带中获得浪和碘,都涉及化学变化,但是海水获得

氯化钠是物理过程。

二、卤素单质及化合物的性质

性质

F2Cl2Br2I2

颜色浅黄绿色黄绿色深红棕色紫黑色

状态气态气态液态固态

水溶液颜色浅黄绿色橙黄色黄褐色

有机溶剂

黄绿色橙红色紫红色

中的颜色X

(1)都能与大多数金属反应，如2Fe+3B∙=2FeBi'3,但L与Fe反应生

成FeI2o

⑵都能与乩反应生成HXE+Hz_2HX(X=F、CKBr、I)□

⑶都能与水反应:X2+H20≡≡HX+HX0£例外)O

(4)都能与碱溶液反应:X?+2HaOH=NaX+NaXO+IWH例外)。

(1)物理性质

F?ʤBr?I；

颜色淡黄绿色读绿色深红棕色紫黑色,逐渐加深

熔、沸点气体气体液体固体,逐渐升高

密度一逐渐增大

水溶性一A逐渐减小

⑵化学性质

3+

氧化性(X2)F2>Cl2>Br2>(Fe)>I2>(S)

还原性(X)F<CΓ<Br<(Fe2+)<IX(S2^)

①与Q化合能力一逐渐减弱

②与水反应程度一逐渐减弱

③溶液中的置换反应：CL+2Br_2C1+Br2,

Br2+2Γ-2Br+I2

④与一些还原性物质（SO2、SO，、Fe2∖H2S等）反应,如Bn与So至、

2

3

Fe以反应的离子方程式分别为Br2+SO+⅛0-2Br+SOf+2H'、

2，3

Br2+2Fe2Fe+2Brɑ

I丘微⅛拔F?与水剧烈反应,故F?不能从其他卤化物的水溶液中将卤素

单质置换出来。

（D卤化氢（HX）

HFHClHBrHI

熔、沸点一逐渐升高升F特别高，除外）

密度一A逐渐增大

酸性一逐渐增强

稳定性一逐渐减弱

还原性一逐渐增强

微点拔HF分子间存在氢键,导致其沸点在HX中最高。由于F、CK

Br.I原子半径逐渐增大,H-X键长逐渐增大,键能逐渐减弱，导致氢

卤酸酸性逐渐增强。其中氢氟酸是唯一弱酸。

⑵高卤酸HXot（X=C1、Br、I）酸性一逐渐减弱

⑶卤化银

AgFAgClAgBrAgl_

颜色白色~浅黄色^^⅛⅞*逐渐力口深

溶解度一逐渐减小

感光性一逐渐增强

（I）F无正价,无含氧酸,非金属性最强,F?用电解法制取;FZ与水剧烈

反应:2F2+2H2θ-4HF+θ2;HF熔、沸点在HX中最高,在标准状况下为

液体（沸点19.54℃）,氢氟酸是弱酸,剧毒,有强腐蚀性,能腐蚀玻璃,

保存在铅制器皿或塑料瓶中。CaFz不溶于水,实验室常用CaFz（萤石）

与浓硫酸在铅皿中反应制备HF气体:CaF2+H2SθK浓）2CaSoI+2HFt。

（2）Bn是常温下唯一呈液态的非金属单质；液澳易挥发且有毒,通常

用水液封保存,不能用橡胶塞。

（3）I2易升华,淀粉遇L变蓝。食用盐中加KI03可防治甲状腺肿大。

（4）AgF易溶于水,无感光性。AgBr可用于感光材料,AgI可用于人工

降雨。

三、卤素离子的检验方法

3溶液（稀HNO3）——沉淀法

（生成白色沉淀,则含有C「

未知液I生成淡黄色沉淀,则含有Br-

I生成黄色沉淀,则含有「

2.置换一一萃取法

加适量新制饱和氯水_加入CCL（下层）或汽油（上层L

未知液嬴“振荡

口f红棕色或橙红色,表明有Br-

有机b3E.）

I紫色、浅紫色或紫红色,表明有「

3.氧化一一淀粉法检验I

加入适量新制饱和氯水（或双氧水）加入淀粉溶液

未知液振荡振荡蓝色溶液,表明有I

［理解辨析］

1.判一判(正确的打“J”，错误的打“义”)

⑴类比Fe与Ck的反应判断Fe与12反应时生成FeI3。()

⑵浓瞌01能干燥HC1,所以浓你0他能干燥HBr、HIo()

⑶加碘盐能使淀粉变蓝。()

(4)HCI中少量的Cb可以利用CCL除去。()

解析：⑴Fe与用反应生成FeI2o

(2)浓H2SO4能氧化HBr、HIo

(3)加碘盐中含KIO3,而淀粉遇L变蓝。

答案：(I)X(2)X(3)×(4)√

ME(CN)2］的结构简式为N≡C-C≡N,其化学性质与卤素(X2)很相似，

化学上称之为拟卤素,其氧化性介于Bn和L之间。

⑴写出(CN)2在常温下与烧碱溶液反应的化学方程式:o

(2)在KB3KI、KCN的混合溶液中通入少量氯气,发生反应的离子方

程式为。

答案:(1)(CN)2+2NaOH=NaCN+NaCNO+H2O(2)21+Cl2-I2+2C1

、『关键能力有厂

Y题,组—海水提取浪、碘

1.“空气吹出法”海水提澳的工艺流程如下:

浓缩、酸化

后的海水^τ*fz

(含Br)Ji

空气、水蒸气Clj

下列说法中正确的是(C)

A.进入吹出塔前,Br被还原成了Br2

2

C.经过吸收塔后,澳元素得到了富集

解析:进入吹出塔前,发生反应:Ck+2Br_2Cl+Br2,澳元素的化合价

升高,Br被氧化,A项错误;根据流程,从吹出塔进入吸收塔的物质除

Bm外,还有空气、水蒸气、过量的氯气等,B项错误;吸收塔中发生的

反应是S02+Br2+2H20-2HBr+H2S01,海水中C(Br)彳艮小，因此吸收塔的

目的是富集澳元素,C项正确;蒸储塔中发生的主要反应为Cl2+2Br

_Br2+2C1,存在化学变化，同时也存在物理变化,D项错误。

2.(1)地球上99%以上的漠都蕴藏在汪洋大海中，故澳有“海洋元素”

的美称。目前,从海水中提取浪占世界浪年产量的］左右。海水中的浪

元素以离子形式存在,空气吹出法是工业规模海水提澳的常用方法，

工艺流程如图：

①步骤m的离子方程式是

②请分析不直接用“滨水混合物I”而要用“滨水混合物∏”进行蒸

镭得到液澳的原因O

⑵海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,主要以碘化物形式存

在。以海带为原料从中提取碘单质，成熟的工艺流程如下。

回答下列问题：

①实验室灼烧干海带通常在中进行（填仪器名称）。

②步骤I名称是,步骤III名称是,步骤II现

象是。

③反应①的离子方程式为。

解析：⑴①步骤HI中浪单质被二氧化硫还原成溪离子,离子方程式是

+

S02+Br2+2⅛0-2Br+4H+S0^0②“澳水混合物I”中澳浓度太低，

不利于直接蒸储，因为效率低下成本太高,而经过步骤III、步骤IV,浪

被富集了，“滨水混合物II”中浸浓度高,利于直接蒸馈,综合经济效

益大。（2）①实验室在用竭中灼烧固体,故灼烧干海带通常在用竭中。

②步骤I名称是过滤，步骤HI是从碘的四氯化碳中分离出碘，可采用

蒸储的方法,步骤II是用四氯化碳萃取碘水中碘的过程，故现象是溶

液分层,上层呈无色,下层呈紫红色。③反应①是在酸性条件下,把滤

液中的碘离子用双氧水氧化成碘单质的反应，则离子方程式为

2Γ+2H¾02—I2+2H20O

答案：⑴①SO2+Br2+2H2O==2Br+4H'+S0f②"滨水混合物I”含澳

浓度低,直接蒸储,处理量大,成本高;而“滨水混合物∏”是将澳水浓

缩了，进行蒸储得到液澳,成本低⑵①用烟

②过滤蒸播溶液分层,上层呈无色,下层呈紫红色③2I+2H'+

H2O2-I2+2H20

卤素的性质

2、FeI2,若先向该溶液中通入一定量的氯气,再向反应后的溶液中滴加

KSCN溶液,结果溶液变为红色,则下列叙述正确的是（B）

一一定被氧化

2+

C.通入氯气之后,原溶液中的Fe"不一定被氧化

D.若取少量所得溶液,再加入CCL溶液,静置、分液，向上层溶液中加

入足量的AgNo3溶液,一定能产生淡黄色沉淀

解析:通入一定量氯气后再滴加KSCN溶液,溶液呈红色,说明有Fe"生

成,Fe?’被氧化但不一定全部被氧化,没有实验现象说明Br部分被氧

化或完全被氧化,A错误;不能确定通入氯气之后的溶液中是否存在

Fe2+,B正确;通入一定量氯气后再滴加KSCN溶液,溶液呈红色,说明一

定有Fe"生成,C错误;没有实验现象说明Br部分被氧化或完全被氧化,

所以向分液后的上层溶液中加入足量硝酸银溶液,不一定生成淡黄色

沉淀,D错误。

4.（2021•重庆月考）废定影液含［Ag（S2O3）2--和Br-等,实验室从中

回收Ag和Bn的主要步骤为：向废定影液中加入Na2S溶液沉淀银离子,

过滤、洗涤、干燥,灼烧AgzS制取金属Ag;制取Cb并将Ck通入滤液

中氧化Br,再用苯萃取分液。其中部分实验操作的装置如图所示：

下列叙述正确的是（C）

2S时，需用玻璃棒引流并不断搅拌

2s制取Ag

2后,无需通过饱和食盐水、浓硫酸进行干燥除杂

D.用装置丁分液时,,有机层从下口放出水层从上口倒出

解析:用装置甲分离Ag2S时一，需用玻璃棒引流,不能搅拌,故A错

误;AgzS应该在日烟中灼烧,故B错误;用装置丙制备Ck后,无需通过

饱和食盐水、浓硫酸进行干燥除杂,HCl易溶于水,氯气置换出澳单质，

故C正确;用装置丁分液时，水层在下层,从下口放出，有机层和澳单

质在上层,应从上口倒此故D错误。

谴⅛am卤素离子的检验

5.鉴别NaCl溶液、NaBr溶液、Nal溶液可以选用的试剂是（C）

①碘水、淀粉溶液②氯水、CCl4③澳水、苯④硝酸、AgNo3溶液

⑤氯水、苯⑥CCL、淀粉溶液

A.①②④B.②③⑥

C.②④⑤D.④⑤⑥

解析:①无法鉴别三种溶液,③无法鉴别NaCl和NaBr溶液,⑥无法鉴

别三种溶液。

6.下列叙述中正确的是（B）

-KI试纸变成蓝色的物质一定是Cl2

B.用硝酸酸化的硝酸银溶液能一次鉴别NaC1、NaBr、Kl三种失去标

签的溶液

%CCL层显紫色,证明原溶液中存在I

D.某浅黄色的淡水,加入CCL振荡静置后,上层显橙红色

解析:还有很多氧化剂（如HNO3、£等）能将I氧化为I2,A错误;碘单质

的CCl.,溶液显紫色,C错误;CCl1的密度比水大,下层显橙红色,D错误o

走进新高考

1.下列说法错误的是（D）

2中含有的HCI杂质可通过饱和食盐水除去（2020•全国I卷）

2得到电子的能力比Bn的强（2020・江苏卷）

C.电解饱和食盐水可制取氯气（2018•浙江11月选考）

D.启普发生器也可用于二氧化镒与浓盐酸反应制备氯气（2017・全国

I卷）

解析:启普发生器不能加热,适合块状固体与液体在常温下反应,而实

验室用二氧化镒与浓盐酸反应制氯气需要加热,且二氧化镒是粉末状

固体,故不能用启普发生器制备氯气,D项错误。

2.（2021・湖南卷,8）KI。3常用作食盐中的补碘剂,可用“氯酸钾氧化

法”制备该方法的第一步反应为6I2+11KC1O3+3H2O^

6KH（IO3）2+5KCl+3Cl2t。下列说法错误的是（A）

A产生22.4L（标准状况）Cb时,反应中转移10molA

B.反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为11：6

2制备漂白粉

。3的存在

解析:根据题干中的化学方程式可知，I元素的化合价由。价升高到+5

价,转移电子数为6X5X2=60,所以产生标准状况下22.4L即1mol

氯气需消耗2mol碘单质，转移20ɪnole,A错误;该反应中L为还原

剂,KClCh为氧化剂,故氧化剂和还原剂的物质的量之比为11：6,B正

确；工业上常用氯气和石灰乳反应制备漂白粉,C正确;酸性条件下，I

与IO3反应生成I2,淀粉遇L变蓝色,故可用酸化的淀粉碘化钾溶液检

验1。3的存在,D正确。

3.（2021•广东卷，17）含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年，

舍勒在研究软镒矿（主要成分是MnO2）的过程中，将它与浓盐酸混合加

热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成

的单质，并命名为ChIorine（中文命名“氯气”）。

（1）实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为o

（2）实验室制取干燥Cb时,净化与收集Cb所需装置的接口连接顺序

为。

(3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色,可推测氯水中已分

解。检验此久置氯水中Cl存在的操作及现象是o

(4)某合作学习小组进行以下实验探究。

①实验任务通过测定溶液电导率,探究温度对AgCl溶解度的影响。

②查阅资料电导率是表征电解质溶液导电能力的物理量。温度一定

时，强电解质稀溶液的电导率随溶液中离子浓度的增大而增大；离子

浓度一定时,稀溶液电导率随温度的升高而增大。25℃时,L(AgCl)=

×10^'0o

③提出猜想猜想a:较高温度的AgCl饱和溶液的电导率较大。

猜想b:AgCI在水中的溶解度S(45°C)>S(35°C)>S(25℃)。

④设计实验、验证猜想取试样I、n、m(不同温度下配制的AgCI

饱和溶液)，在设定的测试温度下,进行表1中实验1〜3,记录数据。

表1

实验测试温度电导率/

试样

序号/℃(uS∙cm')

1I:25℃的AgCI饱和溶液25Ai

2II:35℃的AgCl饱和溶液35A2

3111:45C的AgCl饱和溶液45A3

⑤数据分析、交流讨论25C的AgCl饱和溶液中，C(Cl)=

mol∙L∖实验结果为A3>A2>Ak小组同学认为,此结果可以证明③中

的猜想a成立,但不足以证明猜想b成立。结合②中信息,猜想b不足

以成立的理由有o

⑥优化实验小组同