高一化学人教版学案第二章第二节第2课时氯气的实验室制法氯离子的检验

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)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))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++===Ag2CO3↓、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)制氯气时，用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体。(×)提示：饱和NaHCO3溶液与Cl2反应生成CO2，引入新杂质。(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COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))。(×)提示：加AgNO3溶液能够产生白色沉淀的离子除Cl－、COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))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)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))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(上图)：(1)发生装置。①特点：固体＋液体eq\o(→,\s\up7(△))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。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。收集方法：向上排空气法，长进短出。(4)尾气处理装置。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)eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())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)abedc(2)MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())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。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．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2.13gCl2，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)eq\o(=,\s\up7(△))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～Cl28771x2.13geq\f(87,71)＝eq\f(x,2.13g)解得x＝2.61g答案：(1)分液漏斗氢氧化钠溶液MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)关闭b，打开a关闭a，打开b(3)2.61g3．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