考点10氯气的制备

考点10氯气的制备【知识梳理】一、氯气的实验室制法1．反应原理MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up10(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2OMnO2足量，HCl不能完全反应，因为浓盐酸变稀后，反应停止。2．仪器装置装置特点：固＋液eq\o(→,\s\up10(△))气。3．除杂装置：分别用盛有饱和食盐水和浓H2SO4的洗气瓶除去Cl2中的HCl和H2O(g)。干燥也可用固体干燥剂P2O5、CaCl2等，但固体干燥剂需用干燥管或U形管。4．收集方法①向上排空气法(Cl2的密度大于空气的密度)。②排饱和食盐水法(Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去实验过程中挥发产生的HCl气体)。5．验满方法①将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。6．尾气处理Cl2有毒，易污染空气，需用NaOH溶液吸收。7．实验室制取氯气的其他方法可用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等氧化剂代替MnO2与浓盐酸反应(不需加热)，如2KMnO4＋16HCl(浓)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，Ca(ClO)2＋4HCl(浓)=CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O。【归纳总结】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。电解装置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．（2022·北京大兴·高一期末）某化学小组用图示装置制取氯气，下列说法不正确的是()A．该装置图中至少存在两处明显错误B．为了防止氯气污染空气，必须进行尾气处理C．在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉碘化钾试纸，可以证明是否有氯气逸出D．该实验中收集氯气的方法不正确【答案】D【解析】MnO2与浓盐酸在加热的条件下反应，图中缺少加热装置，实验时一般不用长颈漏斗，氯气有毒，气体不能直接排放到空气中，应有尾气吸收装置，A、B正确；氯气具有强氧化性，可与碘化钾反应生成单质碘，淀粉遇碘变蓝色，C正确；氯气的密度比空气大，可以用向上排空气法收集，装置中的收集方法正确，D错误。例2．（2022·广西·高一学业考试）某校化学兴趣小组拟用浓盐酸与二氧化锰加热反应，制取并收集2瓶干燥、纯净的氯气。为防止换集气瓶时生成的氯气污染空气，设计了如下装置：(1)写出Ⅰ装置烧瓶中发生反应的化学方程式：________________________。(2)装置Ⅱ中盛放的药品是饱和氯化钠溶液，其作用是__________________；装置Ⅲ的作用是干燥氯气，应盛放________。(3)实验开始后，先________a________b(填“关闭”或“打开”，下同)；当集满一瓶氯气时，为减少换集气瓶时氯气的外逸，再________a________b，换好集气瓶后，继续收集氯气。(4)兴趣小组的某些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，你认为其中恰当的是________(填序号)。A．氢氧化钠溶液B．浓硫酸C．水【答案】(1)MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)除去Cl2中混有的HCl浓硫酸(3)关闭打开打开关闭(4)A【解析】(1)Ⅰ装置是制取氯气的发生装置，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)Ⅱ、Ⅲ部分属于净化装置，饱和氯化钠溶液是除去氯气中的HCl气体；装置Ⅲ应盛放浓硫酸，用来干燥氯气。(3)首先明确装置Ⅳ的作用——用来临时储存氯气，防止换集气瓶时生成的氯气排出；故实验开始时，关闭a，打开b，换瓶时关闭b，打开a。(4)要吸收多余的氯气一般用碱液，而氯气在水和浓硫酸中溶解度都非常小【达标检测】1．（2022秋·上海闵行·高一校考期末）实验室制取Cl2过程中，下列处理达不到目的的是ABCD收集Cl2除Cl2中少量HCl干燥Cl2尾气Cl2吸收A．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】A．氯气密度大于空气，可以使用向上排空气法收集，A正确；B．饱和食盐水可以吸收氯气中氯化氢气体，用于除Cl2中少量HCl，B正确；C．氯气能和碱性物质氧化钙反应，不能干燥氯气，C错误；D．氯气能被碱液吸收，可以减少污染，D正确；故选C。2．（2023秋·上海浦东新·高一校考期末）粗盐溶液中含有、Mg2+、Ca2+，若不精制，电解时会出现的浑浊，该浑浊物可能是A．BaSO4 B．Mg(OH)2 C．CaCO3 D．MgSO4【答案】B【解析】电解食盐水时，生成物有NaOH，遇粗盐中的Mg2+便生成了难溶的Mg(OH)2；答案选B。3．（2023秋·四川南充·高一校联考期末）实验室用浓盐酸和MnO2制取Cl2下列说法中错误的是A．可以用浓硫酸干燥Cl2 B．可以用排饱和食盐水法收集Cl2C．该反应需要加热 D．用NaOH溶液除去Cl2中混有的HCl【答案】D【解析】A．浓硫酸易吸水，氯气与浓硫酸不反应，可以用浓硫酸干燥Cl2，A正确；B．氯气能溶于水，饱和食盐水可降低氯气在水中的溶解度，所以可以用排饱和食盐水法收集Cl2，B正确；C．二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气时需要共热才能进行，C正确；D．氯气也可以与NaOH溶液反应，应该用饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl，D错误；故选D。4．（2023秋·广东揭阳·高一校考期末）下列实验装置进行的相应实验，能达到实验目的的是A．装置甲可用于制取氯气B．装置乙可用于除去Cl2中混有的HCl气体C．装置丙可用于探究碳酸氢钠的受热分解D．装置丁可用于验证钠与水反应放热【答案】D【解析】A．利用浓盐酸和二氧化锰制备氯气需要加热，缺少加热装置，故A不符合题意；B．Cl2、HCl均能与饱和NaHCO3反应，除去Cl2中混有的HCl气体应用饱和食盐水，故B不符合题意；C．加热固体时试管应略向下倾斜，故C不符合题意；D．钠和水反应如果放热，U形管左侧液面下降，右侧液面升高，因此装置丁可用于验证钠与水反应放热，故D符合题意；故答案选D。5．（2023秋·安徽六安·高一六安一中校考期末）实验室制备Cl2可用下列反应：。利用上述反应制备Cl2时，下列说法正确的是A．制备Cl2可以采用图1装置B．除去Cl2中含有的少量HCl可以通过饱和的NaHCO3溶液C．干燥Cl2可以选用浓硫酸或碱石灰等干燥剂D．收集Cl2使用图2装置能防止Cl2逸出，减少污染：【答案】A【解析】A．，反应为固液不加热可以可以采用图1装置，A正确；B．HCl会和碳酸氢钠反应生成二氧化碳气体，引入杂质，B错误；C．氯气会和碱石灰反应，不能使碱石灰干燥，C错误；D．图2装置为密闭装置，氯气不能进入装置，D错误；故选A。6．（2023秋·重庆九龙坡·高一重庆实验外国语学校校考期末）实验室用如图装置制取、提纯、收集及尾气处理，其中不能达到实验目的的是A．制取 B．除去中少量的HClC．收集 D．吸收尾气中的【答案】B【解析】A．实验室用二氧化锰和浓盐酸加热，制取，A正确；B．饱和食盐水能除去中的HCl杂质，但气体应从长管进，从短管出，故B中图示装置不能达到实验目的，B错误；C．的密度比空气大，用向上排空气法收集，C正确；D．有毒，用溶液吸收尾气中的，D正确；故选B。7．（2023秋·广东揭阳·高一校考期末）下列实验装置能达到实验目的的是A．图①用于氯气的制取 B．图②用于证明氯气具有漂白性C．图③用于吸收多余的氯气 D．图④用于除去氯气中的氯化氢气体【答案】D【解析】A．二氧化锰和浓盐酸反应须加热，A错误；B．氯气本身无漂白性，氯气与水反应生成的次氯酸有漂白性，B错误；C．溶液浓度太小，不能保证氯气完全吸收，C错误；D．HCl气体极易溶于水且在饱和食盐水中溶解度较小，D正确；故选D。8．（2023秋·北京昌平·高一统考期末）某小组同学利用如图1装置制备NaClO溶液，并设计实验(如图2所示)探究NaClO的性质。关于图1，下列说法不正确的是A．A中反应体现了浓盐酸的酸性和氧化性B．B的作用是吸收挥发出的HCl气体C．C中的反应是：Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2OD．D的作用是尾气吸收【答案】A【分析】用二氧化锰和浓盐酸制取氯气，化学方程式为：，生成的氯气依此经过饱和食盐水除杂，与氢氧化钠反应生成NaClO，最后用吸收尾气，据此分析解题。【解析】A．A中反应，体现了浓盐酸的酸性和还原性，故A错误；B．生成的氯气中含有挥发出的HCl，经过饱和食盐水可吸收挥发出的HCl气体，故B正确；C．C中发生氯气与氢氧化钠反应生成NaClO，离子方程式为Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O；故C正确；D．据分析可知，D的作用是尾气吸收，故D正确；故答案选A。9．（2022秋·上海黄浦·高一上海外国语大学附属大境中学校考期中）实验室用高锰酸钾粉末与浓盐酸反应制取少量氯气：(浓)。该反应对应的发生装置是A． B． C． D．【答案】C【解析】实验室用高锰酸钾粉末与浓盐酸反应制取少量氯气：(浓)，该反应为固液不加热型，实验时往装有高锰酸钾的圆底烧瓶中加入浓盐酸，选项C符合题意；故答案选C。10．（2022秋·上海浦东新·高一华师大二附中校考期中）某同学利用氧化制备，已知锰酸钾()在浓的强碱溶液中可稳定存在，碱性碱弱时易发生反应：。下列装置不能达到实验目的的是A．用装置甲制取B．用装置乙除去中的HClC．用装置丙使转化成D．用装置丁分离出溶液中的【答案】B【解析】A．浓盐酸与漂白粉反应可生成氯气，可选图中固液反应装置制备，故A正确；B．HCl与碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳，氯气中引入新杂质，不能除杂，应选饱和食盐水洗气，故B错误；C．Cl2氧化K2MnO4可生成KMnO4，可选装置丙使K2MnO4转化成KMnO4，故C正确；D．二氧化锰不溶于水，可选图中过滤装置分离，故D正确；故选：B。11．（2022秋·广东广州·高一广州市第五中学校考期中）下列实验操作规范且能达到目的的是A．钠在空气中燃烧 B．氯气的净化C．验证碳酸钠和碳酸氢钠稳定性 D．制取碳酸氢钠【答案】D【解析】A．图示为蒸发皿进行的蒸发操作，不是钠的燃烧实验，故A错误；B．氯气应该首先除杂后干燥，故B错误；C．验证碳酸钠和碳酸氢钠稳定性，应该碳酸钠在大试管而碳酸氢钠在小试管，观察碳酸氢钠的分解情况，故C错误；D．氯化钠和水和氨气和二氧化碳反应生成碳酸氢钠和氯化铵，碳酸氢钠溶解度较小而结晶析出，故D正确。故选D。12．（2022秋·广东惠州·高一统考期中）下列离子方程式正确的是A．二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气：B．稀与铁粉反应：C．碳酸氢钠溶液与稀硫酸反应：D．钠与硫酸铜溶液反应：【答案】C【解析】A．该方程式电荷、原子不守恒，正确的离子方程式为，故A错误；B．稀与铁粉反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的离子方程式为，故B错误；C．碳酸氢钠与稀硫酸反应生成硫酸钠、二氧化碳和水，反应的离子方程式为，故C正确；D．钠与硫酸铜溶液反应，钠先和水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜和硫酸钠，总反应为，故D错误；故答案选C。13．（2023秋·北京海淀·高一统考期末）实验室用下图装置制备干燥的并研究其性质。其中，a为湿润的淀粉试纸，b、c分别为湿润和干燥的红纸条，d为湿润的蓝色石蕊试纸。用上述装置制备，所选反应物和收集方法正确的是选项ABCD反应物浓盐酸和浓盐酸和稀盐酸和浓盐酸和高锰酸钾收集方法向上排空气法向下排空气法向上排空气法排水法A．A B．B C．C D．D【答案】A【分析】该实验原理是利用二氧化锰与浓盐酸在加热条件下发生氧化还原反应生成氯气，因盐酸具有良好挥发性，所得气体中含有Cl2、HCl、H2O，需将气体先通过甲中饱和食盐水中除去HCl，再将气体通入乙中浓硫酸中进行干燥，氯气能与水反应发生自身氧化还原反应生成HCl和HClO，HClO具有漂白性，氯气是有毒气体，不能排放至空气中，氯气能与碱反应，因此采用NaOH溶液收集尾气。【解析】该反应装置为固液加热，反应物选二氧化锰与浓盐酸，浓盐酸和高锰酸钾在常温下即可反应，由于氯气的密度比空气大，应选向上排空气法收集氯气，故选A。14．（2020·高一课时练习）实验室用如图所示装置制备KClO溶液，并通过KClO溶液与溶液的反应制备高效水处理剂。装置A中与盐酸反应生成和，其离子方程式为____________________________。将制备的通过装置B可除去_______________________（填化学式）。【答案】HCl【分析】盐酸和高锰酸钾反应制得二氯化锰、氯气和水，用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体，制得的氯气通过氢氧化钾溶液中搅拌，生成次氯酸钾，尾气在D装置中氢氧化钾溶液吸收，由此分析。【解析】盐酸和高锰酸钾反应制得二氯化锰、氯气和水，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平该离子方程式：；盐酸易挥发，制备的中含有HCl，而HCl极易溶于水，氯气在饱和食盐水中的溶解度较小，通过饱和食盐水可除去氯气中的HCl。15．（2022·全国·高一专题练习）某校课外小组的学生，利用排饱和食盐水的方法收集了一平底烧瓶的氯气，同时制备了一平底烧瓶的饱和氯水，探究完成以下性质实验。请按要求回答下列问题：(1)按图1安装好实验装置，U形管内盛有有色墨水，A、B两端液面相平，平底烧瓶中盛满氯气。通过分液漏斗向圆底烧瓶中滴加少量氢氧化钠溶液，观察到的现象是____，请简单解释原因：____。(2)如图2所示，平底烧瓶中盛满饱和氯水，用日光照射，可观察到平底烧瓶内有气泡产生，放置一段时间后溶液颜色变浅，产生上述现象的原因是____；当氯水中不再产生气泡时，某学生欲检验该反