氯气的实验室制法及应用-2025年高考化学一轮复习讲义（解析版）

第"讲

01掌握实验室制取氯气的原理、装置和操作注意事项。增强设计物质制备实验方案的绿色环保意识。

重点•夯基易错

1.制取原理

T二1八+、强氧化剂.£

HC](*)_____亲而^邪还有后加^KCIOT?氤事——^“2

完成下列有关反应的离子方程式：

(l)MnO2和浓盐酸：_________________________________________________________________

(2)Ca(ClO)2与浓盐酸：______________________________________________________________

(3)KC1O3与浓盐酸：，

(4)KMnO4与浓盐酸：.

2

【答案】⑴MnO2+4H++2C「Mn++Cl2t+2H2O

+

(2)C1O-+Cl-+2H=C12t+H2O

(3)C1OF+5C1-+6H+=3C12t+3H2O

2+

(4)2MnOT+10Cl-+16H+=2Mn+5Cl2t+8H2O

2.实验装置

・浓盐酸

NaOH

溶液

发生装置净化装置收集装置尾气处理装置

思考(1)如何用最简单的方法判断氯气已收集满？

(2)实验室常用排饱和食盐水法收集氯气，请解释用此方法收集氯气的原因。

【解析】(1)观察集气瓶中气体颜色的变化，若集气瓶上部充满黄绿色气体，则证明Cb已收集满。

(2)饱和食盐水中C「浓度较大，抑制了Cb与水的反应，Cb在饱和食盐水中的溶解度很小，因此可用排饱

和食盐水法收集氯气，且用此法可除去实验过程中挥发产生的HC1气体。

3.注意事项

⑴反应物的选择：必须用浓盐酸，稀盐酸与MnC>2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HC1不可能全部参加反应。

(2)加热温度：不宜过高，以减少HC1挥发。

(3)实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cb后，再拆卸装置，避免污染空气。

(4)尾气处理时，用NaOH溶液吸收Cb，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。

正易错辨析

1.含0.41110111。的浓盐酸与足量的乂1102共热，能得到O.lmolCH)

2.用饱和NaHCO3溶液除去Cl2中混有的HC1()

3.常用饱和石灰水吸收尾气中的Cb()

4.用干燥的淀粉碘化钾试纸检验Cb是否收集满()

【答案】l.X2.X3.X4.X

方法•规律总结

(1)必须用浓盐酸，稀盐酸不反应。

(2)为了减少制得的Cb中HC1的含量，加热温度不宜过高，以减少HC1挥发。

(3)实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cb，再拆卸装置，避免污染空气。

(4)尾气吸收时，不能使用澄清的石灰水，因为石灰水浓度太小，吸收不完全。

(5)工业制法

电解饱和食盐水，反应的化学方程式为

申解

2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2f+H2f0

点拨•能力培养

1.实验室用MnO2和浓盐酸制Cb时，有如下操作：①连好装置，检查装置气密性；②缓缓加热；③加入

MnO2粉末；④从装有浓盐酸的分液漏斗中加入浓盐酸；⑤将多余氯气用NaOH溶液吸收；⑥用向上排空气

法收集氯气。顺序排列正确的是()

A.①②③④⑥⑤B.③④②①⑥⑤

C.①④③②⑥⑤D.①③④②⑥⑤

【答案】D

【解析】制取氯气的正确操作步骤：先连接装置、检查装置气密性，然后装入药品，先向烧瓶中装入二

氧化镒，再向分液漏斗中装入浓盐酸，再加热制取、收集氯气，由于氯气有毒，最后需要进行尾气吸收，

故正确的排序为①③④②⑥⑤。

2.下列方法中，可制得Cb的正确组合是()

①MnC>2和浓盐酸混合共热；②MnCh、NaCl和浓硫酸混合共热；③NaClO和浓盐酸混合；④和浓

盐酸混合；⑤KC1O3和浓盐酸混合；⑥KMnCU和浓盐酸混合

A.①②⑥B.②④⑥

C.①④⑥D.①②③④⑤⑥

【答案】D

真题*明考向

1.（2024・广东•高考真题）1810年，化学家戴维首次确认“氯气”是一种新元素组成的单质。兴趣小组利用以

下装置进行实验。其中，难以达到预期目的的是

收集C4验证cu的氧化性

A.AB.BC.CD.D

【答案】A

【解析】A.利用浓盐酸和二氧化铳反应制氯气需要加热，图中缺少加热装置，且分液漏斗内应盛装浓盐酸,

不能达到预期目的，A符合题意；

B.实验室制得的氯气中有HC1杂质，可以通过饱和食盐水洗气除杂，再通过无水氯化钙干燥，可以达到净

化、干燥C12的目的，B不符合题意；

C.氯气密度大于空气，可以用向上排空气法收集，可以达到预期目的，C不符合题意；

D.也可以在氯气中安静地燃烧，产生苍白色火焰，氯气将氢气氧化，验证了氯气的氧化性，D不符合题意;

故选Ao

2.（2023•江苏・高考真题）实验室制取Cl?的实验原理及装置均正确的是

A.制取Cl?B.除去CU中的HC1C.收集Cl?D.吸收尾气中的Cl?

A.AB.BC.CD.D

【答案】C

【解析】A.实验室制取氯气使用的是浓盐酸和MnO2反应，不能使用稀盐酸，A错误；

B.除去C1?中的HC1可将气体通入饱和食盐水中，注意长口进入便于充分吸收，应该长进短出，B错误;

C.氯气密度大于空气，可用向上排空气法收集氯气，多功能瓶收集气体注意长进短出，C正确；

D.对氯气的尾气处理应选择氢氧化钠溶液吸收，水吸收效果不好，D错误。

故选C。

3.（2022•广东•高考真题）实验室用MnO?和浓盐酸反应生成C'后，按照净化、收集、性质检验及尾气处

理的顺序进行实验。下列装置（“T”表示气流方向）不能达到实验目的的是

A.AB.BC.CD.D

【答案】D

【解析】A.浓盐酸易挥发，制备的氯气中含有HC1,可用饱和食盐水除去HCLCb可用浓硫酸干燥，A

装置能达到实验目的，故A不符合题意；

B.氯气的密度大于空气，用向上排空气法收集，B装置能收集氯气，故B不符合题意；

C.湿润的红布条褪色，干燥的红色布条不褪色，可验证干燥的氯气不具有漂白性，故C不符合题意；

D.氯气在水中的溶解度较小，应用NaOH溶液吸收尾气，D装置不能达到实验目的，故D符合题意；

答案选D。

演练■提能力

1.（2024•河北•高考真题）图示装置不能完成相应气体的发生和收集实验的是（加热、除杂和尾气处理装置

任选）

选项气体试剂

饱和溶液+浓硫酸

Aso2Na2sC>3学霸团队（Xueba-2024）

BCl2MnOz+浓盐酸

CNH3固体NHW1+熟石灰

Dco2石灰石+稀盐酸

A.AB.BC.CD.D

【答案】C

【分析】如图所示的气体发生装置可以为固液加热型反应，也可以是固液不加热型；右侧气体收集装置,

长进短出为向上排空气法，短进长出为向下排空气法，装满水后短进长出为排水法;

【解析】A.饱和Na2s溶液和浓硫酸反应可以制SO?,使用固液不加热制气装置，SO?密度比空气大，用

向上排空气法收集，可以完成相应气体的发生和收集实验，A不符合题意;

B.Milo?和浓盐酸加热反应可以制CU，使用固液加热制气装置，CL密度比空气大，用向上排空气法收集，

可以完成相应气体的发生和收集实验，B不符合题意；

C.固体NH4cl与熟石灰加热可以制NH3需要使用固固加热制气装置，图中装置不合理，不能完成相应气体

的发生和收集实验，C符合题意；

D.石灰石（主要成分为CaCOs）和稀盐酸反应可以制CO?,使用固液不加热制气装置，CO?密度比空气大,

用向上排空气法收集，可以完成相应气体的发生和收集实验，D不符合题意；

本题选C。

2.（2023・天津・高考真题）实验室制备和收集相应气体可使用下图装置的是

B.MnC>2与浓盐酸共热制备Cb

C.NaOH与浓氨水制备NH3

D.Na2s。3与浓硫酸制备SO?

【答案】D

【解析】A.NO与。2反应生成NO2，不能用排空气法收集NO,故不选A；

B.二氧化镐与浓盐酸共热制备Cb，反应需要吸热，缺少加热装置，故不选B；

C.氨气的密度比空气小，需要用向下排空气法收集NH3,故不选C：

D.Na2s。3与浓硫酸反应生成SO2，SO2密度比空气大，用向上排空气法收集SO2，故选D；

选D。

3.（2024•浙江•高考真题）下列实验装置使用不正确的是

④

A.图①装置用于二氧化锦和浓盐酸反应制氯气

B.图②装置用于标准酸溶液滴定未知碱溶液

C.图③装置用于测定中和反应的反应热

D.图④装置用于制备乙酸乙酯

【答案】A

【解析】A.图①装置没有加热装置，不适用于二氧化铳和浓盐酸反应制氯气，A错误;

B.利用酸式滴定管中装有的标准酸溶液滴定未知碱溶液，装置和操作正确，B正确；

C.图③装置用于测定中和反应的反应热，温度计测温度、玻璃搅拌器起搅拌作用，装置密封、隔热保温效

果好，C正确;

D.图④装置用于制备乙酸乙酯，导管末端不伸入液面下，利用饱和碳酸钠收集乙酸乙酯，D正确;

故选Ao

4.实验室用H?还原WO3制备金属W的装置如图所示（Zn粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于

A.①、②、③中依次盛装KM11O4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液

B.装置Q（启普发生器）也可用于二氧化镒与浓盐酸反应制备氯气

C.结束反应时，先关闭活塞K,再停止加热

D.管式炉加热前，用试管在④处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度

【答案】D

【分析】比还原WO3制备金属W,装置Q用于制备氢气，因盐酸易挥发，则①、②、③应分别用于除去

HC1、H2S,氧气和水，得到干燥的氢气与W03在加热条件下制备W,实验结束后应先停止加热再停止通入

氢气，以避免W被重新氧化，以此解答该题。

【解析】A.气体从焦性没食子酸溶液中逸出，得到的氢气混有水蒸气，应最后通过浓硫酸干燥，故A错

误；

B.装置Q优点是随开随用，随关随停，仅适用于块状固体和液体的反应，且装置不能加热；故该装置不能

用于二氧化铳与浓盐酸反应制备氯气，因为二氧化锦是粉末状固体，且该反应需要加热，故B错误；

C.实验结束后应先停止加热再停止通入氢气，使W处在氢气的氛围中冷却，以避免W被重新氧化，故C

错误；

D.点燃酒精灯进行加热前，应检验氢气的纯度，以避免不纯的氢气发生爆炸，可点燃气体，通过声音判断

气体浓度，声音越尖锐，氢气的纯度越低，故D正确；

答案选D。

5.（2022•广东）实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cb后，按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进

行实验。下列装置（“一”表示气流方向）不能达到实验目的的是（）

【答案】D

【解析】浓盐酸易挥发，制备的氯气中含有HCL可用饱和食盐水除去HCLCE可用浓硫酸干燥，故A

不符合题意；氯气的密度大于空气，可用向上排空气法收集，故B不符合题意；湿润的红布条褪色，干燥

的红布条不褪色，可验证干燥的氯气不具有漂白性，故C不符合题意；氯气在水中的溶解度较小，应用NaOH

溶液吸收尾气，故D符合题意。

6.（2022・北京・高考真题）某小组同学探究不同条件下氯气与二价锦化合物的反应

资料：

i.Md+在一定条件下被Cb或CO氧化成MnC>2（棕黑色）、MnOj（绿色）、MnO^紫色）。

ii.浓碱条件下，Mi!。」可被OH还原为MnO：。

iii.Cb的氧化性与溶液的酸碱性无关，NaClO的氧化性随碱性增强而减弱。

实验装置如图(夹持装置略)

中实验现象

序C

物质a

号

通入C12前通入C12后

I水得到无色溶液产生棕黑色沉淀，且放置后不发生变化

产生白色沉淀，在空气中缓慢变成棕黑棕黑色沉淀增多，放置后溶液变为紫色，

II5%NaOH溶液

色沉淀仍有沉淀

40%NaOH溶产生白色沉淀，在空气中缓慢变成棕黑棕黑色沉淀增多，放置后溶液变为紫色，

III

液色沉淀仍有沉淀

(DB中试剂是=

(2)通入Cb前，H、III中沉淀由白色变为黑色的化学方程式为0

(3)对比实验I、n通入Cb后的实验现象，对于二价锦化合物还原性的认识是o

(4)根据资料ii,in中应得到绿色溶液，实验中得到紫色溶液，分析现象与资料不符的原因：

原因一：可能是通入C12导致溶液的碱性减弱。

原因二：可能是氧化剂过量，氧化剂将MnO：氧化为MnO-

①化学方程式表示可能导致溶液碱性减弱的原因_________,但通过实验测定溶液的碱性变化很小。

②取in中放置后的1mL悬浊液，加入4mL40%NaOH溶液，溶液紫色迅速变为绿色，且绿色缓慢加深。溶

液紫色变为绿色的离子方程式为，溶液绿色缓慢加深，原因是MnOz被(填“化学式)氧化,

可证明ni的悬浊液中氧化剂过量；

③取n中放置后的1mL悬浊液，加入4mL水，溶液紫色缓慢加深，发生的反应是。

④从反应速率的角度，分析实验ni未得到绿色溶液的可能原因________0

【答案】⑴饱和NaCl溶液

(2)2Mn(OH)2+O2=2MnO2+2H2O

(3)Mn2+的还原性随溶液碱性的增强而增强

(4)Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O4MnO4+4OH-=4MnO^+O2t+2H2OCl2

3ClO+2MnO2+2OH=2MnO4+3C1+H2O过量Cb与NaOH反应产生NaClO,使溶液的碱性减弱，c(OH)

降低，溶液中的MnC)4被还原为MnO：的速率减小，因而实验III未得到绿色溶液

【分析】在装置A中HC1与KMnC)4发生反应制取Cl2,由于盐酸具有挥发性，为排除HC1对Cb性质的干

扰，在装置B中盛有饱和NaCl溶液，除去Cl2中的杂质HC1,在装置C中通过改变溶液的pH,验证不同

条件下Cb与MnSCU反应，装置D是尾气处理装置，目的是除去多余Cb，防止造成大气污染；

【解析】(1)B中试剂是饱和NaCl溶液，作用是吸收Cb中的杂质HC1气体，故答案为：饱和NaCl溶液;

(2)通入Cb前，H、III中MT+与碱性溶液中NaOH电离产生的OH-反应产生Mn(OH)2白色沉淀，该沉淀

不稳定，会被溶解在溶液中的氧气氧化为棕黑色MnC)2,则沉淀由白色变为黑色的化学方程式为：

2Mn(OH)2+O2=2MnO2+2H2O,故答案为：2Mn(OH)2+O2=2MnO2+2H2。；

(3)对比实验I、II通入Cb后的实验现象，对于二价锌化合物还原性的认识是：Mn2+的还原性随溶液碱性

的增强而增强，故答案为：Mn2+的还原性随溶液碱性的增强而增强；

(4)①Cb与NaOH反应产生NaCl、NaClO、H2O,使溶液碱性减弱，反应的化学方程式为：

Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,故答案为：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；

②取HI中放置后的1mL悬浊液，加入4mL40%NaOH溶液，溶液紫色迅速变为绿色，且绿色缓慢加深。溶

液紫色变为绿色就是由于在浓碱条件下，MnC)4可被OH-还原为MnO：,根据电子守恒、电荷守恒及原子守

恒，可知该反应的离子方程式为：4MnO4+4OH-=4MnO^'+O2t+2H2O；溶液绿色缓慢加深，原因是MnO2

被Cb氧化，可证明皿的悬浊液中氧化剂过量，故答案为：4MnO4+4OH=4MnO；-+O2T+2H2O；Cl2；

③取II中放置后的1mL悬浊液，加入4mL水，溶液碱性减弱，溶液紫色缓慢加深，说明CIO将MnCh氧

化为M11O4，发生的反应是：3ClO+2MnO2+2OH=2MnO4+3C1+H2O,故答案为：3ClO+2MnO2+2OH=2MnO；

+3C1+H2O；

④从反应速率的角度，过量C12与NaOH反应产生NaClO,使溶液的碱性减弱，c(OH)降低，溶液中MnO；

的被还原为MnO：的速率减小，导致实验皿未得到绿色溶液，故答案为：过量Cb与NaOH反应产生

NaClO,使溶液的碱性减弱，c(OH-)降低，溶液中的Mt!。,被还原为MnO：的速率减小，因而实验ni未得到

绿色溶液。

7.某研究性学习小组查阅资料得知，漂白粉与硫酸溶液反应可制取氯气，化学方程式为Ca(C10)2+CaC12+

△

2H2SO4=====2CaSO4+2Cl2t+2H2O,他们设计如图实验装置制取氯气并验证其性质。请回答下列问题:

ABCDE

(1)该实验中A部分的装置是(填字母)。

abcd

(2)装置B中的现象是____________________________________________________________

(3)请写出装置D中发生反应的离子方程式：

装置E的作用是o

(4)请帮助他们设计一个实验，证明洗气瓶C中的亚硫酸钠已被氧化(简述实验步骤)：

⑸制取Cb的方法有多种，若A部分的装置是a,请再写出一种制备方法：

(用化学方程式表示)。

【答案】(l)b(2)溶液变蓝色(3)Cb+2Fe2+-2Cr+2Fe3+吸收多余的Cb，防止污染空气(4)取少

量C中溶液于小试管中，加入足量稀盐酸，充分振荡后滴加BaCb溶液，若有白色沉淀生成且沉淀不消失,

则证明洗气瓶C中亚硫酸钠已被氧化(5)2KMnC)4+16HCl(浓)-2KCl+2MnC12+5Cbf+8H2O

【解析】(1)从化学方程式可知反应物是固体和液体，反应条件是加热，所以应选固液混合加热型装置。

(2)氯气具有强氧化性，与碘化钾发生反应：2Kl+Cb==2KCl+l2,淀粉溶液遇碘变蓝色。(4)亚硫酸钠被氧

化生成硫酸钠，只要验证SO厂的存在就可证明亚硫酸钠已经被氧化，检验SCH-的存在选用稀盐酸和氯化

钏溶液。

8.氯可形成多种含氧酸盐，广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用下图装置(部分装置省略)制

备KCIO3和NaClO,探究其氧化还原性质。

回答下列问题：

⑴盛放MnCh粉末的仪器名称是，a中的试剂为=

⑵b中采用的加热方式是,c中化学反应的离