2024-2025学年高中化学第四章非金属及其化合物2第2课时氯离子的检验和学案新人教版必修1

PAGE8-第2课时氯离子的检验和氯气的试验室制法课程目标1．驾驭Cl－的检验方法。2．了解Cl2的试验室制取原理和试验装置。图说考点[新知预习]一、Cl－的检验1．试验探究试验现象离子方程式或说明加入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2Ag＋＋COeq\o\al(2－,3)=Ag2CO3↓Ag2CO3＋2H＋=2Ag＋＋CO2↑＋H2O自来水产生白色沉淀沉淀不溶解Ag＋＋Cl－=AgCl↓蒸馏水无明显现象2.氯离子的检验方法(1)操作方法：向未知溶液中先加AgNO3溶液，再加稀HNO3。(2)现象：产生白色沉淀，加稀硝酸时，沉淀eq\o(□,\s\up1(16))不溶解。(3)原理：Ag＋＋Cl－=AgCl↓。(4)加入稀硝酸的目的：解除COeq\o\al(2－,3)等离子的干扰。二、氯气的试验室制法1．反应原理MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O2．仪器装置主要仪器：铁架台(带铁圈)、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗、集气瓶、烧杯等。装置如图所示。说明：C装置的作用是除去Cl2中的HCl；D装置的作用是干燥Cl2；F装置的作用是eq\o(□,\s\up1(23))汲取多余的Cl2，防止污染环境。3．收集方法(1)向上排空气法(Cl2密度大于空气)。(2)排饱和食盐水法(Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去试验过程中挥发产生的HCl气体)。4．尾气处理Cl2有毒，易污染空气，需用NaOH溶液汲取。三、氯气的工业制法工业上用电解饱和食盐水的方法制取Cl2，反应的化学方程式为2NaCl＋2H2O电解,2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。[即时性自测]1．推断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)溶液中加入AgNO3溶液有沉淀，说明溶液中肯定含Cl－。()(2)NaClO中含有氯元素，故向NaClO溶液中加入用硝酸酸化的AgNO3溶液，可产生白色沉淀。()(3)试验室制取氯气，可用稀盐酸代替浓盐酸。()(4)试验室制备的氯气常含有氯化氢和水蒸气。()(5)氯气有毒，故应排到试验室外。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×2．检验Cl－所用的试剂为AgNO3和HNO3，其中HNO3的作用是()A．防止COeq\o\al(2－,3)的干扰B．防止Cl－的干扰C．生成AgNO3沉淀D．防止NOeq\o\al(－,3)的干扰解析：检验Cl－时，加入AgNO3会生成AgCl白色沉淀，而Ag2CO3同样是白色沉淀，但加入稀HNO3后，AgCl不溶解，而Ag2CO3溶解于稀HNO3，所以加稀HNO3的作用是防止COeq\o\al(2－,3)的干扰。答案：A3．欲除去Cl2中的少量HCl气体，可选用()A．NaOH溶液B．饱和食盐水C．浓硫酸D．石灰水解析：利用了HCl极易溶于水而Cl2在饱和食盐水中溶解度很小的原理。答案：B4．试验室以MnO2和浓盐酸反应制Cl2并净化和收集的装置如图所示，试回答以下问题：(1)如何检验装置的气密性？(2)净扮装置的依次能否颠倒？为什么？(3)以含14.6gHCl的浓盐酸与足量MnO2充分反应，制得的Cl2在标准状况下总小于2.24L，缘由可能是：①________________；②________________。解析：(1)此类装置可用微热法检验其气密性。(2)干燥除杂的依次通常是先去除其他气体杂质，最终干燥，以免再混入水蒸气。(3)此反应须是浓盐酸和MnO2共热才能发生。答案：(1)将导管末端插入水中，用酒精灯微热烧瓶，导管口有气泡冒出，移开酒精灯，水上升到导管中形成一段稳定的水柱，则证明装置的气密性良好。(2)不能；如颠倒则Cl2经饱和食盐水除去HCl时会重新混入水蒸气。(3)①随着反应进行，盐酸浓度变小，MnO2与稀盐酸不反应因此该反应停止②加热过快，部分HCl挥发提升点氯气的试验室制法解析[例]下列关于试验室制取Cl2的说法正确的是()A．将混有HCl杂质的Cl2通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶除去杂质B．试验室制取Cl2，浓盐酸起到酸性和氧化剂作用C．试验室用如图装置除去Cl2中的少量HClD．试验室制备Cl2，可用排饱和食盐水集气法收集【解析】Cl2通入饱和NaHCO3溶液反应生成CO2，引入新的杂质，并且消耗Cl2，A项不正确；试验室制取Cl2，浓盐酸起到酸性和还原剂的作用，B项不正确；用饱和食盐水除去Cl2中的HCl气体时，导气管应进步短出，C项不正确；试验室用排饱和食盐水法收集Cl2是因为Cl2难溶于饱和食盐水，而能溶于水，D项正确。【答案】D试验室制备Cl2留意事项①必需用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应。②为了削减制得的Cl2中HCl的含量，所以加热温度不宜过高，削减HCl的挥发。③试验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的Cl2，再拆卸装置，避开污染空气。④尾气汲取时，不能用澄清石灰水汲取Cl2，因为溶液中Ca(OH)2浓度小，汲取不完全。[提升]如图所示是某学生设计的试验室制备并干燥Cl2及汲取多余氯气的试验装置图，请回答：(1)指出上述图中的各处错误：①______________________________________；②________________________________________________________________________；③______________________________________；④________________________________________________________________________。(2)在改进后的装置中，下列物质的作用分别是：①饱和食盐水____________________________；②浓硫酸_______________________________；③NaOH溶液____________________________。(3)制备试验起先时，先检查装置的气密性，接下来的操作依次是________。A．向烧瓶中加入MnO2粉末B．加热C．向烧瓶中加入浓盐酸(4)假如将过量二氧化锰与20mL12mol·L－1的盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气明显少于0.06mol。其主要缘由有：①__________________________，②__________________________。(5)为了提高浓盐酸的利用率，你对试验的建议是________________________________________________________________________。(6)圆底烧瓶中发生反应的离子方程式是____________________________________。试验结束清洗仪器时，为了削减烧瓶中残留氯气对环境的污染，可以向烧瓶中加入的溶液是________，有关的离子方程式是____________________________________。解析：(1)从试剂，装置(制气、净化、收集、尾气汲取)角度考虑。(2)先除HCl，后干燥，再收集，最终尾气汲取。(3)检查装置气密性后的操作依次为先加固体药品，然后加入液体药品，最终加热。(4)题中所给盐酸中HCl的物质的量是0.24mol，但由于盐酸受热易挥发，且随反应的不断进行，盐酸浓度越来越小，变为稀盐酸后不再与MnO2反应，所以产生的Cl2的物质的量小于0.06mol。(5)为削减盐酸的挥发，渐渐滴加浓盐酸，用小火加热。(6)利用Cl2和NaOH溶液反应除多余的Cl2。答案：(1)①不能用稀盐酸，而应用浓盐酸②应有加热装置，应用酒精灯加热③盛浓硫酸和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒④两洗气瓶里进气导管和出气导管的长短颠倒(2)①除去Cl2中的氯化氢②除去氯气中的水蒸气③汲取多余的氯气(3)ACB(4)①加热使HCl大量挥发②盐酸变稀后不再发生反应(5)将浓盐酸渐渐滴下；加热用小火(6)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2ONaOH溶液Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O、H＋＋OH－=H2O[关键实力]Cl2的试验室制法1．反应原理化学方程式：MnO2＋4HCl(浓)△,MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－△,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。如2KMnO4＋16HCl(浓)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。2．试验装置(1)发生装置(Ⅰ)①特点：固体＋液体气体。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)净扮装置(Ⅱ)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(Ⅲ)①收集方法：向上排空气法(装置E，Cl2的密度大于空气的密度)。也可用排饱和食盐水法(Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去试验过程中挥发产生的HCl气体)。②验满方法：用潮湿的KI­淀粉试纸检验。将潮湿的KI­淀粉试纸放在集气瓶口，若试纸变蓝，则证明Cl2已收集满。(4)尾气处理装置(Ⅳ)①导气管要伸入液面以下。②F中盛放试剂：氢氧化钠溶液，作用：汲取过量的氯气，防止污染环境。MnO2与浓HCl反应特点①浓盐酸中，部分Cl－的化合价上升，4molHCl参与反应，被氧化的Cl－为2mol。②随着反应的进行盐酸浓度变小，故MnO2足量时，盐酸不能完全反应。1．在未知液中加入AgNO3溶液有白色沉淀生成，加入稀硝酸后，沉淀部分溶解，有无色无味的气体生成，将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，由此推断水溶液中含有()A．Cl－、SOeq\o\al(2－,4)B．Cl－、NOeq\o\al(－,3)C．Cl－、COeq\o\al(2－,3)D．Cl－、OH－解析：依据题给现象，生成的白色沉淀部分溶于稀硝酸，且产生使石灰水变浑浊的气体，则原溶液中存在COeq\o\al(2－,3)和Cl－。答案：C2．试验室制备氯气的化学方程式是MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋2H2O＋Cl2↑。下列关于试验室制氯气的说法中错误的是()A．还原剂是HCl，氧化剂是MnO2B．每生成1molCl2，转移电子2molC．每消耗1molMnO2，起还原作用的HCl为4molD．生成的氯气中含有水蒸气和HCl答案：C3．有一包白色固体，它可能是KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种，进行下列试验：①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，沉淀量削减但不完全消逝，同时有气泡生成。依据上述现象推断：(1)白色固体肯定含有的成分是________，可能含有的成分是________；(2)请写出上述试验中有关反应的离子方程式：______________________________________。解析：由②产生白色沉淀知，可能含有K2CO3和KCl中的一种或两种；由③沉淀量削减且有气泡生成知，肯定含有K2CO3；依据沉淀不完全消逝可知，肯定含有KCl。答案：(1)KCl和K2CO3KNO3(2)Ag＋＋Cl－=AgCl↓，2Ag＋＋COeq\o\al(2－,3)=Ag2CO3↓，Ag2CO3＋2H＋=2Ag＋＋H2O＋CO2↑点拨：某种离子和银离子产生白色沉淀，并不能确定该离子是氯离子。Ag2CO3也是白色沉淀，留意用硝酸解除干扰。4．某同学应用如图所示的方法探讨物质的性质，其中气体a的主要成分是氯气，杂质是空气和水蒸气。回答下列问题：(1)该项探讨(试验)的主要目的是________________________________________________。(2)浓硫酸的作用是________________________，与探讨目的干脆相关的试验现象是________________。(3)从物质性质的方面来看，这样的试验设计存在事故隐患，缘由是________________________________。请在上图的D处以图的形式表明克服事故隐患的措施。解析：本题的试验目的是探究氯气本身还是氯气跟水反应生成的HClO具漂白作用，依据此目的本