易错专题17-氯气的实验室制法(解析版)

易错专题17氯气的实验室制法典例精讲易错点一不清楚制取氯气的反应原理和反应条件【易错典例】例1实验室用如图所示装置来制取少量氯气，下列说法正确的是（）A．A中加入的是稀盐酸B．C的作用是收集氯气C．F中加入NaOH溶液吸收多余的氯气D．用该装置制取氯气前不需要检查装置的气密性【答案】C【解析】A.实验室利用与浓盐酸在加热条件下反应制取，与稀盐酸不反应，故A错误；B.C中的饱和食盐水用来吸收氯气中混有的氧化氢气体，故B错误；C.氯气能与碱反应，可用NaOH溶液吸收多余的氯气，故C正确；D.凡是制备气体的装置，实验前都要检查装置的气密性，故D错误；故选：C。【解题必备】氯气的实验室制取反应原理MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O注意：（1）盐酸必须是浓盐酸。（2）反应条件为加热。【变式突破】1．（2021·陕西高一期末）某化学小组用如图所示装置制取氯气，下列说法正确的是A．该装置中只存在两处错误B．如果过量，浓盐酸就可全部被消耗C．可用湿润的淀粉-碘化钾试纸检验氯气D．若要干燥氯气，可使用碱石灰【答案】C【解析】A．装置中没有酒精灯加热，尾气未进行处理，使用的是长颈漏斗，收集的时候应该长进短出，A错误；B．二氧化锰只能与浓盐酸反应与稀盐酸不反应，所以浓盐酸不能全部被消耗，B错误C．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；D．氯气能够与碱性物质反应，不能用碱性干燥剂，碱石灰为碱性干燥剂，不能干燥氯气，D错误故选C。易错点二制取氯气的实验装置和过程【易错典例】例2实验室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；③在烧瓶中加入少量的MnO2，向分液漏斗中加入浓盐酸；④通过分液漏斗慢慢向烧瓶中注入浓盐酸；⑤将多余氯气用浓NaOH溶液吸收；⑥当有连续气泡出现时，开始用向上排空气法收集氯气。A．①②③④⑤⑥ B．③④②①⑥⑤C．①④③②⑥⑤ D．①③④②⑥⑤【答案】D【详解】制取氯气的实验操作顺序为：连接装置，检查装置的气密性，防止装置连接处漏气，向圆底烧瓶中加入固体药品二氧化锰粉末，从分液漏斗中缓缓加入浓盐酸，加热，待气体均匀放出时收集气体，氯气有毒，最后连有尾气吸收装置吸收氯气，防止污染空气，所以正确操作顺序为①③④②⑥⑤，故D正确。综上所述，本题选D。【点睛】气体的制备实验或有气体参与的实验，实验的第一步为检验装置的气密性；先加固体药品，再加液体药品，然后加热进行实验；待装置中产生待制备的气体后收集气体，若该气体有毒，能够污染空气，最后应有尾气处理装置。例3实验室里除了用二氧化锰和浓盐酸加热制取氯气，也可以利用反应：2KMnO4+16HC1(浓)=2KCl+2MnC12+5Cl2↑+8H2O制取并收集纯净、干燥的氯气，部分装置如图所示：(1)若以KMnO4和浓盐酸为原料制取氯气，请根据反应原理从图中选择合适的制气装置_________(填代号)。a．b．c．(2)装置B的作用_____________________。(3)E中的试剂选最好的是_______________。A．NaOH溶液B．NaCl溶液C．Na2CO3溶液D．水【答案】b除去氯化氢A【分析】用KMnO4和浓盐酸反应制氯气时发生反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，反应不需要加热，制得的氯气中含氯化氢和水蒸气，通过装置B中的饱和食盐水除去氯化氢，通过装置C中的浓硫酸除去水蒸气，利用装置D收集干燥纯净的氯气，导气管长进短出，最后剩余氯气污染空气不能排放到空气中，用氢氧化钠溶液吸收尾气。【解析】(1)以KMnO4和浓盐酸为原料制取氯气，该装置的特点是固体与液体反应且不需要加热，则应选择b装置；(2)氯化氢易挥发，制备的氯气中含有氯化氢，利用氯气在饱和食盐水中溶解度不大，则选择B装置中饱和食盐水除去氯化氢；(3)装置E的作用是吸收多余的氯气，防止污染空气；A．NaOH溶液能够与氯气反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，是除去氯气尾气的最好试剂，故A正确；B．氯气在饱和NaCl溶液中溶解度小，不能用来吸收氯气，故C错误；C．Na2CO3溶液显碱性，也能吸收Cl2，但效果没有NaOH溶液好，故C错误；D．氯气在水中溶解度不大，吸收不充分，故D错误；故答案为A。【点睛】考查氯气的制备、收集和尾气处理，理解氯气制备原理及发生装置选择依据是解题关键，易错点是氯气的净化，容易忽视浓盐酸的挥发性。【解题必备】1.仪器装置装置特点：固+液气主要仪器：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装置的作用是吸收多余的Cl2，防止污染环境。2．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，且用此法可除去实验过程中挥发产生的HCl气体)。3．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。4．尾气处理Cl2有毒，易污染空气，需用NaOH溶液吸收。【变式突破】2．（2021·民勤县第四中学高一期中）图是实验室制取、提纯氯气及研究氯气性质的装置图。请回答：

(1)实验室制备氯气的化学反应方程为_____________________________________，反应中浓盐酸表现的性质有___________________。(2)若要收集到干燥纯净的氯气，A、B瓶所装的试剂分别为___________和_____________．(3)若D瓶中装有紫色的石蕊溶液，则观察到的现象是_____________________________________，原因是_________________________________________________；(4)若D瓶中装有淀粉—碘化钾溶液，则观察到的现象是_______________________________________，写出D中反应的离子方程式______________________________________；(5)若D瓶中装有硝酸银溶液，则观察到的现象是____________________________________，写出D中反应的离子方程式_______________________________________；(6)E装置中通常盛放的是______溶液，写出E装置中发生化学反应的离子方程式：____________________【答案】MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O还原性和酸性饱和食盐水浓硫酸石蕊试液先变红，后褪色Cl2溶于水得到HCl和HClO，石蕊遇酸变红色，HClO有强氧化性，能漂白石蕊溶液变成蓝色Cl2+2I-＝2Cl-+I2产生白色沉淀Cl-+Ag+＝AgCl↓NaOH溶液Cl2+2OH-＝Cl-+ClO-+H2O【解析】实验室可用二氧化锰与浓盐酸加热反应制备氯气，化学反应方程为：MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O；产生的氯气中含有水蒸气和氯化氢等气体，需要先用饱和食盐水除去氯化氢，再用浓硫酸除去水蒸气，得到干燥纯净的氯气，采用向上排空气法进行收集气体；氯水溶液具有酸性、强氧化性、漂白性，根据题中具体的反应分析其体现出的性质，氯气有毒，不能直接排放到空气中，应该用碱液吸收。(1)实验室可用二氧化锰与浓盐酸加热反应制备氯气，化学反应方程为：MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O；反应中氯元素化合价部分升高，则浓盐酸表现的性质有还原性和酸性；(2)二氧化锰与浓盐酸加热反应制备出的氯气中混有水蒸气和氯化氢等气体，因此需要先除去氯化氢气体，所以A瓶内盛装饱和食盐水，再除去水蒸气，所以B瓶内盛装浓硫酸，这样可以得到干燥纯净的氯气；(3)氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸使溶液呈酸性，能够使石蕊试液变红；次氯酸具有强氧化性，具有漂白作用，红色溶液褪色；若D瓶中装有紫色的石蕊溶液，氯气进入后则观察到的现象是石蕊试液先变红，后褪色；(4)氯气能够把碘离子氧化为单质碘，淀粉遇碘变蓝；所以若D瓶中装有碘化钾—淀粉溶液，氯气进入后，观察到的现象是溶液变成蓝色，反应的离子方程式为：Cl2+2I-=2Cl-+I2；(5)氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸和硝酸银溶液反应生成氯化银白色沉淀；若D瓶中装有硝酸银溶液，则观察到的现象是产生白色沉淀；反应的离子方程式为：Cl-+Ag+=AgCl↓；(6)氯气有毒，不能直接排放到空气中，应该用碱液吸收，所以E装置的作用是吸收尾气防止污染环境，E装置中通常盛放的试剂为NaOH溶液；氢氧化钠与氯气反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的离子方程式为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。易错点三不清楚随着反应的进行，浓盐酸变稀，反应停止【易错典例】实验室用下列两种方法制氯气：①用含HCl146g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87gMnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气A．①比②多 B．②比①多 C．一样多 D．无法比较【答案】B【解析】146gHCl的物质的量为4mol，87gMnO2的物质的量为1mol，由化学方程式：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O知，1molMnO2可以与4molHCl反应，但是由于稀盐酸与MnO2不反应，所以含有4molHCl的浓盐酸不能与MnO2完全反应。【解题必备】实验室用二氧化锰和浓盐酸制取氯气，随着反应的进行，盐酸的浓度逐渐减小，变成稀盐酸，稀盐酸不与二氧化锰反应，反应停止。因此，在二氧化锰足量的时候，盐酸是反应不完全的。【变式突破】3．某校化学实验兴趣小组为了探究在实验室制备Cl2的过程中有水蒸气和HCl挥发出来，同时证明Cl2的某些性质。甲同学设计了如图所示的实验装置(部分支撑用的铁架台省略)。按要求回答下列问题。（1）若用含有0.2molHCl的浓盐酸与足量的MnO2反应制取Cl2，制得的Cl2体积总是小于1.12L(标准状况)的原因是______________。（2）①装置B中盛放的试剂名称为________，作用是__________，现象是____________________。②装置D和E中出现的不同现象说明的问题是_________________。③装置F的作用是_______________________。④写出装置G中发生反应的离子方程式______________。（3）乙同学认为甲同学设计的实验有缺陷，不能确保最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种。为了确保实验结论的可靠性，证明最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种，乙同学提出在某两个装置之间再加一个装置。你认为该装置应加在________与________之间(填装置字母序号)，装置中应放入________(填试剂或用品名称)。【答案】（1）随着反应的进行，浓盐酸的浓度逐渐减小变为稀盐酸，反应就会停止（2）无水硫酸铜证明氯气有水蒸气白色变蓝色(其他合理答案也可)氯气无漂白性，次氯酸有漂白性吸收氯气Ag＋＋Cl－===AgCl↓（1）FG湿润的淀粉碘化钾试纸(或湿润的有色布条)【解析】浓盐酸被MnO2氧化生成Cl2，反应一段时间后浓盐酸的浓度变小，变为稀盐酸，反应就会停止。本实验要检验生成的Cl2中混有水蒸气和HCl气体，要先用无水硫酸铜检验水的存在，用CCl4除去Cl2后，再用AgNO3溶液验证HCl的存在，为了检验Cl2是否除尽，可以在F和G中间加一个装置，里面放湿润的淀粉碘化钾试纸(或湿润的有色布条)，据以上分析解答。（1）若用含有0.2molHCl的浓盐酸与足量的MnO2反应制取Cl2，随着反应进行，盐酸不断被消耗，不断生成水，浓盐酸变成稀盐酸，稀盐酸与二氧化锰不反应，所以制得的Cl2体积总是小于1.12L(标准状况)；（2）①无水硫酸铜(白色)与水反应生成蓝色的五水硫酸铜，用无水硫酸铜检验水蒸气的存在；故答案为：无水硫酸铜，检验水蒸气；②干燥的氯气依次通过干燥的有色布条，湿润的有色布条，干燥布条不褪色，湿润布条褪色，说明氯气不具有漂白性，氯气与水反应生成的HClO具有漂白性；故答案为：氯气无漂白性，氯气与水反应生成的HClO具有漂白性；③氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸能够与硝酸银反应生成白色沉淀，对氯化氢检验造成干扰，所以应用四氯化碳吸收氯气，防止对G产生干扰；故答案为：吸收氯气，避免对G产生干扰；④银离子与氯离子反应产生白色沉淀氯化银，装置G中发生反应离子方程式为：Ag＋＋Cl－===AgCl↓；（3）G装置用来检验HCl气体，为了确保实验结论的可靠性，应排除氯气的干扰，在F吸收氯气之后,在F和G之间加装一个检验氯气是否完全除去的装置，根据氯气具有强氧化性的性质，可用湿润的淀粉KI试纸检验，如不变色，说明已经完全除去，或湿润的有色布条检验。习题精练1．实验室常用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气，对于该反应，下列说法正确的是A．二氧化锰是该反应的催化剂B．该反应涉及的氧化物有两种C．可用浓硫酸除去氯气中的氯化氢气体杂质D．反应中，还原剂与氧化产物的物质的量之比为【答案】B【解析】二氧化锰与浓盐酸共热生成氯气，反应方程式为：；A．该反应中二氧化锰为反应物，作氧化剂，故A错误；B．由反应可知反应物中的二氧化锰和生成物中的水为氧化物，故B正确；C．浓硫酸不能氯化氢反应，不能用浓硫酸除去氯气中的氯化氢，故C错误；D．反应中二氧化锰作氧化剂，浓盐酸作还原剂，氯气为氧化产物，由反应可知还原剂与氧化产物的物质的量之比为2:1，故D错误；故选：B。2．在制备和收集的实验过程中，下列装置正确的是（）A．制备B．除去杂质C．排空气法收集D．尾气吸收【答案】D【解析】A.实验室用与浓盐酸共热制备，装置中缺少酒精灯，A错误；

B.生成的中含有氯化氢，与饱和碳酸氢钠溶液反应会生成杂质，达不到除杂目的，应用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体，B错误；

C.密度比空气大，用向上排空气法收集，应从长导管通入气体，C错误；

D.有毒，需要用氢氧化钠溶液吸收除去，倒置的漏斗能够防止倒吸，D正确；

答案选D。3．已知与浓盐酸在常温下能反应产生。若用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并与金属反应。每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是（）A．①处和②处 B．只有②处 C．只有②处和③处 D．②处、③处和④处【答案】D【解析】①与浓盐酸在常温下反应产生，①正确；②浓盐酸易挥发，生成的氯气中混有和水蒸气，应通入盛有饱和食盐水的洗气瓶除去，会与溶液反应，故不能选择氢氧化钠溶液，②错误；③用浓硫酸干燥氯气，导管应长进短出，③错误；④氯气与金属在试管中反应，若用单孔塞，容易造成试管内压强过大，且导管应伸到试管底部，④错误。综上，答案选D。4．利用如图装置可以制备无水氯化铁(氯化铁遇水会发生水解)。下列有关说法正确的是A．烧瓶B中制备氯气的反应物为二氧化锰和稀盐酸B．装置C、D中分别盛有浓硫酸、饱和食盐水C．装置F的目的是检验有无氯气逸出D．装置E和装置F之间需要增加一个干燥装置，才能制得无水氯化铁【答案】D【解析】装置E为铁与氯气反应加热生成氯化铁，则烧瓶B为制备氯气的装置，反应物为二氧化锰和浓盐酸，装置C用饱和食盐水除去氯化氢气体，D中用浓硫酸除去水蒸气，装置F用氢氧化钠溶液除去多余的氯气防止污染空气，为避免水蒸气接触氯化铁，则装置E和装置F之间需要增加一个干燥装置。A．烧瓶B为制备氯气的装置，反应物为二氧化锰和浓盐酸，故A错误；B．装置C用饱和食盐水除去氯化氢气体，D中用浓硫酸除去水蒸气，故B错误；C．装置F用氢氧化钠溶液除去多余的氯气防止污染空气，故C错误；D．为避免水蒸气接触氯化铁，则装置E和装置F之间需要增加一个干燥装置，故D正确；故答案为D。5．（2021·科尔沁左翼中旗实验高级中学高一期末）某化学小组采用下图所示装置制备并探究其化学性质，下列说法错误的是A．加入药品之前，应先检查装置的气密性B．通过对装置C和E中的产物分析，可判断温度对Cl2与碱溶液反应的影响C．装置D中的现象为溶液逐渐变成浅黄绿色D．装置B中NaOH溶液的作用为吸收挥发出来的HCl【答案】D【解析】A．实验时应该先检验装置的气密性然后再装药品,A正确；B．由图可以发现，装置C和E温度不同，故可以通过对装置C和E中的产物分析来判断温度对Cl2与碱溶液反应的影响，B正确；C．装置D中通入氯气，形成氯水，而氯水是黄绿色的，故其现象为溶液逐渐变成浅黄绿色，C正确；D．装置B中NaOH溶液是处理反应后多余的氯气，D错误；故选D。6．我国推行的新型冠状病毒防治方案，明确指出应当使用含氯消毒液进行消毒。氯气与冷烧碱溶液反应可制得“84”消毒液，实验装置如图。下列有关说法不正确的是()A．甲中盛放的试剂可以是高锰酸钾固体B．乙中可采用热水浴，有利于加快反应速率C．在甲、乙之间加入饱和食盐水洗气，可提高NaOH利用率D．在乙之后再连接NaOH溶液吸收尾气，更加符合绿色化学思想【答案】B【解析】A项，高锰酸钾和浓盐酸常温下反应可以制取氯气，没有加热装置，所以甲中盛放的试剂可以是高锰酸钾固体，正确；B项，氯气与冷烧碱溶液反应可制得“84”消毒液，所以乙中不可采用热水浴，会有其他反应发生，会生成杂质氯酸钠，错误；C项，在甲、乙之间加入饱和食盐水洗气，可以除去浓盐酸挥发出来的氯化氢气体，可提高NaOH利用率，正确；D项，氯气有毒，不能随意排放到大气中，所以在乙之后再连接NaOH溶液吸收尾气，更加符合绿色化学思想，正确。7．(1)实验室制取Cl2时，下列操作不正确的是________(填序号)。①装置Ⅰ可用于制取少量Cl2②用装置Ⅱ除去Cl2中的少量HCl③用装置Ⅲ制取Cl2④用装置Ⅳ干燥Cl2(2)实验室制取干燥、纯净的氯气，除了二氧化锰、浓盐酸外还需要__________、__________、__________。(3)已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用如下图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气及验证它与金属的反应。每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是________(填字母，下同)。(4)在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。下列收集Cl2的装置正确的是________。【答案】(1)①②③④(2)饱和食盐水浓H2SO4NaOH溶液(3)BD(4)C【解析】(1)①实验室制取Cl2用浓盐酸和MnO2反应，而不用稀盐酸；②除去Cl2中的HCl气体用饱和食盐水，NaHCO3溶液与Cl2反应并放出CO2气体，气体应“长进短出”；③MnO2与浓盐酸需在加热条件下反应；④干燥Cl2使用浓H2SO4洗气瓶，应“长进短出”。(2)制取纯净Cl2还需饱和食盐水除去HCl气体，浓H2SO4干燥Cl2、NaOH溶液除去多余的Cl2。(3)B处NaOH溶液与Cl2能反应；D处试管缺少出气导管且将导管末端通入NaOH溶液中。(4)集气瓶中使用单孔橡胶塞塞紧，只能进气，不能排气，则瓶内压强增大到一定程度，可能将橡胶塞压出，A项错误；因为Cl2比空气的密度大，Cl2应短管进，B项错误；该装置既能收集Cl2，又能进行尾气处理且防倒吸，C项正确；由于Cl2和NaOH反应，所以不能收集到Cl2，D项错误。8．(2020·全国卷Ⅲ改编)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KClO3和NaClO，探究其氧化还原性质。回答下列问题：(1)盛放MnO2粉末的仪器名称是________________________________________________，a中的试剂为________________________________________________________________。(2)b中采用的加热方式是__________，c中化学反应的离子方程式是_____________，采用冰水浴冷却的目的是_______________________________________________________。(3)d的作用是____________，可选用试剂________(填字母)。A．HCl B．NaClC．Ca(OH)2 D．H2SO4(4)反应结束后，取出b中试管，经冷却结晶，_____________________________________，________________，干燥，得到KClO3晶体。(5)取少量KClO3和NaClO溶液分别置于1号和2号试管中，滴加中性KI溶液。1号试管溶液颜色不变。2号试管溶液变为棕色，加入CCl4振荡，静置后CCl4层显________色。可知该条件下KClO3的氧化能力________(填“大于”或“小于”)NaClO。【答案】(1)圆底烧瓶饱和食盐水(2)水浴加热Cl2＋2OH－=ClO－＋Cl－＋H2O避免生成NaClO3(3)吸收尾气(Cl2)C(4)过滤少量(冷)水洗涤(5)紫小于【解析】(1)盛放MnO2粉末的仪器是圆底烧瓶。产生的氯气中混有氯化氢杂质，除去氯化氢需要将气体通过饱和食盐水。(2)b装置的加热方式为水浴加热。c装置中氯气与氢氧化钠发生反应的离子方程式为Cl2＋2OH－=ClO－＋Cl－＋H2O。根据装置b、c水浴温度的不同推知，生成氯酸盐时需要酒精灯加热，生成次氯酸盐时需要冰水冷却，所以c中冰水浴的目的是避免氯酸钠的生成。(3)d是尾气处理装置，吸收氯气可以用氢氧化钙溶液。(4)从溶液中获得纯净氯酸钾的操作是冷却结晶，过滤，少量冷水洗涤，干燥，此处用少量冷水洗涤的目的是降低氯酸钾的损耗。(5)碘在四氯化碳中呈紫色；碘在水中的颜色为棕色或褐色，主要由碘的浓度决定。2号试管中溶液变棕色说明生成I2，1号试管中没有颜色变化，说明没有生成I2，由此可以判断氯酸钾的氧化能力小于次氯酸钠的氧化能力。9．实验室用如下装置制取氯气，并用氯气进行实验。回答下列问题：（1）A中盛有浓盐酸，B中盛有。D中盛放浓的目的是______________