氯气的实验室制法-高一化学同步(人教版2019必修第一册)(解析版)

第二章海水中的重要元素——钠和氯第二节氯及其化合物第2课时氯气的实验室制法一．氯气的实验室制法1.反应原理：MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O2.药品：二氧化锰、浓盐酸3.制备装置类型：固体＋液体eq\o(→,\s\up7(△))气体4.仪器和装置：分液漏斗、圆底烧瓶、石棉网、铁架台、酒精灯、广口瓶5.除杂：饱和食盐水；干燥：浓硫酸6.收集方法：向上排空气法或排饱和食盐水法7.尾气处理：玻璃导管通入氢氧化钠溶液中；不用Ca(OH)2溶液吸收的原因是Ca(OH)2溶解度小，溶液浓度低，吸收不完全。8.注意事项：①应使用分液漏斗；②烧瓶下应垫石棉网；③应用酒精灯加热；④应用浓盐酸；⑤多余Cl2应通入氢氧化钠溶液中；=6\*GB3⑥MnO2在该反应中作氧化剂，也可用KMnO4代替，故酸化高锰酸时不可用盐酸酸化；=7\*GB3⑦随着盐酸浓度变稀，不能再反应生成氯气，也就是说MnO2过量，盐酸也不会反应完全。9.其它实验室制氯气的反应原理①16HCl＋2KMnO4=2KCl＋2MnCl2＋8H2O＋5Cl2↑；②6HCl(浓)＋KClO3=KCl＋3H2O＋3Cl2↑；③4HCl＋Ca(ClO)2=CaCl2＋2H2O＋2Cl2↑。二．Cl－的检验实验2-9向三支试管中分别加入2-3ml稀盐酸、NaCl、Na2CO3溶液，然后各滴入几滴AgNO3溶液，观察现象，再分别加入少量稀硝酸，观察现象。试剂滴入AgNO3溶液的现象及反应原理滴入稀硝酸的现象及反应原理稀盐酸白色沉淀Ag＋＋Cl－=AgCl↓沉淀不溶解AgCl沉淀不溶于稀硝酸NaCl溶液白色沉淀Ag＋＋Cl－=AgCl↓沉淀不溶解AgCl沉淀不溶于稀硝酸Na2CO3溶液白色沉淀2Ag＋＋CO32－=Ag2CO3↓沉淀溶解，有气体生成Ag2CO3＋2H＋=2Ag＋＋H2O＋CO2↑根据上述实验现象，检验Cl－要排除CO32－等离子的干扰，应该先在被检测的溶液中滴入适量稀硝酸，使其酸化，再加AgNO3溶液，如产生白色沉淀，可判断溶液中含有Cl－。三．成盐元素——卤素1.卤族元素在元素周期表中，与氯元素处于同一纵行的元素还有：F、Cl、Br、I，这些元素最外层都有7个电子，都是非金属元素，都能与Na、K、Ca、Mg等金属反应生成盐，统称为卤素。(X2表示)2.卤素单质的化学性质(1)氧化性：F2>Cl2>Br2>I2(2)与H2的化合反应F2Cl2Br2I2条件无，冷暗处混合即可点燃或光照加热至500℃持续加热产物稳定性很稳定稳定不稳定很不稳定，生成同时分解化学方程式H2＋F2=2HFH2＋Cl2=2HClH2＋Br2eq\o(=,\s\up7(△))2HBrH2＋I2⇌2HI注：a、HX都极易溶于水，在潮湿空气中都能产生白雾。b.HX水溶液都是酸，酸性强弱为：HF<HCl<HBr<HI，且HF为弱酸，其余为强酸。c.HX的还原性强弱为：HF<HCl<HBr<HI(3)与水的反应F2：2F2+2H2O=4HF+O2Cl2、Br2、I2：X2+H2O=HX+HXO3.卤素单质及其化合物的用途（1）单质：F2可制取HF；Br2制备溴化物和溴酸盐；I2遇淀粉变蓝，用于检验碘盐。（2）AgX：只有AgF可溶，AgCl白色↓，AgBr浅黄色↓，AgI黄色↓。AgBr用于制变色眼镜和照相底片，AgI常用于人工降雨。【典例1】实验室制备氯气的装置如图。图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置，其中错误的是()A．①②④ B．①②③C．①③④ D．②③④【答案】D【解析】②除HCl气体应用饱和NaCl溶液，③洗气瓶干燥应从长管进气，短管出气，④尾气吸收应用NaOH溶液。【典例2】下列关于卤素的叙述正确的是()①卤素的钾盐中，最易被氧化的是氟化钾②氯气跟水反应时，水既不是氧化剂也不是还原剂③溴化银具有感光性，碘化银不具有感光性④某溶液与淀粉­KI溶液反应出现蓝色，则证明该溶液是氯水或溴水⑤氟气跟氯化钠水溶液反应，一定有氟化氢和氧气生成A．①⑤ B．③④C．②⑤ D．②④【答案】C【解析】易被氧化的物质应具有较强还原性，各卤素离子中，I－的还原性最强，故卤素的钾盐中，最易被氧化的是KI，①错误；卤化银中除AgF外均有感光性，③错误；能与淀粉­KI溶液反应出现蓝色现象的，除氯水或溴水外，还可以是碘水等，④错误。基础练1．（2020·宁夏回族自治区贺兰县景博中学高一月考）在自来水的生产中，常通入适量氯气进行杀菌消毒，氯气与水反应的产物之一是盐酸。市场上有些不法商贩为牟取暴利，利用自来水冒充纯净水桶装出售。为辨别真伪，可用下列哪一种试剂来鉴别（）A．酚酞试液 B．氯化钡溶液 C．氢氧化钠溶液 D．硝酸银溶液【答案】D【解析】因纯净水销售中不含氯离子，而自来水中含氯离子，所以向两样品中加入硝酸银溶液，变浑浊的自来水，反之是纯净水，而A、B、C现象相同，不能鉴别，故选D。2．下列变化不能直接实现的是()①(HCl)→②(Cl2)→③[Ca(ClO)2]→④(HClO)→⑤(CO2)A.①→② B.②→③ C.③→④ D.④→⑤【答案】D【解析】HClO的酸性比碳酸弱，所以HClO不能直接与碳酸盐反应生成CO2。3．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【答案】B【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。4．某化学小组用下图所示装置制取氯气，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.该实验中收集氯气的方法不正确C.为了防止氯气污染空气，必须进行尾气处理D.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【答案】B5．下列离子方程式书写正确的是()A.氯气溶于水:Cl2+H2OH++Cl-+HClOB.氯气和烧碱作用:Cl2+OH-2Cl-+H2OC.浓盐酸制取氯气:MnO2+2H++2Cl-Cl2↑+Mn2++H2OD.钠和水作用:Na+2H2ONa++H2↑+2OH-【答案】A【解析】HClO是难电离的弱酸，写化学式，A项正确;B项还有ClO-生成;C、D两项均没配平。6．现有盐酸、NaCl溶液、NaOH溶液和新制氯水，可用来区别它们的一种试剂是()A.AgNO3溶液 B.酚酞溶液C.紫色石蕊溶液 D.饱和食盐水【答案】C【解析】紫色石蕊溶液遇盐酸变红，遇NaCl溶液无明显现象，遇NaOH溶液变蓝，遇新制氯水先变红后褪色。7.可以用于除去氯气中水蒸气的干燥剂是（）A．碱石灰B．浓硫酸C．生石灰D．固体烧碱【答案】B8.溴（Br）与氯同属“卤族”元素，其单质在性质上具有很大的相似性，但Cl2比Br2的活泼性强，下面是根据的氯性质对溴的性质的预测，其中不正确的是 （）A．溴单质常温下为液态，但极容易挥发为溴蒸气B．溴原子外层有7个电子，在化学反应中容易得1个电子，表现氧化性C．溴单质既只有氧化性D．溴离子也可以用稀硝酸、AgNO3溶液来检验【答案】C9．（2020·张家口市宣化第一中学高一期末）某同学利用如图所示装置验证Cl元素的非金属性强于S元素，回答下列问题：仪器a的名称为______，装置A中发生反应的化学方程式为______。装置C中盛放的试剂可以选用______填序号，当C中观察到______现象时，可说明Cl元素的非金属性强于S元素，该反应的离子方程式为______。a.Na2S溶液b.Na2SO3溶液c.Na2SO4溶液若反应后装置D中：：1，则反应中被氧化的Cl原子与被还原的Cl原子个数比为______。【答案】分液漏斗MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2Oa淡黄色沉淀生成S2-+Cl2═S↓+2Cl-1：5能力练10．(2020·常德调研)下列说法正确的是()①氯气的性质活泼，它与氢气混合后立即发生爆炸②实验室制取氯气时，为了防止环境污染，多余的氯气可以用氢氧化钙溶液吸收③新制氯水的氧化性强于久置氯水的④检验HCl气体中是否混有Cl2的方法是将气体通入硝酸银溶液中⑤除去HCl气体中的Cl2，可将气体通入饱和食盐水中A．①②③ B．②③④C．③ D．③⑤【答案】C【解析】氯气与氢气混合，达到爆炸极限，在光照的条件下才能发生爆炸，①错；氢氧化钙溶液中溶质含量少，实验中常用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气，②错；HCl气体与AgNO3溶液反应也可产生沉淀，④错；将HCl、Cl2通入饱和食盐水中，除去的是HCl气体，而不是Cl2，⑤错。11．（2020·四川省高一期末）下列离子检验的方法不正确的是（）A．某溶液中加入硝酸银溶液生成白色沉淀，说明原溶液中一定有Cl-离子B．某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液生成白色沉淀，说明原溶液中可能有SO42-离子C．某溶液中加入氢氧化钠溶液生成蓝色沉淀，说明原溶液中一定有Cu2+离子D．某溶液中加入稀硫酸溶液产生无色气体，说明原溶液中可能有CO32-离子【答案】A【解析】A．碳酸银、硫酸银等也是白色沉淀，某溶液中加入硝酸银溶液生成白色沉淀，溶液中不一定有Cl-，故A错误；B．加入氯化钡溶液有白色沉淀产生，再加盐酸，沉淀不消失，沉淀可能为AgCl，则原溶液不一定有SO42-，故B正确；C．蓝色沉淀为氢氧化铜，可说明溶液中含有铜离子，故C正确；D．加入稀盐酸产生无色气体，该气体可能为二氧化碳、二氧化硫气体，溶液中可能含有碳酸根离子或亚硫酸根离子等，故D正确；故选A。【点睛】明确常见离子的性质及检验方法为解题的关键。本题的易错点为B，要注意硫酸根离子具有时试剂的加入顺序不能颠倒。12．实验室用下列两种方案制氯气：①用含有HCl146g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87gMnO2与足量的浓盐酸反应。所得的氯气（）A．②比①多 B．①比②多 C．一样多 D．无法比较【答案】A【解析】反应化学方程式为MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O；理论计算：①含HCl146g的浓盐酸与足量的MnO2反应，4HCl～Cl2，可得氯气1mol，但随盐酸浓度变稀，溶质HCl不可能全部反应，故实际生成氯气应小于1mol；②用87gMnO2与足量浓盐酸反应，因为浓盐酸足量，可以使87gMnO2全部反应，故生成氯气为1mol；所以②＞①，故A正确；故选A。13．（2020·云南省高一期末）已知：氯化铁易吸收空气中的水分而潮解。某同学利用如图装置制备无水氯化铁，下列有关说法错误的是（）A．装置A的名称是分液漏斗B．装置C、D中依次盛有浓硫酸、饱和食盐水C．装置E和装置F之间缺少一个干燥装置，没法制得无水氯化铁D．装置F的目的是吸收多余的尾气，以防污染空气【答案】B【解析】A．装置A是分液漏斗，A正确；B．A中制得的氯气含HCl杂质，先除杂再干燥，故装置C为饱和食盐水，装置D为浓硫酸，B错误；C．装置E右侧也应增加干燥装置，防止F中水蒸气进入E中使氯化铁潮解，故装置E和装置F之间缺少一个干燥装置，C正确；D．氯气是大气污染物，装置F的目的是吸收多余的尾气，以防污染空气，D正确；答案选B。14．（2020·云南省高一期末）实验室用浓盐酸和二氧化锰制氯气。下列说法错误的是（）A．浓盐酸在该反应中表现出酸性和还原性B．该方法是瑞典化学家舍勒最先发现的C．反应中转移4个电子时，理论可以生成1分子氯气D．该反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O【答案】C【解析】实验室里常用浓盐酸与二氧化锰反应来制取少量的氯气，反应的化学方程式为：MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O，据此回答问题。A.有分析中的方程式可知，一部分氯元素的化合价从-1价升高到0价，作还原剂，具有还原性，还有一部分氯元素的化合价没有变化，生成盐和水，所以浓盐酸在该反应中表现出酸性和还原性，故A正确，但不符合题意；B.实验室用浓盐酸和二氧化锰制氯气，是瑞典化学家舍勒最先发现的，故B正确，但不符合题意；C.反应中转移4个电子时，依据电子守恒，理论可以生成标准状况下2分子氯气，故C错误，符合题意；D.二氧化锰和水是氧化物，不能拆成离子的形式，氯化氢和氯化锰是可溶于水的强电解质，拆成离子的形式，氯气是单质，写化学式，该反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O，符合电荷守恒，客观事实，原子守恒，故D正确，但不符合题意；故选：C。15．如图所示。若关闭阀门Ⅰ，打开阀门Ⅱ，让一种含氯气的气体经过甲瓶后，通入乙瓶，布条不褪色；若关闭阀门Ⅱ，打开阀门Ⅰ，再通入这种气体，布条褪色。甲瓶中所盛的试剂可能是()①浓硫酸②饱和氯化钠溶液③亚硫酸钠溶液④饱和碳酸氢钠溶液A．①②③B．②③④C．①②④D．①③④【答案】D【解析】Cl2与H2O反应生成的HClO具有漂白作用。气体通过甲瓶后不能使有色布条褪色，可能有两个原因：一是甲瓶中溶液将Cl2干燥，二是甲瓶中溶液能吸收Cl2。浓H2SO4吸水，Na2SO3溶液、饱和NaHCO3溶液都能与Cl2发生反应。16．为了证明氯酸钾晶体中含有氯元素，选用下面给出的试剂和操作进行验证。其操作顺序正确的是()①滴加AgNO3溶液②加水溶解③过滤、取滤液④与二氧化锰混合加热⑤加稀硝酸⑥与浓盐酸反应⑦与NaOH溶液混合加热A.⑥⑦①⑤ B.⑥⑦C.④②③①⑤ D.②①⑤【答案】C【解析】氯酸钾晶体中无Cl-，要证明氯酸钾晶体中含有氯元素，就必须使之产生Cl-。故可通过与MnO2混合加热使之分解产生KCl，然后再通过检验Cl-的存在，证明其含有氯元素。由于MnO2不溶于水，故可通过加水溶解、过滤的方法分离出MnO2，然后向滤液中加AgNO3溶液和稀硝酸进行验证。17．有一包白色固体，它可能是KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种，进行下列实验: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，沉淀量减少但不完全消失，同时有气泡生成。根据上述现象判断:(1)白色固体一定含有的成分是，可能含有的成分是。

(2)请写出上述实验中有关反应的离子方程式:。

【答案】(1)KCl和K2CO3KNO3(2)Ag++Cl-==AgCl↓，2Ag++CO32-==Ag2CO3↓，Ag2CO3+2H+==2Ag++H2O+CO2↑【解析】由②中产生白色沉淀知，原白色固体可能含有K2CO3和KCl中的一种或两种;由③中沉淀量减少且有气泡生成知，一定含有K2CO3;根据沉淀不完全消失可知，一定含有KCl。18．在实验室中用二氧化锰与浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。进行此实验，所用仪器如图:(1)连接上述仪器的正确顺序(填各接口处的字母):接;接;接;接。

(2)装置中，饱和食盐水的作用是;NaOH溶液的作用是。

(3)化学实验中常用湿润的淀粉KI试纸检验是否有Cl2产生。如果有Cl2产生，可观察到，反应的化学方程式为。

(4)写出下列化学反应的化学方程式:①气体发生装置中进行的反应:

。

②NaOH溶液中发生的反应:

。

【答案】(1)ECDABHGF(2)除去氯气中的HCl杂质吸收多余的氯气(3)试纸变蓝2KI+Cl22KCl+I2(4)①MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O②2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O【解析】(1)按照制备气体的“反应装置→除杂装置→收集装置→尾气处理装置”的顺序可确定仪器连接的正确顺序。(2)题述装置中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl杂质，浓硫酸的作用是干燥Cl2，NaOH溶液的作用是吸收多余的Cl2。(3)湿润的淀粉KI试纸遇Cl2时发生反应Cl2+2KI2KCl+I2，淀粉遇I2变蓝。19．(2020·绵阳中学月考)氯气是一种重要的工业原料。资料显示：Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2SO4===2CaSO4＋2Cl2↑＋2H2O。某学习小组利用此原理设计如图所示装置制取氯气并探究其性质：(1)在该实验中，甲部分的装置是________(填字母)。(2)乙装置中FeCl2溶液与Cl2反应的离子方程式是___________________________。(3)丙装置中通入少量Cl2，可制得某种生活中常用的漂白、消毒的物质。已知碳酸的酸性强于次氯酸，则丙中发生反应的化学方程式是_________________________________。(4)该实验存在明显的缺陷，改进的方法是___________________________________。【答案】(1)c(2)2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－(3)Cl2＋2Na2CO3＋H2O=NaCl＋NaClO＋2NaHCO3(4)在丙装置后连接一个盛有氢氧化钠溶液的尾气处理装置20．ICl(氯化碘)是红棕色液体，熔点为13.9℃，沸点为97.4℃，易和水反应（与氯气类似），接触空气时能形成五氧化二碘，能与许多单质发生作用，溶于乙醇、乙醚等。某校研究性学习小组的同学拟用下列仪器制备氯化碘。回答下列问题：(1)检查A装置气密性的方法为_____________________________________________。(2)上述装置，按气流方向连接的顺序为____________(装置可重复使用)，A装置中发生反应的离子方程式为_______________________________________________________。(3)C装置的作用是_____________________________________________________。(4)E装置中的物质反应时需放在水浴中，控制温度大约40℃，其目的是_____________________________。(5)按上述连接好的装置进行实验，实验步骤如下：①检查装置气密性后，装入药品②打开分液漏斗活塞③关闭分液漏斗活塞④停止加热E装置，充分