2025年高一上學期化學氯氣制備與性質(zhì)實驗筆試一、氯氣的實驗室制備（一）反應原理實驗室制備氯氣的核心反應為二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下的氧化還原反應，化學方程式為：MnO?+4HCl(濃)$\xlongequal{\triangle}$MnCl?+Cl?↑+2H?O該反應中，MnO?作為氧化劑，HCl既體現(xiàn)還原性（生成Cl?）又體現(xiàn)酸性（生成MnCl?），氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:2。除MnO?外，實驗室還可選用KMnO?、KClO?等強氧化劑與濃鹽酸反應制備氯氣，如：2KMnO?+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl?+5Cl?↑+8H?O（無需加熱）KClO?+6HCl(濃)=KCl+3Cl?↑+3H?O（二）實驗裝置與操作1.裝置組成氯氣制備裝置需遵循“發(fā)生→凈化→收集→尾氣處理”的流程，具體包括：發(fā)生裝置：固液加熱型（圓底燒瓶+分液漏斗），盛放MnO?（固體）和濃鹽酸（液體）。凈化裝置：飽和食鹽水洗氣瓶：除去Cl?中混有的HCl（利用Cl?在飽和NaCl溶液中溶解度極低的特性）。濃硫酸洗氣瓶：干燥Cl?（吸水性，且不與Cl?反應）。注意：除雜順序不可顛倒，否則會重新引入水蒸氣。收集裝置：向上排空氣法（Cl?密度比空氣大，且有毒，需在通風櫥中操作）。排飽和食鹽水法（適用于需收集較純凈Cl?的場景）。尾氣處理裝置：NaOH溶液吸收（Cl?+2NaOH=NaCl+NaClO+H?O），可使用普通洗氣瓶，無需防倒吸（Cl?在NaOH溶液中溶解速率較慢）。2.實驗步驟與注意事項檢查氣密性：關閉分液漏斗活塞，將導管末端浸入水中，微熱燒瓶，若導管口有氣泡冒出，冷卻后形成水柱，則氣密性良好。加藥品與加熱：先向燒瓶中加入MnO?固體，再通過分液漏斗滴加濃鹽酸，用酒精燈外焰加熱（墊石棉網(wǎng)，防止燒瓶炸裂）。收集與驗滿：觀察顏色：當集氣瓶中充滿黃綠色氣體時，證明已收集滿。試紙檢驗：濕潤的淀粉-KI試紙靠近瓶口，試紙變藍（Cl?+2KI=2KCl+I?，淀粉遇I?變藍）；或濕潤的藍色石蕊試紙先變紅后褪色（Cl?與水反應生成HCl和HClO）。停止操作：先撤導管，后熄滅酒精燈，防止倒吸。3.安全防護Cl?為黃綠色有毒氣體，具有強烈刺激性氣味，實驗需在通風櫥中進行；若發(fā)生泄漏，應立即逆風撤離至高處。濃鹽酸具有揮發(fā)性和腐蝕性，操作時需佩戴護目鏡和手套，若濺到皮膚，立即用大量水沖洗。二、氯氣的性質(zhì)實驗（一）物理性質(zhì)Cl?在標準狀況下為黃綠色氣體，密度比空氣大（約3.2g/L），能溶于水（1體積水溶解約2體積Cl?），其水溶液稱為氯水。Cl?易液化（沸點-34.6℃），液態(tài)氯稱為“液氯”，是常用的氧化劑。（二）化學性質(zhì)1.與金屬單質(zhì)反應Cl?具有強氧化性，可與絕大多數(shù)金屬（除Au、Pt外）反應生成高價氯化物：鈉：2Na+Cl?$\xlongequal{點燃}$2NaCl，現(xiàn)象為劇烈燃燒，黃色火焰，產(chǎn)生大量白煙（NaCl固體小顆粒）。鐵：2Fe+3Cl?$\xlongequal{點燃}$2FeCl?，現(xiàn)象為劇烈燃燒，棕褐色煙（FeCl?固體），溶于水得黃色溶液（Fe3?顏色）。銅：Cu+Cl?$\xlongequal{點燃}$CuCl?，現(xiàn)象為劇烈燃燒，棕黃色煙（CuCl?固體），溶于水得藍綠色溶液（Cu2?顏色，濃度不同顏色有差異）。注意：Cl?與變價金屬反應時，均生成高價氯化物（如Fe→Fe3?，Cu→Cu2?）。2.與非金屬單質(zhì)反應氫氣：H?+Cl?$\xlongequal{點燃或光照}$2HCl。安靜燃燒（純凈H?）：蒼白色火焰，瓶口有白霧（HCl與空氣中水蒸氣結合形成的鹽酸小液滴）。光照爆炸（H?與Cl?混合氣體）：反應劇烈，放出大量熱。磷：2P+3Cl?（少量）$\xlongequal{點燃}$2PCl?（液態(tài)，白霧）；PCl?+Cl?（過量）=PCl?（固態(tài)，白煙）?，F(xiàn)象為產(chǎn)生白色煙霧（霧為PCl?，煙為PCl?）。3.與水及堿溶液反應與水反應：Cl?+H?O?HCl+HClO（可逆反應），氯水呈淺黃綠色，含Cl?、H?O、HClO、H?、Cl?、ClO?等粒子，具有酸性、漂白性（HClO強氧化性）和強氧化性。與堿反應：NaOH溶液：Cl?+2NaOH=NaCl+NaClO+H?O（用于吸收尾氣，或制備“84消毒液”）。石灰乳：2Cl?+2Ca(OH)?=CaCl?+Ca(ClO)?+2H?O（工業(yè)制漂白粉，有效成分為Ca(ClO)?）。4.與還原性物質(zhì)反應Cl?可氧化Fe2?、SO?、I?等還原性物質(zhì)：FeCl?溶液：Cl?+2FeCl?=2FeCl?（溶液由淺綠色變?yōu)辄S色）。SO?水溶液：Cl?+SO?+2H?O=2HCl+H?SO?（漂白性相互抵消）。KI淀粉溶液：Cl?+2KI=2KCl+I?（淀粉變藍，可用于檢驗Cl?）。（三）實驗現(xiàn)象分析與誤差討論異常現(xiàn)象：若制備的Cl?顏色偏淺，可能原因包括：濃鹽酸濃度不足（反應一段時間后HCl變稀，反應停止）、裝置漏氣或未除盡水蒸氣。安全事故處理：若Cl?泄漏，可用浸有NaHCO?溶液的濕毛巾捂住口鼻（不可用NaOH溶液，因其具有強腐蝕性）。三、氯離子（Cl?）的檢驗（一）檢驗原理Ag?+Cl?=AgCl↓（白色沉淀，不溶于稀硝酸）。干擾離子排除：CO?2?等與Ag?反應生成的沉淀可溶于稀硝酸（如Ag?CO?+2HNO?=2AgNO?+CO?↑+H?O），因此需先加稀硝酸酸化，再滴加AgNO?溶液。（二）實驗操作取少量待測液于試管中，加入稀硝酸（排除CO?2?干擾），再滴加AgNO?溶液，若產(chǎn)生白色沉淀且不溶解，則證明含有Cl?。四、綜合應用題示例例題：某同學用MnO?和濃鹽酸制備Cl?并探究其性質(zhì)，回答下列問題：寫出制備Cl?的化學方程式：________________________。若要得到干燥純凈的Cl?，需依次通過_______和_______。將Cl?通入FeCl?溶液中，現(xiàn)象為_______，反應的離子方程式為_______。答案：MnO?+4HCl(濃)$\xlongequal{\triangle}$MnCl?+Cl?↑+2H?O飽和食鹽水；濃硫酸溶液由淺綠色變?yōu)辄S色；Cl?+2Fe2?=2Fe3?+2Cl?五、實驗評價與拓展氯氣的制備與性質(zhì)實驗是高中化學對“氧化還原反應”“氣體制備裝置選擇