《氯氣的實驗室制法氯離子的檢驗》一、氯氣的實驗室制備1.實驗室制備氯氣的原理是

MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O

(用化學(xué)方程式表示);該實驗過程中使用的鹽酸必須是

濃鹽酸

。微思考1濃鹽酸與足量的MnO2反應(yīng)時,HCl能完全反應(yīng)嗎?為什么?提示:不能。因為隨著反應(yīng)的進(jìn)行,鹽酸的濃度變小,MnO2與稀鹽酸不反應(yīng)。2.收集氯氣的方法:向

上

排空氣法(氯氣的密度

大于

空氣的密度)。

排飽和食鹽水法(氯氣在飽和食鹽水中的溶解度很小)。3.實驗裝置。燒杯中NaOH溶液的作用是

吸收多余的Cl2,防止污染環(huán)境

。4.實驗室制備氣體的常見裝置。根據(jù)已學(xué)習(xí)過的氣體實驗室制法填寫下表:微思考2在設(shè)計實驗室制備氣體的裝置時,應(yīng)考慮哪些問題?提示:設(shè)計實驗室制備氣體的裝置時,要考慮反應(yīng)物的狀態(tài)、是否加熱、生成氣體的性質(zhì)等。對于有毒氣體還要考慮尾氣處理等內(nèi)容。二、氯離子的檢驗1.實驗探究。2.實驗結(jié)論。

3.氯離子的檢驗方法。原理—Ag++Cl-══AgCl↓↓試劑—

稀硝酸

+

AgNO3

溶液

↓操作—先加適量稀硝酸,再加

AgNO3

溶液

↓現(xiàn)象—產(chǎn)生

白色沉淀

↓結(jié)論—含有

Cl-

微判斷(1)其溶液中加入AgNO3溶液產(chǎn)生沉淀,說明該溶液中一定含Cl-。(

)(2)NaClO中含有氯元素,向NaClO溶液中加入用稀硝酸酸化的AgNO3溶液,可產(chǎn)生白色沉淀。(

)××氯氣的實驗室制備問題探究實驗室利用二氧化錳和濃鹽酸制備氯氣的裝置如下。(1)裝置Ⅰ是發(fā)生裝置,濃鹽酸應(yīng)該放在什么儀器中?制備出的氯氣會含有哪些雜質(zhì)?(2)裝置Ⅱ是除雜裝置,C和D應(yīng)該分別放入什么物質(zhì)?它的作用分別是什么?(3)裝置Ⅲ是收集裝置,如何檢驗集氣瓶收集的氣體是Cl2?(4)Ⅳ是尾氣處理裝置,可以用哪些溶液來吸收氯氣?提示:(1)濃鹽酸放在分液漏斗中。制備的氯氣會含有HCl、H2O等雜質(zhì)。(2)C中應(yīng)該放入飽和NaHCO3溶液,D中放入濃硫酸。它們的作用分別是除去HCl和干燥氯氣。(3)把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放入瓶口,試紙變藍(lán),證明該氣體為Cl2。(4)可以用NaOH溶液等堿液來吸收。歸納總結(jié)1.實驗室制取Cl2的裝置圖解。2.氯氣驗滿的方法。

操作現(xiàn)象結(jié)論觀察法觀察到集氣瓶內(nèi)充滿了黃綠色氣體證明已經(jīng)收集滿氣體將濕潤的碘化鉀淀粉試紙靠近集氣瓶口試紙變藍(lán)將濕潤的藍(lán)色石蕊試紙靠近集氣瓶口試紙先變紅后又褪色3.實驗室用MnO2和濃鹽酸制備Cl2的注意事項。(1)稀鹽酸與MnO2不反應(yīng),制取氯氣時必須選用濃鹽酸;反應(yīng)一段時間后濃鹽酸變稀鹽酸不能繼續(xù)與MnO2反應(yīng),所制得的氯氣總小于理論值,鹽酸有剩余。另外加熱溫度不宜過高,以減少氯化氫的揮發(fā)。(2)制取的氯氣有毒,且在加熱時容易逸出,所以應(yīng)選用分液漏斗,而不用長頸漏斗。(3)尾氣處理時,不能用澄清石灰水吸收氯氣,因為澄清石灰水中的Ca(OH)2含量少,吸收不完全。(4)實驗結(jié)束后,先使反應(yīng)停止并排出裝置中殘留的氯氣,再拆卸裝置,避免污染空氣。4.其他用于實驗室制取氯氣的方法。用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、K2Cr2O7等氧化劑代替MnO2制取氯氣,反應(yīng)不需加熱且反應(yīng)速率較快,如:①2KMnO4+16HCl(濃)══2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O②KClO3+6HCl(濃)══KCl+3Cl2↑+3H2O③Ca(ClO)2+4HCl(濃)══CaCl2+2Cl2↑+2H2O④K2Cr2O7+14HCl(濃)══2CrCl3+2KCl+3Cl2↑+7H2O典例剖析【例】

(1)實驗室制取Cl2時,下列操作不正確的是

(填序號)。

①用裝置Ⅰ制取少量Cl2②用裝置Ⅱ除去Cl2中的少量HCl③用裝置Ⅲ制取Cl2④用裝置Ⅳ干燥Cl2

(2)實驗室制取干燥、純凈的氯氣,除了二氧化錳、濃鹽酸外還需要

、

、

。

(3)已知KMnO4與濃鹽酸在常溫下反應(yīng)能產(chǎn)生Cl2。若用如下圖所示的實驗裝置來制備純凈、干燥的氯氣及驗證它與金屬的反應(yīng)。每個虛線框表示一個單元裝置,其中有錯誤的是

(填字母,下同)。

(4)在實驗室中用濃鹽酸與MnO2共熱制取Cl2并進(jìn)行相關(guān)實驗。下列收集Cl2的裝置正確的是

。

答案:(1)①②③④(2)飽和食鹽水濃硫酸NaOH溶液(3)BD(4)C解析:(1)①實驗室制取Cl2用濃鹽酸與MnO2反應(yīng),而不用稀鹽酸;②除去Cl2中的HCl氣體用飽和食鹽水,將含有少量HCl的Cl2通入NaHCO3溶液會發(fā)生反應(yīng)并放出CO2氣體,且氣體應(yīng)“長進(jìn)短出”;③MnO2與濃鹽酸需在加熱條件下反應(yīng);④干燥Cl2使用濃硫酸洗氣瓶,氣體應(yīng)“長進(jìn)短出”。(2)制取純凈Cl2還需飽和食鹽水除去HCl氣體,濃硫酸干燥Cl2,NaOH溶液除去多余的Cl2。(3)B處NaOH溶液與Cl2能反應(yīng);D處試管缺少出氣導(dǎo)管且將導(dǎo)管末端通入NaOH溶液中。(4)集氣瓶中使用單孔橡膠塞塞緊,只能進(jìn)氣,不能排氣,則瓶內(nèi)壓強增大到一定程度,可能將橡膠塞壓出,A錯誤;因為Cl2比空氣的密度大,Cl2應(yīng)短管進(jìn),B錯誤;該裝置既能收集Cl2,又能進(jìn)行尾氣處理且防倒吸,C正確;因為Cl2與NaOH反應(yīng),所以不能收集到Cl2,D錯誤。學(xué)以致用在制氯氣時有如下操作,正確的操作順序是(

)。①連接好裝置,檢查氣密性②緩緩加熱,加快反應(yīng),使氣體均勻逸出③在圓底燒瓶中加入二氧化錳粉末④從盛有濃鹽酸的分液漏斗中將濃鹽酸緩緩滴入燒瓶中⑤將多余的Cl2用NaOH溶液吸收⑥用向上排空氣法收集氯氣A.①②③④⑤⑥

B.③④②①⑥⑤C.①④③②⑥⑤

D.①③④②⑥⑤D解析:確定實驗室制取氣體的操作順序要注意:①連接好裝置后,要先檢查氣密性,后裝藥品;②裝藥品的順序是先加固體,后加液體;③對于有毒的氣體,一定要有尾氣處理裝置。1.實驗室利用如圖所示裝置制備氯氣,圖中涉及氣體發(fā)生、除雜、干燥、收集、尾氣處理裝置,其中錯誤的是(

)。A.①②③

B.①②④C.②③④

D.①③④答案:C解析:應(yīng)選飽和食鹽水除去氯化氫,不能用氫氧化鈉溶液,因為氫氧化鈉可以與氯氣反應(yīng),故②錯誤;干燥裝置應(yīng)長導(dǎo)管進(jìn)氣,否則濃硫酸會被壓入其右側(cè)裝置中,故③錯誤;澄清石灰水濃度較低,無法完全吸收氯氣,應(yīng)用氫氧化鈉溶液吸收氯氣,故④錯誤;圖中只有①合理,故選C。2.某同學(xué)用下列裝置制備并進(jìn)行有關(guān)Cl2的實驗。下列說法中正確的是(

)。A.Ⅰ圖中:如果MnO2過量,濃鹽酸就可被全部消耗B.Ⅱ圖中:聞Cl2的氣味C.Ⅲ圖中:生成藍(lán)色的煙D.Ⅳ圖中:若氣球變癟,證明Cl2可與NaOH反應(yīng)B解析:二氧化錳只與濃鹽酸反應(yīng),不與稀鹽酸反應(yīng),MnO2與濃鹽酸反應(yīng)時,會出現(xiàn)鹽酸變稀而導(dǎo)致反應(yīng)中止的情況,因此A中濃鹽酸不可能被全部消耗,A項錯誤。Cl2有毒,聞其氣味時應(yīng)用手輕輕在瓶口扇動,僅使極少量氣體飄入鼻孔中,B項正確。Cu絲在Cl2中燃燒生成棕黃色的煙,C項錯誤。若Cl2能與NaOH溶液反應(yīng),燒瓶內(nèi)壓強減小,氣球就會鼓起,D項錯誤。3.下列能證明某溶液中含有NaCl的是(

)。A.焰色試驗中焰色是黃色B.溶液有咸味C.取少量溶液加入試管中,滴加稀硝酸酸化的硝酸銀溶液,出現(xiàn)白色沉淀D.焰色反應(yīng)是黃色,同時又能與硝酸酸化的硝酸銀溶液反應(yīng)生成白色沉淀答案:D解析:要證明含有Na+,則進(jìn)行焰色試驗,焰色為黃色;要證明含有Cl-,則加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液后生成白色沉淀。4.現(xiàn)有鹽酸、氯化鈉溶液、氫氧化鈉溶液和新制氯水四種溶液,可用來區(qū)別它們的一種試劑是(

)。A.AgNO3溶液

B.酚酞溶液C.紫色石蕊溶液 D.飽和食鹽水答案:C解析:鹽酸使紫色石蕊溶液變紅;NaCl遇紫色石蕊溶液無明顯現(xiàn)象;NaOH溶液使紫色石蕊溶液變藍(lán);新制氯水使紫色石蕊溶液先變紅,后褪色。5.實驗室用如圖裝置制取氯氣,并用氯氣進(jìn)行實驗?；卮鹣铝袉栴}:(1)A中盛有濃鹽酸,B中盛有MnO2,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

(2)D中放入濃硫酸的目的是

。

(3)E中為紅色干布條,F中為紅色濕布條,可觀察到的現(xiàn)象是

;原因是

。

(4)G處的現(xiàn)象是

。

(5)用化學(xué)方程式寫出H處(NaOH)尾氣吸收裝置中的反應(yīng)原理:

。

答案:(1)MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O(2)干燥氯氣(3)E中紅色干布條無明顯變化,F中紅色濕布條褪色干燥的氯氣沒有漂白性,氯氣與水反應(yīng)生成的次氯酸具有漂白性(4)棉花團(tuán)變藍(lán)(5)Cl2+2NaOH══NaCl+NaClO+H2O解析:(1)MnO2與濃鹽酸共熱生成氯氣、氯化錳和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O;(2)由分析可知,D中放入濃硫酸的目的是干燥氯氣;(3)由分析可知,可觀察到的現(xiàn)象是:E中紅色干布條無明顯變化,F中紅色濕布條褪色,現(xiàn)象不同的原因是:干燥的氯氣沒有漂白性,氯氣和水反應(yīng)生成的次氯酸具有漂白性;(4)由分析可知,G處的現(xiàn)象是棉花團(tuán)變藍(lán);(5)由分析可知,H處尾氣吸收裝置盛放的是NaOH溶液,氯氣與NaOH溶液反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cl2+2NaOH══NaCl+NaClO+H2O。探究一Cl2的實驗室制法【問題探究】下列裝置是實驗室制取氯氣的典型裝置:(1)實驗室制取氣體的整套裝置一般包含哪些裝置?提示

一般包含:氣體發(fā)生裝置→除雜裝置→收集裝置→尾氣處理裝置。(2)氯氣有毒,實驗室中制取氯氣時應(yīng)做哪些安全措施?提示

可在通風(fēng)櫥中進(jìn)行實驗,用氫氧化鈉溶液吸收尾氣。(3)二氧化錳只能氧化濃鹽酸,進(jìn)行該實驗時,濃鹽酸能否完全反應(yīng)?提示

不能。隨著反應(yīng)的進(jìn)行,濃鹽酸變?yōu)橄←}酸,反應(yīng)即停止。(4)飽和食鹽水的作用是什么?能否換成Na2CO3溶液?為什么?提示

除去HCl氣體。否,Na2CO3溶液吸收Cl2和HCl,同時生成雜質(zhì)氣體CO2。(5)瓶中濃硫酸的作用是什么?盛放飽和食鹽水和濃硫酸的裝置能否顛倒?為什么?提示

除去水蒸氣。否,若顛倒收集不到干燥的Cl2。(6)如何檢驗Cl2?提示

將濕潤的碘化鉀淀粉試紙放于管口,試紙變藍(lán)或?qū)駶櫟乃{(lán)色石蕊試紙放于管口,試紙先變紅后褪色?！旧罨卣埂繉嶒炇抑迫÷葰獾钠渌椒捎肒MnO4、KClO3、Ca(ClO)2等氧化劑代替MnO2與濃鹽酸反應(yīng)(不需加熱),如2KMnO4+16HCl(濃)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。誤區(qū)警示

實驗室制備Cl2的注意事項(1)必須用濃鹽酸,MnO2與稀鹽酸不反應(yīng)。(2)為了減少制得的Cl2中HCl的含量,加熱溫度不宜過高,以減少HCl的揮發(fā)。(3)實驗結(jié)束后,先使反應(yīng)停止并排出裝置中殘留的Cl2,再拆卸裝置,避免污染空氣。【素能應(yīng)用】典例1氯是一種海水富集元素。下圖是一套制取并驗證氯氣部分化學(xué)性質(zhì)的實驗裝置:回答下列問題:(1)裝置Ⅰ中,儀器a的名稱為

。

(2)裝置Ⅱ的作用是

。

(3)當(dāng)有少量Cl2氣流通過后,裝置Ⅲ中反應(yīng)的離子方程式為

。

(4)當(dāng)Cl2氣流持續(xù)通過時,裝置Ⅳ中干燥的有色布條能否褪色?

。

(5)裝置Ⅴ反應(yīng)的離子方程式為

。

答案

(1)分液漏斗(2)吸收Cl2中的HCl(3)Cl2+2I-===I2+2Cl-

(4)能(5)Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O解析

裝置Ⅰ為Cl2的發(fā)生裝置,儀器a為分液漏斗;裝置Ⅱ為除雜裝置,吸收Cl2中的HCl;Cl2可與KI發(fā)生反應(yīng)Cl2+2I-===I2+2Cl-,生成的I2使淀粉溶液變?yōu)樗{(lán)色;干燥的Cl2無漂白性,但Cl2從裝置Ⅱ、Ⅲ中逸出時會帶入H2O,故裝置Ⅳ中干燥的有色布條會褪色;裝置Ⅴ為尾氣處理裝置,Cl2可與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O。變式訓(xùn)練1(2020安徽池州期末)下圖是用KClO3與濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣的簡易裝置。下列說法正確的是(

)A.A中固體也可以用高錳酸鉀、重鉻酸鉀、二氧化錳等代替B.裝置A發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為KClO3+6HCl(濃)===3Cl2↑+KCl+3H2OC.待沒有氣泡產(chǎn)生后,向A中加入足量AgNO3溶液,根據(jù)沉淀質(zhì)量可求出剩余鹽酸的量D.裝置B盛放的是飽和食鹽水,目的為除去HCl答案

B解析

濃鹽酸和高錳酸鉀、重鉻酸鉀均能發(fā)生反應(yīng)生成Cl2,但濃鹽酸與二氧化錳在常溫下不反應(yīng),A項錯誤;KClO3與濃鹽酸反應(yīng)生成氯化鉀、氯氣和水,化學(xué)方程式為KClO3+6HCl(濃)===3Cl2↑+KCl+3H2O,B項正確;反應(yīng)得到的產(chǎn)物中含有KCl,可與AgNO3反應(yīng)生成AgCl沉淀,因此不能利用沉淀質(zhì)量求出剩余鹽酸的量,C項錯誤;B裝置用于收集氯氣,D項錯誤。探究二Cl-的檢驗【問題探究】

2~3

mL試樣現(xiàn)象解釋或離子方程式加AgNO3溶液再加稀硝酸稀鹽酸白色沉淀沉淀不溶解Cl-+Ag+===AgCl↓NaCl溶液白色沉淀沉淀不溶解Cl-+Ag+===AgCl↓Na2CO3溶液白色沉淀有無色氣體產(chǎn)生,沉淀溶解2Ag++==