2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第四章非金屬及其化合物2第2課時(shí)氯離子的檢驗(yàn)和學(xué)案新人教版必修1

PAGE8-第2課時(shí)氯離子的檢驗(yàn)和氯氣的試驗(yàn)室制法課程目標(biāo)1．駕馭Cl－的檢驗(yàn)方法。2．了解Cl2的試驗(yàn)室制取原理和試驗(yàn)裝置。圖說(shuō)考點(diǎn)[新知預(yù)習(xí)]一、Cl－的檢驗(yàn)1．試驗(yàn)探究試驗(yàn)現(xiàn)象離子方程式或說(shuō)明加入AgNO3溶液加入稀硝酸稀鹽酸產(chǎn)生白色沉淀沉淀不溶解Ag＋＋Cl－=AgCl↓NaCl溶液產(chǎn)生白色沉淀沉淀不溶解Ag＋＋Cl－=AgCl↓Na2CO3溶液產(chǎn)生白色沉淀沉淀溶解2Ag＋＋COeq\o\al(2－,3)=Ag2CO3↓Ag2CO3＋2H＋=2Ag＋＋CO2↑＋H2O自來(lái)水產(chǎn)生白色沉淀沉淀不溶解Ag＋＋Cl－=AgCl↓蒸餾水無(wú)明顯現(xiàn)象2.氯離子的檢驗(yàn)方法(1)操作方法：向未知溶液中先加AgNO3溶液，再加稀HNO3。(2)現(xiàn)象：產(chǎn)生白色沉淀，加稀硝酸時(shí)，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)等離子的干擾。二、氯氣的試驗(yàn)室制法1．反應(yīng)原理MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O2．儀器裝置主要儀器：鐵架臺(tái)(帶鐵圈)、酒精燈、石棉網(wǎng)、圓底燒瓶、分液漏斗、集氣瓶、燒杯等。裝置如圖所示。說(shuō)明：C裝置的作用是除去Cl2中的HCl；D裝置的作用是干燥Cl2；F裝置的作用是eq\o(□,\s\up1(23))汲取多余的Cl2，防止污染環(huán)境。3．收集方法(1)向上排空氣法(Cl2密度大于空氣)。(2)排飽和食鹽水法(Cl2在飽和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去試驗(yàn)過程中揮發(fā)產(chǎn)生的HCl氣體)。4．尾氣處理Cl2有毒，易污染空氣，需用NaOH溶液汲取。三、氯氣的工業(yè)制法工業(yè)上用電解飽和食鹽水的方法制取Cl2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaCl＋2H2O電解,2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。[即時(shí)性自測(cè)]1．推斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”(1)溶液中加入AgNO3溶液有沉淀，說(shuō)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，可產(chǎn)生白色沉淀。()(3)試驗(yàn)室制取氯氣，可用稀鹽酸代替濃鹽酸。()(4)試驗(yàn)室制備的氯氣常含有氯化氫和水蒸氣。()(5)氯氣有毒，故應(yīng)排到試驗(yàn)室外。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×2．檢驗(yàn)Cl－所用的試劑為AgNO3和HNO3，其中HNO3的作用是()A．防止COeq\o\al(2－,3)的干擾B．防止Cl－的干擾C．生成AgNO3沉淀D．防止NOeq\o\al(－,3)的干擾解析：檢驗(yàn)Cl－時(shí)，加入AgNO3會(huì)生成AgCl白色沉淀，而Ag2CO3同樣是白色沉淀，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)的干擾。答案：A3．欲除去Cl2中的少量HCl氣體，可選用()A．NaOH溶液B．飽和食鹽水C．濃硫酸D．石灰水解析：利用了HCl極易溶于水而Cl2在飽和食鹽水中溶解度很小的原理。答案：B4．試驗(yàn)室以MnO2和濃鹽酸反應(yīng)制Cl2并凈化和收集的裝置如圖所示，試回答以下問題：(1)如何檢驗(yàn)裝置的氣密性？(2)凈扮裝置的依次能否顛倒？為什么？(3)以含14.6gHCl的濃鹽酸與足量MnO2充分反應(yīng)，制得的Cl2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下總小于2.24L，緣由可能是：①________________；②________________。解析：(1)此類裝置可用微熱法檢驗(yàn)其氣密性。(2)干燥除雜的依次通常是先去除其他氣體雜質(zhì)，最終干燥，以免再混入水蒸氣。(3)此反應(yīng)須是濃鹽酸和MnO2共熱才能發(fā)生。答案：(1)將導(dǎo)管末端插入水中，用酒精燈微熱燒瓶，導(dǎo)管口有氣泡冒出，移開酒精燈，水上升到導(dǎo)管中形成一段穩(wěn)定的水柱，則證明裝置的氣密性良好。(2)不能；如顛倒則Cl2經(jīng)飽和食鹽水除去HCl時(shí)會(huì)重新混入水蒸氣。(3)①隨著反應(yīng)進(jìn)行，鹽酸濃度變小，MnO2與稀鹽酸不反應(yīng)因此該反應(yīng)停止②加熱過快，部分HCl揮發(fā)提升點(diǎn)氯氣的試驗(yàn)室制法解析[例]下列關(guān)于試驗(yàn)室制取Cl2的說(shuō)法正確的是()A．將混有HCl雜質(zhì)的Cl2通過盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶除去雜質(zhì)B．試驗(yàn)室制取Cl2，濃鹽酸起到酸性和氧化劑作用C．試驗(yàn)室用如圖裝置除去Cl2中的少量HClD．試驗(yàn)室制備Cl2，可用排飽和食鹽水集氣法收集【解析】Cl2通入飽和NaHCO3溶液反應(yīng)生成CO2，引入新的雜質(zhì)，并且消耗Cl2，A項(xiàng)不正確；試驗(yàn)室制取Cl2，濃鹽酸起到酸性和還原劑的作用，B項(xiàng)不正確；用飽和食鹽水除去Cl2中的HCl氣體時(shí)，導(dǎo)氣管應(yīng)進(jìn)步短出，C項(xiàng)不正確；試驗(yàn)室用排飽和食鹽水法收集Cl2是因?yàn)镃l2難溶于飽和食鹽水，而能溶于水，D項(xiàng)正確。【答案】D試驗(yàn)室制備Cl2留意事項(xiàng)①必需用濃鹽酸，MnO2與稀鹽酸不反應(yīng)。②為了削減制得的Cl2中HCl的含量，所以加熱溫度不宜過高，削減HCl的揮發(fā)。③試驗(yàn)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，避開污染空氣。④尾氣汲取時(shí)，不能用澄清石灰水汲取Cl2，因?yàn)槿芤褐蠧a(OH)2濃度小，汲取不完全。[提升]如圖所示是某學(xué)生設(shè)計(jì)的試驗(yàn)室制備并干燥Cl2及汲取多余氯氣的試驗(yàn)裝置圖，請(qǐng)回答：(1)指出上述圖中的各處錯(cuò)誤：①______________________________________；②________________________________________________________________________；③______________________________________；④________________________________________________________________________。(2)在改進(jìn)后的裝置中，下列物質(zhì)的作用分別是：①飽和食鹽水____________________________；②濃硫酸_______________________________；③NaOH溶液____________________________。(3)制備試驗(yàn)起先時(shí)，先檢查裝置的氣密性，接下來(lái)的操作依次是________。A．向燒瓶中加入MnO2粉末B．加熱C．向燒瓶中加入濃鹽酸(4)假如將過量二氧化錳與20mL12mol·L－1的鹽酸混合加熱，充分反應(yīng)后生成的氯氣明顯少于0.06mol。其主要緣由有：①__________________________，②__________________________。(5)為了提高濃鹽酸的利用率，你對(duì)試驗(yàn)的建議是________________________________________________________________________。(6)圓底燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是____________________________________。試驗(yàn)結(jié)束清洗儀器時(shí)，為了削減燒瓶中殘留氯氣對(duì)環(huán)境的污染，可以向燒瓶中加入的溶液是________，有關(guān)的離子方程式是____________________________________。解析：(1)從試劑，裝置(制氣、凈化、收集、尾氣汲取)角度考慮。(2)先除HCl，后干燥，再收集，最終尾氣汲取。(3)檢查裝置氣密性后的操作依次為先加固體藥品，然后加入液體藥品，最終加熱。(4)題中所給鹽酸中HCl的物質(zhì)的量是0.24mol，但由于鹽酸受熱易揮發(fā)，且隨反應(yīng)的不斷進(jìn)行，鹽酸濃度越來(lái)越小，變?yōu)橄←}酸后不再與MnO2反應(yīng)，所以產(chǎn)生的Cl2的物質(zhì)的量小于0.06mol。(5)為削減鹽酸的揮發(fā)，漸漸滴加濃鹽酸，用小火加熱。(6)利用Cl2和NaOH溶液反應(yīng)除多余的Cl2。答案：(1)①不能用稀鹽酸，而應(yīng)用濃鹽酸②應(yīng)有加熱裝置，應(yīng)用酒精燈加熱③盛濃硫酸和盛飽和食鹽水的洗氣瓶位置顛倒④兩洗氣瓶里進(jìn)氣導(dǎo)管和出氣導(dǎo)管的長(zhǎng)短顛倒(2)①除去Cl2中的氯化氫②除去氯氣中的水蒸氣③汲取多余的氯氣(3)ACB(4)①加熱使HCl大量揮發(fā)②鹽酸變稀后不再發(fā)生反應(yīng)(5)將濃鹽酸漸漸滴下；加熱用小火(6)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2ONaOH溶液Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O、H＋＋OH－=H2O[關(guān)鍵實(shí)力]Cl2的試驗(yàn)室制法1．反應(yīng)原理化學(xué)方程式：MnO2＋4HCl(濃)△,MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，離子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－△,Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑。也可以用高錳酸鉀、重鉻酸鉀、氯酸鉀等氧化劑代替二氧化錳。如2KMnO4＋16HCl(濃)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。2．試驗(yàn)裝置(1)發(fā)生裝置(Ⅰ)①特點(diǎn)：固體＋液體氣體。②儀器：鐵架臺(tái)、酒精燈、石棉網(wǎng)、圓底燒瓶、分液漏斗等。③試劑：A中盛放濃鹽酸，B中盛放二氧化錳。(2)凈扮裝置(Ⅱ)組成盛放試劑試劑的作用C飽和氯化鈉溶液除去氯氣中的氯化氫D濃硫酸干燥氯氣(3)收集裝置(Ⅲ)①收集方法：向上排空氣法(裝置E，Cl2的密度大于空氣的密度)。也可用排飽和食鹽水法(Cl2在飽和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去試驗(yàn)過程中揮發(fā)產(chǎn)生的HCl氣體)。②驗(yàn)滿方法：用潮濕的KI-淀粉試紙檢驗(yàn)。將潮濕的KI-淀粉試紙放在集氣瓶口，若試紙變藍(lán)，則證明Cl2已收集滿。(4)尾氣處理裝置(Ⅳ)①導(dǎo)氣管要伸入液面以下。②F中盛放試劑：氫氧化鈉溶液，作用：汲取過量的氯氣，防止污染環(huán)境。MnO2與濃HCl反應(yīng)特點(diǎn)①濃鹽酸中，部分Cl－的化合價(jià)上升，4molHCl參與反應(yīng)，被氧化的Cl－為2mol。②隨著反應(yīng)的進(jìn)行鹽酸濃度變小，故MnO2足量時(shí)，鹽酸不能完全反應(yīng)。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，有無(wú)色無(wú)味的氣體生成，將氣體通入澄清石灰水，石灰水變渾濁，由此推斷水溶液中含有()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：依據(jù)題給現(xiàn)象，生成的白色沉淀部分溶于稀硝酸，且產(chǎn)生使石灰水變渾濁的氣體，則原溶液中存在COeq\o\al(2－,3)和Cl－。答案：C2．試驗(yàn)室制備氯氣的化學(xué)方程式是MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋2H2O＋Cl2↑。下列關(guān)于試驗(yàn)室制氯氣的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．還原劑是HCl，氧化劑是MnO2B．每生成1molCl2，轉(zhuǎn)移電子2molC．每消耗1molMnO2，起還原作用的HCl為4molD．生成的氯氣中含有水蒸氣和HCl答案：C3．有一包白色固體，它可能是KCl、K2CO3、KNO3中的一種或幾種，進(jìn)行下列試驗(yàn)：①溶于水，得無(wú)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，沉淀量削減但不完全消逝，同時(shí)有氣泡生成。依據(jù)上述現(xiàn)象推斷：(1)白色固體肯定含有的成分是________，可能含有的成分是________；(2)請(qǐng)寫出上述試驗(yàn)中有關(guān)反應(yīng)的離子方程式：______________________________________。解析：由②產(chǎn)生白色沉淀知，可能含有K2CO3和KCl中的一種或兩種；由③沉淀量削減且有氣泡生成知，肯定含有K2CO3；依據(jù)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↑點(diǎn)撥：某種離子和銀離子產(chǎn)生白色沉淀，并不能確定該離子是氯離子。Ag2CO3也是白色沉淀，留意用硝酸解除干擾。4．某同學(xué)應(yīng)用如圖所示的方法探討物質(zhì)的性質(zhì)，其中氣體a的主要成分是氯氣，雜質(zhì)是空氣和水蒸氣?；卮鹣铝袉栴}：(1)該項(xiàng)探討(試驗(yàn))的主要目的是________________________________________________。(2)濃硫酸的作用是________________________，與探討目的干脆相關(guān)的試驗(yàn)現(xiàn)象是________________。(3)從物質(zhì)性質(zhì)的方面來(lái)看，這樣的試驗(yàn)設(shè)計(jì)存在事故隱患，緣由是________________________________。請(qǐng)?jiān)谏蠄D的D處以圖的形式表明克服事故隱患的措施。解析：本題的試驗(yàn)?zāi)康氖翘骄柯葰獗旧磉€是氯氣跟水反應(yīng)生成的HClO具漂白作用，依據(jù)此目的本