氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法-高一化學(xué)同步(人教版2019必修第一冊)(解析版)

第二章海水中的重要元素——鈉和氯第二節(jié)氯及其化合物第2課時氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法一．氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法1.反應(yīng)原理：MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O離子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O2.藥品：二氧化錳、濃鹽酸3.制備裝置類型：固體＋液體eq\o(→,\s\up7(△))氣體4.儀器和裝置：分液漏斗、圓底燒瓶、石棉網(wǎng)、鐵架臺、酒精燈、廣口瓶5.除雜：飽和食鹽水；干燥：濃硫酸6.收集方法：向上排空氣法或排飽和食鹽水法7.尾氣處理：玻璃導(dǎo)管通入氫氧化鈉溶液中；不用Ca(OH)2溶液吸收的原因是Ca(OH)2溶解度小，溶液濃度低，吸收不完全。8.注意事項(xiàng)：①應(yīng)使用分液漏斗；②燒瓶下應(yīng)墊石棉網(wǎng)；③應(yīng)用酒精燈加熱；④應(yīng)用濃鹽酸；⑤多余Cl2應(yīng)通入氫氧化鈉溶液中；=6\*GB3⑥MnO2在該反應(yīng)中作氧化劑，也可用KMnO4代替，故酸化高錳酸時不可用鹽酸酸化；=7\*GB3⑦隨著鹽酸濃度變稀，不能再反應(yīng)生成氯氣，也就是說MnO2過量，鹽酸也不會反應(yīng)完全。9.其它實(shí)驗(yàn)室制氯氣的反應(yīng)原理①16HCl＋2KMnO4=2KCl＋2MnCl2＋8H2O＋5Cl2↑；②6HCl(濃)＋KClO3=KCl＋3H2O＋3Cl2↑；③4HCl＋Ca(ClO)2=CaCl2＋2H2O＋2Cl2↑。二．Cl－的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2-9向三支試管中分別加入2-3ml稀鹽酸、NaCl、Na2CO3溶液，然后各滴入幾滴AgNO3溶液，觀察現(xiàn)象，再分別加入少量稀硝酸，觀察現(xiàn)象。試劑滴入AgNO3溶液的現(xiàn)象及反應(yīng)原理滴入稀硝酸的現(xiàn)象及反應(yīng)原理稀鹽酸白色沉淀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，有氣體生成Ag2CO3＋2H＋=2Ag＋＋H2O＋CO2↑根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，檢驗(yàn)Cl－要排除CO32－等離子的干擾，應(yīng)該先在被檢測的溶液中滴入適量稀硝酸，使其酸化，再加AgNO3溶液，如產(chǎn)生白色沉淀，可判斷溶液中含有Cl－。三．成鹽元素——鹵素1.鹵族元素在元素周期表中，與氯元素處于同一縱行的元素還有：F、Cl、Br、I，這些元素最外層都有7個電子，都是非金屬元素，都能與Na、K、Ca、Mg等金屬反應(yīng)生成鹽，統(tǒng)稱為鹵素。(X2表示)2.鹵素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)(1)氧化性：F2>Cl2>Br2>I2(2)與H2的化合反應(yīng)F2Cl2Br2I2條件無，冷暗處混合即可點(diǎn)燃或光照加熱至500℃持續(xù)加熱產(chǎn)物穩(wěn)定性很穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)定很不穩(wěn)定，生成同時分解化學(xué)方程式H2＋F2=2HFH2＋Cl2=2HClH2＋Br2eq\o(=,\s\up7(△))2HBrH2＋I(xiàn)2?2HI注：a、HX都極易溶于水，在潮濕空氣中都能產(chǎn)生白霧。b.HX水溶液都是酸，酸性強(qiáng)弱為：HF<HCl<HBr<HI，且HF為弱酸，其余為強(qiáng)酸。c.HX的還原性強(qiáng)弱為：HF<HCl<HBr<HI(3)與水的反應(yīng)F2：2F2+2H2O=4HF+O2Cl2、Br2、I2：X2+H2O=HX+HXO3.鹵素單質(zhì)及其化合物的用途（1）單質(zhì)：F2可制取HF；Br2制備溴化物和溴酸鹽；I2遇淀粉變藍(lán)，用于檢驗(yàn)碘鹽。（2）AgX：只有AgF可溶，AgCl白色↓，AgBr淺黃色↓，AgI黃色↓。AgBr用于制變色眼鏡和照相底片，AgI常用于人工降雨?！镜淅?】實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的裝置如圖。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．①②④ B．①②③C．①③④ D．②③④【答案】D【解析】②除HCl氣體應(yīng)用飽和NaCl溶液，③洗氣瓶干燥應(yīng)從長管進(jìn)氣，短管出氣，④尾氣吸收應(yīng)用NaOH溶液?！镜淅?】下列關(guān)于鹵素的敘述正確的是()①鹵素的鉀鹽中，最易被氧化的是氟化鉀②氯氣跟水反應(yīng)時，水既不是氧化劑也不是還原劑③溴化銀具有感光性，碘化銀不具有感光性④某溶液與淀粉-KI溶液反應(yīng)出現(xiàn)藍(lán)色，則證明該溶液是氯水或溴水⑤氟氣跟氯化鈉水溶液反應(yīng)，一定有氟化氫和氧氣生成A．①⑤ B．③④C．②⑤ D．②④【答案】C【解析】易被氧化的物質(zhì)應(yīng)具有較強(qiáng)還原性，各鹵素離子中，I－的還原性最強(qiáng)，故鹵素的鉀鹽中，最易被氧化的是KI，①錯誤；鹵化銀中除AgF外均有感光性，③錯誤；能與淀粉-KI溶液反應(yīng)出現(xiàn)藍(lán)色現(xiàn)象的，除氯水或溴水外，還可以是碘水等，④錯誤?；A(chǔ)練1．（2020·寧夏回族自治區(qū)賀蘭縣景博中學(xué)高一月考）在自來水的生產(chǎn)中，常通入適量氯氣進(jìn)行殺菌消毒，氯氣與水反應(yīng)的產(chǎn)物之一是鹽酸。市場上有些不法商販為牟取暴利，利用自來水冒充純凈水桶裝出售。為辨別真?zhèn)危捎孟铝心囊环N試劑來鑒別（）A．酚酞試液 B．氯化鋇溶液 C．氫氧化鈉溶液 D．硝酸銀溶液【答案】D【解析】因純凈水銷售中不含氯離子，而自來水中含氯離子，所以向兩樣品中加入硝酸銀溶液，變渾濁的自來水，反之是純凈水，而A、B、C現(xiàn)象相同，不能鑒別，故選D。2．下列變化不能直接實(shí)現(xiàn)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不能直接與碳酸鹽反應(yīng)生成CO2。3．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【答案】B【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。4．某化學(xué)小組用下圖所示裝置制取氯氣，下列說法不正確的是()A.該裝置圖中至少存在兩處明顯錯誤B.該實(shí)驗(yàn)中收集氯氣的方法不正確C.為了防止氯氣污染空氣，必須進(jìn)行尾氣處理D.在集氣瓶的導(dǎo)管口處放一片濕潤的淀粉碘化鉀試紙可以證明是否有氯氣逸出【答案】B5．下列離子方程式書寫正確的是()A.氯氣溶于水:Cl2+H2OH++Cl-+HClOB.氯氣和燒堿作用:Cl2+OH-2Cl-+H2OC.濃鹽酸制取氯氣:MnO2+2H++2Cl-Cl2↑+Mn2++H2OD.鈉和水作用:Na+2H2ONa++H2↑+2OH-【答案】A【解析】HClO是難電離的弱酸，寫化學(xué)式，A項(xiàng)正確;B項(xiàng)還有ClO-生成;C、D兩項(xiàng)均沒配平。6．現(xiàn)有鹽酸、NaCl溶液、NaOH溶液和新制氯水，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】紫色石蕊溶液遇鹽酸變紅，遇NaCl溶液無明顯現(xiàn)象，遇NaOH溶液變藍(lán)，遇新制氯水先變紅后褪色。7.可以用于除去氯氣中水蒸氣的干燥劑是（）A．堿石灰B．濃硫酸C．生石灰D．固體燒堿【答案】B8.溴（Br）與氯同屬“鹵族”元素，其單質(zhì)在性質(zhì)上具有很大的相似性，但Cl2比Br2的活潑性強(qiáng)，下面是根據(jù)的氯性質(zhì)對溴的性質(zhì)的預(yù)測，其中不正確的是 （）A．溴單質(zhì)常溫下為液態(tài)，但極容易揮發(fā)為溴蒸氣B．溴原子外層有7個電子，在化學(xué)反應(yīng)中容易得1個電子，表現(xiàn)氧化性C．溴單質(zhì)既只有氧化性D．溴離子也可以用稀硝酸、AgNO3溶液來檢驗(yàn)【答案】C9．（2020·張家口市宣化第一中學(xué)高一期末）某同學(xué)利用如圖所示裝置驗(yàn)證Cl元素的非金屬性強(qiáng)于S元素，回答下列問題：儀器a的名稱為______，裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。裝置C中盛放的試劑可以選用______填序號，當(dāng)C中觀察到______現(xiàn)象時，可說明Cl元素的非金屬性強(qiáng)于S元素，該反應(yīng)的離子方程式為______。a.Na2S溶液b.Na2SO3溶液c.Na2SO4溶液若反應(yīng)后裝置D中：：1，則反應(yīng)中被氧化的Cl原子與被還原的Cl原子個數(shù)比為______?！敬鸢浮糠忠郝┒稭nO2+4HCl（濃）MnCl2+Cl2↑+2H2Oa淡黃色沉淀生成S2-+Cl2═S↓+2Cl-1：5能力練10．(2020·常德調(diào)研)下列說法正確的是()①氯氣的性質(zhì)活潑，它與氫氣混合后立即發(fā)生爆炸②實(shí)驗(yàn)室制取氯氣時，為了防止環(huán)境污染，多余的氯氣可以用氫氧化鈣溶液吸收③新制氯水的氧化性強(qiáng)于久置氯水的④檢驗(yàn)HCl氣體中是否混有Cl2的方法是將氣體通入硝酸銀溶液中⑤除去HCl氣體中的Cl2，可將氣體通入飽和食鹽水中A．①②③ B．②③④C．③ D．③⑤【答案】C【解析】氯氣與氫氣混合，達(dá)到爆炸極限，在光照的條件下才能發(fā)生爆炸，①錯；氫氧化鈣溶液中溶質(zhì)含量少，實(shí)驗(yàn)中常用氫氧化鈉溶液吸收多余的氯氣，②錯；HCl氣體與AgNO3溶液反應(yīng)也可產(chǎn)生沉淀，④錯；將HCl、Cl2通入飽和食鹽水中，除去的是HCl氣體，而不是Cl2，⑤錯。11．（2020·四川省高一期末）下列離子檢驗(yàn)的方法不正確的是（）A．某溶液中加入硝酸銀溶液生成白色沉淀，說明原溶液中一定有Cl-離子B．某溶液中加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液生成白色沉淀，說明原溶液中可能有SO42-離子C．某溶液中加入氫氧化鈉溶液生成藍(lán)色沉淀，說明原溶液中一定有Cu2+離子D．某溶液中加入稀硫酸溶液產(chǎn)生無色氣體，說明原溶液中可能有CO32-離子【答案】A【解析】A．碳酸銀、硫酸銀等也是白色沉淀，某溶液中加入硝酸銀溶液生成白色沉淀，溶液中不一定有Cl-，故A錯誤；B．加入氯化鋇溶液有白色沉淀產(chǎn)生，再加鹽酸，沉淀不消失，沉淀可能為AgCl，則原溶液不一定有SO42-，故B正確；C．藍(lán)色沉淀為氫氧化銅，可說明溶液中含有銅離子，故C正確；D．加入稀鹽酸產(chǎn)生無色氣體，該氣體可能為二氧化碳、二氧化硫氣體，溶液中可能含有碳酸根離子或亞硫酸根離子等，故D正確；故選A?！军c(diǎn)睛】明確常見離子的性質(zhì)及檢驗(yàn)方法為解題的關(guān)鍵。本題的易錯點(diǎn)為B，要注意硫酸根離子具有時試劑的加入順序不能顛倒。12．實(shí)驗(yàn)室用下列兩種方案制氯氣：①用含有HCl146g的濃鹽酸與足量的MnO2反應(yīng)；②用87gMnO2與足量的濃鹽酸反應(yīng)。所得的氯氣（）A．②比①多 B．①比②多 C．一樣多 D．無法比較【答案】A【解析】反應(yīng)化學(xué)方程式為MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O；理論計算：①含HCl146g的濃鹽酸與足量的MnO2反應(yīng)，4HCl～Cl2，可得氯氣1mol，但隨鹽酸濃度變稀，溶質(zhì)HCl不可能全部反應(yīng)，故實(shí)際生成氯氣應(yīng)小于1mol；②用87gMnO2與足量濃鹽酸反應(yīng)，因?yàn)闈恹}酸足量，可以使87gMnO2全部反應(yīng)，故生成氯氣為1mol；所以②＞①，故A正確；故選A。13．（2020·云南省高一期末）已知：氯化鐵易吸收空氣中的水分而潮解。某同學(xué)利用如圖裝置制備無水氯化鐵，下列有關(guān)說法錯誤的是（）A．裝置A的名稱是分液漏斗B．裝置C、D中依次盛有濃硫酸、飽和食鹽水C．裝置E和裝置F之間缺少一個干燥裝置，沒法制得無水氯化鐵D．裝置F的目的是吸收多余的尾氣，以防污染空氣【答案】B【解析】A．裝置A是分液漏斗，A正確；B．A中制得的氯氣含HCl雜質(zhì)，先除雜再干燥，故裝置C為飽和食鹽水，裝置D為濃硫酸，B錯誤；C．裝置E右側(cè)也應(yīng)增加干燥裝置，防止F中水蒸氣進(jìn)入E中使氯化鐵潮解，故裝置E和裝置F之間缺少一個干燥裝置，C正確；D．氯氣是大氣污染物，裝置F的目的是吸收多余的尾氣，以防污染空氣，D正確；答案選B。14．（2020·云南省高一期末）實(shí)驗(yàn)室用濃鹽酸和二氧化錳制氯氣。下列說法錯誤的是（）A．濃鹽酸在該反應(yīng)中表現(xiàn)出酸性和還原性B．該方法是瑞典化學(xué)家舍勒最先發(fā)現(xiàn)的C．反應(yīng)中轉(zhuǎn)移4個電子時，理論可以生成1分子氯氣D．該反應(yīng)的離子方程式為MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O【答案】C【解析】實(shí)驗(yàn)室里常用濃鹽酸與二氧化錳反應(yīng)來制取少量的氯氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnO2+4HCl（濃）MnCl2+Cl2↑+2H2O，據(jù)此回答問題。A.有分析中的方程式可知，一部分氯元素的化合價從-1價升高到0價，作還原劑，具有還原性，還有一部分氯元素的化合價沒有變化，生成鹽和水，所以濃鹽酸在該反應(yīng)中表現(xiàn)出酸性和還原性，故A正確，但不符合題意；B.實(shí)驗(yàn)室用濃鹽酸和二氧化錳制氯氣，是瑞典化學(xué)家舍勒最先發(fā)現(xiàn)的，故B正確，但不符合題意；C.反應(yīng)中轉(zhuǎn)移4個電子時，依據(jù)電子守恒，理論可以生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下2分子氯氣，故C錯誤，符合題意；D.二氧化錳和水是氧化物，不能拆成離子的形式，氯化氫和氯化錳是可溶于水的強(qiáng)電解質(zhì)，拆成離子的形式，氯氣是單質(zhì)，寫化學(xué)式，該反應(yīng)的離子方程式為MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O，符合電荷守恒，客觀事實(shí)，原子守恒，故D正確，但不符合題意；故選：C。15．如圖所示。若關(guān)閉閥門Ⅰ，打開閥門Ⅱ，讓一種含氯氣的氣體經(jīng)過甲瓶后，通入乙瓶，布條不褪色；若關(guān)閉閥門Ⅱ，打開閥門Ⅰ，再通入這種氣體，布條褪色。甲瓶中所盛的試劑可能是()①濃硫酸②飽和氯化鈉溶液③亞硫酸鈉溶液④飽和碳酸氫鈉溶液A．①②③B．②③④C．①②④D．①③④【答案】D【解析】Cl2與H2O反應(yīng)生成的HClO具有漂白作用。氣體通過甲瓶后不能使有色布條褪色，可能有兩個原因：一是甲瓶中溶液將Cl2干燥，二是甲瓶中溶液能吸收Cl2。濃H2SO4吸水，Na2SO3溶液、飽和NaHCO3溶液都能與Cl2發(fā)生反應(yīng)。16．為了證明氯酸鉀晶體中含有氯元素，選用下面給出的試劑和操作進(jìn)行驗(yàn)證。其操作順序正確的是()①滴加AgNO3溶液②加水溶解③過濾、取濾液④與二氧化錳混合加熱⑤加稀硝酸⑥與濃鹽酸反應(yīng)⑦與NaOH溶液混合加熱A.⑥⑦①⑤ B.⑥⑦C.④②③①⑤ D.②①⑤【答案】C【解析】氯酸鉀晶體中無Cl-，要證明氯酸鉀晶體中含有氯元素，就必須使之產(chǎn)生Cl-。故可通過與MnO2混合加熱使之分解產(chǎn)生KCl，然后再通過檢驗(yàn)Cl-的存在，證明其含有氯元素。由于MnO2不溶于水，故可通過加水溶解、過濾的方法分離出MnO2，然后向?yàn)V液中加AgNO3溶液和稀硝酸進(jìn)行驗(yàn)證。17．有一包白色固體，它可能是KCl、K2CO3、KNO3中的一種或幾種，進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn):①溶于水，得無色溶液;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，沉淀量減少但不完全消失，同時有氣泡生成。根據(jù)上述現(xiàn)象判斷:(1)白色固體一定含有的成分是，可能含有的成分是。

(2)請寫出上述實(shí)驗(yàn)中有關(guān)反應(yīng)的離子方程式:。

【答案】(1)KCl和K2CO3KNO3(2)Ag++Cl-==AgCl↓，2Ag++CO32-==Ag2CO3↓，Ag2CO3+2H+==2Ag++H2O+CO2↑【解析】由②中產(chǎn)生白色沉淀知，原白色固體可能含有K2CO3和KCl中的一種或兩種;由③中沉淀量減少且有氣泡生成知，一定含有K2CO3;根據(jù)沉淀不完全消失可知，一定含有KCl。18．在實(shí)驗(yàn)室中用二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)制備干燥純凈的氯氣。進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)，所用儀器如圖:(1)連接上述儀器的正確順序(填各接口處的字母):接;接;接;接。

(2)裝置中，飽和食鹽水的作用是;NaOH溶液的作用是。

(3)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用濕潤的淀粉KI試紙檢驗(yàn)是否有Cl2產(chǎn)生。如果有Cl2產(chǎn)生，可觀察到，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(4)寫出下列化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式:①氣體發(fā)生裝置中進(jìn)行的反應(yīng):

。

②NaOH溶液中發(fā)生的反應(yīng):

。

【答案】(1)ECDABHGF(2)除去氯氣中的HCl雜質(zhì)吸收多余的氯氣(3)試紙變藍(lán)2KI+Cl22KCl+I2(4)①M(fèi)nO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O②2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O【解析】(1)按照制備氣體的“反應(yīng)裝置→除雜裝置→收集裝置→尾氣處理裝置”的順序可確定儀器連接的正確順序。(2)題述裝置中飽和食鹽水的作用是除去Cl2中的HCl雜質(zhì)，濃硫酸的作用是干燥Cl2，NaOH溶液的作用是吸收多余的Cl2。(3)濕潤的淀粉KI試紙遇Cl2時發(fā)生反應(yīng)Cl2+2KI2KCl+I2，淀粉遇I2變藍(lán)。19．(2020·綿陽中學(xué)月考)氯氣是一種重要的工業(yè)原料。資料顯示：Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2SO4===2CaSO4＋2Cl2↑＋2H2O。某學(xué)習(xí)小組利用此原理設(shè)計如圖所示裝置制取氯氣并探究其性質(zhì)：(1)在該實(shí)驗(yàn)中，甲部分的裝置是________(填字母)。(2)乙裝置中FeCl2溶液與Cl2反應(yīng)的離子方程式是___________________________。(3)丙裝置中通入少量Cl2，可制得某種生活中常用的漂白、消毒的物質(zhì)。已知碳酸的酸性強(qiáng)于次氯酸，則丙中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________________________。(4)該實(shí)驗(yàn)存在明顯的缺陷，改進(jìn)的方法是___________________________________?！敬鸢浮?1)c(2)2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－(3)Cl2＋2Na2CO3＋H2O=NaCl＋NaClO＋2NaHCO3(4)在丙裝置后連接一個盛有氫氧化鈉溶液的尾氣處理裝置20．ICl(氯化碘)是紅棕色液體，熔點(diǎn)為13.9℃，沸點(diǎn)為97.4℃，易和水反應(yīng)（與氯氣類似），接觸空氣時能形成五氧化二碘，能與許多單質(zhì)發(fā)生作用，溶于乙醇、乙醚等。某校研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)擬用下列儀器制備氯化碘?；卮鹣铝袉栴}：(1)檢查A裝置氣密性的方法為_____________________________________________。(2)上述裝置，按氣流方向連接的順序?yàn)開___________(裝置可重復(fù)使用)，A裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________________________。(3)C裝置的作用是_____________________________________________________。(4)E裝置中的物質(zhì)反應(yīng)時需放在水浴中，控制溫度大約40℃，其目的是_____________________________。(5)按上述連接好的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①檢查裝置氣密性后，裝入藥品②打開分液漏斗活塞③關(guān)閉分液漏斗活塞④停止加熱E裝置，充分