-
第
2
课时
氯气的实验室制法和氯离子的检验
学业要求
1.
能利用氯元素的价态变化设计氯气的实验
验室制法，以培养学生宏观辨识和微观辨析<
/p>
室制法。
的能力。
2
．能根据氯离子的性质设计实验进行氯离子
2
．能根据氯离子的
性质设计实验进行检验，
检验。
培养学生科学探究与创新意识。
核心素养对接
1.
< br>通过利用氯元素的价态变化设计氯气的实
[
知
识
梳
理
]
知识点一
氯气的制法
工业上常用电解饱和食盐水来制备氯气，那么实验室呢？
1
．氯气的实验室制法
(1)
反应原理
△
实验室用
MnO
2
和浓盐酸加热反应制取
Cl
2
，反应的化学方程式为
MnO
2
＋<
/p>
4HCl(
浓
)=====
MnCl
2
＋
－
△
2
＋
＋
Cl
2
↑＋
2H
2
O
，离子方程式为
MnO
2
＋
4H
＋<
/p>
2Cl
=====
Mn
< br>＋
Cl
2
↑＋
< br>2H
2
O
。
(2)
实验装置
装置
A
中饱
和食盐水的作用是除去
Cl
2
中的
HCl
气体；可减少
Cl
< br>2
在
H
2
O
中的溶解
装置
< br>B
中浓硫酸的作用是干燥
Cl
2
；
烧杯中
N
aOH
溶液的作用是吸收多余的
Cl
2
、以防污染环境。
1
Cl
2
＋
2NaOH===NaCl
＋
NaClO
＋
H
2<
/p>
O
2
．氯气的工业制法
电解
工业上用电解饱和食盐水的方法制取
Cl
2
，反应的化学方程式为
2NaCl
＋
2H
2
O=====<
/p>
2NaOH
＋
H
2
↑＋
Cl
2
↑。
知识点二
Cl
的检验
－
工业上用这样的设备检验氯离子，那么实验室呢？
带着这个问题，结合课本完成下列知识点：
1
．实验探究
实验现象
加入
AgNO
3
溶液
< br>
稀盐酸
NaCl
产生白色沉淀
溶液
2Ag
＋
CO
3
===Ag
< br>2
CO
3
↓
Na
2
CO
3
产生白色沉淀
溶液
H
2
O
产生白色沉淀
自来水
Cl
2
消毒
蒸馏水
无明显现象
沉淀不溶解
Ag
＋
Cl
==
=AgCl↓
＋
－
＋
2
－
离子方程式
加入稀硝酸
沉淀不溶解
沉淀不溶解
Ag
＋
Cl
==
=AgCl↓
Ag
＋
Cl
==
=AgCl↓
＋
－
＋
－
产生白
色沉淀
沉淀溶解
< br>Ag
2
CO
3
< br>＋
2H
===2Ag
＋
CO
2
↑＋
＋
＋
2.
氯离子的检验方法
(1)
操作方法：向未知溶液中先加
AgNO
3
溶液，再加稀
HNO
3
。
(2)
现象：产生白色沉淀，加稀硝酸时，沉淀不溶解。
(3)
原理：
Ag
＋
Cl
==
=AgCl↓。
(4)
加入稀硝酸的目的：排除
C
O
3
等离子的干扰。
微判断
2
2
－
＋
－
(1)
溶液中加入
AgNO
3
溶液有沉淀，说明溶液中一定含
< br>Cl
。
(
)
(2)NaClO
中含有氯元素，
故向
NaClO
溶液中加入用硝酸酸化
的
AgNO
3
溶液，
< br>可产生白色沉淀。
(
)
答案
(1)×
(2)×
微训练
1
．
下列检验
Cl
的方法正确的是
(
)
A
．在
某溶液中滴加
AgNO
3
溶液，若产生
白色沉淀说明该溶液中有
Cl
B
．在某溶液中先滴加盐酸，再滴加
AgNO
3
溶液，若产生白色沉淀，说明溶液中有
Cl
< br>
C
．在某溶液中先滴加
AgN
O
3
溶液，产生白色沉淀，再滴加盐酸，沉淀不消失，说明溶液
中
有
Cl
D
．在某溶液中滴加用
HNO
3
酸化的
AgNO
3
溶液
，若产生白色沉淀，说明溶液中有
Cl
解析
可能有
CO
3
、
PO
4
等的干扰，
A
错误；加入盐酸，引入
Cl
，
B
、<
/p>
C
错误；硝酸酸化排
除干扰，加硝酸银溶
液得到不溶于稀硝酸的白色沉淀即为
AgCl
，由此说明原溶液
中有
Cl
，
D
正确。
答案
D
2
．在未知液中加入
AgNO
3
溶液有白色沉淀生成，加入稀硝酸后，沉
淀部分溶解，有无色无
味的气体生成，将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，由此判断
水溶液中含有
(
)
A
．
Cl
、
SO
4
C
．
Cl
、
CO
3
－
2
－
－
2
－
－
2
－
3
－
< br>－
－
－
－
－
－
－
B
．
Cl
、
NO
3
D
．
Cl<
/p>
、
OH
－
－
－
－
解析
根据题给现象，
生成的白色沉淀部分溶于稀
硝酸，
且产生使石灰水变浑浊的气体，
则
原溶液中存在
CO
3
和
Cl
。
答案
C
3
．
某实验室的尾气中含有较多的氯气，
有毒，
要吸收这些尾气，
下列试剂最适合的是
< br>(
)
A
．饱和的石灰水
B
．饱和的食盐水
C
．自来水
D
．烧碱溶液
解析
虽然氯气能与饱和石灰水反应，
但相同条件下，
氢氧化钠的溶解度大于氢氧化钙的溶
解度，吸收效果烧碱溶液更好，
A
项错误、
D
项正确；饱和食盐水中氯离子浓度达到最大，
抑制氯气的溶解，
则吸收效果最不好，
B
项错误；
自来水中含有氯离子，
将抑制氯气的溶解，
3
2
－
－
且氯气的溶解度较小，用自来水吸收效果不好，
C
< br>项错误。
答案
D
微思考
1
．含
7.3 g HCl
的盐酸与足量的
MnO
2
反应，生成的氯气总小于
3.55
g
，为什么。
提示
浓盐酸的浓度随着反应的进行逐
渐变稀，变为稀盐酸以后不再与
MnO
2
反应。
2
．用什么来检验
Cl
2
已收集满。
提示
可用湿润的淀粉－
KI
试纸来检验。
学习任务
1
氯气的实验室制法
【情景素材】
氯气的发现史
舍勒发现氯气是在
1774
年，当时他正在研究软锰矿
(
二氧化锰
)
，当他使软锰矿与浓盐酸混
合并加热时，
产生了一种黄绿色的气体，
这
种气体的强烈的刺激性气味使舍勒感到极为难受，
但是当他确信自己制得了一种新气体后
，他又感到一种由衷的快乐。
舍勒制备出氯气以后，
把它溶解在水里，
发现这种水溶液对纸张、
蔬菜
和花都具有永久性的
漂白作用；他还发现氯气能与金属或金属氧化物发生化学反应。从<
/p>
1774
年舍勒发现氯气以
后，到
1810
年，许多科学家先后对这种气体的性质进行了研究。这期间，
氯气一直被当作
一种化合物。直到
1810
年，戴维经过大量实验研究，才确认这种气体是由一种化学元素组
成的物质。他将这
种元素命名为
chlorine
，这个名称来自希腊文，有“绿
色的”意思。我
国早年的译文将其译作“绿气”，后改为氯气。
请写出舍勒制取
Cl
2
的反应原理的化学方程式，
除
MnO
2
外还有哪些试剂能氧化浓盐酸制得氯
气？
△
提示
Mn
O
2
＋
4HCl(
浓
)=====
MnCl
2
＋
Cl
2
↑＋
2H
2
O
，除
MnO
2
，也可用
K
MnO
4
、
K
2
Cr
2
O
7
等氧化浓盐
酸制得氯气。
1
．反应原理
△
＋
－
△
化
学方程式：
MnO
2
＋
4HCl(
浓
)=====
M
nCl
2
＋
Cl
2
↑＋
2H
2
O
，离子方程式：
MnO
2
＋
4H
＋
2Cl
=====
Mn
＋
2
H
2
O
＋
Cl
2
↑。
4
2
＋
也可以用高锰酸钾、重铬酸钾、氯酸钾等氧化剂代替二氧化锰。
如
2KMnO
4
＋
16HCl(
浓
)===2KCl
＋
2MnCl
2
＋
5Cl
2
↑＋
8H
2
O
。不需要加热
2
．实验装置
(1)
发生装置(Ⅰ)
△
①特点：固体＋液体―
―
→
气体。
②仪器：铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗等。
③试剂：
A
中盛放浓盐酸，
B
中盛放二氧化锰。
(2)
净化装置(Ⅱ)
组成
C
D
(3)
收集装置(Ⅲ)
①收集方法：向上排空气法
(
装置
< br>E
，
Cl
2
的密度大于空气的密度
)
。也可用排饱和食盐水法
(Cl
2
在饱和
NaC
l
溶液中的溶解度很小，且用此法可除去实验过程中挥发产生的
HCl
气体
)
。
②验满方法：用湿润的
KI
－淀粉
试纸检验。将湿润的
KI
－淀粉试纸放在集气瓶口，若试纸
变蓝，则证明
Cl
2
已收集满。
(4)
尾气处理装置(Ⅳ)
①导气管要伸入液面以下。
②F
中盛放试剂：氢氧化钠溶液，作用：吸收过量的氯气，防止污染环境。
【例题
1
】
如图所示是某学生设计的实验室制备并干燥
Cl
2
及吸收多余氯气的实验装置图，
请回答：
盛放试剂
饱和氯化钠溶液
浓硫酸
试剂的作用
除去氯气中的氯化氢
干燥氯气
5
(1)
指出上述图中的各处错误：
<
/p>
①_______________________________________
___；
②______________________
____________________；
③_____
______
_______________________________
；
④________________
__________________________。
(2)
在改进后的装置中，下列物质的作用分别是：
①饱和食盐水
__________________________
_________
；
②浓硫酸
_______________________________________
；
③NaOH
溶
液
____________________________________
。
(3)
制备实
验开始时，先检查装置的气密性，接下来的操作依次是
________
。
A
．向烧瓶中加入
MnO
2
粉末
B
．加热
C
．向烧瓶中加入浓盐酸
(4)
如果将过量二氧化锰与含
HCl
8.76
g
的浓盐酸混合加热，充分
反应后生成的氯气明显少
于
4.26 g
。其主要原因有：①
_____________________________
__
，
②____________
________________________________________。
(5)
为了提高浓盐酸的利用率，你对实验的建议是
_______________________
______
_________________________________________________<
/p>
。
(6)
圆底
烧瓶中发生反应的离子方程式是
_________________________
___
。
实验结束清洗仪器时，
为了减少烧瓶中残留氯气对环境的污染，
可以向烧瓶中加入的溶液是
________
，有关的离子方程式是
________________________
。
解析
(2)
先除
HCl
，后干燥，再收集，最后尾气吸收。
(3)
检查装置气密性后的操作顺序为
先加固体药品，
然后加入液体药品，最后加热。
(4)
题中所给盐酸中
HCl
的质量是
8.76 g
< br>，
但由于盐酸受热易挥发，且随反应的不断进行，盐酸浓度越来越小，变为稀盐酸
后不再与
MnO
2
反应，所以产生的<
/p>
Cl
2
的质量小于
4.26 g
。
(5)
为减少盐酸的
挥发，慢慢滴加浓盐酸，
6
用小火加热。
(6)
利用
< br>Cl
2
和
NaOH
溶液反应除多余的
Cl
2
。
答案
(1)①不能用稀盐酸，而应用浓盐酸
②应有加热装置，应用酒精灯加热
③
盛浓硫
酸和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒
④两洗气瓶里进气导管和出气导管的长短颠倒
(2)①除去
Cl
2
中的氯化
氢
②除去氯气中的水蒸气
③吸收多余的氯气
(3)ACB <
/p>
(4)
①加热使
HCl
< br>大量挥发
②浓盐酸变稀后不再发生反应
(5)
将浓盐酸慢慢滴下；加热用小火
＋
－
△
2
＋
(6)MnO
2
＋
4H
＋
2Cl
=====
Mn
＋
Cl
2
↑＋
2H
2
O
NaOH
溶液
Cl
2
＋
2OH
===Cl
＋
ClO
＋
H
2
O
、
H
＋
OH<
/p>
===H
2
O
变式训练
1
某研究小组为了制备
84
消毒液
(
主要
成分为
NaClO)
设计了如图装置。
并查阅到
下列资料：“卤素与水的反应是放热反应，在加热情况下卤素与碱液发生如下反
应：
3X
2
＋
－
7
0 ℃
－
－
6OH
=====
5X
＋
XO
3
＋
3H
2
O”。
＋
－
－
－
< br>－
回答下列问题：
(1)
装置中的试管内发生反应的离子方程式为
_________________________
_____________
__________________________________________________
_
。
(2)
装置中能否省去盛饱和
NaCl
溶液的洗气瓶？
________(
填“能”或“不能”，
下同
)
，
理
由是
_______________________________
。
(3)
装置中能否省去盛浓硫酸的洗
气瓶？
________
，理由是
<
/p>
________________________________________
____
。
(4)
< br>装置中能否省去盛冰水的烧杯？
________
，理由
是
___________________
_______
___________________________________________
。
解析
< br>本题具有较强的综合性，装置产生的
Cl
2
在冰水冷却下与
NaOH
发生反应制得消毒液。
7
运用该装
置必须通过饱和
NaCl
溶液除去
HC
l
，
否则
HCl
与
NaOH
反应将生成
NaCl
，
降低
NaClO
的纯度；但干燥装置可以省略，
因为少量水蒸气不会影响反应；冷却装置不可省略，因为
题
－
70 ℃
－
－
给信息：
氯气与水的反应是放热反应，
温度升高，
引起副反应：
3Cl
2
＋
6OH
=====
< br>5Cl
＋
ClO
3
＋
3H
2
O
。
答案
< br>(1)Cl
2
＋
2OH
===Cl
＋
ClO
＋
H
2
O
(2)
不能
氯气中混有的
HCl
气体进入试管中也会和氢氧化钠溶液反应，
降低了
NaClO
的产
量和纯度
(3)
能
少量水蒸气进入试管中不影响反应
(4)
不能
氯气与水的反应是放热反应，反应时温度升高，可能引起副反应，生成
NaClO
3
学习任务
2
卤素离子检验
【情景素材】
小明发现家里的不锈钢
盆在腌制食物后变得很容易就破损，
经查阅资料才发现原来是
C
l
惹
得祸。
为了保护不锈钢盆，你能利用厨房中现有的物品及调料检验
Cl
的存在吗？
提示
不能，检验
Cl
需要用
AgNO
3
，厨房内没有能使
Cl
沉淀的试剂。
卤素离子的检验
(1)
溶液中
Cl
的检验要排除其他离子的干扰，如
CO
3
、
PO
4
，但它们的银盐沉淀溶于稀
硝
酸。
①一般先在被测液中加入稀硝
酸酸化，以排除干扰离子。因为：加入
AgNO
3
溶液，
Ag
＋
Cl
==
=AgCl↓(白色
)
，
AgCl
沉淀是不溶于稀硝酸
的，
若在
Na
2
CO
3
溶液中加入
AgNO
3
溶液也会产生白色的
Ag
2
CO
3
沉淀，
< br>此沉淀可溶于稀硝酸。
2Ag
＋
CO
3
===Ag
2
< br>CO
3
↓，
Ag
2
CO
3
＋
< br>2H
===2Ag
＋
H
2
O
＋
CO
2
↑。
PO
4
也能
与
Ag
发生反应生成
Ag
3
PO
4
的黄色沉淀，此沉淀也可溶于稀硝酸。
②若被检液中有
SO
4
存在，由于<
/p>
SO
4
可以与
A
g
生成白色微溶物
Ag
2
SO
4
且不溶于稀硝酸，则
在检验
Cl
之前，需先用
Ba(NO<
/p>
3
)
2
溶液除去
SO
4
，再加入硝酸酸化的
AgNO
3
溶液检验
Cl
的
存在。
(
2)F
、
Br
、
I
的检验
－
－
－
－
2
－
－
2
－
2
－
＋
＋
＋
2
－
＋
＋
3
－
＋
－
< br>－
2
－
3
－
－
－
－
－
－
－
－
8
①F
：
加入浓硫酸，产生能腐蚀玻璃的气体。
②Br
：
a
．加入
AgNO
3
，产生不溶于稀硝酸的浅黄色沉淀；
b
< br>．加入氯水和
CCl
4
，振荡、
静置，下层液体呈橙红色。
③I
：
a<
/p>
．加入
AgNO
3
产生不溶于稀硝酸的黄色沉淀；
b
．加入氯水或溴水和
CCl
4
，振荡、
静置，下层呈紫红色；
c
．加入氯水
或溴水及淀粉溶液，溶液变蓝色。
【例题
2
】
下面是两位同学设计的证明碳酸钠样品中含氯化钠的实验方案。
甲：
取样品少许加入试管中，
加入适量
的蒸馏水使之溶解，
配成溶液，
然后加入
AgNO
3
溶液，
看是否有白色沉淀
生成。
乙：取样品少许加入试管中，加入适量的自来水使之溶
解，配成溶液，
然后滴加稀硝酸酸化
的
AgNO
3
溶液，看是否有白色沉淀生成。
(1)
两个方案均有不合理之处，请指出：
甲
_____________________
___________________
。
乙
__________________________________
________
。
(2)
合理的实验方案为
________________________
__________
。
解析
甲方案中没有用稀硝酸排除
CO
3
的干扰，
A
g
2
CO
3
也
是白色沉淀。乙方案中用自来水配
制溶液，自来水用氯气消毒，含有
Cl
，影响检验。
答案
(1)AgNO
3
溶液没有用稀硝酸酸化，
不能排除
< br>CO
3
的干扰
用自来水配制溶液引入
Cl
，
影响检验
(2)
取样品少许加入试管
中，加入适量的蒸馏水配成溶液，然后加入稀硝酸酸化的
AgNO
3
溶
液，看是否有白色沉淀生成
变式训练
2
下列叙述正确的是
(
)
A
．如果加
CCl
4
呈现紫红色，证明原溶液中存在
I
B
．凡能使湿润的碘化钾淀粉
试纸变为蓝色的气体一定是
Cl
2
<
/p>
C
．某溶液中加入
BaCl
2
溶液，产生不溶于稀
HNO
3
的白色沉淀，原溶液中一定含
Ag
D
．氢氟酸是弱酸，但会腐蚀玻璃
解析
I
不溶
于
CCl
4
，只有转化成
I
2
才可溶；能使湿润的
K
I
－淀粉试纸变蓝的气体不一定
是
Cl
2
，还有
O
3
、
NO
2
、<
/p>
Br
2
(g)
等
；
SO
4
也符合
C
选项。
9
2
－
－<
/p>
＋
－
2
－
－
－
2
－
－
－
－
答案
D
学习任务
3
(
核心素养
)
实验室制氯气的常考点<
/p>
一、知识要点
(1)
实验室制备
Cl
2
注意事项
①必须用浓盐酸，
MnO
2
与稀盐酸不反应。
②为了减少制得的
Cl
2
< br>中
HCl
的含量，所以加热温度不宜过高，减少
HCl
的挥发。
③实
验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的
Cl
2
，再拆卸装置，避免污染空气。
④尾气吸收时，
不能用澄清石灰水吸收
Cl
2
，因为溶
液中
Ca(OH)
2
浓度小，吸收不完
全。
(2)
气体净化装置的选择
气体净化装置的设计必须同时考虑主要成分和杂质成分的性质，
以便选择
适当的装置除去杂
质。用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时，氯气中混有
HCl
和水蒸气等杂质，除去氯气中的
HCl
可以用饱和食盐水
(
如下图中Ⅰ所示
)
；除去氯气中的水蒸气可用浓硫酸
(
如下图中Ⅱ所示
)
或干燥的
C
aCl
2
(
如下图中Ⅲ所示
)
。
(3)MnO
2
与浓
HCl<
/p>
反应特点
①浓盐酸中，部分
Cl
的化合价升高，
4
个
HCl
参加反应，被氧化的
Cl
为
2
个。
②随着反应的进行盐酸浓度变小，故
MnO
2<
/p>
足量时，盐酸不能完全反应，反应后溶液为盐酸
和
MnCl
2
混合液。
二、核心素养
尾气处理
?
提高学生科学态度与社会责任素养
净化装置选择
?
科学探究创新意识
< br>
【素养解题】
[
典例示范
]
某同学用以下装置制备并检验
Cl
2
的性质。下列说法正确的是
(
)
－
－
10
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