11-12版高中化学全程学习方略配套课件：2.1.1氯气的生产原理和性质（苏教版必修1）

(共113张PPT)
【典例1】(2011·徐州高一检测)如图所示
为制取氯气的实验装置：
已知：烧瓶中盛放的固体是MnO2，氯化氢气体极易溶于水，
氯气溶于水，但不溶于饱和食盐水。请回答下列问题：
(1)盛放药品前，检验此装置的气密性的方法为_________。
(2)分液漏斗中盛放的液体是______，打开活塞K，将分液漏
斗中的液体加入烧瓶中，关闭分液漏斗的活塞，点燃酒精灯，
烧瓶中反应的化学方程式为_________。
(3)D中盛放的液体是____，其作用为_______。
(4)B中盛放的液体是____，收集氯气完毕，所进行的操作为
________，B装置的作用是______________。
【思路点拨】解答本题要明确以下三点：
【自主解答】(1)欲检验装置的气密性，首先应营造一个密闭的气体环境，所以装置A中分液漏斗的活塞应关闭。烧杯D中的导管应没入水中。因为检验的是整套装置的气密性，活塞K关闭时检查的是A、B装置的气密性。活塞K打开时检验的主要是A、C、D装置的气密性。
(2)题目中提供的烧瓶中盛放的固体是MnO2，因此分液漏斗中盛装的液体为浓盐酸。
(3)烧杯D中盛装的药品是为了吸收多余的Cl2，防止尾气污染空气，常用的药品是NaOH溶液。
(4)装置A烧瓶中会产生HCl，而Cl2在饱和食盐水中的溶解度很小，因此用饱和食盐水来除掉混合气中的HCl。收集氯气完毕后，撤掉酒精灯，此时反应尚未停止，仍然在产生Cl2，这样关闭活塞K，由于气体的压强增大，会将B装置中的水挤压到长颈漏斗中，于是装置B就起到了储气的作用。
答案：(1)将D装置中导管出口浸没在水面下，关闭分液漏斗活塞，关闭K。加热A装置，长颈漏斗中液面上升(B瓶中液面下降)；打开K，加热A装置，D装置中有气泡冒出，撤火后烧杯D的导管中液面上升，说明装置不漏气
(2)浓盐酸
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
(3)氢氧化钠溶液 吸收多余的氯气
(4)饱和食盐水 关闭活塞K，撤去酒精灯 贮存多余的氯气，防止氯气污染环境
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【互动探究】欲收集到干燥纯净的氯气，你对此装置进行一些改进，在下面的方框内画出改进的装置图，并标出装置中所盛放的药品。
提示：从装置B中出来的Cl2中尚含有水蒸气，因此在收集干燥的Cl2前需用浓硫酸将水蒸气除掉，可以在B、C装置之间连接一个盛有浓硫酸的洗气瓶。如图：
【变式训练】某化学小组用如图所示装置制取氯气，下列说法正确的是( )
A．该装置图中只存在两处错误
B．该实验中收集氯气的方法正确
C．为了防止氯气污染空气，必须用饱和食盐水进行尾气处理
D．在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉碘化钾试纸可以证明是否有氯气逸出
【解析】选D。该装置图中存在三处明显错误：①未用酒精灯加热；②由于盐酸易挥发、产生的氯气易从长颈漏斗中逸出，从而造成空气污染，所以应该用分液漏斗，而不应该用长颈漏斗；③缺少尾气吸收装置，所以A选项错误；由于氯气的密度比空气大，所以可以采取向上排空气法收集，导气管应长管为进气口，短管为出气口，B选项错误；C选项不能用饱和食盐水处理Cl2，应用NaOH溶液，错误；检验氯气可以用湿润的淀粉碘化钾试纸，若试纸变蓝，则说明氯气逸出，D选项正确。
【典例2】如图是某研究性学习小组利用实验室制氯气的装置设计制取氯水并进行相关实验。
(1)A装置中发生反应的化学方程式为_______。
(2)氯气能使湿润的红色布条褪色。对于使红色布条褪色的物质，同学们的看法不一致，认为氯水中存在的几种粒子都有可能。请你设计实验，得出正确结论。
①提出假设
假设一：_______________________________。
假设二：_______________________________。
假设三：_______________________________。
假设四：H2O使红色布条褪色。
②设计实验方案
基于提出的假设，设计出实验方案(不需要作答)
③实验过程
实验①：__________________________________；
实验②：__________________________________。
实验③：把红色布条放在水里，布条不褪色。
④得出结论：______________________________。
(3)这套装置的缺点是_______，如何改进，画出改进的实验装置图。
【思路点拨】解答本题要注意以下两点：
【自主解答】(1)A装置用于实验室制取氯气，B装置用水吸收氯气制取氯水。(2)氯气能使湿润的红色布条褪色，说明氯水中的成分都可能具有漂白性，可以分别进行实验验证，将干燥的红色布条分别置于氯气、盐酸和水中看红色布条是否褪色，若不褪色，则反证HClO具有漂白性。(3)氯气有毒，能够污染空气，而且氯气在水中的溶解度比较小，若用盛水的敞口烧杯直接吸收氯气，不可避免地有一部分氯气逸出，污染空气，所以改进方法是：将烧杯改成带有塞子的广口瓶，最后再接一个盛有NaOH溶液的尾气吸收装置，为了防止倒吸，将导气管换成一个倒置的漏斗，并且使液面刚好没过漏斗边缘。
答案：(1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)①氯气使红色布条褪色 HClO使红色布条褪色
盐酸使红色布条褪色
③把红色干布条放入充满氯气的集气瓶中，布条不褪色
把红色布条放入稀盐酸中，红色布条不褪色
④次氯酸使布条褪色
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(3)会造成环境污染
(或其他合理答案)
【互动探究】请设计一个简单的实验，证明氯水中含有盐酸。
提示：证明氯水中含有盐酸，即证明氯水中含有H+和Cl-，可以分别向氯水中加入碳酸钠溶液和硝酸银溶液看是否有气泡和白色沉淀产生。
【变式训练】氯水不稳定，要现用现配，下列吸收氯气制备氯水的装置最合理的是( )
【解析】选D。氯气有毒，所以制备氯水时需要密封体系或有能够吸收氯气的尾气处理装置，A和B装置容易造成污染。C装置为密封体系，当氯气的量达到一定程度时，装置内会因压强增大而使瓶塞迸出，容易造成危险。
【典例】如图是电解饱和NaCl溶液的
实验装置，X是铁电极、Y是石墨电极，
a是饱和NaCl溶液，同时在两边各滴入
几滴酚酞试液。下列有关实验的说法
正确的是(已知氢气难溶于水，而氯气
能溶于水)
A．X电极产生的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
B．X电极溶液变红色，且有刺激性气味气体产生
C．若将X、Y两极产生的气体收集起来，其体积比略大于1∶1
D．电解后，将溶液混匀，电解前后溶液的pH未发生变化
【思路点拨】解答本题要明确以下两点：
【自主解答】选C。电解饱和NaCl溶液时，与电源负极相连的电极X上产生H2和NaOH，与电源正极相连的电极Y上产生氯气，反应的化学方程式为：2NaCl+2H2O 2NaOH+
Cl2↑+H2↑。Y电极产生的氯气能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，A选项错误；NaOH能够使酚酞试液变红色，H2为无色无味气体，B选项错误；由于氯气能够部分溶于水，所以其体积偏小，C选项正确；电解后，生成NaOH溶液，碱性增强，溶液的pH变大，D选项错误。
通电
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【互动探究】该实验装置在设计上存在一处明显的缺陷，你能够指出并提出改进措施吗？
提示：由于氯气有毒，能够污染空气，所以应该在电极Y出气口处接一个盛放NaOH溶液的尾气吸收装置，吸收多余的氯气，防止氯气逸出污染空气。
【变式训练】如图所示装配仪器，接通直流电源，电解的是未精制的饱和食盐水(含有Ca2+、Mg2+、SO42-及泥沙等杂质)，结果很快在某一电极附近出现浑浊现象。造成浑浊的难溶物主要是( )
A．碳酸镁 B．硫酸钙
C．氢氧化镁 D．碳酸钙
【解析】选C。未精制的饱和食盐水中含有Ca2+、Mg2+、SO42-及泥沙等杂质，阴极H+放电，产生OH-，OH-和Mg2+反应生成Mg(OH)2白色沉淀，而使阴极附近出现浑浊现象。
【典例】某校化学实验兴趣小组欲采用如图所示的实验装置制备Cl2，同时进行与氯气有关的某些实验，按要求回答问题。
(1)A是浓盐酸，B为二氧化锰，将A滴入B中时发生反应的化学方程式为________；
(2)氯气的水溶液称“氯水”，氯水中含有多种分子和离子，因此氯水有多重性质，下列有关新制氯水的说法中正确的是_______；
A.新制氯水呈黄绿色，且有刺激性气味，说明氯水中含有Cl2
B.新制氯水滴在pH试纸上，试纸先变红色后褪色，说明氯水中含有Cl2
C.新制氯水中加入AgNO3溶液，有白色沉淀，说明氯水中含有Cl-
D.新制氯水滴到Na2CO3溶液中，有气体产生，说明氯水中含有H+
(3)甲同学用含有0.2 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应制Cl2，结果制得的Cl2体积(标准状况下)小于1.12 L，导致该结果的主要原因是：___________。
(4)在实验室中，乙同学欲用如图的装置净化氯气，则瓶①②中应盛放的试剂分别是①______，②_____(填试剂名称)。
(5)漂白粉暴露在空气中变质的原因是 (用化学方程式表示) _________。
【错因剖析】
【标准答案】
(1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+2H2O+Cl2↑
(2)A、C、D
(3)氯化氢挥发和反应中消耗HCl导致盐酸浓度降低，不能继续与MnO2反应
(4)饱和食盐水 浓硫酸
(5)Ca(ClO)2+CO2+H2O====CaCO3+2HClO，
2HClO 2HCl+O2↑
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光照
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1．实验室制取氯气可以有以下途径，用化学方程式表示如下，其中实验室最常用的是( )
A．8HCl+K2Cr2O7====2KCl+Cr2O3+4H2O+3Cl2↑
B．16HCl(浓)+2KMnO4====2MnCl2+8H2O+2KCl+5Cl2↑
C．4HCl(浓)+MnO2 MnCl2+2H2O+Cl2↑
D．6HCl+KClO3====KCl+3H2O+3Cl2↑
【解析】选C。实验室一般用二氧化锰和浓盐酸在加热条件下制备氯气。
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2.下列说法不正确的是(　)
①钠、氢气都能在氯气中燃烧生成白色烟雾
②铜丝在氯气中燃烧，生成蓝绿色的氯化铜
③液氯就是氯气的水溶液，它能使干燥的有色布条褪色
④久置的氯水，因氯气几乎完全挥发，剩下的就是水
A.① B.①② C.①④ D.①②③④
【解析】选D。产物若是以固体小颗粒形式存在，现象就是烟，若是以小液滴形式存在，现象就是雾。钠在氯气中燃烧产物是氯化钠固体小颗粒，所以现象是白烟；而氢气在氯气中燃烧产物是氯化氢，遇空气中的水蒸气形成小液滴，现象是白雾。铜丝在氯气中燃烧产物是棕黄色固体小颗粒，所以现象是棕黄色烟。液氯是液态的氯气，久置的氯水剩下的是稀盐酸。
3．将Cl2制成漂白粉的主要目的是( )
①使它转变成较易溶于水的物质
②转变成较稳定、便于贮存的物质
③提高氯的质量分数
④提高漂白能力
A.①② B.②③④ C.②③ D.②
【解析】选D。氯气有毒，不容易贮存、运输，通常把氯气通入石灰乳中，制成漂白粉。
4．弗里茨·哈伯称Cl2为化学战中的“死亡之风”。实验室制取Cl2时，吸收多余Cl2的吸收剂最好选用( )
A．水 B．饱和Ca(OH)2溶液
C．浓NaOH溶液 D．稀NaOH溶液
【解析】选C。吸收多余的Cl2可以选用足量的碱液，Ca(OH)2微溶于水，饱和Ca(OH)2溶液的浓度小，稀NaOH溶液浓度也小，吸收效果差，所以最好选用浓NaOH溶液，其反应的化学方程式为2NaOH+Cl2=====NaCl+NaClO+H2O。
5．氯气是一种重要的化工原料，在生产和生活中应用十分广泛，制取氯气也有多种方法。
(1)写出实验室制取氯气的化学方程式______________。
(2)KMnO4跟浓盐酸在室温下制氯气的反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)=====2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，该反应_____(填“是”或“不是”)氧化还原反应。
(3)历史上曾用“地康法”制氯气。这一方法是用CuCl2作催化剂，在450 ℃利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气。这一反应的化学方程式为________。
(4)从氯元素的化合价看，以上三种方法的共同点是
______________________。
【解析】(1)实验室用MnO2和浓盐酸反应制取氯气，在该反应中氯元素的化合价由-1价变成0价；(2)在KMnO4跟浓盐酸反应中，氯元素的化合价也由-1价变成0价，所以属于氧化还原反应；(3)氯化氢和氧气是反应物，氯气和水是生成物，然后配平即得相应的化学方程式，在该反应中氯元素的化合价也是由-1价变成0价。
答案：(1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)是
(3)O2+4HCl 2Cl2+2H2O
(4)氯元素的化合价都由-1价变成0价
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一、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分)
1．新制氯水与久置氯水相比较，下列结论不正确的是( )
A．颜色相同
B．前者能使有色布条褪色
C．都含有H+
D．加AgNO3溶液都能生成白色沉淀
【解析】选A。新制氯水中含有Cl2、HClO、H2O、Cl－、ClO－、H+和OH－七种微粒，呈黄绿色，HClO能使有色布条褪色，Cl－能与AgNO3溶液反应生成AgCl白色沉淀。久置的氯水，由于HClO光照分解成盐酸和氧气，其主要成分是稀盐酸，含H2O、Cl－、H+和OH－四种微粒，不含Cl2，所以无色，不含HClO，所以不能使有色布条褪色，含Cl－，能与AgNO3溶液反应生成AgCl沉淀。
2．在氯水中存在多种分子和离子，它们在不同的反应中表现出各自的性质。下列实验现象和结论一致且正确的是
( )
A．加入有色布条，一会儿有色布条褪色，说明溶液中有Cl2存在
B．溶液呈黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2分子存在
C．加入盐酸酸化后再加AgNO3溶液产生白色沉淀，说明有Cl-存在
D．加入NaOH溶液，氯水黄绿色消失，说明有HClO分子存在
【解析】选B。氯水成分的多样性决定了其性质的多重性，氯水的漂白性是由HClO体现的，HClO能使有色布条褪色，而干燥的Cl2不能，有色布条褪色不能说明有Cl2存在，A项错误；盐酸中也含有Cl-，加入盐酸酸化，引入了Cl-，再加入AgNO3溶液产生白色沉淀，不能说明氯水中有Cl-存在，C项错误；HClO、HCl和Cl2都能够和NaOH溶液反应，因为只有氯气是黄绿色的，氯水的黄绿色消失，只能说明Cl2被消耗了，不足以说明HClO分子的存在，D项错误。
3．(2011·海口高一检测)实验室用MnO2和浓盐酸为原料制备并收集干燥、纯净的Cl2，下列装置中合理的是( )
【解析】选B。一套完整的气体制备装置包括发生装置、洗气净化装置、收集装置和尾气处理装置，A装置中无净化和尾气吸收装置，C中反应装置没有用酒精灯加热，D装置无净化和尾气处理装置。
4．(2011·湛江高一检测)已知反应：①2Cl2+HgO====HgCl2
+X，②X+H2O====2Y，其中X是一种黄绿色气体。下列说法中不正确的是( )
A．Y能使湿润的有色布条褪色
B．反应①是置换反应
C．用强光照射Y时，Y会发生分解反应
D．反应②不是氧化还原反应
【解析】选B。根据质量守恒定律，由反应①可知X为Cl2O，
由反应②可知Y为HClO，所以反应可以表示为：
①2Cl2+HgO====HgCl2+Cl2O，②Cl2O+H2O====2HClO。HClO
具有漂白性，能够使湿润的有色布条褪色，A选项正确；
反应①只有单质参加，没有单质生成，不是置换反应，
B选项错误；HClO具有不稳定性，光照受热会分解，C选项
正确；Cl2O和HClO中氯元素的化合价都是+1价，氧元素都
是-2价，反应前后化合价没有发生变化，不是氧化还原反
应，D选项正确。
5．已知只有浓盐酸与MnO2在加热的条件下才能反应产生
Cl2。稀盐酸与MnO2不反应。12 mol/L的浓盐酸50 mL与足
量的MnO2在加热条件下反应，可以制得的Cl2的物质的量
为( )
A．0.3 mol
B．小于0.15 mol
C．在0.15 mol到0.3 mol之间
D．0.15 mol
【解析】选B。根据方程式MnO2+4HCl(浓) MnCl2+
Cl2↑+2H2O，n(HCl)=12 mol/L×0.05 L＝0.6 mol，HCl如果完全反应的话将生成0.15 mol Cl2，而实际上随着反应的进行，盐酸的浓度越来越小，而稀盐酸和MnO2不反应，所以得到的Cl2的物质的量必定小于0.15 mol。
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二、非选择题(本题包括3小题，共30分)
6．(10分)某化工厂用氯气与氢氧化钙生产漂白粉。该厂出厂产品说明书如下：
(1)漂白粉的有效成分是___________(填化学式)。
(2)生产漂白粉的原理是(用化学方程式表示)__________。
(3)“密封避光保存于阴凉处，随用随配”是因为漂白粉有效成分与空气中CO2、H2O反应生成不稳定的次氯酸而易失效。生成次氯酸的化学方程式为___________。
【解析】工业上通常是以Cl2和石灰乳为原料制漂白粉，其反应的化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2====CaCl2+Ca(ClO)2
+2H2O，其主要成分是Ca(ClO)2和CaCl2的混合物，起漂白作用的是Ca(ClO)2，所以其有效成分是Ca(ClO)2。漂白粉久置于空气中会吸收空气中的CO2和H2O变成HClO，HClO不稳定，在光照或加热条件下容易分解而失效。
答案：(1)Ca(ClO)2
(2)2Cl2+2Ca(OH)2====CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(3)Ca(ClO)2+H2O+CO2====CaCO3+2HClO
7．(10分)目前我国工业上生产Cl2大多采用电解饱和食盐水法。原理如图。
(1)若粗盐中仅含有Ca2+、Mg2+两种杂质离子。精制提纯时，备用的除杂试剂有：A．盐酸 B．Na2CO3溶液 C．NaOH溶液，请你正确排列加入的顺序：_____、_____、______。(填编号)
(2)通电一段时间，连接电源正极的石墨棒上得到的是_______，如何检验？_____________________。
【解析】此为电解饱和食盐水与粗盐提纯相结合的试题。除杂的原则是：除杂试剂需过量，过量试剂需除尽。除去Ca2+需用碳酸钠，除去Mg2+需用NaOH，而过量的碳酸钠和氢氧化钠均可用盐酸除去，所以试剂加入顺序是C→B→A或B→C→A。与电源正极相连的一极得到的是氯气，检验氯气用湿润的淀粉KI试纸。
答案：(1)C B A(或B C A)
(2)Cl2(或氯气) 用湿润的淀粉KI试纸靠近此电极产生的气体，若试纸变蓝，证明是氯气
【方法技巧】粗盐精制的过程
8．(10分)(挑战能力)某学生设计了如图所示的实验装置用于制备纯净干燥的氯气。
(1)指出上述装置图中的几处错误。
①铁架台上少酒精灯。
②_____________________________________________。
③_____________________________________________。
④_____________________________________________。
⑤_____________________________________________。
(2)实验前要检验装置的气密性，写出操作方法：
______________________________________________。
【解析】制取氯气不能用稀盐酸，洗气装置中导管均应长进短出，所以B中导管错。由于氯气的密度比空气的密度大，所以收集氯气应用向上排空气法，导管也应长进短出。最后的尾气处理装置为一封闭装置，这是错误的。
答案：(1)②B中导管短进长出
③C中导管一样长
④D中没有通气的导管
⑤制氯气用了稀盐酸
(2)关闭分液漏斗的旋塞，将D中导管通入水中，微热烧瓶。若导管口有气泡产生，且停止加热后导管内形成一段水柱，说明装置气密性良好
请从下图中选用必要的装置进行电解饱和食盐水的实验，要求测定产生的氢气的体积，并检验氯气(氯气有毒，可以用NaOH溶液吸收，氯气可以和碘化钾反应生成碘单质)。
(1)U形管中发生反应的化学方程式是___________。
(2)设计上述气体实验装置时，各接口的正确连接顺序为：A接_______、_______接_______；B接_______、 _______接_______。
(3)证明产物中有Cl2的实验现象是________。
(4)已知电解后测得产生H2的体积为44.8 mL(已经折算成标准状况)，电解后溶液的体积为50 mL，此时溶液中NaOH的物质的量浓度为__________。
【解析】A极为阴极，产生H2，测定氢气的体积可以用排水法，而最后产生氢气的体积为44.8 mL，所以应该选择100 mL
的量筒，A接口连接顺序应为：A接G、F接H；B极为阳极，产生Cl2，检验Cl2可以用淀粉碘化钾溶液，最后将多余的Cl2用NaOH溶液吸收，防止污染空气，所以B接口连接顺序应为：B接D、E接C。n(H2)＝ ＝0.002 mol，由方程式：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，n(NaOH)＝2n(H2)＝0.002 mol×2＝0.004 mol，c(NaOH)＝ ＝
0.08 mol/L。
通电
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答案：(1)2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
(2)G F H D E C
(3)淀粉碘化钾溶液变蓝
(4)0.08 mol/L
通电
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