2022-2023学年苏教版2019高中化学必修1 专题三 第一单元 第1课时 氯气的发现与制备（学案+课时对点练 word版含解析）
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| 名称 | 2022-2023学年苏教版2019高中化学必修1 专题三 第一单元 第1课时 氯气的发现与制备（学案+课时对点练 word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 2.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-07-13 19:45:09 | ||
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文档简介
第一单元 氯气及氯的化合物
第1课时 氯气的发现与制备
[核心素养发展目标] 1.了解海水中的丰富资源和氯化钠作为重要工业原料的主要用途。2.掌握实验室制取氯气的方法，通过分析、推理，设计并完成实验。3.初步认识工业上电解饱和食盐水制取氯气的反应原理。
一、氯气的发现
1．氯元素的存在形式
海水中蕴含丰富的氯元素，主要以氯化钠、氯化镁等氯化物的形式存在，其单质氯气的化学性质非常活泼，在自然界中不存在游离态的氯，都以化合态的形式存在。
2．氯气的发现
(1)发现：1774年，瑞典化学家舍勒将软锰矿(主要成分是MnO2)与浓盐酸混合加热，意外地发现了一种具有强烈刺激性气味的黄绿色气体，受当时条件的限制未能确定这种气体。
(2)命名：1810年，英国化学家戴维仔细研究了这种黄绿色气体，并将其命名为氯气。
(1)海水中蕴含大量的氯元素，全部以化合态的形式存在( )
(2)用物理的方法，通过特殊的分离手段可以获取氯气( )
(3)在自然界中氯元素主要以NaCl、MgCl2、CaCl2等形式大量存在于海水中( )
(4)由于氯元素在自然界中存在很广，因而氯气很容易被发现( )
(5)氯气是无色无味的气体( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)×
二、氯气的实验室制法
1．反应原理
实验室常用MnO2和浓盐酸在加热条件下制备Cl2，化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
2．仪器装置
(1)气体发生装置类型：固＋液气。
(2)发生装置所用仪器A和B的名称分别为分液漏斗、圆底烧瓶。
3．收集方法
用向上排空气法，理由是氯气与空气不反应且密度比空气的大。
4．尾气处理
(1)仪器装置图中的烧杯内盛放的液体是NaOH溶液。
(2)该液体的作用是吸收过量的氯气，防止污染环境。
(1)实验室制备氯气的发生装置主要有铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、长颈漏斗( )
(2)收集氯气时，可通过观察集气瓶中是否充满黄绿色，判断是否收集满( )
(3)Cl2尾气可用饱和的澄清石灰水吸收处理( )
(4)MnO2与稀盐酸在加热条件下也可制取Cl2( )
(5)实验室用400 mL 10 mol·L－1的浓盐酸与足量MnO2反应可制得的Cl2的分子数为NA( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
查阅资料知氯气可溶于水，但在饱和食盐水中几乎不溶，Cl2可以与KI溶液反应置换出I2。
(1)利用MnO2与浓盐酸制取的Cl2中混有的杂质是什么？
提示 HCl、水蒸气。
(2)如何获取纯净的氯气？
提示 先将气体通过饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸除去水蒸气。
(3)实验室收集Cl2除了用向上排空气法还可以用什么方法？
提示 排饱和食盐水法。
(4)实验室收集Cl2除了观察颜色来验满，也可以用湿润的淀粉-KI试纸置于集气瓶口验满。试用化学方程式和必要的文字说明原因。
提示 Cl2＋2KI===2KCl＋I2,淀粉遇I2变蓝，若置于集气瓶口的湿润的淀粉-KI试纸变蓝即可验证Cl2已集满。
氯气的实验室制取流程及相应原理
三、氯气的工业制法
1.实验探究——模拟工业制备氯气
(1)电解装置和现象
(2)电解产物的验证
实验操作 实验现象 实验结论
试管移近酒精灯以后，发出“噗”的响声(或爆鸣声) 与电源负极相连的铁棒附近产生氢气
湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 与电源正极相连的石墨棒附近产生氯气
溶液颜色变红 左管溶液中有_NaOH产生
(3)实验结论
根据实验推断电解饱和食盐水的产物是H2、Cl2、NaOH溶液。
(4)电解原理
电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
2．氯碱工业
(1)含义：以电解饱和食盐水为基础制取氯气、烧碱等产品的工业。
(2)氯碱工业产品的用途
①Cl2：用于制取盐酸、漂白粉、饮用水消毒、有机合成(农药、药物)等。
②H2：用于生产盐酸、金属冶炼等。
③NaOH：工业生产中最常用的碱，主要用于有机合成、造纸、印染等。
(1)电解饱和食盐水时，在与电源正极、负极相连的电极上得到的气体体积比为1∶1( )
(2)电解饱和食盐水的过程中Na＋浓度减小( )
(3)电解饱和食盐水的工厂可以生产盐酸( )
(4)与电源正极相连的电极区有NaOH生成( )
(5)若生成标准状况下11.2 L氯气，则生成NaOH的质量为40 g( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√
1．下列有关氯碱工业的说法错误的是( )
A．氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础制取氯气等产品的工业
B．根据氯碱工业原理分析，若电解氯化钾溶液，则发生的反应为2KCl＋2H2O2KOH＋Cl2↑＋H2↑
C．氯碱工业中产生两种气体，一种是无色的，一种是黄绿色的
D．地球上的海水可以供人们使用，因此节约用水是没有意义的
答案 D
解析 D项，由于海水中含有较多的盐类，因此海水不能直接作为生活用水，而地球上淡水资源有限，因此节约用水对人类和其他生物的生存有着非常重要的意义。
2．工业上电解饱和食盐水制Cl2和实验室用MnO2与浓盐酸反应制Cl2相同的原理是( )
A．都是将负价的氯转变为零价的氯
B．都是将正价的氯转变为零价的氯
C．都是复分解反应
D．都是置换反应
答案 A
1．下列说法错误的是( )
A．电解饱和食盐水的工厂首先要将食盐进行除杂
B．与电源负极相连的电极上有氯气生成
C．实验室制备Cl2的方法是瑞典化学家舍勒最先发现的
D．用含0.4 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应生成Cl2的物质的量小于0.1 mol
答案 B
2．某化学小组用图示装置制取氯气，下列说法不正确的是( )
A．该装置图中至少存在三处明显错误
B．为了防止氯气污染空气，必须进行尾气处理
C．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
D．该实验中收集氯气的方法不正确
答案 D
解析 MnO2与浓盐酸在加热的条件下反应制备Cl2，图中缺少加热装置，实验时一般不用长颈漏斗，氯气有毒，不能直接排放到空气中，应有尾气处理装置，A、B正确；氯气可与碘化钾发生置换反应生成单质碘，淀粉遇碘单质变蓝色，C正确；氯气的密度比空气大，可以用向上排空气法收集，装置中的收集方法正确，D错误。
3．已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用如图所示的实验装置(夹持及加热装置已省略)来制备纯净、干燥的氯气，并探究它与金属的反应。每个虚线框表示一个装置单元，其中有错误的是( )
A．①和②处 B．②处
C．②和③处 D．②③④处
答案 D
解析 ①是制备氯气的装置，②是除去氯气中氯化氢杂质的装置，③是干燥装置，④是氯气与金属反应的装置。氯气可与NaOH溶液反应，除去氯气中的氯化氢应用饱和食盐水，②处错误；干燥气体时，应长导管进气，短导管出气，③处错误；未反应的气体不断增加会使容器因内部压强过大而发生爆炸，④处错误。
4．某实验兴趣小组利用如图所示装置进行电解饱和食盐水并检验其生成物的实验，当图中开关K闭合片刻后，请回答下列问题：
(1)电解饱和食盐水的化学方程式为________________________________________________。
(2)a为电源的________(填“正”或“负”)极；D中收集的气体是______________________。
(3)C试管盛放________________________溶液检测产物。溶液中A电极附近的现象为_____________________________________________________________________________。
答案 (1)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(2)负 氢气(或H2)
(3)淀粉碘化钾(其他合理答案均可) 有气泡产生，溶液由无色变为红色
解析 电解饱和食盐水产生NaOH、H2和Cl2，H2的密度比空气小，用向下排空气法收集，所以D中收集的气体是H2，而H2在与直流电源的负极相连的电极上产生，所以a为电源的负极，A电极上除了有氢气生成外，溶液中还生成NaOH，所以遇酚酞变红。b为电源的正极，B电极上产生氯气，可以用淀粉碘化钾溶液检验。
题组一 氯气的实验室制法
1．实验室利用浓盐酸和二氧化锰制氯气，制备装置中应使用分液漏斗而不能使用长颈漏斗，下列有关理由叙述错误的是( )
A．防止氯气扩散到空气中造成污染
B．便于控制加入盐酸的量
C．长颈漏斗便于添加液体
D．尽量避免氯化氢挥发到空气中
答案 C
解析 用分液漏斗既可防止氯化氢和氯气挥发污染环境，同时又可控制滴加盐酸的量和快慢，从而控制反应速率，提高盐酸的利用率。
2．为了在实验室制得干燥而纯净的氯气，正确的顺序是( )
A．第一步通过浓硫酸，第二步通过无水氯化钙
B．第一步通过浓硫酸，第二步通过饱和食盐水
C．第一步通过饱和食盐水，第二步通过浓硫酸
D．第一步通过碱石灰，第二步通过浓硫酸
答案 C
解析 实验室制取的氯气中通常含有HCl和水蒸气，结合氯气的性质可知先通过饱和食盐水除HCl，再通过浓硫酸除水蒸气。
3．(2022·江苏无锡高一月考)实验室用二氧化锰和浓盐酸来制取氯气，主要操作有：①将烧瓶固定在铁架台上；②把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯确定铁圈高度，固定铁圈放好石棉网；③用药匙向烧瓶中加二氧化锰，再向分液漏斗中加入浓盐酸，并将导气管放入集气瓶中；④检查装置的气密性；⑤在烧瓶上装好分液漏斗，连接好导气管。则最好的实验操作顺序是( )
A．①②③④⑤ B．②①③④⑤
C．②①④③⑤ D．②①⑤④③
答案 D
解析 实验需要先组装仪器，然后检查装置的气密性，若气密性良好，则可在组装好的装置中加入相应的药品，进行实验。本题在制取氯气时采用MnO2和浓盐酸在加热的条件下发生反应的方法，所以组装的装置首先要满足“加热烧瓶”这一要求，应该先放置酒精灯，再根据酒精灯的高度确定铁圈的位置，接着进行后续操作，正确的顺序为②①⑤④③。
4．在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。下列收集Cl2的装置正确的是( )
答案 C
解析 集气瓶中使用单孔橡胶塞塞紧，只能进气，不能排气，则瓶内压强增大到一定程度，可能将橡胶塞顶出，A项错误；Cl2的密度比空气大，故Cl2应从短管进，B项错误；该装置既能收集Cl2，又能进行尾气处理且防倒吸，C项正确。
题组二 氯气的工业制法
5．(2021·山西吕梁高一月考)关于电解饱和氯化钠溶液，下列叙述正确的是( )
A．电解时在与电源正极相连的电极上得到氯气，在与电源负极相连的电极上得到金属钠
B．在与电源正极相连的电极附近有黄绿色的气体产生
C．在与电极负极相连的电极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
D．电解一段时间后，将电解液全部转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
答案 B
解析 电解时在与电极负极相连的电极得到H2和NaOH，无单质钠产生，A错误；氯气在与电源正极相连的电极产生，B正确；在与电极负极相连的电极附近的溶液中滴入酚酞试液后呈红色，C错误；溶液中有NaOH，呈碱性，D错误。
6．下列关于电解氯化钠水溶液的说法不正确的是( )
A．电解产物为氯气和钠
B．电解过程中能产生黄绿色气体
C．电解一段时间后，将电解液全部转移到烧杯中，然后滴加石蕊试液，溶液呈蓝色
D．用排水法可以收集到较纯净的氢气
答案 A
7．下列关于氯气制备原理的说法不正确的是( )
A．电解饱和食盐水制氯气时，与电源正极相连的碳棒上方产生黄绿色气体
B．工业上制取氯气的原料是饱和食盐水
C．实验室制法和工业制法的反应实质是相同的
D．实验室制取氯气时最好大火加热使温度迅速升高
答案 D
解析 电解饱和食盐水制氯气时，Cl－在与电源正极相连的碳棒上转化为Cl2，A项正确；浓盐酸具有挥发性，实验室制取氯气时应缓缓加热以减少氯化氢的损失，D项错误。
8．某同学利用如图所示装置电解饱和食盐水，他在导气管b处收集到的气体不具有的特征是( )
A．呈黄绿色 B．有毒
C．密度小于空气 D．刺激性气味
答案 C
解析 电解饱和食盐水时，Cl－在与电源正极相连的碳棒上转化为Cl2，该气体的密度大于空气。
9．下列装置中验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是(电极均为石墨，Cl2能使淀粉-KI溶液变蓝)( )
答案 D
解析 向下排空气法收集的是氢气，故直流电源的左端是负极，右端是正极，A、C错误；淀粉碘化钾溶液变蓝可证明有氯气产生，氢氧化钠溶液不能验证Cl2的产生，B错误、D正确。
10．工业上用电解法制备烧碱和金属钠，化学反应原理如下：
反应1：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
反应2：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
下列有关说法错误的是( )
A．制备烧碱的副产物可用于制盐酸
B．电解2 L 0.5 mol·L－1NaCl溶液最多生成40 g NaOH
C．反应1、反应2产生的气体均可以直接排入空气中
D．电解58.5 g NaCl(熔融)最多生成11.2 L(标准状况下)Cl2
答案 C
解析 由反应1知制备烧碱的副产物是氢气和氯气，H2＋Cl22HCl，HCl溶于水即得盐酸，故A正确；电解2 L 0.5 mol·L－1 NaCl溶液，由反应1和钠元素守恒可得n(NaOH)＝n(NaCl)＝2 L×0.5 mol·L－1＝1 mol，m(NaOH)＝1 mol×40 g· mol－1＝40 g，所以最多生成40 g NaOH，故B正确；反应1、反应2产生的气体都含有氯气，氯气有毒，不能直接排入空气中，故C错误；电解58.5 g NaCl(熔融)，由反应2和氯元素守恒得n(Cl2)＝×n(NaCl)＝×＝ mol，标准状况下V(Cl2)＝ mol×22.4 L· mol－1＝11.2 L，故D正确。
11．实验室制取下列各组气体，所用气体发生装置相同的是( )
A．金属锌与稀硫酸反应制H2、大理石与稀盐酸反应制CO2
B．金属锌与稀硫酸反应制H2、氯酸钾和二氧化锰混合制O2
C．二氧化锰和浓盐酸混合制Cl2、大理石与稀盐酸反应制CO2
D．二氧化锰和浓盐酸混合制Cl2、金属锌与稀硫酸反应制H2
答案 A
解析 根据反应原理选择相应的装置：二氧化锰和浓盐酸制氯气、氯酸钾与二氧化锰混合制氧气，均需要加热，而金属锌和稀硫酸制H2和大理石与稀盐酸制CO2的反应不需要加热。
12．下列方法均可用来制备氯气，现欲制备相同条件下相同体积的氯气，消耗HCl最多的是( )
A．MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
B．2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2↑＋5Cl2↑＋8H2O
C．KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O
D．Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O
答案 A
解析 生成1 mol氯气，A消耗4 mol HCl，B消耗 mol HCl，C消耗2 mol HCl，D消耗
2 mol HCl，所以消耗HCl最多的为A。
13．下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验，能达到实验目的的是( )
A．用装置甲制取氯气
B．用装置乙除去氯气中的少量氯化氢
C．用装置丙分离未反应的二氧化锰和氯化锰溶液
D．用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O
答案 C
解析 二氧化锰与浓盐酸需要在加热的条件下反应制取氯气，A不正确；用装置乙除去氯气中的少量氯化氢应该用饱和氯化钠溶液，且气体应从长导管进短导管出，B不正确；二氧化锰不溶于水，因此分离二氧化锰和氯化锰溶液需要过滤，装置丙是过滤装置，C正确；溶液蒸干后不会带有结晶水，D不正确。
14．下图是用KClO3与浓盐酸反应制取氯气的简易装置，下列说法正确的是( )
A．A中固体也可以用高锰酸钾、重铬酸钾、二氧化锰等代替
B．装置C的作用是防倒吸
C．待没有气泡产生后，向A中加入足量AgNO3，根据沉淀质量可求出剩余盐酸的量
D．装置B盛放的是饱和食盐水，目的为除去HCl
答案 B
解析 浓盐酸和高锰酸钾、重铬酸钾均能发生反应，但浓盐酸与二氧化锰在常温下不反应，因此不能使用该装置，A项错误；反应得到的产物为KCl，向A中加入足量的AgNO3，生成AgCl沉淀，如盐酸过量，与AgNO3反应也生成AgCl沉淀，因此不能利用沉淀质量求出剩余盐酸的量，C项错误；装置B用于收集氯气，D项错误。
15．二氧化锰(MnO2)与浓盐酸混合加热可得到氯气，如图是制取Cl2并探究Cl2化学性质的装置图。
(1)圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为___________________________________________。
(2)若要得到干燥纯净的气体，则B中应盛放的试剂是________，作用是__________________；C中应盛放的试剂是________，作用是_______________________。
(3)E中若装有淀粉碘化钾溶液，能观察到的实验现象是_____________________________。
(4)Cl2的密度比空气________，且________(填“能”或“不能”)溶于水，难溶于饱和食盐水，因此可用________法或排饱和食盐水法收集。
(5)G中的试剂可为________。
答案 (1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑ (2)饱和食盐水 吸收混合气体中的HCl 浓硫酸 吸收混合气体中的水蒸气 (3)溶液变蓝
(4)大 能 向上排空气 (5)NaOH溶液(答案合理即可)
解析 (1)二氧化锰(MnO2)与浓盐酸混合加热可得到氯气：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑。(2)氯气中含有氯化氢和水蒸气，通过饱和食盐水可吸收氯化氢；通过浓硫酸可吸收水蒸气。(5)氯气可用氢氧化钠溶液吸收。
16．请用如图所示仪器，设计一个电解饱和食盐水并测定电解时产生的H2的体积和检验Cl2的实验装置(提示：Cl2可与KI反应生成I2，淀粉遇I2变蓝)。
(1)所选仪器连接时，各接口的顺序是A→_______→________→________；B→________→________→________(填字母)。
(2)证明产物是Cl2的实验现象是_________________________________________________。
(3)实验测得产生的氢气体积(已折算成标准状况)为5.60 mL，电解后溶液的体积恰好为
50.0 mL，则溶液中NaOH的物质的量浓度为________。
答案 (1)G F H D E C
(2)淀粉-KI溶液变蓝
(3)0.01 mol·L－1
解析 (1)用排水法测量产生H2的体积，A接储气瓶的G，F接H，把水排入量筒内，用量筒测量排出的水量，以测定产生H2的体积。B接洗气瓶的D，E接C，生成的Cl2与洗气瓶中的KI反应生成I2，淀粉遇I2变蓝，多余的Cl2用NaOH溶液吸收。(3)已知电解产生的H2的物质的量n(H2)＝＝2.5×10－4 mol，由2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑知，n(NaOH)＝2n(H2)＝5.0×10－4 mol，则c(NaOH)＝＝0.01 mol·L－1。
第1课时 氯气的发现与制备
[核心素养发展目标] 1.了解海水中的丰富资源和氯化钠作为重要工业原料的主要用途。2.掌握实验室制取氯气的方法，通过分析、推理，设计并完成实验。3.初步认识工业上电解饱和食盐水制取氯气的反应原理。
一、氯气的发现
1．氯元素的存在形式
海水中蕴含丰富的氯元素，主要以氯化钠、氯化镁等氯化物的形式存在，其单质氯气的化学性质非常活泼，在自然界中不存在游离态的氯，都以化合态的形式存在。
2．氯气的发现
(1)发现：1774年，瑞典化学家舍勒将软锰矿(主要成分是MnO2)与浓盐酸混合加热，意外地发现了一种具有强烈刺激性气味的黄绿色气体，受当时条件的限制未能确定这种气体。
(2)命名：1810年，英国化学家戴维仔细研究了这种黄绿色气体，并将其命名为氯气。
(1)海水中蕴含大量的氯元素，全部以化合态的形式存在( )
(2)用物理的方法，通过特殊的分离手段可以获取氯气( )
(3)在自然界中氯元素主要以NaCl、MgCl2、CaCl2等形式大量存在于海水中( )
(4)由于氯元素在自然界中存在很广，因而氯气很容易被发现( )
(5)氯气是无色无味的气体( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)×
二、氯气的实验室制法
1．反应原理
实验室常用MnO2和浓盐酸在加热条件下制备Cl2，化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
2．仪器装置
(1)气体发生装置类型：固＋液气。
(2)发生装置所用仪器A和B的名称分别为分液漏斗、圆底烧瓶。
3．收集方法
用向上排空气法，理由是氯气与空气不反应且密度比空气的大。
4．尾气处理
(1)仪器装置图中的烧杯内盛放的液体是NaOH溶液。
(2)该液体的作用是吸收过量的氯气，防止污染环境。
(1)实验室制备氯气的发生装置主要有铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、长颈漏斗( )
(2)收集氯气时，可通过观察集气瓶中是否充满黄绿色，判断是否收集满( )
(3)Cl2尾气可用饱和的澄清石灰水吸收处理( )
(4)MnO2与稀盐酸在加热条件下也可制取Cl2( )
(5)实验室用400 mL 10 mol·L－1的浓盐酸与足量MnO2反应可制得的Cl2的分子数为NA( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
查阅资料知氯气可溶于水，但在饱和食盐水中几乎不溶，Cl2可以与KI溶液反应置换出I2。
(1)利用MnO2与浓盐酸制取的Cl2中混有的杂质是什么？
提示 HCl、水蒸气。
(2)如何获取纯净的氯气？
提示 先将气体通过饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸除去水蒸气。
(3)实验室收集Cl2除了用向上排空气法还可以用什么方法？
提示 排饱和食盐水法。
(4)实验室收集Cl2除了观察颜色来验满，也可以用湿润的淀粉-KI试纸置于集气瓶口验满。试用化学方程式和必要的文字说明原因。
提示 Cl2＋2KI===2KCl＋I2,淀粉遇I2变蓝，若置于集气瓶口的湿润的淀粉-KI试纸变蓝即可验证Cl2已集满。
氯气的实验室制取流程及相应原理
三、氯气的工业制法
1.实验探究——模拟工业制备氯气
(1)电解装置和现象
(2)电解产物的验证
实验操作 实验现象 实验结论
试管移近酒精灯以后，发出“噗”的响声(或爆鸣声) 与电源负极相连的铁棒附近产生氢气
湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 与电源正极相连的石墨棒附近产生氯气
溶液颜色变红 左管溶液中有_NaOH产生
(3)实验结论
根据实验推断电解饱和食盐水的产物是H2、Cl2、NaOH溶液。
(4)电解原理
电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
2．氯碱工业
(1)含义：以电解饱和食盐水为基础制取氯气、烧碱等产品的工业。
(2)氯碱工业产品的用途
①Cl2：用于制取盐酸、漂白粉、饮用水消毒、有机合成(农药、药物)等。
②H2：用于生产盐酸、金属冶炼等。
③NaOH：工业生产中最常用的碱，主要用于有机合成、造纸、印染等。
(1)电解饱和食盐水时，在与电源正极、负极相连的电极上得到的气体体积比为1∶1( )
(2)电解饱和食盐水的过程中Na＋浓度减小( )
(3)电解饱和食盐水的工厂可以生产盐酸( )
(4)与电源正极相连的电极区有NaOH生成( )
(5)若生成标准状况下11.2 L氯气，则生成NaOH的质量为40 g( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√
1．下列有关氯碱工业的说法错误的是( )
A．氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础制取氯气等产品的工业
B．根据氯碱工业原理分析，若电解氯化钾溶液，则发生的反应为2KCl＋2H2O2KOH＋Cl2↑＋H2↑
C．氯碱工业中产生两种气体，一种是无色的，一种是黄绿色的
D．地球上的海水可以供人们使用，因此节约用水是没有意义的
答案 D
解析 D项，由于海水中含有较多的盐类，因此海水不能直接作为生活用水，而地球上淡水资源有限，因此节约用水对人类和其他生物的生存有着非常重要的意义。
2．工业上电解饱和食盐水制Cl2和实验室用MnO2与浓盐酸反应制Cl2相同的原理是( )
A．都是将负价的氯转变为零价的氯
B．都是将正价的氯转变为零价的氯
C．都是复分解反应
D．都是置换反应
答案 A
1．下列说法错误的是( )
A．电解饱和食盐水的工厂首先要将食盐进行除杂
B．与电源负极相连的电极上有氯气生成
C．实验室制备Cl2的方法是瑞典化学家舍勒最先发现的
D．用含0.4 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应生成Cl2的物质的量小于0.1 mol
答案 B
2．某化学小组用图示装置制取氯气，下列说法不正确的是( )
A．该装置图中至少存在三处明显错误
B．为了防止氯气污染空气，必须进行尾气处理
C．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
D．该实验中收集氯气的方法不正确
答案 D
解析 MnO2与浓盐酸在加热的条件下反应制备Cl2，图中缺少加热装置，实验时一般不用长颈漏斗，氯气有毒，不能直接排放到空气中，应有尾气处理装置，A、B正确；氯气可与碘化钾发生置换反应生成单质碘，淀粉遇碘单质变蓝色，C正确；氯气的密度比空气大，可以用向上排空气法收集，装置中的收集方法正确，D错误。
3．已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用如图所示的实验装置(夹持及加热装置已省略)来制备纯净、干燥的氯气，并探究它与金属的反应。每个虚线框表示一个装置单元，其中有错误的是( )
A．①和②处 B．②处
C．②和③处 D．②③④处
答案 D
解析 ①是制备氯气的装置，②是除去氯气中氯化氢杂质的装置，③是干燥装置，④是氯气与金属反应的装置。氯气可与NaOH溶液反应，除去氯气中的氯化氢应用饱和食盐水，②处错误；干燥气体时，应长导管进气，短导管出气，③处错误；未反应的气体不断增加会使容器因内部压强过大而发生爆炸，④处错误。
4．某实验兴趣小组利用如图所示装置进行电解饱和食盐水并检验其生成物的实验，当图中开关K闭合片刻后，请回答下列问题：
(1)电解饱和食盐水的化学方程式为________________________________________________。
(2)a为电源的________(填“正”或“负”)极；D中收集的气体是______________________。
(3)C试管盛放________________________溶液检测产物。溶液中A电极附近的现象为_____________________________________________________________________________。
答案 (1)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(2)负 氢气(或H2)
(3)淀粉碘化钾(其他合理答案均可) 有气泡产生，溶液由无色变为红色
解析 电解饱和食盐水产生NaOH、H2和Cl2，H2的密度比空气小，用向下排空气法收集，所以D中收集的气体是H2，而H2在与直流电源的负极相连的电极上产生，所以a为电源的负极，A电极上除了有氢气生成外，溶液中还生成NaOH，所以遇酚酞变红。b为电源的正极，B电极上产生氯气，可以用淀粉碘化钾溶液检验。
题组一 氯气的实验室制法
1．实验室利用浓盐酸和二氧化锰制氯气，制备装置中应使用分液漏斗而不能使用长颈漏斗，下列有关理由叙述错误的是( )
A．防止氯气扩散到空气中造成污染
B．便于控制加入盐酸的量
C．长颈漏斗便于添加液体
D．尽量避免氯化氢挥发到空气中
答案 C
解析 用分液漏斗既可防止氯化氢和氯气挥发污染环境，同时又可控制滴加盐酸的量和快慢，从而控制反应速率，提高盐酸的利用率。
2．为了在实验室制得干燥而纯净的氯气，正确的顺序是( )
A．第一步通过浓硫酸，第二步通过无水氯化钙
B．第一步通过浓硫酸，第二步通过饱和食盐水
C．第一步通过饱和食盐水，第二步通过浓硫酸
D．第一步通过碱石灰，第二步通过浓硫酸
答案 C
解析 实验室制取的氯气中通常含有HCl和水蒸气，结合氯气的性质可知先通过饱和食盐水除HCl，再通过浓硫酸除水蒸气。
3．(2022·江苏无锡高一月考)实验室用二氧化锰和浓盐酸来制取氯气，主要操作有：①将烧瓶固定在铁架台上；②把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯确定铁圈高度，固定铁圈放好石棉网；③用药匙向烧瓶中加二氧化锰，再向分液漏斗中加入浓盐酸，并将导气管放入集气瓶中；④检查装置的气密性；⑤在烧瓶上装好分液漏斗，连接好导气管。则最好的实验操作顺序是( )
A．①②③④⑤ B．②①③④⑤
C．②①④③⑤ D．②①⑤④③
答案 D
解析 实验需要先组装仪器，然后检查装置的气密性，若气密性良好，则可在组装好的装置中加入相应的药品，进行实验。本题在制取氯气时采用MnO2和浓盐酸在加热的条件下发生反应的方法，所以组装的装置首先要满足“加热烧瓶”这一要求，应该先放置酒精灯，再根据酒精灯的高度确定铁圈的位置，接着进行后续操作，正确的顺序为②①⑤④③。
4．在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。下列收集Cl2的装置正确的是( )
答案 C
解析 集气瓶中使用单孔橡胶塞塞紧，只能进气，不能排气，则瓶内压强增大到一定程度，可能将橡胶塞顶出，A项错误；Cl2的密度比空气大，故Cl2应从短管进，B项错误；该装置既能收集Cl2，又能进行尾气处理且防倒吸，C项正确。
题组二 氯气的工业制法
5．(2021·山西吕梁高一月考)关于电解饱和氯化钠溶液，下列叙述正确的是( )
A．电解时在与电源正极相连的电极上得到氯气，在与电源负极相连的电极上得到金属钠
B．在与电源正极相连的电极附近有黄绿色的气体产生
C．在与电极负极相连的电极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
D．电解一段时间后，将电解液全部转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
答案 B
解析 电解时在与电极负极相连的电极得到H2和NaOH，无单质钠产生，A错误；氯气在与电源正极相连的电极产生，B正确；在与电极负极相连的电极附近的溶液中滴入酚酞试液后呈红色，C错误；溶液中有NaOH，呈碱性，D错误。
6．下列关于电解氯化钠水溶液的说法不正确的是( )
A．电解产物为氯气和钠
B．电解过程中能产生黄绿色气体
C．电解一段时间后，将电解液全部转移到烧杯中，然后滴加石蕊试液，溶液呈蓝色
D．用排水法可以收集到较纯净的氢气
答案 A
7．下列关于氯气制备原理的说法不正确的是( )
A．电解饱和食盐水制氯气时，与电源正极相连的碳棒上方产生黄绿色气体
B．工业上制取氯气的原料是饱和食盐水
C．实验室制法和工业制法的反应实质是相同的
D．实验室制取氯气时最好大火加热使温度迅速升高
答案 D
解析 电解饱和食盐水制氯气时，Cl－在与电源正极相连的碳棒上转化为Cl2，A项正确；浓盐酸具有挥发性，实验室制取氯气时应缓缓加热以减少氯化氢的损失，D项错误。
8．某同学利用如图所示装置电解饱和食盐水，他在导气管b处收集到的气体不具有的特征是( )
A．呈黄绿色 B．有毒
C．密度小于空气 D．刺激性气味
答案 C
解析 电解饱和食盐水时，Cl－在与电源正极相连的碳棒上转化为Cl2，该气体的密度大于空气。
9．下列装置中验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是(电极均为石墨，Cl2能使淀粉-KI溶液变蓝)( )
答案 D
解析 向下排空气法收集的是氢气，故直流电源的左端是负极，右端是正极，A、C错误；淀粉碘化钾溶液变蓝可证明有氯气产生，氢氧化钠溶液不能验证Cl2的产生，B错误、D正确。
10．工业上用电解法制备烧碱和金属钠，化学反应原理如下：
反应1：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
反应2：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
下列有关说法错误的是( )
A．制备烧碱的副产物可用于制盐酸
B．电解2 L 0.5 mol·L－1NaCl溶液最多生成40 g NaOH
C．反应1、反应2产生的气体均可以直接排入空气中
D．电解58.5 g NaCl(熔融)最多生成11.2 L(标准状况下)Cl2
答案 C
解析 由反应1知制备烧碱的副产物是氢气和氯气，H2＋Cl22HCl，HCl溶于水即得盐酸，故A正确；电解2 L 0.5 mol·L－1 NaCl溶液，由反应1和钠元素守恒可得n(NaOH)＝n(NaCl)＝2 L×0.5 mol·L－1＝1 mol，m(NaOH)＝1 mol×40 g· mol－1＝40 g，所以最多生成40 g NaOH，故B正确；反应1、反应2产生的气体都含有氯气，氯气有毒，不能直接排入空气中，故C错误；电解58.5 g NaCl(熔融)，由反应2和氯元素守恒得n(Cl2)＝×n(NaCl)＝×＝ mol，标准状况下V(Cl2)＝ mol×22.4 L· mol－1＝11.2 L，故D正确。
11．实验室制取下列各组气体，所用气体发生装置相同的是( )
A．金属锌与稀硫酸反应制H2、大理石与稀盐酸反应制CO2
B．金属锌与稀硫酸反应制H2、氯酸钾和二氧化锰混合制O2
C．二氧化锰和浓盐酸混合制Cl2、大理石与稀盐酸反应制CO2
D．二氧化锰和浓盐酸混合制Cl2、金属锌与稀硫酸反应制H2
答案 A
解析 根据反应原理选择相应的装置：二氧化锰和浓盐酸制氯气、氯酸钾与二氧化锰混合制氧气，均需要加热，而金属锌和稀硫酸制H2和大理石与稀盐酸制CO2的反应不需要加热。
12．下列方法均可用来制备氯气，现欲制备相同条件下相同体积的氯气，消耗HCl最多的是( )
A．MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
B．2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2↑＋5Cl2↑＋8H2O
C．KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O
D．Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O
答案 A
解析 生成1 mol氯气，A消耗4 mol HCl，B消耗 mol HCl，C消耗2 mol HCl，D消耗
2 mol HCl，所以消耗HCl最多的为A。
13．下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验，能达到实验目的的是( )
A．用装置甲制取氯气
B．用装置乙除去氯气中的少量氯化氢
C．用装置丙分离未反应的二氧化锰和氯化锰溶液
D．用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O
答案 C
解析 二氧化锰与浓盐酸需要在加热的条件下反应制取氯气，A不正确；用装置乙除去氯气中的少量氯化氢应该用饱和氯化钠溶液，且气体应从长导管进短导管出，B不正确；二氧化锰不溶于水，因此分离二氧化锰和氯化锰溶液需要过滤，装置丙是过滤装置，C正确；溶液蒸干后不会带有结晶水，D不正确。
14．下图是用KClO3与浓盐酸反应制取氯气的简易装置，下列说法正确的是( )
A．A中固体也可以用高锰酸钾、重铬酸钾、二氧化锰等代替
B．装置C的作用是防倒吸
C．待没有气泡产生后，向A中加入足量AgNO3，根据沉淀质量可求出剩余盐酸的量
D．装置B盛放的是饱和食盐水，目的为除去HCl
答案 B
解析 浓盐酸和高锰酸钾、重铬酸钾均能发生反应，但浓盐酸与二氧化锰在常温下不反应，因此不能使用该装置，A项错误；反应得到的产物为KCl，向A中加入足量的AgNO3，生成AgCl沉淀，如盐酸过量，与AgNO3反应也生成AgCl沉淀，因此不能利用沉淀质量求出剩余盐酸的量，C项错误；装置B用于收集氯气，D项错误。
15．二氧化锰(MnO2)与浓盐酸混合加热可得到氯气，如图是制取Cl2并探究Cl2化学性质的装置图。
(1)圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为___________________________________________。
(2)若要得到干燥纯净的气体，则B中应盛放的试剂是________，作用是__________________；C中应盛放的试剂是________，作用是_______________________。
(3)E中若装有淀粉碘化钾溶液，能观察到的实验现象是_____________________________。
(4)Cl2的密度比空气________，且________(填“能”或“不能”)溶于水，难溶于饱和食盐水，因此可用________法或排饱和食盐水法收集。
(5)G中的试剂可为________。
答案 (1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑ (2)饱和食盐水 吸收混合气体中的HCl 浓硫酸 吸收混合气体中的水蒸气 (3)溶液变蓝
(4)大 能 向上排空气 (5)NaOH溶液(答案合理即可)
解析 (1)二氧化锰(MnO2)与浓盐酸混合加热可得到氯气：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑。(2)氯气中含有氯化氢和水蒸气，通过饱和食盐水可吸收氯化氢；通过浓硫酸可吸收水蒸气。(5)氯气可用氢氧化钠溶液吸收。
16．请用如图所示仪器，设计一个电解饱和食盐水并测定电解时产生的H2的体积和检验Cl2的实验装置(提示：Cl2可与KI反应生成I2，淀粉遇I2变蓝)。
(1)所选仪器连接时，各接口的顺序是A→_______→________→________；B→________→________→________(填字母)。
(2)证明产物是Cl2的实验现象是_________________________________________________。
(3)实验测得产生的氢气体积(已折算成标准状况)为5.60 mL，电解后溶液的体积恰好为
50.0 mL，则溶液中NaOH的物质的量浓度为________。
答案 (1)G F H D E C
(2)淀粉-KI溶液变蓝
(3)0.01 mol·L－1
解析 (1)用排水法测量产生H2的体积，A接储气瓶的G，F接H，把水排入量筒内，用量筒测量排出的水量，以测定产生H2的体积。B接洗气瓶的D，E接C，生成的Cl2与洗气瓶中的KI反应生成I2，淀粉遇I2变蓝，多余的Cl2用NaOH溶液吸收。(3)已知电解产生的H2的物质的量n(H2)＝＝2.5×10－4 mol，由2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑知，n(NaOH)＝2n(H2)＝5.0×10－4 mol，则c(NaOH)＝＝0.01 mol·L－1。