课时1 氯气的发现与制备
1.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。正确的实验操作顺序是( )
A.①②③④⑤ B.②①③④⑤
C.②①④③⑤ D.②①⑤④③
2.某实验小组欲制备干燥、纯净的氯气,装置如图所示,有关实验操作或叙述错误的是( )
A.该实验无需在烧瓶中添加沸石防止暴沸
B.用该装置可收集到纯净的氯气
C.a、b两种溶液分别为饱和食盐水和浓硫酸
D.尾气吸收装置中生成的盐有NaCl、NaClO
3.实验室利用如图所示装置制备氯气,图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置,其中错误的是( )
A.①②③ B.①②④
C.②③④ D.①③④
4.实验室制氯气的反应如下:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,该反应在盐酸浓度下降或加热条件不足时,反应会逐渐停止进行。若采用以下两种方式进行实验:
①用含HCl 146 g的浓盐酸与足量的MnO2加热反应;②用87 g MnO2与足量浓盐酸加热反应。
所得的氯气( )
A.①比②多 B.②比①多
C.一样多 D.无法比较
5.某化学小组用如图所示装置制取氯气。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.该实验中收集氯气的方法不正确
C.为了防止氯气污染空气,必须进行尾气处理
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Cl2逸出
6.关于电解氯化钠溶液,下列叙述正确的是( )
A.电解时在阳极(接电源正极)得到氯气,在阴极(接电源负极)得到金属钠
B.在阳极附近有黄绿色的气体产生
C.在阴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
7.电解100 g溶质质量分数为26%的饱和食盐水,生成0.1 mol H2后,溶液中NaOH的质量分数约是( )
A.8.02% B.8.00%
C.8.63% D.8.21%
8.
如图是用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A中发生反应的化学方程式为KClO3+6HCl(浓)===3Cl2↑+KCl+3H2O
C.待没有气泡产生后,向A中加入足量AgNO3溶液,根据沉淀质量可求出剩余HCl的量
D.装置A中分液漏斗可以换为长颈漏斗
9.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
10.电解饱和食盐水:2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH,当生成4 mol NaOH时(a为饱和食盐水),下列说法正确的是( )
A.在X极生成2 mol Cl2
B.在X极生成2 mol H2
C.在Y极生成4 mol Cl2
D.NaOH在Y极生成
11.下列关于氯气制取方法的说法中,不正确的是( )
A.电解饱和食盐水制氯气时,与电源正极相连的石墨棒上方充满黄绿色气体
B.工业上用电解饱和食盐水的方法制取氯气的同时得到烧碱
C.实验室制法和电解饱和食盐水制法的化学方程式是不同的
D.实验室制取氯气时,最好大火加热,使温度迅速升高
12.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
13.实验室中常用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气。某化学兴趣小组为制取、收集较为纯净、干燥的氯气,设计了如图所示的实验装置。
请回答下列问题。
(1)仪器X的名称为____________,其中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)装置B中盛有饱和食盐水,用来除去Cl2中的HCl,装置C中的试剂为________,作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)改正装置D:________________________________________________________________________。
(4)装置E中的试剂可以为____________,反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
14.某校化学兴趣小组的同学用如图所示仪器设计了一个电解饱和食盐水并测定电解产生的H2的体积和检验氯气的实验装置。已知:Cl2可与KI反应生成I2和KCl,淀粉遇I2变蓝。请回答下列问题。
(1)连接仪器时,各接口的连接顺序是:A接________(填接口字母,下同)、________接________;B接________、________接________。
(2)证明有Cl2产生的实验现象是________________________________。
(3)实验测得产生的H2的体积为5.6 mL(标准状况下),电解后溶液的体积恰好为50 mL,则该溶液中NaOH的物质的量浓度为______。
15.某课外活动小组利用如图所示装置制取氯气,提供的试剂:浓盐酸、饱和食盐水、氢氧化钠溶液、高锰酸钾固体、水。反应的化学方程式为
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
(1)装置M中盛放的试剂是________;H中盛放的试剂是____________。
(2)收集Cl2时,关闭弹簧夹________和弹簧夹________,打开弹簧夹________。
(3)尾气处理时,关闭弹簧夹a和弹簧夹________,打开弹簧夹________。处理尾气选用的试剂为________________。
(4)用含0.032 mol HCl的浓盐酸跟足量高锰酸钾固体反应,产生Cl2的物质的量应________(填“大于”“等于”或“小于”)0.01 mol。
16.在实验室中利用二氧化锰与浓盐酸反应制备干燥、纯净的氯气,所用装置如图所示:
(1)连接上述装置的正确顺序(填各接口处的字母):E接________;________接________;________接________;________接________。
(2)装置中,饱和食盐水的作用是________________________;NaOH溶液的作用是________________________。
(3)化学实验中常用湿润的淀粉 KI试纸检验是否有Cl2产生。如果有Cl2产生,可观察到____________,反应的化学方程式为________________________________。
(4)写出下列反应的化学方程式:
①气体发生装置中进行的反应:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②NaOH溶液中发生的反应:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
17.某研究性学习小组设计了用氧化浓盐酸的方法制取氯气的实验,其实验装置如图:
(1)写出圆底烧瓶中发生反应的化学方程式:
________________________________________________________________________。
(2)如果将过量的二氧化锰与20 mL 12 mol·L-1的盐酸混合加热,充分反应后生成的氯气明显少于0.06 mol。其主要的原因有
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________。
(3)L的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
B的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)为了提高浓盐酸的利用率,你对实验的建议是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
18.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。溶液中A电极附近的现象为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
1.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。本题在制备氯气时采用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。
2.答案:B
解析:Cl2的发生装置为固、液混合加热装置,不需要加沸石,A正确;装有NaOH溶液的烧杯与集气瓶相连,会使收集到的Cl2中混有水蒸气,B错误;a溶液为饱和食盐水,用来吸收Cl2中的HCl,b溶液为浓硫酸,用来干燥Cl2,C正确;尾气处理发生的化学反应:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,生成的盐有NaCl、NaClO,D正确。
3.答案:C
解析:题中应用饱和食盐水除去氯化氢,不能用氢氧化钠溶液,因为氢氧化钠可以与氯气反应,故②不正确;干燥装置应长导管进气,否则浓硫酸会被压入其右侧装置中,故③不正确;澄清石灰水中Ca(OH)2浓度较低,无法完全吸收氯气,应用氢氧化钠溶液吸收氯气,且需要防倒吸,故④不正确。故为C。
4.答案:B
解析:二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气,①随反应的进行盐酸的浓度减小,变为稀盐酸后则不再反应,生成的氯气小于1mol;②87gMnO2与足量浓盐酸加热反应,可生成1mol氯气,则生成的氯气的物质的量②比①多。
5.答案:B
解析:装置中未用酒精灯加热,应该用分液漏斗,没有尾气吸收装置,共3处明显错误。
6.答案:B
解析:A错,C错,阴极得到H2和NaOH,无单质钠产生;D错,溶液中有NaOH,呈碱性。
7.答案:C
解析:根据方程式2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,得:m(NaOH)=0.2mol×40g·mol-1=8g,m(H2)=0.1mol×2g·mol-1=0.2g,m(Cl2)=0.1mol×71g·mol-1=7.1g。w(NaOH)=×100%≈8.63%。
8.答案:B
解析:浓盐酸与二氧化锰在常温下不反应,A项错误;KClO3与浓盐酸反应生成氯化钾、氯气和水,化学方程式为KClO3+6HCl(浓)===3Cl2↑+KCl+3H2O,B项正确;反应产物中的KCl也会和AgNO3溶液反应生成AgCl,因此不能利用沉淀质量求出剩余HCl的量,C项错误;装置A为生成Cl2的装置,若换为长颈漏斗,Cl2易逸出,D项错误。
9.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。
10.答案:B
解析:X电极与电源的负极相连,作阴极,Y电极与电源的正极相连,作阳极,结合离子的放电顺序和电解原理解答。X电极与电源的负极相连,作阴极,氢离子放电,当生成4molNaOH时,在X极生成2molH2,A错误,B正确;Y电极与电源的正极相连,作阳极,氯离子放电,当生成4molNaOH时,在Y极生成2molCl2,C错误;NaOH在X极生成,D错误。
11.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石墨棒上转化为Cl2,A正确,B、C正确;浓盐酸具有挥发性,实验室制取氯气时,应缓缓加热以减少浓盐酸的损失,D错误。
12.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,而地球上的淡水资源有限,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。
13.答案:(1)圆底烧瓶 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O (2)浓硫酸 干燥氯气 (3)导气管应长进短出 (4)NaOH溶液(或其他合理答案) Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O(与前一空对应)
解析:(2)制得的氯气中还混有水蒸气,故装置C中的试剂为浓硫酸,作用是干燥氯气。(3)D装置用来收集Cl2,因氯气的密度大于空气的密度,应用向上排空气法收集,导气管应长进短出。(4)氯气有毒,直接排放会污染空气,可用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气,反应的化学方程式为Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
14.答案:(1)G F H D E C (2)淀粉KI溶液变蓝 (3)0.01mol·L-1
解析:(1)A接G、F接H,产生的H2把水排入量筒内,用量筒测量出排出的水的体积,即为产生的H2的体积;B接D、E接C,产生的Cl2与KI反应生成I2和KCl,淀粉遇I2变蓝,多余的Cl2用NaOH溶液吸收。(3)由题可得,电解产生的H2的物质的量为=0.00025mol,由2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑可知,n(NaOH)=2n(H2)=0.0005mol,则c(NaOH)=0.0005mol÷0.05L=0.01mol·L-1。
15.答案:(1)浓盐酸 饱和食盐水 (2)a c b (3)b c 氢氧化钠溶液 (4)小于
解析:(1)装置M中应为浓盐酸,G中应为高锰酸钾固体,H中应为饱和食盐水,装置P是尾气处理装置,该烧杯中的试剂是氢氧化钠溶液。(2)收集Cl2时,先关闭弹簧夹a和c,打开弹簧夹b,生成的Cl2会将饱和食盐水压入烧杯D中,从而将Cl2收集在H中。(3)尾气处理时关闭弹簧夹a和弹簧夹b,打开弹簧夹c,多余的Cl2就会被P中的氢氧化钠溶液吸收。(4)根据化学方程式可知,若含0.032molHCl的浓盐酸完全反应会生成0.01molCl2,但由于浓盐酸具有挥发性,有一部分HCl会挥发出来,且在反应过程中盐酸会变稀,从而使生成的氯气的物质的量小于0.01mol。
16.答案:(1)C D A B H G F
(2)除去氯气中的HCl杂质 吸收过量的氯气
(3)试纸变蓝 2KI+Cl2===2KCl+I2
(4)①MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
②2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O
解析:(1)按照制备气体的“发生装置→净化装置→收集装置→尾气处理装置”的顺序可确定装置连接顺序。制得的Cl2中混有HCl和水蒸气,先用饱和食盐水除去HCl,然后通过浓硫酸进行干燥;由于Cl2的密度比空气大,收集Cl2时导管应长进短出;Cl2有毒,最后用NaOH溶液进行尾气处理,故连接顺序为E→C→D→A→B→H→G→F。
(2)装置中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl杂质;NaOH溶液的作用是吸收过量的Cl2。
(3)湿润的淀粉KI试纸遇Cl2时发生反应:Cl2+2KI===2KCl+I2,淀粉遇I2变蓝色。
17.答案:(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2↑
(2)①反应中随着HCl消耗,盐酸变稀,稀盐酸不能与MnO2反应 ②加热时有部分HCl挥发而损失
(3)恒压条件下确保浓盐酸顺利滴下 利用Cl2在饱和食盐水中溶解度很小的性质来贮存Cl2
(4)将浓盐酸慢慢滴下;加热时用小火慢慢加热等
解析:实验室制取Cl2时,使用浓盐酸和MnO2混合加热反应,随着反应进行,浓盐酸变稀,反应停止;另外浓盐酸挥发,也导致其浓度降低,因此为防止浓盐酸挥发,可将浓盐酸慢慢滴下,同时用小火慢慢加热。
18.答案:(1)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
(2)负 氢气(或H2)
(3)淀粉—碘化钾(或淀粉—碘化钠等其他合理答案均可)
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极上除了有氢气产生外,溶液中还产生NaOH,所以遇酚酞溶液变红。b为电源的正极,B极上产生氯气,可以用淀粉—碘化钾溶液检验。