第2课时 氯气的实验室制法及氯离子的检验(基础课)
素养目标 初高衔接
掌握氯气的实验室制法和氯离子的检验，分析探究实验注意事项，促进“科学探究与创新意识”化学核心素养的发展。
知识点一 氯气的实验室制法
1．反应原理
(1)通常实验室制取氯气反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
(2)浓盐酸的作用是作还原剂，并起酸的作用；该反应中的氧化剂是MnO2。
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、B的名称为分液漏斗、圆底烧瓶。
(3)装置C的作用是除去Cl2中少量的HCl气体。
(4)装置D的作用是干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气)。
3．收集方法
(1)向上排空气法(氯气密度大于空气)。
(2)排饱和食盐水法(氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度很小，用此法可除去实验中挥发产生的氯化氢气体)。
4．验满方法
(1)将湿润的淀粉-碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。
(2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。
5．尾气处理
(1)仪器装置图中烧杯F中盛放的液体是NaOH溶液。
(2)该液体的作用是吸收过量的氯气，防止污染环境。
实验室用MnO2和浓盐酸制备Cl2的注意事项
(1)稀盐酸与MnO2不反应，制取氯气时必须选用浓盐酸；反应一段时间后浓盐酸变稀盐酸不能继续与MnO2反应，所制得氯气小于理论值，盐酸有剩余。另外，加热温度不宜过高，以减少氯化氢的挥发。
(2)制取的氯气有毒，且在加热时容易逸出，所以应选用分液漏斗，而不用长颈漏斗。
(3)尾气处理时，不能用澄清石灰水吸收氯气，因为澄清石灰水中的Ca(OH)2含量少，吸收不完全。
(4)实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的氯气，再拆装置，避免污染空气。
1．实验室中氯气的制备原理为
H(浓)2。
完成下列有关反应的离子方程式：
(1)MnO2和浓盐酸：__________________________________________________。
(2)Ca(ClO)2与浓盐酸：________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)KClO3与浓盐酸：_________________________________________________。
(4)KMnO4与浓盐酸：________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[答案] (1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2+＋Cl2↑＋2H2O
(2)ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O
＋5Cl－＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O
＋10Cl－＋16H＋===2Mn2+＋5Cl2↑＋8H2O
2．某研究性学习小组为了制取、收集纯净干燥的氯气并探究氯气的性质，设计了如图所示的实验装置：
请回答下列问题：
(1)整套实验装置的连接顺序是f接( )、( )接( )、( )接( )(填各接口处的字母)。
(2)E装置中制取氯气反应的离子方程式是_________________________________。
(3)B装置的作用是_____________________________________________________________________；
A装置中试剂X是_____________________________________________________________________。
(4)C装置中可观察到的现象是_____________________________________________________________________，
D装置中可观察到的现象是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析] (1)制得的Cl2中含有HCl、H2O(g)杂质，先依次通过饱和食盐水、浓硫酸除去杂质，再利用向上排空气法收集Cl2，接着通过碘化钾-淀粉溶液探究其性质，最后用氢氧化钠溶液吸收尾气。因此实验装置连接顺序为f接a、b接e、d接c。(2)E装置中为MnO2氧化浓盐酸制取Cl2的反应，离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2+＋Cl2↑＋2H2O。(3)B装置中盛装浓硫酸，作用是干燥Cl2；A装置中的试剂X是饱和食盐水，作用是除去HCl。(4)C装置中氯气置换出单质碘，因此溶液变为蓝色；D装置中氢氧化钠被氯气消耗，因此溶液的红色逐渐褪去。
[答案] (1)a b e d c (2)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2+＋Cl2↑＋2H2O (3)干燥Cl2 饱和食盐水 (4)溶液变蓝 溶液的红色逐渐褪去
知识点二 氯离子的检验
1．实验探究
溶液2～3 mL 实验现象 离子方程式
滴入几滴硝酸银溶液 加入足量稀硝酸
①稀盐酸 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 Cl－＋Ag＋===AgCl↓
②氯化钠溶液 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 Cl－＋Ag＋===AgCl↓
③碳酸钠溶液 有白色沉淀生成 沉淀溶解，有气泡产生 ＋2Ag＋===Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋CO2↑＋H2O
2．检验方法
(1)试剂：稀硝酸、AgNO3溶液。
(2)操作方法：未知溶液中先加稀硝酸酸化，再加AgNO3溶液。
(3)现象：产生白色沉淀。
(4)原理：Ag＋＋Cl－===AgCl↓。
(5)注意：加稀硝酸的目的是排除等离子的干扰。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)某溶液中滴加AgNO3溶液后有白色沉淀生成，则该溶液中一定含有Cl－。 ( )
(2)检验Cl2中是否混有HCl，可通入AgNO3溶液中，若有白色沉淀产生，说明Cl2中混有HCl。 ( )
(3)检验Na2CO3溶液中是否有NaCl杂质，可先加AgNO3溶液，再加过量的稀盐酸，若沉淀不溶解，则有NaCl杂质。 ( )
[答案] (1)× (2)× (3)×
2．有一包白色固体，它可能是KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种，进行下列实验：
①溶于水，得到无色溶液；
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，沉淀量减少但不完全消失，同时有气泡生成。
根据上述现象判断：
(1)白色固体中一定含有的成分是______________，可能含有的成分是________。
(2)请写出上述实验中有关反应的离子方程式： ____________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析] 三种物质溶于水均得到无色溶液，且相互之间不反应；加入AgNO3溶液生成白色沉淀，说明固体中可能含KCl、K2CO3或两者中的一种；滴加稀硝酸，沉淀量减少同时有气泡生成说明固体中含有K2CO3，沉淀不完全消失说明固体中含有KCl。
[答案] (1)KCl和K2CO3 KNO3 (2)Ag＋＋Cl－===AgCl↓、===Ag2CO3↓、Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋H2O＋CO2↑
1．在制氯气时有如下操作，操作顺序正确的是( )
①连接好装置，检查气密性；
②缓缓加热，加快反应，使气体均匀逸出；
③在圆底烧瓶中加入二氧化锰粉末；
④从盛有浓盐酸的分液漏斗中将浓盐酸缓缓滴入烧瓶中；
⑤将多余的Cl2用NaOH溶液吸收；
⑥用向上排空气法收集氯气。
A．①②③④⑤⑥ B．③④②①⑥⑤
C．①④③②⑥⑤ D．①③④②⑥⑤
D [确定实验室制取气体的操作顺序要注意：连接好装置后，要先检查气密性，后装药品；装药品的顺序是先加固体，后加液体；对于有毒的气体，一定要有尾气处理装置。]
2．自来水是用Cl2杀菌消毒的，不法商贩用自来水冒充蒸馏水出售，为辨真伪，可用下列哪一种试剂鉴别( )
A．酚酞溶液 B．FeCl3溶液
C．AgNO3溶液 D．NaOH溶液
C [自来水用Cl2杀菌消毒后会含有Cl－，加入AgNO3溶液后会产生白色沉淀而变浑浊。]
3．(教材互鉴·苏教必修第一册)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．用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液
D．用装置丁蒸干氯化锰溶液制得MnCl2·4H2O
C [A项应用酒精灯加热；B项应用饱和食盐水除去氯气中的少量氯化氢，且长管进气，短管出气；D项制MnCl2·4H2O时不能蒸干氯化锰溶液。]
4．通过下列装置制备氯气，并验证氯气的性质。
(1)写出高锰酸钾与浓盐酸反应的离子方程式：_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)注射器内水的作用是________________________________________________。
(3)实验结束后，通过U形管左侧的导气管通入CO2气体，作用是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)可以验证氯气具有氧化性的现象是____________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[答案] ＋16H＋＋10Cl－===2Mn2+＋5Cl2↑＋8H2O (2)湿润试纸和红纸 (3)赶尽装置内的氯气，让NaOH溶液完全吸收 (4)淀粉-碘化钾试纸变蓝
数智分层作业(十三) 氯气的实验室制法及氯离子的检验
(分值：35分)
(选择题只有一个选项符合题目要求，每小题2分)
1．下列关于利用二氧化锰和浓盐酸反应制备氯气的说法中错误的是( )
A．该反应是一个氧化还原反应，其中二氧化锰是氧化剂
B．该反应需要加热
C．该反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋4Cl－MnCl2＋2H2O＋Cl2↑
D．该方法是瑞典化学家舍勒最先发现的
C [该反应是一个氧化还原反应，其中二氧化锰是氧化剂，A正确；该反应需要加热，B正确；氯化锰是可溶性的盐，C错误；该方法是瑞典化学家舍勒最先发现的，D正确。]
2．在处理某污水处理厂的水样时，水质检验员取适量被检测的溶液于试管中，滴加适量的稀硝酸酸化，再滴入几滴AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则判断该溶液中含有( )
B．Ca2+ D．Cl－
D [A项跟硝酸反应生成水和二氧化碳，再滴加硝酸银溶液，无沉淀生成；B项，Ca2+和硝酸以及硝酸银都不反应；C项和硝酸以及硝酸银都不反应；D项，Cl－和Ag＋能反应生成难溶于硝酸的白色AgCl沉淀。]
3．已知KMnO4在常温下与浓盐酸反应生成Cl2，如图是用KMnO4与浓盐酸反应制取Cl2的简易装置，下列叙述不正确的是( )
A．在①中盛有饱和食盐水，用②收集Cl2
B．用①收集Cl2，②可防止NaOH溶液倒吸入试管①中
C．③用于吸收多余的Cl2，防止污染环境
D．用该装置收集到的Cl2中会混有HCl气体和水蒸气
A [根据导管的进出长短可知①用于收集Cl2，②用于防止NaOH溶液倒吸入①中，NaOH溶液吸收多余的Cl2，防止污染环境，①中收集到的Cl2不纯，混有HCl和水蒸气。]
4．某研究性学习小组的同学利用MnO2、浓盐酸反应来制取干燥的氯气并验证其有无漂白性，所用装置如图所示(可重复使用，不含制气装置)。下列说法正确的是( )
A．按气流流动的先后顺序，装置连接顺序依次为DACBE
B．按气流流动的先后顺序，装置连接顺序依次为DABAE
C．装置E的主要用途是制备NaClO
D．若实验中使用到装置C且有色布条褪色，则说明湿润的氯气有漂白性
B [用浓盐酸与MnO2加热制取Cl2，由于盐酸具有挥发性，在Cl2中含有HCl杂质及水蒸气，先通过装置D除去HCl，再通过装置A除去水蒸气，得到干燥纯净的氯气，然后通过B验证干燥的Cl2没有漂白性，最后通过NaOH溶液进行尾气处理，为防止装置E中水蒸气进入装置B中，在装置B、E之间还应加装一个装置A，故使用装置的先后顺序为DABAE，故A错误，B正确；装置E的主要用途是吸收多余的氯气，防止污染空气，故C错误；本实验的目的是验证干燥的Cl2是否有漂白性，故不需要使用装置C，且湿润的有色布条褪色是因为氯气与水反应生成的HClO有漂白性，故D错误。]
(选择题有一个或两个选项符合题目要求，每小题4分)
5．氯气可用作自来水厂的消毒剂，但使用过程中要注意防泄漏。如图为自来水厂一种预防和处理Cl2泄漏的方法。下列有关离子反应不正确的是( )
A．实验室用MnO2和浓盐酸反应制取氯气的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2+＋Cl2↑＋2H2O
B．铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2：Fe3+＋Fe===2Fe2+
C．吸收泄漏氯气的离子方程式为2Fe2+＋Cl2===2Cl－＋2Fe3+
D．氯气与水反应的离子方程式为Cl2＋H2O 2H＋＋Cl－＋ClO－
BD [B项，正确的离子方程式为2Fe3+＋Fe===3Fe2+; D项，HClO是弱酸，不能拆，氯气与水反应的离子方程式应为Cl2＋H2O H＋＋Cl－＋HClO。]
6．①～③是浸有相应溶液的滤纸条，该实验制备氯气的原理为KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O(已知：Fe3+和KSCN溶液反应会生成红色物质)。下列说法正确的是( )
A．①处先变红后褪色，证明氯气具有漂白性
B．②处变蓝，证明还原性：Cl－>I－
C．③处变红，证明氧化性：Cl2>Fe3+
D．与KClO3的反应中浓盐酸只体现了还原性
C [Cl2没有漂白性，A错误；②处变蓝，Cl2将I－氧化为I2，自身被还原为Cl－，可证明还原性：I－>Cl－，B错误；③处变红，即Cl2将Fe2+氧化为Fe3+，证明氧化性：Cl2>Fe3+，C正确；浓盐酸和KClO3的反应中，浓盐酸生成Cl2时表现出还原性，生成KCl时表现出酸性，即反应中浓盐酸体现了酸性和还原性，D错误。]
7．(11分)ClO2作为一种广谱型的消毒剂，将逐渐用来取代Cl2成为自来水的消毒剂。已知ClO2是一种易溶于水而难溶于有机溶剂的气体，实验室制备ClO2的原理是用亚氯酸钠固体与纯净的氯气反应：2NaClO2＋Cl2===2ClO2＋2NaCl。如图所示是实验室用于制备和收集一定量纯净的ClO2的装置(某些夹持装置和垫持用品省略)。其中E中盛有CCl4液体。
(1)仪器P的名称是________。(1分)
(2)写出装置A中烧瓶内发生反应的离子方程式： __________________________，
在该反应中，盐酸体现的性质为________________。(3分)
(3)B装置中所盛试剂是____________，作用是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。(3分)
(4)F处应选用的收集装置是________(填序号，下同)。(2分)
(5)以下是尾气吸收装置，能用于吸收多余ClO2气体，并能防止倒吸的装置是______。(2分)
[解析] A装置用浓盐酸和二氧化锰制取氯气，通过B装置除去浓盐酸挥发出的氯化氢，C中用浓硫酸除去水蒸气，得到干燥纯净的氯气在D中与亚氯酸钠固体反应生成二氧化氯，E中用CCl4除去未反应的氯气，F装置用来收集二氧化氯，G装置平衡压强，防止倒吸。
[答案] (1)分液漏斗 (2)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2+＋Cl2↑＋2H2O 酸性和还原性 (3)饱和食盐水 除去氯气中混有的氯化氢气体 (4)② (5)②④
8．(8分)“84”消毒液是生活中常用的消毒剂，可与硫酸溶液反应制取氯气，反应原理为NaClO＋NaCl＋H2SO4Na2SO4＋Cl2↑＋H2O；为探究氯气的性质，某同学利用此原理制氯气并设计了如下所示的实验装置。
(1)从①、②、③装置中选择合适的制氯气装置(A处)________(填序号)。(2分)
(2)装置B、C中依次放的是干燥的红色布条和湿润的红色布条，实验过程中该同学发现装置B中的布条也褪色，其原因可能是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________；
说明该装置存在明显的缺陷，请提出合理的改进方法：_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。(4分)
(3)氯气通入饱和NaHCO3溶液能产生无色气体，已知酸性：盐酸>碳酸>次氯酸，该实验证明氯气与水反应的生成物中含有________(填“盐酸”或“次氯酸”)。(2分)
[解析] (1)由NaClO＋NaCl＋H2SO4Na2SO4＋Cl2↑＋H2O可知，反应有液体参加，需要在加热条件下进行，故选装置②。(2)装置B中干燥的红色布条褪色，说明氯气中可能混有少量的水蒸气，氯气与水反应生成次氯酸而漂白，因此应在A和B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶，除去Cl2中的水蒸气。(3)氯气通入水溶液会反应生成盐酸和次氯酸，酸性：盐酸>碳酸>次氯酸，氯气通入饱和NaHCO3溶液能产生无色气体，证明氯气与水反应的生成物中含有盐酸。
[答案] (1)② (2)产生的氯气中含有水蒸气，会反应生成次氯酸 在装置A、B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶(或干燥装置) (3)盐酸
10 / 12第2课时 氯气的实验室制法及氯离子的检验(基础课)
素养目标 初高衔接
掌握氯气的实验室制法和氯离子的检验，分析探究实验注意事项，促进“科学探究与创新意识”化学核心素养的发展。
知识点一 氯气的实验室制法
1．反应原理
(1)通常实验室制取氯气反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
(2)浓盐酸的作用是______________________；该反应中的氧化剂是________。
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、B的名称为________、________。
(3)装置C的作用是____________________________。
(4)装置D的作用是________________________________。
3．收集方法
(1)向上排空气法(氯气密度大于空气)。
(2)排饱和食盐水法(氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度很小，用此法可除去实验中挥发产生的氯化氢气体)。
4．验满方法
(1)将湿润的淀粉-碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。
(2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。
5．尾气处理
(1)仪器装置图中烧杯F中盛放的液体是____________。
(2)该液体的作用是____________________________。
实验室用MnO2和浓盐酸制备Cl2的注意事项
(1)稀盐酸与MnO2不反应，制取氯气时必须选用浓盐酸；反应一段时间后浓盐酸变稀盐酸不能继续与MnO2反应，所制得氯气小于理论值，盐酸有剩余。另外，加热温度不宜过高，以减少氯化氢的挥发。
(2)制取的氯气有毒，且在加热时容易逸出，所以应选用分液漏斗，而不用长颈漏斗。
(3)尾气处理时，不能用澄清石灰水吸收氯气，因为澄清石灰水中的Ca(OH)2含量少，吸收不完全。
(4)实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的氯气，再拆装置，避免污染空气。
1．实验室中氯气的制备原理为
H(浓)2。
完成下列有关反应的离子方程式：
(1)MnO2和浓盐酸：__________________________________________________。
(2)Ca(ClO)2与浓盐酸：________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)KClO3与浓盐酸：_________________________________________________。
(4)KMnO4与浓盐酸：________________________________________________
_____________________________________________________________________。
2．某研究性学习小组为了制取、收集纯净干燥的氯气并探究氯气的性质，设计了如图所示的实验装置：
请回答下列问题：
(1)整套实验装置的连接顺序是f接( )、( )接( )、( )接( )(填各接口处的字母)。
(2)E装置中制取氯气反应的离子方程式是_________________________________。
(3)B装置的作用是____________________________________________________；
A装置中试剂X是_____________________________________________________。
(4)C装置中可观察到的现象是__________________________________________，
D装置中可观察到的现象是____________________________________________
_____________________________________________________________________。
知识点二 氯离子的检验
1．实验探究
溶液2～3 mL 实验现象 离子方程式
滴入几滴硝酸银溶液 加入足量稀硝酸
①稀盐酸 ______________ __________ ______________________
②氯化钠溶液 ______________ __________ ______________________
③碳酸钠溶液 ______________ ____________________ ______________________
2．检验方法
(1)试剂：稀硝酸、AgNO3溶液。
(2)操作方法：未知溶液中先加稀硝酸酸化，再加AgNO3溶液。
(3)现象：产生白色沉淀。
(4)原理：Ag＋＋Cl－===AgCl↓。
(5)注意：加稀硝酸的目的是排除等离子的干扰。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)某溶液中滴加AgNO3溶液后有白色沉淀生成，则该溶液中一定含有Cl－。 ( )
(2)检验Cl2中是否混有HCl，可通入AgNO3溶液中，若有白色沉淀产生，说明Cl2中混有HCl。 ( )
(3)检验Na2CO3溶液中是否有NaCl杂质，可先加AgNO3溶液，再加过量的稀盐酸，若沉淀不溶解，则有NaCl杂质。 ( )
2．有一包白色固体，它可能是KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种，进行下列实验：
①溶于水，得到无色溶液；
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，沉淀量减少但不完全消失，同时有气泡生成。
根据上述现象判断：
(1)白色固体中一定含有的成分是______________，可能含有的成分是________。
(2)请写出上述实验中有关反应的离子方程式： ____________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
1．在制氯气时有如下操作，操作顺序正确的是( )
①连接好装置，检查气密性；
②缓缓加热，加快反应，使气体均匀逸出；
③在圆底烧瓶中加入二氧化锰粉末；
④从盛有浓盐酸的分液漏斗中将浓盐酸缓缓滴入烧瓶中；
⑤将多余的Cl2用NaOH溶液吸收；
⑥用向上排空气法收集氯气。
A．①②③④⑤⑥ B．③④②①⑥⑤
C．①④③②⑥⑤ D．①③④②⑥⑤
2．自来水是用Cl2杀菌消毒的，不法商贩用自来水冒充蒸馏水出售，为辨真伪，可用下列哪一种试剂鉴别( )
A．酚酞溶液 B．FeCl3溶液
C．AgNO3溶液 D．NaOH溶液
3．(教材互鉴·苏教必修第一册)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．用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液
D．用装置丁蒸干氯化锰溶液制得MnCl2·4H2O
4．通过下列装置制备氯气，并验证氯气的性质。
(1)写出高锰酸钾与浓盐酸反应的离子方程式：_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)注射器内水的作用是________________________________________________。
(3)实验结束后，通过U形管左侧的导气管通入CO2气体，作用是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)可以验证氯气具有氧化性的现象是____________________________________
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