高中化学新人教版必修1第2章 第2节 课时2 氯气的实验室制法及Cl的检验学案.docx
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高中化学新人教版必修1第2章第2节课时2氯气的实验室制法及Cl的检验学案
课时2 氯气的实验室制法及Cl-的检验
发展目标
体系构建
1.结合Cl2的实验室制法(发生、除杂、收集、尾气处理)归纳一般气体制法的一般思路,培养学生“科学探究与创新意识,科学态度与社会责任”核心素养。
2.结合Cl-的检验方法,归纳一般离子的检验方法及其思路,培养学生“证据推理与模型认知”的核心素养。
一、氯气的制法
1.氯气的实验室制法
(1)反应原理:
实验室用MnO2和浓盐酸加热反应制取Cl2,反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O,离子方程式为MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O。
(2)实验装置
请回答
①仪器a的名称分液漏斗,仪器b的名称圆底烧瓶。
②Cl2的收集方法是向上排空气法。
③烧杯中NaOH溶液的作用是吸收多余的Cl2、以防污染环境。
利用上述装置收集的Cl2纯净吗?
有什么杂质?
若得到干燥纯净Cl2上述装置如何改进?
[提示] 上述装置收集的Cl2不纯,有HCl和H2O(g)。
在上述装置A、B之间依次连接盛有饱和食盐水的洗气瓶除HCl和盛有浓H2SO4的洗气瓶干燥Cl2。
2.实验室制取气体装置的设计模型
二、Cl-的检验
1.实验探究
实验现象
离子方程式
加入AgNO3溶液
加入稀硝酸
稀盐酸
产生白色沉淀
沉淀不溶解
Ag++Cl-===AgCl↓
NaCl
溶液
产生白色沉淀
沉淀不溶解
Ag++Cl-===AgCl↓
Na2CO3溶液
产生白色沉淀
沉淀溶解,放出无色气体
2Ag++CO
===Ag2CO3↓、
Ag2CO3+2H+===2Ag++CO2↑+H2O
2.氯离子的检验方法
(1)操作方法:
向未知溶液中先加AgNO3溶液,再加稀硝酸。
(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CO
等离子的干扰。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)实验室制取干燥、纯净的氯气,可依次通过浓硫酸、饱和食盐水。
( )
(2)尾气Cl2可以用澄清石灰水吸收。
( )
(3)Cl2中的HCl可以通过NaOH溶液除去。
( )
(4)溶液中加AgNO3溶液,有白色沉淀,说明溶液中一定含Cl-或CO
。
( )
[答案]
(1)×
(2)× (3)× (4)×
2.实验室用如图所示装置来制取少量氯气,下列说法正确的是( )
A.容器A中加入的是稀盐酸
B.C瓶的作用是收集氯气
C.F瓶中加入NaOH溶液吸收多余的氯气
D.用该装置制取氯气前不需要检查装置的气密性
[答案] C
3.有一包白色固体,它可能是KCl、CaCl2、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] 在所得溶液中滴入AgNO3溶液,生成白色沉淀,可能生成AgCl或Ag2CO3,再滴加稀硝酸,沉淀量减少但不完全消失,同时有气泡生成,说明两种沉淀都含有,一定含有KCl、K2CO3,一定不含CaCl2,可能含有KNO3。
[答案]
(1)KCl和K2CO3 KNO3
(2)Ag++Cl-===AgCl↓,2Ag++CO
===Ag2CO3↓,Ag2CO3+2H+===2Ag++H2O+CO2↑
气体实验室制法及性质探究
Cl2的实验室制取的实验流程
问题:
(1)除了MnO2能氧化浓盐酸制Cl2外,还有哪些氧化剂?
举例说明。
[答案] KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、K2Cr2O7这些氧化剂氧化性较强,氧化浓盐酸时可以不用加热。
(2)饱和食盐水能否换成Na2CO3溶液?
为什么?
[答案] 否,Na2CO3溶液吸收Cl2和HCl,同时生成杂质气体CO2。
(3)瓶中浓硫酸能否换成P2O5干燥剂吗?
为什么?
[答案] 否,P2O5为固体,不能放于洗气瓶而放于干燥管中。
(4)上述两个除杂装置能否颠倒?
为什么?
[答案] 否,若颠倒收集不到干燥的Cl2。
(5)收集Cl2除了用向上排空气法外可用什么法?
[答案] 排饱和食盐水法。
(6)若MnO2足量,浓盐酸能完全反应吗?
为什么?
[答案] 不能,当浓盐酸变稀时,反应可能停止。
(7)某同学认为可以用澄清石灰水代替氢氧化钠溶液进行尾气处理,同时还可以制得漂白粉,你认为该同学的想法是否合理?
[答案] 不合理。
澄清石灰水的浓度很小,不能确保氯气被完全吸收,制备漂白粉应该利用氯气与石灰乳反应。
(8)如何检验Cl2?
[答案] 使湿润的淀粉KI试纸放于管口,试纸变蓝或使湿润的蓝色石蕊试纸放于管口,试纸先变红后褪色。
1.常见的气体发生装置
① ② ③
2.常见的除杂装置——用于除去气体中的杂质气体
3.常见的气体收集装置
4.尾气处理装置
①点燃法:
如CO、H2、CH4等易燃性气体,可用此法。
②吸收法:
如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用碱液吸收。
③转化法:
采用一定的方法,使有毒气体转化为无毒气体后再排放,如NO、NO2若能转化为N2,即可排放。
【典例】 实验室用浓盐酸和MnO2制Cl2,并以干燥的Cl2为原料进行实验,已知FeCl3易潮解。
装置如图所示:
(1)装置B、C中应盛放的试剂名称分别为________、________;从A装置导出的气体若不经过B、C装置而直接进入D管,将对实验产生的不良后果是_______________________________________。
(2)实验时,先点燃A处的酒精灯,让Cl2充满装置,再点燃D处酒精灯,写出D中反应的化学方程式:
_____________________________________________________。
(3)F装置所起的作用是_______________________________。
(4)用石灰乳吸收氯气可制得漂粉精,写出工业制漂粉精反应的化学方程式:
______________________________________。
[解析]
(1)浓盐酸具有挥发性,Cl2中含有HCl、H2O(g),依次通过盛有饱和食盐水、浓硫酸的洗气瓶除去HCl、H2O(g),得到干燥的Cl2。
HCl、H2O(g)都能与铁反应生成H2,H2和Cl2混合在加热时会发生爆炸。
(2)铁粉与Cl2在点燃条件下反应生成氯化铁,化学方程式为2Fe+3Cl2
2FeCl3。
(3)Cl2有毒,污染环境,所以不能直接排放到空气中,碱石灰的成分是氧化钙和氢氧化钠,Cl2和氧化钙、氢氧化钠能反应,所以可用碱石灰处理尾气,空气中有水蒸气,碱石灰还能吸收水蒸气,防止空气中的水蒸气进入E中,所以可作干燥剂。
(4)Cl2和氢氧化钙反应生成氯化钙、次氯酸钙和水,化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
[答案]
(1)饱和食盐水 浓硫酸 未经除去的氯化氢和水蒸气随Cl2进入D中和铁能反应生成H2,H2和Cl2混合会发生爆炸
(2)2Fe+3Cl2
2FeCl3
(3)吸收多余的Cl2,防止污染环境;防止空气中的水蒸气进入E中
(4)2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(1)利用Cl2制取氯化物时,要注意先排除装置中的空气。
(2)制备的物质若易吸水或潮解时,要注意制备该物质装置前后要防止H2O(g)进入。
在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。
进行此实验,所用仪器如图所示:
(1)连接上述仪器的正确顺序(填各接口处的字母):
________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KI淀粉试纸检验是否有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:
__________________________。
[解析]
(1)制备干燥纯净的氯气应按照气流方向连接各部分装置:
制气装置→净化装置→干燥装置→收集装置→尾气处理装置。
(3)Cl2氧化KI生成碘,碘单质遇淀粉变蓝,故观察到的现象为试纸变蓝,反应方程式为2KI+Cl2===2KCl+I2。
[答案]
(1)E 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
1.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
B [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,至少有3处明显错误。
]
2.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的正确装置是( )
A B C D
C [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,可能将橡胶塞压出,A项错误;因为Cl2比空气的密度大,Cl2应短管进,B项错误;C项该装置既能收集Cl2,又能进行尾气处理且防倒吸,正确;由于Cl2和NaOH反应,所以不能收集到Cl2,D项错误。
]
3.在未知液中加入AgNO3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,由此判断该未知液中含有( )
A.Cl-、SO
B.Cl-、NO
C.Cl-、CO
D.Cl-、OH-
C [根据题给现象,生成的白色沉淀部分溶于稀硝酸,且产生使澄清石灰水变浑浊的气体,则原溶液中存在CO
和Cl-。
]
4.实验室用下列方法制取氯气:
①用含146gHCl的浓盐酸与足量的MnO2反应;②用87gMnO2与足量的浓盐酸反应,若不考虑HCl的挥发,则反应后所得氯气的质量( )
A.方法①比方法②多
B.方法②比方法①多
C.两种方法一样多
D.无法比较
B [MnO2与浓盐酸反应制Cl2,随着反应的进行,浓盐酸变稀,稀盐酸不能与MnO2反应,故反应①所得氯气的质量小于71g;浓盐酸足量时,根据MnO2的质量可计算出反应②所得氯气的质量为71g,所以反应后所得氯气的质量:
①<②。
]
5.(素养题)实验室制取氯气并检验其性质的装置如图。
试回答下列问题:
(1)仪器A的名称是________。
(2)写出实验室制取氯气的化学方程式________________。
(3)试管C中干燥的红花褪色的原因是____________。
(4)试管D中的现象是____________。
(5)装置G为收集干燥氯气的装置,则应选择图中的________(填代号)。
(6)请写出装置E和H中反应的离子方程式:
E________________________,H________________________。
[解析]
(1)根据仪器的形状可知,仪器A为分液漏斗。
(2)实验室用MnO2和浓盐酸在加热条件下反应来制取氯气,化学方程式为MnO2+4HCl(浓)
Cl2↑+MnCl2+2H2O。
(3)反应制得的氯气中含有水蒸气,氯气和水蒸气反应生成的HClO具有漂白性,能使干燥的红花褪色。
(4)氯气溶于水后生成的HCl能和AgNO3反应生成AgCl白色沉淀。
(5)要收集干燥的氯气应用排空气法,因为氯气的密度比空气的大且不与空气中的成分反应,故采用向上排空气法,气体应“长进短出”,故选甲。
(6)氯气能将I-氧化为I2,自身被还原为Cl-,故反应的离子方程式为Cl2+2I-===I2+2Cl-;氯气和NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和H2O,故反应的离子方程式为Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O。
[答案]
(1)分液漏斗
(2)MnO2+4HCl(浓)
Cl2↑+MnCl2+2H2O (3)氯气中含有水蒸气,氯气和水蒸气反应生成HClO,HClO有漂白性 (4)有白色沉淀生成 (5)甲 (6)Cl2+2I-===I2+2Cl- Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
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