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第2课时氯气的实验室制法和氯离子的检验学业要求核心素养对接1.能利用氯元素的价态变化设计氯气的实验室制法。2.能根据氯离子的性质设计实验进行氯离子检验。1.通过利用氯元素的价态变化设计氯气的实验室制法，以培养学生宏观辨识和微观辨析的能力。2.能根据氯离子的性质设计实验进行检验，培养学生科学探究与创新意识。［知识梳理］知识点一氯气的制法工业上常用电解饱和食盐水来制备氯气，那么实验室呢？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_________________________________________________，离子方程式为_________________________________________________。MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2OMnO2＋4H＋＋2Cl－=====△Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(2)实验装置可减少Cl2在H2O中的溶解Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O装置A中饱和食盐水的作用是____________________；装置B中浓硫酸的作用是_________；烧杯中NaOH溶液的作用是_________________________________。2.氯气的工业制法工业上用电解饱和食盐水的方法制取Cl2，反应的化学方程式为2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。除去Cl2中的HCl气体干燥Cl2吸收多余的Cl2、以防污染环境知识点二Cl－的检验工业上用这样的设备检验氯离子，那么实验室呢？带着这个问题，结合课本完成下列知识点：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__________________________Ag＋＋Cl－===AgCl↓NaCl溶液______________________________________________产生白色沉淀沉淀不溶解产生白色沉淀沉淀不溶解Ag＋＋Cl－===AgCl↓Na2CO3溶液___________________________2Ag＋＋CO2－3===Ag2CO3↓Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋CO2↑＋H2O自来水_________________________________________________蒸馏水________________Cl2消毒产生白色沉淀沉淀溶解产生白色沉淀沉淀不溶解Ag＋＋Cl－===AgCl↓无明显现象2.氯离子的检验方法(1)操作方法：向未知溶液中先加____________，再加___________。(2)现象：产生____________，加稀硝酸时，沉淀_________。(3)原理：_________________________。(4)加入稀硝酸的目的：排除_______等离子的干扰。AgNO3溶液稀HNO3白色沉淀不溶解Ag＋＋Cl－===AgCl↓CO2－3微判断(1)溶液中加入AgNO3溶液有沉淀，说明溶液中一定含Cl－。()(2)NaClO中含有氯元素，故向NaClO溶液中加入用硝酸酸化的AgNO3溶液，可产生白色沉淀。()答案(1)×(2)×微训练1.下列检验Cl－的方法正确的是()A.在某溶液中滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀说明该溶液中有Cl－B.在某溶液中先滴加盐酸，再滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明溶液中有Cl－C.在某溶液中先滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀，再滴加盐酸，沉淀不消失，说明溶液中有Cl－D.在某溶液中滴加用HNO3酸化的AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明溶液中有Cl－答案D解析可能有CO2－3、PO3－4等的干扰，A错误；加入盐酸，引入Cl－，B、C错误；硝酸酸化排除干扰，加硝酸银溶液得到不溶于稀硝酸的白色沉淀即为AgCl，由此说明原溶液中有Cl－，D正确。答案C2.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，由此判断水溶液中含有()A.Cl－、SO2－4B.Cl－、NO－3C.Cl－、CO2－3D.Cl－、OH－解析根据题给现象，生成的白色沉淀部分溶于稀硝酸，且产生使石灰水变浑浊的气体，则原溶液中存在CO2－3和Cl－。3.某实验室的尾气中含有较多的氯气，有毒，要吸收这些尾气，下列试剂最适合的是()A.饱和的石灰水B.饱和的食盐水C.自来水D.烧碱溶液解析虽然氯气能与饱和石灰水反应，但相同条件下，氢氧化钠的溶解度大于氢氧化钙的溶解度，吸收效果烧碱溶液更好，A项错误、D项正确；饱和食盐水中氯离子浓度达到最大，抑制氯气的溶解，则吸收效果最不好，B项错误；自来水中含有氯离子，将抑制氯气的溶解，且氯气的溶解度较小，用自来水吸收效果不好，C项错误。答案D微思考1.含7.3gHCl的盐酸与足量的MnO2反应，生成的氯气总小于3.55g，为什么。提示浓盐酸的浓度随着反应的进行逐渐变稀，变为稀盐酸以后不再与MnO2反应。2.用什么来检验Cl2已收集满。提示可用湿润的淀粉－KI试纸来检验。学习任务1氯气的实验室制法【情景素材】氯气的发现史舍勒发现氯气是在1774年，当时他正在研究软锰矿(二氧化锰)，当他使软锰矿与浓盐酸混合并加热时，产生了一种黄绿色的气体，这种气体的强烈的刺激性气味使舍勒感到极为难受，但是当他确信自己制得了一种新气体后，他又感到一种由衷的快乐。舍勒制备出氯气以后，把它溶解在水里，发现这种水溶液对纸张、蔬菜和花都具有永久性的漂白作用；他还发现氯气能与金属或金属氧化物发生化学反应。从1774年舍勒发现氯气以后，到1810年，许多科学家先后对这种气体的性质进行了研究。这期间，氯气一直被当作一种化合物。直到1810年，戴维经过大量实验研究，才确认这种气体是由一种化学元素组成的物质。他将这种元素命名为chlorine，这个名称来自希腊文，有“绿色的”意思。我国早年的译文将其译作“绿气”，后改为氯气。请写出舍勒制取Cl2的反应原理的化学方程式，除MnO2外还有哪些试剂能氧化浓盐酸制得氯气？提示MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，除MnO2，也可用KMnO4、K2Cr2O7等氧化浓盐酸制得氯气。1.反应原理化学方程式：MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－=====△Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑。也可以用高锰酸钾、重铬酸钾、氯酸钾等氧化剂代替二氧化锰。如2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。不需要加热2.实验装置(1)发生装置(Ⅰ)①特点：固体＋液体――→△气体。②仪器：铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗等。③试剂：A中盛放浓盐酸，B中盛放二氧化锰。(2)净化装置(Ⅱ)组成盛放试剂试剂的作用C饱和氯化钠溶液除去氯气中的氯化氢D浓硫酸干燥氯气(3)收集装置(Ⅲ)①收集方法：向上排空气法(装置E，Cl2的密度大于空气的密度)。也可用排饱和食盐水法(Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去实验过程中挥发产生的HCl气体)。②验满方法：用湿润的KI－淀粉试纸检验。将湿润的KI－淀粉试纸放在集气瓶口，若试纸变蓝，则证明Cl2已收集满。(4)尾气处理装置(Ⅳ)①导气管要伸入液面以下。②F中盛放试剂：氢氧化钠溶液，作用：吸收过量的氯气，防止污染环境。【例题1】如图所示是某学生设计的实验室制备并干燥Cl2及吸收多余氯气的实验装置图，请回答：(1)指出上述图中的各处错误：①__________________________________________；②__________________________________________；③__________________________________________；④__________________________________________。(2)在改进后的装置中，下列物质的作用分别是：①饱和食盐水___________________________________；②浓硫酸_______________________________________；③NaOH溶液____________________________________。(3)制备实验开始时，先检查装置的气密性，接下来的操作依次是________。A.向烧瓶中加入MnO2粉末B.加热C.向烧瓶中加入浓盐酸(4)如果将过量二氧化锰与含HCl8.76g的浓盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气明显少于4.26g。其主要原因有：①____________________，②_________________。(5)为了提高浓盐酸的利用率，你对实验的建议是______________________。(6)圆底烧瓶中发生反应的离子方程式是____________________________。实验结束清洗仪器时，为了减少烧瓶中残留氯气对环境的污染，可以向烧瓶中加入的溶液是________，有关的离子方程式是________________________。解析(2)先除HCl，后干燥，再收集，最后尾气吸收。(3)检查装置气密性后的操作顺序为先加固体药品，然后加入液体药品，最后加热。(4)题中所给盐酸中HCl的质量是8.76g，但由于盐酸受热易挥发，且随反应的不断进行，盐酸浓度越来越小，变为稀盐酸后不再与MnO2反应，所以产生的Cl2的质量小于4.26g。(5)为减少盐酸的挥发，慢慢滴加浓盐酸，用小火加热。(6)利用Cl2和NaOH溶液反应除多余的Cl2。答案(1)①不能用稀盐酸，而应用浓盐酸②应有加热装置，应用酒精灯加热③盛浓硫酸和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒④两洗气瓶里进气导管和出气导管的长短颠倒(2)①除去Cl2中的氯化氢②除去氯气中的水蒸气③吸收多余的氯气(3)ACB(4)①加热使HCl大量挥发②浓盐酸变稀后不再发生反应(5)将浓盐酸慢慢滴下；加热用小火(6)MnO2＋4H＋＋2Cl－=====△Mn2＋＋Cl2↑＋2H2ONaOH溶液Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O、H＋＋OH－===H2O变式训练1某研究小组为了制备84消毒液(主要成分为NaClO)设计了如图装置。并查阅到下列资料：“卤素与水的反应是放热反应，在加热情况下卤素与碱液发生如下反应：3X2＋6OH－=====70℃5X－＋XO－3＋3H2O”。回答下列问题：(1)装置中的试管内发生反应的离子方程式为_________________________。(2)装置中能否省去盛饱和NaCl溶液的洗气瓶？________(填“能”或“不能”，下同)，理由是_______________________________。(3)装置中能否省去盛浓硫酸的洗气瓶？________，理由是____________________________________________。(4)装置中能否省去盛冰水的烧杯？________，理由是___________________。解析本题具有较强的综合性，装置产生的Cl2在冰水冷却下与NaOH发生反应制得消毒液。运用该装置必须通过饱和NaCl溶液除去HCl，否则HCl与NaOH反应将生成NaCl，降低NaClO的纯度；但干燥装置可以省略，因为少量水蒸气不会影响反应；冷却装置不可省略，因为题给信息：氯气与水的反应是放热反应，温度升高，引起副反应：3Cl2＋6OH－=====70℃5Cl－＋ClO－3＋3H2O。答案(1)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O(2)不能氯气中混有的HCl气体进入试管中也会和氢氧化钠溶液反应，降低了NaClO的产量和纯度(3)能少量水蒸气进入试管中不影响反应(4)不能氯气与水的反应是放热反应，反应时温度升高，可能引起副反应，生成NaClO3