1、第 2 课时 氯气实验室制法(时间:40 分钟)基础过关1.实验室用 MnO2和浓盐酸来制取氯气,主要操作有将蒸馏烧瓶固定在铁架台上;把酒精灯放在铁架台上,根据酒精灯确定铁圈的高度,固定好铁圈,放好石棉网;用药匙向蒸馏烧瓶中加入 MnO2,再向分液漏斗中加浓盐酸,并将导管放入集气瓶中;检查气密性;在蒸馏烧瓶上装好分液漏斗,连接好导管。最好的实验操作顺序是( C )A. B.C. D.解析:实验装置的安装顺序一般为“从下到上,从左到右”,且制备气体实验,加入药品前应检查装置的气密性。2.下列有关物质的性质及应用说法正确的是( A )A.干燥的 Cl2和氯水均能使鲜花褪色B.久置的氯水仍具有漂白性
2、C.明矾和漂白粉常用于自来水的处理,两者的作用原理相同D.无色溶液加入 AgNO3溶液,产生白色沉淀,再加入稀盐酸,沉淀不消失,则必含 Cl-解析:鲜花中含有水分,氯气与水发生反应 Cl2+H2O HCl+HClO,产生 HClO,氯水中也含 HClO,HClO 具有漂白作用,因此可以使鲜花褪色,A 正确;久置的氯水最终变为稀盐酸,B 错误;明矾溶于水形成胶体利用胶体的吸附性净水,漂白粉是利用其强氧化性杀菌消毒,C 错误;加入稀盐酸时混入了 Cl-,无法确定原溶液中是否含有 Cl-,D 错误。3.现有盐酸、氯化钠溶液、氢氧化钡溶液和新制的氯水四种溶液,可以一次把它们区别开的一种试剂是( C )
3、A.CuSO4溶液 B.AgNO3溶液C.紫色石蕊试液 D.FeCl2溶液解析:一次性区别酸、碱、盐、强氧化剂四种溶液,可从酸碱指示剂角度考虑选用试剂。CuSO 4溶液只能区别氢氧化钡溶液,AgNO 3溶液无法区别任何溶液,FeCl 2溶液不能区别盐酸和氯化钠溶液。4.某课外活动小组的同学设计了以下装置(部分夹持仪器已略)制取无水AlCl3(易升华),其中不能达到相应实验目的的是( B )A.用装置甲制取氯气B.用装置乙干燥氯气C.用装置丙制取并收集 AlCl3D.用装置丁处理丙中排出的尾气解析:氯气能被碱石灰吸收,故不能用于干燥 Cl2。5.(2018福建泉州泉港区月考)下列指定反应的离子方
4、程式正确的是( A )A.MnO2与浓盐酸混合加热:MnO 2+4H+2Cl- Mn2+Cl2+2H 2OB.大理石与盐酸反应:C +2H+ H2O+CO223C.向醋酸溶液中滴加 NaOH 溶液:OH -+H+ H2OD.漂白粉溶液吸收二氧化碳:Ca 2+CO2+H2O CaCO3+2H +解析:MnO 2与浓盐酸混合加热,反应的离子方程式为 MnO2+4H+2Cl-Mn2+Cl2+2H 2O,选项 A 正确;大理石与盐酸反应的离子方程式为CaCO3+2H+ H2O+Ca2+CO2,选项 B 错误;向醋酸溶液中滴加 NaOH 溶液,反应的离子方程式为 OH-+CH3COOH H2O+CH3C
5、OO-,选项 C 错误;漂白粉溶液吸收二氧化碳,反应的离子方程式为 Ca2+2ClO-+CO2+H2OCaCO3+2HClO,选项 D 错误。6.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( B )A.按气体流动的先后顺序,装置连接顺序依次为 DACBEB.按气体流动的先后顺序,装置连接顺序依次为 DABAEC.装置 E 的主要用途是制备 NaClOD.在实验中使用到装置 C 且有色布条褪色,则说明湿润的氯气有漂白性解析:为验证干燥的氯气有无漂白性,就需要使进入到 B 装置中的氯气不含 HC
6、l 及水蒸气,故应先用饱和食盐水除去 HCl,再用浓硫酸除去水蒸气,为防止 E 装置中水蒸气进入 B 装置中,在 B、E 装置之间还应加装一个 A装置,尾气用 NaOH 溶液吸收,A、C 错误,B 正确;本实验的目的是验证干燥的 Cl2是否具有漂白性,故不需要使用装置 C,且 Cl2使湿润的有色布条褪色是因为氯气与水反应生成的 HClO 具有漂白性,D 错误。7.某化学小组用如图所示装置制取氯气。下列说法正确的是( A )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.如果需要得到干燥纯净的 Cl2,只需在气体发生装置和收集装置之间连接一个装有浓硫酸的洗气瓶即可D.含有
7、2 mol HCl 的某浓盐酸与足量 MnO2混合,在一定条件下反应,转移1 mol 电子解析:A 项,该装置的错误有:没有用酒精灯加热,MnO 2不与浓盐酸发生反应,从而得不到 Cl2;装置中没有用分液漏斗而采用长颈漏斗导致气体外逸和 HCl 的挥发;没有进行尾气处理;B 项,Cl 2的密度比空气大,该收集方法正确;C 项,要得到干燥纯净的 Cl2,首先应将气体通过饱和食盐水除去HCl,再通过浓硫酸除去水蒸气;D 项,根据反应:MnO 2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H 2O,盐酸浓度变稀后便不再反应,使产生的 Cl2的物质的量小于 0.5 mol,转移的电子小于 1 mol。8.(
8、2017海南海口三中开学考试)化学实验有助于理解化学知识,形成化学观念,提高探究与创新能力,提升科学素养。在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取 Cl2并进行相关实验。(已知 Br2易溶于 CCl4呈橙色)(1)下列收集 Cl2的正确装置是 。 (2)在标准状况下生成 448 mL 的 Cl2需要 MnO2的质量是 g。 (3)将 Cl2通入水中,所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是 。 (4)设计实验比较 Cl2和 Br2的氧化性,操作与现象是:取少量新制氯水和CCl4于试管中, 。 解析:(1)Cl 2是有刺激性气味、密度比空气大、有毒的黄绿色气体,在制备和收集 Cl2时必须有尾气吸收装置。A
9、没有排气管不能用于收集气体;B 用于收集密度比空气小的气体;C 用以收集密度比空气大的气体,且有尾气吸收装置;D 吸收氯气不能收集。(2)标准状况下生成 448 mL 的 Cl2即其物质的量为 0.02 mol,根据制氯气的方程式可求得 MnO2的质量为1.74 g。(3)氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,次氯酸为弱酸,部分电离,所以有氧化性的含氯粒子是 Cl2、HClO 和 ClO-。(4)比较 Cl2和 Br2的氧化性,可以利用置换反应。所以其具体操作是:取少量新制氯水和 CCl4于试管中,用胶头滴管向试管中滴加 NaBr 溶液,振荡静置,溶液下层呈橙色。答案:(1)C (2)1.74(3)H
10、ClO、Cl 2、ClO -(4)向试管中滴加 NaBr 溶液,振荡、静置。试管中液体分层,上层接近无色,下层为橙红色9.洪灾过后,饮用水的消毒杀菌成为抑制大规模传染性疾病暴发的有效方法之一。漂白粉是常用的消毒剂。(1)工业上将氯气通入石灰乳Ca(OH) 2制取漂白粉,化学反应方程式为 。 (2)漂白粉的有效成分是 (填化学式)。 (3)漂白粉溶于水后,受空气中的 CO2作用,即产生有漂白、杀菌作用的次氯酸,发生化学反应的离子方程式为 。 (4)反应(1)和反应(3)中,属于氧化还原反应的是 (填编号)。 (5)瓶装漂白粉久置于空气中会呈稀粥状而失效。试用化学方程式表示漂白粉在空气中易失效的原
11、因是: ; 。 (6)已知浓盐酸和次氯酸钙能发生如下反应:Ca(ClO)2+4HCl(浓) CaCl2+2Cl2+2H 2O用贮存很久的漂白粉与浓盐酸制得的氯气中,可能含有的杂质气体是(填字母)。 CO 2 HCl H 2O O 2A. B.C. D.答案:(1)2Cl 2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(2)Ca(ClO)2(3)Ca2+2ClO-+CO2+H2O CaCO3+2HClO(4)(1)(5)Ca(ClO) 2+CO2+H2O CaCO3+2HClO2HClO 2HCl+O2(6)A能力提升10.已知氯气和 NaOH 溶液在一定温度下能发生反应:Cl 2
12、+2NaOHNaCl+NaClO+H2O,3Cl2+6NaOH 5NaCl+NaClO3+3H2O。某温度下,将氯气通入 NaOH 溶液中,反应得到 NaCl、NaClO 和 NaClO3的混合溶液,经测定ClO-与 Cl 的物质的量之比为 13,则氯气与氢氧化钠反应时,被还原的3氯元素和被氧化的氯元素的物质的量之比为( D )A.215 B.113C.31 D.41解析:假设反应后溶液中的 ClO-为 1 mol,根据 ClO-与 Cl 的物质的量之3比为 13,且由 到 ClO-失去 1 个电子,由 到 Cl 失去 5 个电子可知,0 0 3一共失去的电子为(1+35)mol=16 mol
13、;由 到 Cl-得到 1 个电子,则 16 0mol 被还原得到 16 mol 电子,所以被还原的氯元素与被氧化的氯元素0的物质的量之比为 16(1+3)=41。11.(2017吉林辽源期末)如图所示,将仪器 A 中的浓盐酸滴加到盛有MnO2的烧瓶中,加热后产生的气体依次通过装置 B 和 C,然后再通过加热的石英玻璃管 D(放置有铁粉)。请回答:(1)仪器 A 的名称是 ,烧瓶中反应的化学方程式是 。 (2)装置 B 中盛放液体是 ,气体通过装置 B 的目的是 。 装置 C 中盛放的液体是 。 (3)D 中反应的化学方程式是 。 (4)烧杯 E 中盛放的液体是 ,反应的离子方程式是 。 (5)
14、资料表明 D 中产物有以下性质:受热易升华,冷却后易凝华;遇H2O(g)剧烈反应。为收集 D 中产物,在 D 与 E 之间,除增加收集装置外,还需要增加 装置。 解析:(1)仪器 A 的名称是分液漏斗;实验室用加热二氧化锰与浓盐酸方法制取氯气,反应方程式:MnO 2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H 2O。(2)浓盐酸具有挥发性,所以制备的氯气中含有氯化氢和水蒸气,要得到纯净的氯气,应除去氯化氢和水蒸气,氯气在饱和食盐水中溶解度不大,氯化氢易溶于水,所以选择盛有饱和食盐水的 B 装置除去氯化氢,浓硫酸具有吸水性,可以干燥氯气,所以选择盛有浓硫酸的洗气瓶 C 除去水蒸气。(3)氯气与铁反
15、应生成氯化铁,方程式:2Fe+3Cl 2 2FeCl3。(4)氯气有毒,直接排放到空气中能够污染空气,应进行尾气处理,氯气能够与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应离子方程式:Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O,可以选择氢氧化钠溶液吸收过量的氯气。(5)生成的氯化铁受热易升华,冷却后易凝华;遇 H2O(g) 剧烈反应,需要防止水蒸气进入装置 D,为收集 D 中产物,在 D 与 E 之间,除增加收集装置外,还需要增加干燥装置,防止装置 E 中水蒸气进入。答案:(1)分液漏斗 MnO 2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H 2O(2)饱和 NaCl 溶液 吸收氯气中混有的杂
16、质 HCl 浓硫酸(3)2Fe+3Cl2 2FeCl3(4)氢氧化钠溶液 Cl 2+2OH- Cl-+ClO-+H2O(5)干燥12.(2018山东济宁期末)氯气是一种重要的化工原料,能与有机物和无机物进行反应生成多种氯化物。现用如图装置制取氯气并进行一系列的实验探究。回答下列问题:(1)装置 1 是用来制备纯净、干燥的氯气:装置 A 中圆底烧瓶内发生反应的离子方程式是 ,反应中被氧化的 HCl 与消耗的 HCl 物质的量之比为 。 装置 B 内试剂为 ,装置 C 的作用是 。 (2)若将装置 1 与装置 2 连接制备少量氯化铁固体(氯化铁易吸水,在 300 时升华),则:D 中发生反应的化学
17、方程式为 ; D、E 间导管短且粗的原因是 ; 若在 D 装置的硬质玻璃管内装入硅藻土和炭粉,则发生如下反应:SiO2+2C+2Cl2 SiCl4+2CO当反应消耗 6 g 碳时,反应转移的电子数为 ,F 装置之后还应添加一个装置用来 。 (3)将装置 1 与装置 3 连接来探究氯气是否具有漂白性。将氯气依次通过盛有干燥红色布条的广口瓶和盛有湿润红色布条的广口瓶,可观察到的现象是 。 为防止氯气尾气污染空气,根据氯水显酸性的性质,可用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气,原理是(用离子方程式表示 。根据这一原理,工业上常用廉价的石灰乳吸收工业氯气尾气制得漂白粉,漂白粉的有效成分是 (填化学式),长期露置
18、于空气中的失效漂白粉,加稀盐酸后产生的气体是 (填字母代号)。 A.O2 B.H2C.CO2 D.HClO解析:(1)装置 A 制备氯气,则其中圆底烧瓶内发生反应的离子方程式是 MnO2+2Cl-+4H+ Mn2+Cl2+2H 2O,根据方程式可知反应中被氧化的HCl 与消耗的 HCl 物质的量之比为 12。生成的氯气中含有氯化氢和水蒸气,首先要除去氯化氢,最后干燥氯气,则装置 B 内试剂为饱和食盐水,装置 C 中的试剂是浓硫酸,作用是除去氯气中混有的水蒸气。(2)D制备少量氯化铁固体,发生反应的化学方程式为 2Fe+3Cl2 2FeCl3;根据氯化铁的物理性质可知 D、E 间导管短且粗的原因
19、是防止生成的 FeCl3凝结成固体堵塞导管;反应中碳元素化合价从 0 价升高到+2 价,反应消耗 6 g 碳的物质的量是 0.5 mol,则反应转移的电子数为 NA,由于氯气、CO 均有毒,所以 F 装置之后还应添加一个装置用来处理尾气。(3)氯气没有漂白性,次氯酸具有漂白性,则将氯气依次通过盛有干燥红色布条的广口瓶和盛有湿润红色布条的广口瓶,可观察到的现象依次是干燥的红色布条不褪色、湿润的红色布条褪色。氯气与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为 Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O。漂白粉的有效成分是 Ca(ClO)2,长期露置于空气中的失效漂白粉中含有碳酸钙,加稀盐酸后产生的气体是 CO2。答案:(1)MnO 2+2Cl-+4H+ Mn2+Cl2+2H 2O12 饱和食盐水 除去氯气中混有的水蒸气(2)2Fe+3Cl 2 2FeCl3防止生成的 FeCl3凝结成固体堵塞导管 N A 处理尾气(3)干燥的布条不褪色,湿润布条褪色Cl 2+2OH- Cl-+ClO-+H2O Ca(ClO) 2 C
