高中化學(xué) 第四章 非金屬及其化合物 重難點4 氯氣的實驗室制法（含解析）新人教版必修11

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重難點4 氯氣的實驗室制法 1．反應(yīng)原理 MnO2+4HClMnCl2+2H2O+Cl2↑ 2．實驗裝置 （1）發(fā)生裝置(Ⅰ) ①特點：固體+液體氣體 ②儀器：鐵架臺、酒精燈、石棉網(wǎng)、圓底燒瓶、分液漏斗等。 ③試劑：A中盛放濃鹽酸，B中盛放二氧化錳。 （2）凈化裝置(Ⅱ) 組成 盛放試劑 試劑的作用 C 飽和氯化鈉溶液 除去氯氣中的氯化氫 D 濃硫酸 干燥氯氣 （3）收集裝置(Ⅲ) ①收集方法：向上排空氣法(裝置E，Cl2的密度大于空氣的密度)。也可用排飽和食鹽水法(Cl2在飽和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去實驗過程中揮發(fā)產(chǎn)生的HCl氣體)。 ②驗滿方法：用濕潤的藍色石蕊試紙檢驗。將濕潤的藍色石蕊試紙放在集氣瓶口，若試紙變紅，則證明Cl2已收集滿。 （4）尾氣處理裝置(Ⅳ) ①導(dǎo)氣管要伸入液面以下。 ②F中盛放試劑：氫氧化鈉溶液，作用：吸收過量的氯氣，防止污染環(huán)境 【特別提醒】?。?）實驗室制備Cl2注意事項 ①必須用濃鹽酸，MnO2與稀鹽酸不反應(yīng)。 ②為了減少制得的Cl2中HCl的含量，所以加熱溫度不宜過高，減少HCl的揮發(fā)。 ③實驗結(jié)束后，先使反應(yīng)停止并排出裝置中殘留的Cl2，再拆卸裝置，避免污染空氣。 ④尾氣吸收時，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因為溶液中Ca(OH)2濃度小，吸收不完全。 （2）氣體凈化裝置的選擇 氣體凈化裝置的設(shè)計必須同時考慮主要成分和雜質(zhì)成分的性質(zhì)，以便選擇適當(dāng)?shù)难b置除去雜質(zhì)。用濃鹽酸和二氧化錳制取氯氣時，氯氣中混有HCl和水蒸氣等雜質(zhì)，除去氯氣中的HCl可以用飽和食鹽水(如下圖中Ⅰ所示)；除去氯氣中的水蒸氣可用濃硫酸(如下圖中Ⅱ所示)或干燥的CaCl2(如下圖中Ⅲ所示)。 （3）MnO2與濃HCl反應(yīng)特點 ①濃鹽酸中，部分Cl－的化合價升高，4 mol HCl參加反應(yīng)，被氧化的Cl－為2 mol。 ②隨著反應(yīng)的進行鹽酸濃度變小，故MnO2足量時，鹽酸不能完全反應(yīng)，反應(yīng)后溶液為鹽酸和MnCl2混合液。 ★★★ 【重難點考向一】氯氣的制備與性質(zhì)探究 【例1】如圖裝置應(yīng)用于實驗室制氯氣和有關(guān)氯氣性質(zhì)的實驗，能達到實驗?zāi)康氖?　　) A．用裝置甲制取氯氣 B．用裝置乙除去氯氣中的少量氯化氫 C．裝置丙：生成棕色的固體，證明Cl2有強氧化性 D．裝置丁：濕潤的有色布條褪色，證明Cl2有漂白性 【答案】C 【重難點考向二】制備裝置 【例2】某化學(xué)小組用如圖所示裝置制取氯氣．下列說法正確的是(　　) A．該裝置圖中至少存在三處明顯錯誤 B．該實驗中收集氯氣的方法不正確 C．如果需要得到干燥純凈的Cl2，只需在氣體發(fā)生裝置和收集裝置之間連接一個裝有濃硫酸的洗氣瓶即可 D．含有2 mol HCl的某濃鹽酸與足量MnO2混合，在一定條件下反應(yīng)，轉(zhuǎn)移1 mol電子 【答案】A 【解析】A．濃鹽酸易揮發(fā)，用分液漏斗添加鹽酸，反應(yīng)需要用酒精燈加熱，氯氣有毒，需進行尾氣處理，故A正確；B．氯氣密度比空氣大，可以利用向上排空氣法收集，故B錯誤；C．制備的氯氣中含有HCl、水蒸氣，需要先通過盛放飽和食鹽水的洗氣瓶除去HCl，再用濃硫酸干燥，故C錯誤；D．鹽酸易揮發(fā)，HCl參加反應(yīng)，隨反應(yīng)進行鹽酸變稀，稀鹽酸不與二氧化錳反應(yīng)，2mol HCl不能完全反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子小于1mol，故D錯誤，故選A。 【名師點睛】 （1）氣體的制備裝置一般包括反應(yīng)裝置、凈化裝置、收集裝置和尾氣處理裝置等。 ①反應(yīng)裝置的選擇依據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件； ②收集方法的選擇應(yīng)依據(jù)氣體密度、溶解性及在空氣中能否與H2O、O2、CO2反應(yīng)； ③尾氣是否需要處理，取決于該氣體是否污染環(huán)境，是否在空氣中易燃燒。 （2）氣體制備實驗操作一般順序： 連接裝置→檢查裝置氣密性→加藥品(先固后液)→排裝置空氣→收集氣體。 1．已知KMnO4、濃鹽酸在常溫下反應(yīng)能生成Cl2．若用如圖所示的實驗裝置來制備純凈、干燥的氯氣，并實驗它與金屬的反應(yīng)．每個虛線框表示一個單元裝置，其中有錯誤的是(　　) A．①和②處 B．②處 C．②和③處 D．②③④處 【答案】D 2．實驗室用下列兩種方法制氯氣：①用含HCl 146g的濃鹽酸與足量的MnO2反應(yīng)；②用87gMnO2與足量濃鹽酸反應(yīng)．所得的氯氣(　　) A．①比②多 B．②比①多 C．一樣多 D．無法比較 【答案】B 【解析】反應(yīng)化學(xué)方程式為MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O；理論計算：①含HCl146g的濃鹽酸與足量的MnO2反應(yīng)，4HCl～Cl2，可得氯氣1mol，但隨鹽酸濃度變稀，溶質(zhì)HCl不可能全部反應(yīng)，故實際生成氯氣應(yīng)小于1mol；②用87gMnO2與足量濃鹽酸反應(yīng)，因為濃鹽酸足量，可以使87gMnO2全部反應(yīng)，故生成氯氣為1mol；所以②＞①；故選B。 3．下列關(guān)于實驗室制取氯氣的說法正確的是(　　) A．盛濃鹽酸的分液漏斗可用長頸漏斗代替 B．為了便于學(xué)生觀察氯氣的制備實驗，可在講臺上直接做氯氣的制備實驗 C．可用飽和食鹽水吸收尾氣 D．可在集氣瓶口放一張濕潤的淀粉碘化鉀試紙，觀察氯氣是否收集滿 【答案】D 4．某化學(xué)興趣小組利用MnO2和濃HCl及如圖裝置制備Cl2．下列分析中不正確的是(　　) A．A 中可用分液漏斗代替長頸漏斗 B．A 中缺少加熱裝置 C．B 中盛放的NaOH 溶液可以凈化Cl2 D．D 中盛放的NaOH 溶液可以吸收尾氣 【答案】C 【解析】A．A中可用分液漏斗代替長頸漏斗，避免鹽酸揮發(fā)，氣體逸出，同時便于控制反應(yīng)速率，故A正確；B．二氧化錳和濃鹽酸需要加熱才能反應(yīng)生成氯氣，需要添加加熱裝置，故B正確；C．B中盛放的NaOH溶液吸收氯氣，不能凈化Cl2，可以用飽和食鹽水除去氯氣，故C錯誤；D．氫氧化鈉溶液與氯氣反應(yīng)，可以吸收氯氣，防止污染空氣，故D正確；故選C。 5．實驗室制Cl2時有如下操作：①連好裝置，檢查器密性；②緩緩加熱；③加入MnO2粉末； ④從裝有濃鹽酸的分液漏斗中加入濃鹽酸；⑤將多余氯氣用NaOH溶液吸收；⑥用向上排氣收集氯氣．順序正確的是(　　) A．①②③④⑥⑤ B．③④②①⑥⑤ C．①④③②⑥⑤ D．①③④②⑥⑤ 【答案】D 【解析】制取氯氣的正確操作步驟為：先連接裝置、檢查氣密性，然后裝入藥品：先向燒瓶中裝入二氧化錳，再向分液漏斗中裝入濃鹽酸，下一步進行加熱制取、吸收氯氣，由于氯氣有毒，最后需要進行尾氣吸收，故正確的排序為：①③④②⑥⑤；故選D