資源簡介

2.2.2氯氣的實驗室制備
掌握實驗室氯氣的制備原理及實驗裝置
了解氯氣的工業制備
一、實驗室制法
1.反應原理： MnO2+4HCl(濃)= =MnCl2+Cl2 ↑ +2H2O
2.制備裝置類型：固體 + 液體加熱制備氣體
3.凈化方法：因為鹽酸易揮發，所以利用此反應制得的 Cl2 中含有揮發出來的雜質 HCl。因為 HCl 極易溶于水，所以用飽和食鹽水除去 Cl2 的中 HCl。
4.收集方法：向上排空氣法或排飽和食鹽水法。
5.尾氣吸收：用強堿溶液（NaOH 溶液）吸收多余的 Cl2。
6.驗滿方法：
（1）濕潤的淀粉 KI 試紙靠近收集 Cl2 的瓶口，當觀察到試紙立即變藍時，證明已收集滿。
（2）將濕潤的藍色石蕊試紙靠近 Cl2 的瓶口，觀察到試紙立即發生先變紅后褪色的變化，則證明已收集滿。
小結
一套完整的氣體制備裝置有如下部分組成：
氣體發生裝置 → 除雜裝置 → 干燥裝置 → 收集裝置 → 驗滿裝置或者尾氣處理裝置。
題型精選
1．（2021·高一課時練習）在實驗室中用濃鹽酸與MnO2共熱制取Cl2。下列收集Cl2的裝置正確的是
A． B． C． D．
2．（2020秋·高一課時練習）某同學用以下裝置制備并檢驗的性質。下列說法正確的是
A．圖Ⅰ：若過量，則濃鹽酸可全部消耗完
B．圖Ⅱ：只證明新制氯水具有酸性
C．圖Ⅲ：產生了棕黃色的霧
D．圖Ⅳ：濕潤的有色布條褪色
3．（2022秋·高一課時練習）有關氯氣制備的裝置如圖所示，下列有關說法不正確的是
A．圖中氣體通入濃硫酸時導管連接錯誤，應該是長管進氣，短管出氣
B．可用飽和碳酸氫鈉溶液代替飽和NaCl溶液
C．制備氯氣時，二氧化錳做氧化劑
D．圖中采用了向上排空氣法收集氯氣
4．（2022秋·高一課時練習）Cl2是重要的工業原料，可用于生產鹽酸、漂白粉及制氯仿等有機溶劑。Cl2的制備可用下列反應：NaClO+2HCl(濃)=NaCl+Cl2↑+H2O。利用上述反應制備Cl2時，下列裝置能達到實驗目的的是
A．制備Cl2 B．除去Cl2中的少量HCl C．干燥Cl2 D．收集Cl2
A．A B．B C．C D．D
5．（2021秋·高一課時練習）用下列兩種方法制取氯氣：①用含146g氯化氫的濃鹽酸與足量的二氧化錳反應，②用87g二氧化錳與足量的濃鹽酸反應。則相同狀況下所得氯氣的體積
A．②比①多 B．①比②多
C．一樣多 D．無法判斷
6．（2021·高一課時練習）下列離子方程式的書寫錯誤的是
A．0.1mol·L-1MgCl2溶液中加入足量石灰乳：Mg2++Ca(OH)2=Mg(OH)2+Ca2+
B．MnO2和濃鹽酸混合加熱：MnO2+4H++2Cl—Mn2++2H2O+Cl2↑
C．硫酸和氯化鋇溶液反應：Ba2++SO=BaSO4↓
D．NH4HCO3溶液與足量NaOH溶液反應：NH+OH—=NH3 H2O
7．（2020·高一課時練習）實驗室利用如圖所示裝置制備氯氣，圖中涉及氣體發生、除雜、干燥、收集、尾氣處理裝置，其中錯誤的是
A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④
8．（2021·高一課時練習）根據如圖的轉化關系判斷下列說法正確的是(反應條件已略去)
A．反應①中參與反應的HCl都是還原劑
B．反應①②③④⑤均屬于氧化還原反應
C．生成等量的O2，反應③和④轉移的電子數之比為1：1
D．反應⑤的離子反應方程式為2Fe2++O2+2H+ =2Fe3+ +2H2O
9．（2021秋·高一課時練習）木炭、鐵、二氧化錳、氧化銅、氧化亞鐵五種粉末，只用一種試劑即可鑒別，這種試劑是
A．稀硫酸 B．濃鹽酸 C．硝酸銀 D．燒堿
10．（2021·高一課時練習）有關實驗室制取氯氣的說法中，正確的是
A．能用排水法收集氯氣
B．如果加入足量的MnO2，鹽酸將會完全反應
C．可以用澄清石灰水來吸收氯氣
D．如果加入足量的濃鹽酸，MnO2將會完全反應
11．（2022秋·高一課時練習）已知無水FeCl3在空氣中遇水易潮解，加熱易升華。實驗室利用如圖所示實驗裝置制取無水FeCl3。
已知：裝置A是制備Cl2，發生反應的化學方程式為；溶液X是飽和食鹽水(飽和NaCl溶液)，目的是除去Cl2中混有的HCl氣體。
(1)裝置C中的Y是濃硫酸，其作用是_______。
(2)裝置D發生反應的化學方程式為_______。
(3)實驗結束時，應先熄滅_______(慎“A”或“D”)處酒精燈；E中冷水的作用是_______。
(4)裝置F的作用是_______。
(5)圖中的實驗設計還存在不足，在圖中方框內繪制應該補充的裝置_______，并寫出對應的化學方程式_______。
12．（2022·高一課時練習）某化學興趣小組欲在實驗室探究氯氣的氧化性并模擬工業制取漂白粉，設計如圖裝置進行實驗：
(1)圓底燒瓶中發生反應的離子方程式為_________。
(2)裝置的連接順序為_________（填接口字母）。
(3)飽和溶液的作用是________，淀粉溶液中的現象為_________。
(4)與石灰乳反應制取漂白粉的化學方程式為________。
13．（2022·高一課時練習）是一種廣譜型消毒劑，它易溶于水而難溶于有機溶劑。實驗室用與反應制得和。如圖是實驗室用于制備氯氣并用氯氣制備和收集一定量純凈的的裝置（某些夾持裝置等省略）。其中E中盛有液體（用于除去中的未反應的，氯氣幾乎不溶于飽和食鹽水）。
(1)儀器P的名稱是________。
(2)請寫出裝置A中燒瓶內發生反應的化學方程式：__________。
(3)裝置B、C中所盛試劑分別是________、__________。
(4)F為收集裝置，應選用下圖的哪組裝置來收集_______（填序號），其中與裝置E導管相連的導管口是______（填接口字母）。
(5)裝置D中發生反應的化學方程式為________。
(6)與反應可以得到以為有效成分的漂白液，請用離子方程式表示該反應：________。將通入冷的石灰乳中即制得漂白粉，漂白粉在使用時會與空氣中反應，為_______（填“酸性氧化物”或“堿性氧化物”）。
14．（2022秋·高一課時練習）現用金屬鈉和空氣制備純度較高的Na2O2，可利用的裝置如圖所示。(提示：Na2O2可以與H2O、CO2反應)
回答下列問題：
(1)上述裝置Ⅳ中盛放的試劑是_______，為完成實驗應將裝置Ⅳ接在_______(填字母)。
A．裝置Ⅰ之前 B．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ之間
C．裝置Ⅱ和裝置Ⅲ之間 D．裝置Ⅲ之后
(2)裝置Ⅲ的作用是_______。
(3)為制得更純的Na2O2，應_______(填“先”或“后”，下同)通空氣_______點燃酒精燈。
(4)點燃酒精燈后，觀察到裝置Ⅱ中的現象為_______。
(5)裝置Ⅱ中Na生成Na2O2的化學方程式為_______。
15．（2022秋·高一課時練習）反應原理
①實驗室用MnO2和濃鹽酸(必須用濃鹽酸，MnO2與稀鹽酸不反應。)加熱反應制取Cl2( MnO2足量，HCl不能完全反應，因為濃鹽酸變稀后，反應停)。
化學方程式為：_______。
離子方程式為：_______。
②可以用高錳酸鉀、重鉻酸鉀、氯酸鉀等氧化劑代替二氧化錳。
如；_______、_______
二、工業制法
1.工業上用電解飽和食鹽水的方法制取 Cl2，又稱氯堿工業。
2NaCl+2H2O =電解= 2NaOH+H2 ↑ +Cl2 ↑
2.電解熔融的氯化鈉和氯化鎂制取金屬鈉、鎂時，副產物是氯氣。
2NaCl(熔融)= 電解= 2Na+Cl2 ↑
MgCl2(熔融)= 電解= Mg+Cl2 ↑
試卷第1頁，共3頁
典型例題
16．（2021秋·高一課時練習）是一種化工原料，可以制備多種物質，如下圖所示。
請根據以上轉化關系填寫下列空白。
(1)氯化鈉溶液通電后，發生反應的離子方程式為___________；氫氣在氯氣中燃燒的現象是___________。
(2)與反應的化學方程式為___________；從氧化劑和還原劑的角度分析，該反應中的作用是___________。
試卷第1頁，共3頁
參考答案：
1．C
【詳解】A．裝置沒有出氣導管，不能用于收集氣體，A錯誤；
B．裝置用于收集密度比空氣小的氣體，B錯誤；
C．裝置可以收集密度比空氣大的氣體，且C中具有尾氣吸收裝置，C正確；
D．裝置可用于吸收氯氣，不能用于收集氯氣，D錯誤；
答案選C。
2．D
【詳解】A．濃鹽酸變成稀鹽酸時不再反應，鹽酸不能消耗完，A錯誤；
B．新制氯水能使紫色石蕊試液先變紅紅后褪色，體現了酸性和漂白性，B錯誤；
C．銅與氯氣反應生成棕黃色的煙，C錯誤；
D．干燥的氯氣沒有漂白性，故干燥的有色布條不褪色；氯氣與水反應生成的次氯酸具有漂白性，故氯氣能使濕潤的有色布條褪色，D正確；
故選D。
3．B
【分析】實驗室用加熱二氧化錳與濃鹽酸的方法制取氯氣，二者反應生成氯化錳、氯氣和水，化學方程式為MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O，濃鹽酸易揮發，所以制取的氯氣中含有氯化氫、水蒸氣，氯氣在飽和食鹽水中溶解度不大，氯化氫易溶于水，所以可通過盛有飽和食鹽水的洗氣瓶除去氯化氫，再通過盛有濃硫酸的洗氣瓶除去水蒸氣，最后氫氧化鈉溶液為尾氣處理，防止污染空氣，據此解答。
【詳解】A．裝置中濃硫酸的作用是干燥氯氣，應該長管進氣，短管出氣，故A正確；
B．飽和碳酸氫鈉溶液會和揮發出來的HCl反應生成CO2，引入新雜質，且氯氣也和碳酸氫鈉溶液反應，所以不可用飽和碳酸氫鈉溶液代替飽和NaCl溶液，故B錯誤；
C．制備氯氣時，二氧化錳中錳元素化合價由+4價變為+2價，化合價下降，作氧化劑，故C正確；
D．氯氣密度大于空氣的，圖中采用的是向上排空氣法收集氯氣，故D正確；
故選B。
4．A
【詳解】A．在錐形瓶中濃鹽酸與NaClo發生反應：NaClO+2HCl(濃)=NaCl+Cl2↑+H2O，因此可以制取得到Cl2，能夠達到實驗目的，A正確；
B．濃鹽酸具有揮發性，揮發的HCl能夠與NaHCO3反應產生CO2，導致Cl2中含有新的雜質CO2，因此不能達到除雜、凈化的目的，B錯誤；
C．Cl2能夠與堿石灰反應，不能達到干燥氣體的目的，C錯誤；
D．集氣瓶口只有進氣口，沒有出氣口，不能收集到Cl2，D錯誤；
故合理選項是A。
5．A
【詳解】反應的化學方程式為；①，②，濃鹽酸與發生反應，隨著反應的進行，鹽酸濃度降低，還原性減弱，稀鹽酸與不反應，所以生成的；②，由于濃鹽酸足量，則生成的，所以所得②比①多，綜上所述A符合題意，故選A；
答案選A。
6．D
【詳解】A．氯化鎂溶液與足量石灰乳反應生成氯化鈣和氫氧化鎂，反應的離子方程式為Mg2++Ca(OH)2=Mg(OH)2+Ca2+，故正確；
B．二氧化錳和濃鹽酸共熱反應生成氯化錳、氯氣和水，反應的離子方程式為MnO2+4H++2Cl—Mn2++2H2O+Cl2↑，故B正確；
C．稀硫酸和氯化鋇溶液反應生成硫酸鋇沉淀和鹽酸，反應的離子方程式為Ba2++SO=BaSO4↓，故C正確；
D．碳酸氫鈉溶液與足量氫氧化鈉溶液反應生成碳酸鈉、一水合氨和水，反應的離子方程式為NH+HCO+2OH—=NH3 H2O+ CO+ H2O，故D錯誤；
故選D。
7．C
【詳解】①發生裝置正確，②除去HCl應用飽和食鹽水，不能用NaOH溶液，③干燥裝置中氣體應從長管進短管出，④尾氣處理要用飽和NaOH溶液，不能用澄清石灰水。故答案選擇C。
8．B
【詳解】A．反應①中二氧化錳氧化濃鹽酸生成氯氣、氯化錳和水，參與反應的HCl不都是還原劑，反應中還起酸的作用，A錯誤；
B．反應①②③④⑤均有元素化合價發生變化，都屬于氧化還原反應，B正確；
C．反應③和④中氧元素化合價分別從－1價和－2價升高到0價，生成等量的O2，反應③和④轉移的電子數之比為1：2，C錯誤；
D．反應⑤的離子反應方程式有關為4Fe2++O2+4H+＝4Fe3++2H2O，D錯誤；
答案選B。
9．B
【詳解】A．稀硫酸和木炭、二氧化錳都不反應，則不能鑒別木炭和二氧化錳，故A不選；
B．濃鹽酸與木炭不反應，濃鹽酸與鐵粉反應生成無色氣體和淺綠色溶液，濃鹽酸與二氧化錳加熱生成黃綠色氣體，濃鹽酸與氧化銅反應生成藍色溶液，濃鹽酸與氧化亞鐵反應生成淺綠色溶液，則反應的現象均不同，能鑒別，故B選；
C．硝酸銀只能與鐵粉反應，不能鑒別，故C不選；
D．燒堿與五種物質都不反應，不能鑒別，故D不選；
故選B。
10．D
【詳解】A．氯氣可溶于水，不能用排水法收集，錯誤；
B．實驗室制取氯氣時，必須用濃鹽酸，鹽酸變稀后不再與MnO2反應，錯誤；
C．由于Ca(OH)2微溶于水，石灰水的濃度較小，不宜用石灰水吸收氯氣，錯誤；
D．當濃鹽酸足量時，MnO2會完全與濃鹽酸反應，正確；
故選D。
11．(1)干燥氯氣
(2)2Fe+3Cl22FeCl3
(3) D 冷卻，使FeCl3蒸氣轉變為固體，便于收集FeCl3
(4)防止空氣中的水蒸氣進入E中，避免FeCl3潮解
(5) 或 Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
【分析】裝置A中利用MnO2和濃鹽酸制得Cl2，因鹽酸有揮發性，Cl2中混有的HCl可通過B中飽和食鹽水除去；水蒸氣可通過裝置C中濃硫酸除去，干燥Cl2在D和鐵粉共熱生成的FeCl3；在裝置E中凝華，尾氣中氯氣用NaOH溶液吸收處理，然后根據問題分析解答。
【詳解】（1）裝置C中Y是濃硫酸，作用是干燥Cl2或除去Cl2中的水蒸氣；
（2）在裝置D中Fe與Cl2在加熱條件下反應產生FeCl3，該反應的化學方程式為：2Fe+3Cl22FeCl3；
（3）實驗結束時先停止D處酒精燈，并繼續加熱裝置A中酒精燈，利用生成的氯氣防止有空氣進入D中，直到試管冷卻；
裝置E中冰水有降溫的作用，使無水FeCl3氣體遇冷會凝華為固體，便于收集FeCl3；
（4）FeCl3遇水易潮解，裝置F中盛有無水CaCl2，作用是吸收空氣中的水蒸氣，防止空氣中的水蒸氣進入E中，避免FeCl3潮解；
（5）因為Cl2有毒，所以氯氣需要用堿液吸收，又因為在水中的溶解度不大，故不需防倒吸，裝置如圖所示： 或使用裝置 ；
發生反應的化學方程式為Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O。
12．(1)
(2)
(3) 除去中混有的 溶液變藍
(4)
【分析】濃鹽酸和二氧化錳共熱制取氯氣，氯氣中混有氯化氫，通過飽和氯化鈉溶液除去氯氣中的氯化氫，然后通入淀粉碘化鉀溶液中探究氯氣的氧化性，接著通入石灰乳中制備漂白粉，氯氣有毒，最后用氫氧化鈉溶液吸收尾氣，防止污染空氣。
（1）
實驗室用濃鹽酸和二氧化錳共熱制取氯氣，因此圓底燒瓶中發生反應的離子方程式為：。
（2）
由分析可知，裝置連接順序應為：制備氯氣→除去氯氣中的氯化氫→探究氯氣氧化性→制備漂白粉→處理尾氣，因此連接口順序為：。
（3）
濃鹽酸有揮發性，制備的氯氣中會混有氯化氫，因此飽和食鹽水的作用為：除去氯氣中的氯化氫；氯氣有氧化性，能與碘化鉀發生氧化還原反應生成碘單質，淀粉遇碘變藍，因此淀粉KI溶液中的現象為：溶液變藍。
（4）
氯氣與氫氧化鈣反應生成氯化鈣、次氯酸鈣和水，反應的化學方程式為：。
13．(1)分液漏斗
(2)
(3) 飽和溶液 濃硫酸
(4) ② c
(5)
(6) 酸性氧化物
【分析】裝置A中濃鹽酸和二氧化錳共熱制備氯氣，裝置B中盛放飽和食鹽水用于除去氯氣中的氯化氫，裝置C中盛放濃硫酸用于干燥氯氣，裝置D中干燥的氯氣和反應，裝置E中液體用于除去中的未反應的，易溶于水、密度比空氣大，裝置F可用向上排空氣法收集，裝置G作為安全瓶，最后選用堿液處理尾氣，防止污染空氣。
【詳解】（1）儀器P為分液漏斗。
（2）裝置A中濃鹽酸和二氧化錳共熱生成氯化錳、氯氣和水，反應的化學方程式為：。
（3）濃鹽酸有揮發性，會揮發出氯化氫，氯氣幾乎不溶于飽和食鹽水，裝置B中盛放飽和食鹽水用于除去氯氣中的氯化氫，裝置C中盛放濃硫酸用于干燥氯氣。
（4）易溶于水，不能用排水法收集，密度比空氣大，可用向上排空氣法收集，因此應選擇②，且長管進、短管出，即與裝置E導管相連的導管口是c。
（5）裝置D中干燥的氯氣和反應生成和，依據得失電子守恒和原子守恒可知，反應的化學方程式為：。
（6）與溶液反應生成、和水，反應的離子方程式為：，二氧化碳能與堿反應生成鹽和水，是酸性氧化物。
14．(1) 濃硫酸 B
(2)防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入裝置Ⅱ中
(3) 先 后
(4)鈉熔化成光亮的小球，劇烈燃燒產生黃色火焰，生成淡黃色固體
(5)2Na＋O2Na2O2
【分析】裝置中的空氣含有CO2會與Na2O2反應，實驗開始前需要先排盡裝置中的空氣，將裝置Ⅰ除去空氣中CO2的氣體通入后續裝置可除去裝置中的空氣；水也會與Na2O2反應，需要在干燥環境中進行，裝置Ⅳ可以盛放濃硫酸用于干燥氣體；在裝置Ⅱ中O2與Na反應生成Na2O2，裝置Ⅲ中堿石灰吸收空氣中CO2、水蒸氣，防止進入裝置Ⅱ中。
（1）
為完成實驗，裝置Ⅳ中盛放的試劑是濃硫酸，用來干燥氣體；為完成實驗應將裝置Ⅳ接在裝置Ⅰ和裝置Ⅱ之間，答案選B；
（2）
由以上分析可知，裝置Ⅲ的作用是防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入裝置Ⅱ中；
（3）
為除去裝置中的CO2和水蒸氣，應先通過NaOH處理后的空氣，排盡裝置中的CO2和水蒸氣，防止生成的過氧化鈉與之反應，后再點燃酒精燈制備過氧化鈉；
（4）
點燃酒精燈后，觀察到裝置Ⅱ中的現象為：鈉熔化成光亮的小球，劇烈燃燒產生黃色火焰，生成淡黃色固體；
（5）
加熱條件下，鈉與氧氣反應生成過氧化鈉：2Na＋O2Na2O2。
15． MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O MnO2＋4H＋＋2Cl-Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O 2KMnO4＋16HCl(濃)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O KClO3＋6HCl(濃)=KCl＋3Cl2↑＋3H2O
【詳解】①實驗室用MnO2和濃鹽酸在加熱條件下發生反應生成MnCl2、Cl2和水，其化學方程式為：MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；其離子方程式為：MnO2＋4H＋＋2Cl-Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O；
②高錳酸鉀、氯酸鉀具有強氧化性，也可氧化濃鹽酸，常溫下制取氯氣，根據氧化還原反應的規律配平兩個反應方程式分別為：2KMnO4＋16HCl(濃)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O；KClO3＋6HCl(濃)=KCl＋3Cl2↑＋3H2O。
16．(1) 安靜燃燒，火焰呈蒼白色，結束后在集氣瓶口出現白霧
(2) 既作氧化劑又作還原劑
【詳解】（1）氯化鈉溶液通電后，電解生成氯氣，發生反應的離子方程式為；氫氣在氯氣中安靜燃燒，火焰呈蒼白色，結束后在集氣瓶口出現白霧。
（2）與反應的化學方程式為；該反應中氯元素化合價從0價部分升高到+1價，部分降低到-1價，的作用是既作氧化劑又作還原劑。

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