1.能利用氯氣的性質(zhì)和反應(yīng),設(shè)計氯氣的制備、提純、檢驗等簡單任務(wù)的方案。2.能從物質(zhì)類別和氯元素價態(tài)變化的視角說明含氯物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑。
考點一　氯氣的實驗室制法
考點二　氯氣的實驗室制法創(chuàng)新設(shè)計
1.制取原理實驗室利用MnO2固體與濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)制取氯氣,反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________。?
(1)制備Cl2實驗中,飽和食鹽水的作用是________________________,濃硫酸的作用是________________________________。?(2)用NaOH溶液吸收尾氣Cl2的原因是____________________________ (離子方程式)。?(3)設(shè)計實驗用最簡單的方法判斷Cl2已經(jīng)收集滿: ___________________。
除去Cl2中的HCl
除去Cl2中的水蒸氣
Cl2+2OH-══ Cl-+ClO-+H2O
將濕潤的淀粉KI試紙放在瓶口,試紙變藍(或?qū)駶櫟乃{色石蕊試紙放在瓶口,試紙先變紅后褪色)
3.注意事項(1)反應(yīng)物:必須用濃鹽酸,稀鹽酸與MnO2不反應(yīng);若MnO2足量,隨著反應(yīng)的進行,濃鹽酸變?yōu)橄←}酸后,反應(yīng)即停止,濃鹽酸中HCl不能完全反應(yīng)。(2)加熱:采用小火緩慢加熱,以減少HCl的揮發(fā)。(3)尾氣處理:用NaOH溶液吸收Cl2,不能用澄清石灰水吸收,原因是澄清石灰水濃度較小,吸收不完全。(4)儀器拆卸:實驗結(jié)束后,先使反應(yīng)停止并排出殘留的Cl2后,再拆卸裝置,避免污染空氣。
考向 氯氣的制取及性質(zhì)綜合實驗例(2024·廣東揭陽開學聯(lián)考)在實驗室進行氯氣的制備和性質(zhì)探究實驗過程中,下列實驗可以實現(xiàn)的是(　　)
解析 用MnO2與濃鹽酸制備Cl2需要加熱,缺少酒精燈,A錯誤;凈化Cl2應(yīng)先通入飽和食鹽水,再通入濃硫酸干燥,B錯誤;Cl2能與NaBr反應(yīng),同時能與KI反應(yīng),不能確定是Cl2還是Br2與KI反應(yīng),不能證明氧化性Cl2>Br2>I2,C錯誤;氯氣通入紫色石蕊溶液中先變紅后褪色,驗證氯水的酸性和漂白性,D正確。
[對點訓練] (2023·廣東深圳一模)利用如圖所示裝置進行Cl2的制備及性質(zhì)探究實驗時,下列說法不正確的是(　　)
A.甲中反應(yīng)的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶4B.乙的作用為除去Cl2中的HClC.丙中紫色石蕊溶液先變紅后褪色D.為吸收多余的Cl2,丁中可盛放NaOH溶液
考點二氯氣的實驗室制法創(chuàng)新設(shè)計
1.實驗室制取Cl2的發(fā)生裝置改進
(1)利用KMnO4、Ca(ClO)2等強氧化劑代替MnO2與濃鹽酸在常溫下發(fā)生反應(yīng)制取Cl2:
分別寫出KMnO4、Ca(ClO)2與濃鹽酸反應(yīng)制取Cl2的離子方程式:①KMnO4與濃鹽酸: __________________________________________。?②Ca(ClO)2與濃鹽酸: _________________________________________。?(2)橡皮管的作用是保持分液漏斗和圓底燒瓶內(nèi)氣體壓強平衡,便于液體順利流下。
ClO-+Cl-+2H+═Cl2↑+H2O
2.實驗室制取Cl2的除雜裝置改進
(1)該裝置的作用之一是通過觀察產(chǎn)生氣泡的快慢,可控制生成Cl2的速率;(2)長頸漏斗可用于平衡氣壓,并用于檢查整套裝置是否發(fā)生堵塞。
考向氯氣的實驗室制取創(chuàng)新設(shè)計及應(yīng)用例(2024·湖南名校聯(lián)盟聯(lián)考)如圖是實驗室制備氯氣并進行一系列相關(guān)實驗的裝置(夾持裝置已略)。下列說法錯誤的是(　　)
A.裝置A燒瓶內(nèi)的試劑可以是MnO2B.裝置B具有除雜和貯存氣體的作用C.實驗結(jié)束后,振蕩D會觀察到液體分層且上層呈紫紅色D.利用該裝置能證明氯、溴、碘的非金屬性依次減弱
解析 若利用二氧化錳與濃鹽酸制氯氣,反應(yīng)條件為加熱,裝置A沒有加熱,故燒瓶內(nèi)的試劑應(yīng)為KMnO4、KClO3等,A錯誤;制備的氯氣中含有少量氯化氫氣體,可用飽和食鹽水除去,根據(jù)題給裝置圖可知,裝置B具有除雜和貯存氣體的作用,B正確;根據(jù)萃取原理,苯的密度比水小,故振蕩D會觀察到液體分層且上層呈紫紅色,C正確;根據(jù)裝置C、D中的顏色變化可知,裝置A制備的氯氣與裝置C中的溴化鈉反應(yīng)生成溴單質(zhì),將生成的溴滴入裝置D中,可生成碘單質(zhì),證明氯、溴、碘的非金屬性依次減弱,D正確。
[對點訓練] 三氯化碘(ICl3)在藥物合成中用途非常廣泛,其熔點:33 ℃,沸點:73 ℃,遇水易反應(yīng)。實驗室可用下圖裝置(部分夾持裝置已略去)制取ICl3,制備的反應(yīng)原理:I2+3Cl2═2ICl3。下列說法不正確的是(　　)
A.利用裝置甲制備氯氣可選用的藥品為高錳酸鉀和濃鹽酸B.裝置乙中長頸漏斗液面上升說明丙裝置可能發(fā)生堵塞C.裝置丙中氯化鈣的作用是干燥Cl2D.裝置丁中生成ICl3,碘元素的化合價為-3價
解析 利用裝置甲制備氯氣可選用的藥品為高錳酸鉀和濃鹽酸,不需要加熱,直接反應(yīng)生成氯氣,A正確;若丙中U形管堵塞,則氣體會滯留在裝置乙中,導致乙中長頸漏斗液面上升,B正確;氯化鈣是干燥劑,因此丙的作用是干燥制得的氯氣,C正確;氯的非金屬性強于碘,則氯為-1價,碘為+3價,D錯誤。
進階1 練易錯·避陷阱1.(2023·廣東湛江期末)含氯消毒劑使用非常普遍,實驗室模擬制備“84”消毒液(有效成分為NaClO),基本原理如圖所示(夾持裝置略),下列說法正確的是(　　)
A.a中試劑瓶里固體為MnO2B.b中液體為飽和食鹽水,主要目的是除去Cl2中HClC.c中液體是濃硫酸,主要目的是干燥氯氣D.d中液體可為NaOH溶液,主要目的是吸收尾氣HCl
解析 a中濃鹽酸和KMnO4在不加熱的條件下反應(yīng)生成氯化鉀、氯化錳、氯氣和水,生成的氯氣中混有氯化氫和水蒸氣,b裝置盛飽和食鹽水,除去氯化氫氣體,c中盛有氫氧化鈉溶液,且用冷水浴,降低溫度,使氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水,最后用d裝置(盛氫氧化鈉溶液)吸收尾氣,防止污染大氣。MnO2與濃鹽酸要在加熱條件下制氯氣,a中試劑瓶里固體不能用MnO2,A錯誤;b中液體為飽和食鹽水,主要目的是除去Cl2中HCl,B正確;c中盛有氫氧化鈉溶液,且用冷水浴,降低溫度,使氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水,氯氣不需要干燥,C錯誤;d中液體可為NaOH溶液,主要目的是吸收未反應(yīng)的氯氣,D錯誤。
2.實驗小組利用如圖所示裝置制備氯酸鈉。下列實驗裝置和操作不能達到實驗?zāi)康牡氖?　　)
A.用裝置甲制備氯氣B.用裝置乙處理余氯C.用裝置丙除去氯化氫D.用裝置戊檢驗氯氣
解析 裝置甲中濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)生成氯氣,但該反應(yīng)需要在加熱的條件下進行,A錯誤;氯氣能夠和NaOH溶液反應(yīng),可以用裝置乙處理多余的氯氣,B正確;生成的氯氣中混有HCl氣體,可以用飽和食鹽水除去氯氣中的HCl氣體,C正確;氯氣具有氧化性,能夠和KI溶液反應(yīng)生成I2,淀粉遇I2變藍,可以用裝置戊檢驗氯氣,D正確。
進階2 練熱點·提素能3.(2024·廣東東莞七校聯(lián)考)某實驗小組利用以下裝置制備少量的氯氣,并檢驗氯氣的性質(zhì)。實驗過程中,下列說法正確的是(　　)
A.參與反應(yīng)的HCl全部被氧化為Cl2B.發(fā)生的所有反應(yīng)均是氧化還原反應(yīng)C.觀察到淀粉KI試紙變藍,說明Cl2具有氧化性D.濕潤的pH試紙變紅,干燥的pH試紙不變色
解析 高錳酸鉀和濃鹽酸反應(yīng): 2KMnO4+16HCl(濃)═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,參與反應(yīng)的HCl一部分被氧化為Cl2,另一部分體現(xiàn)了酸性,A錯誤;酸使pH試紙變色發(fā)生的不是氧化還原反應(yīng),B錯誤;觀察到淀粉KI試紙變藍,說明Cl2具有氧化性,發(fā)生反應(yīng)2I-+Cl2═I2+2Cl-,C正確;氯氣與水反應(yīng)生成的鹽酸是強酸,次氯酸具有漂白性,故濕潤的pH試紙先變紅后褪色,D錯誤。
4.利用Cl2氧化錳酸鉀(K2MnO4)制備KMnO4的裝置如圖所示(夾持裝置已略):
已知:K2MnO4只能在濃強堿溶液中穩(wěn)定存在,在堿性較弱的溶液中K2MnO4會發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)。下列說法錯誤的是(　　)A.a能保證恒壓分液漏斗中的濃鹽酸順利滴下B.將裝置B中飽和食鹽水換為濃硫酸也可以達到相同的目的C.裝置D的目的是吸收反應(yīng)過程中過量的氯氣,防止污染環(huán)境D.由上述實驗可推知,在強堿性條件下,氧化性:Cl2>KMnO4
解析 a的作用是平衡氣壓,使?jié)恹}酸順利滴下,A正確;裝置B中飽和食鹽水的目的為除去Cl2中的HCl,換為濃硫酸后只能起干燥作用,不能除去Cl2中的HCl,B錯誤;裝置D的目的是吸收反應(yīng)過程中過量的氯氣,防止污染環(huán)境,反應(yīng)原理為2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O,C正確;在強堿性條件下,發(fā)生反應(yīng):Cl2+2K2MnO4═2KMnO4+2KCl,反應(yīng)中Cl2為氧化劑,KMnO4為氧化產(chǎn)物,故氧化性:Cl2>KMnO4,D正確。
進階3 研真題·明考向5.(2022·廣東卷)實驗室用MnO2和濃鹽酸反應(yīng)生成Cl2后,按照凈化、收集、性質(zhì)檢驗及尾氣處理的順序進行實驗。下列裝置(“→”表示氣流方向)不能達到實驗?zāi)康牡氖?　　)
解析 濃鹽酸易揮發(fā),制備的氯氣中含有HCl,可用飽和食鹽水除去HCl,Cl2可用濃硫酸干燥,A正確;氯氣的密度大于空氣,用向上排空氣法收集,B裝置能收集氯氣,B正確;濕潤的紅布條褪色,干燥的紅布條不褪色,可驗證干燥的氯氣不具有漂白性,C正確;氯氣在水中的溶解度較小,可以用NaOH溶液吸收尾氣,D裝置不能達到實驗?zāi)康?D錯誤。

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