考點(diǎn)10氯氣的制備

考點(diǎn)10氯氣的制備【知識梳理】一、氯氣的實驗室制法1．反應(yīng)原理MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up10(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2OMnO2足量，HCl不能完全反應(yīng)，因為濃鹽酸變稀后，反應(yīng)停止。2．儀器裝置裝置特點(diǎn)：固＋液eq\o(→,\s\up10(△))氣。3．除雜裝置：分別用盛有飽和食鹽水和濃H2SO4的洗氣瓶除去Cl2中的HCl和H2O(g)。干燥也可用固體干燥劑P2O5、CaCl2等，但固體干燥劑需用干燥管或U形管。4．收集方法①向上排空氣法(Cl2的密度大于空氣的密度)。②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)。5．驗滿方法①將濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近盛Cl2的瓶口，觀察到試紙立即變藍(lán)，則證明已集滿。②將濕潤的藍(lán)色石蕊試紙靠近盛Cl2的瓶口，觀察到試紙立即發(fā)生先變紅后褪色的變化，則證明已集滿。6．尾氣處理Cl2有毒，易污染空氣，需用NaOH溶液吸收。7．實驗室制取氯氣的其他方法可用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等氧化劑代替MnO2與濃鹽酸反應(yīng)(不需加熱)，如2KMnO4＋16HCl(濃)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，Ca(ClO)2＋4HCl(濃)=CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O?！練w納總結(jié)】氯氣的實驗室制取流程及相應(yīng)原理氯氣的尾氣處理，用較濃的氫氧化鈉或石灰乳吸收尾氣。不能用澄清石灰水吸收處理氯氣，因為氫氧化鈣溶解度小，澄清石灰水只能吸收少量氯氣（即使飽和的澄清石灰水也不能用來吸收氯氣）。二、氯氣的工業(yè)生產(chǎn)原理以電解飽和食鹽水為基礎(chǔ)制取氯氣、燒堿等產(chǎn)品的工業(yè)，是目前化學(xué)工業(yè)的重要支柱之一。電解裝置電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑?！緦c(diǎn)例題】例1．（2022·北京大興·高一期末）某化學(xué)小組用圖示裝置制取氯氣，下列說法不正確的是()A．該裝置圖中至少存在兩處明顯錯誤B．為了防止氯氣污染空氣，必須進(jìn)行尾氣處理C．在集氣瓶的導(dǎo)管口處放一片濕潤的淀粉碘化鉀試紙，可以證明是否有氯氣逸出D．該實驗中收集氯氣的方法不正確【答案】D【解析】MnO2與濃鹽酸在加熱的條件下反應(yīng)，圖中缺少加熱裝置，實驗時一般不用長頸漏斗，氯氣有毒，氣體不能直接排放到空氣中，應(yīng)有尾氣吸收裝置，A、B正確；氯氣具有強(qiáng)氧化性，可與碘化鉀反應(yīng)生成單質(zhì)碘，淀粉遇碘變藍(lán)色，C正確；氯氣的密度比空氣大，可以用向上排空氣法收集，裝置中的收集方法正確，D錯誤。例2．（2022·廣西·高一學(xué)業(yè)考試）某?；瘜W(xué)興趣小組擬用濃鹽酸與二氧化錳加熱反應(yīng)，制取并收集2瓶干燥、純凈的氯氣。為防止換集氣瓶時生成的氯氣污染空氣，設(shè)計了如下裝置：(1)寫出Ⅰ裝置燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________。(2)裝置Ⅱ中盛放的藥品是飽和氯化鈉溶液，其作用是__________________；裝置Ⅲ的作用是干燥氯氣，應(yīng)盛放________。(3)實驗開始后，先________a________b(填“關(guān)閉”或“打開”，下同)；當(dāng)集滿一瓶氯氣時，為減少換集氣瓶時氯氣的外逸，再________a________b，換好集氣瓶后，繼續(xù)收集氯氣。(4)興趣小組的某些同學(xué)準(zhǔn)備在燒杯中加入下列溶液中的一種來吸收殘余氯氣，你認(rèn)為其中恰當(dāng)?shù)氖莀_______(填序號)。A．氫氧化鈉溶液B．濃硫酸C．水【答案】(1)MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)除去Cl2中混有的HCl濃硫酸(3)關(guān)閉打開打開關(guān)閉(4)A【解析】(1)Ⅰ裝置是制取氯氣的發(fā)生裝置，反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)Ⅱ、Ⅲ部分屬于凈化裝置，飽和氯化鈉溶液是除去氯氣中的HCl氣體；裝置Ⅲ應(yīng)盛放濃硫酸，用來干燥氯氣。(3)首先明確裝置Ⅳ的作用——用來臨時儲存氯氣，防止換集氣瓶時生成的氯氣排出；故實驗開始時，關(guān)閉a，打開b，換瓶時關(guān)閉b，打開a。(4)要吸收多余的氯氣一般用堿液，而氯氣在水和濃硫酸中溶解度都非常小【達(dá)標(biāo)檢測】1．（2022秋·上海閔行·高一校考期末）實驗室制取Cl2過程中，下列處理達(dá)不到目的的是ABCD收集Cl2除Cl2中少量HCl干燥Cl2尾氣Cl2吸收A．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】A．氯氣密度大于空氣，可以使用向上排空氣法收集，A正確；B．飽和食鹽水可以吸收氯氣中氯化氫氣體，用于除Cl2中少量HCl，B正確；C．氯氣能和堿性物質(zhì)氧化鈣反應(yīng)，不能干燥氯氣，C錯誤；D．氯氣能被堿液吸收，可以減少污染，D正確；故選C。2．（2023秋·上海浦東新·高一?？计谀┐蛀}溶液中含有、Mg2+、Ca2+，若不精制，電解時會出現(xiàn)的渾濁，該渾濁物可能是A．BaSO4 B．Mg(OH)2 C．CaCO3 D．MgSO4【答案】B【解析】電解食鹽水時，生成物有NaOH，遇粗鹽中的Mg2+便生成了難溶的Mg(OH)2；答案選B。3．（2023秋·四川南充·高一校聯(lián)考期末）實驗室用濃鹽酸和MnO2制取Cl2下列說法中錯誤的是A．可以用濃硫酸干燥Cl2 B．可以用排飽和食鹽水法收集Cl2C．該反應(yīng)需要加熱 D．用NaOH溶液除去Cl2中混有的HCl【答案】D【解析】A．濃硫酸易吸水，氯氣與濃硫酸不反應(yīng)，可以用濃硫酸干燥Cl2，A正確；B．氯氣能溶于水，飽和食鹽水可降低氯氣在水中的溶解度，所以可以用排飽和食鹽水法收集Cl2，B正確；C．二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)制備氯氣時需要共熱才能進(jìn)行，C正確；D．氯氣也可以與NaOH溶液反應(yīng)，應(yīng)該用飽和食鹽水除去Cl2中混有的HCl，D錯誤；故選D。4．（2023秋·廣東揭陽·高一?？计谀┫铝袑嶒炑b置進(jìn)行的相應(yīng)實驗，能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖茿．裝置甲可用于制取氯氣B．裝置乙可用于除去Cl2中混有的HCl氣體C．裝置丙可用于探究碳酸氫鈉的受熱分解D．裝置丁可用于驗證鈉與水反應(yīng)放熱【答案】D【解析】A．利用濃鹽酸和二氧化錳制備氯氣需要加熱，缺少加熱裝置，故A不符合題意；B．Cl2、HCl均能與飽和NaHCO3反應(yīng)，除去Cl2中混有的HCl氣體應(yīng)用飽和食鹽水，故B不符合題意；C．加熱固體時試管應(yīng)略向下傾斜，故C不符合題意；D．鈉和水反應(yīng)如果放熱，U形管左側(cè)液面下降，右側(cè)液面升高，因此裝置丁可用于驗證鈉與水反應(yīng)放熱，故D符合題意；故答案選D。5．（2023秋·安徽六安·高一六安一中校考期末）實驗室制備Cl2可用下列反應(yīng)：。利用上述反應(yīng)制備Cl2時，下列說法正確的是A．制備Cl2可以采用圖1裝置B．除去Cl2中含有的少量HCl可以通過飽和的NaHCO3溶液C．干燥Cl2可以選用濃硫酸或堿石灰等干燥劑D．收集Cl2使用圖2裝置能防止Cl2逸出，減少污染：【答案】A【解析】A．，反應(yīng)為固液不加熱可以可以采用圖1裝置，A正確；B．HCl會和碳酸氫鈉反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，引入雜質(zhì)，B錯誤；C．氯氣會和堿石灰反應(yīng)，不能使堿石灰干燥，C錯誤；D．圖2裝置為密閉裝置，氯氣不能進(jìn)入裝置，D錯誤；故選A。6．（2023秋·重慶九龍坡·高一重慶實驗外國語學(xué)校?？计谀嶒炇矣萌鐖D裝置制取、提純、收集及尾氣處理，其中不能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖茿．制取 B．除去中少量的HClC．收集 D．吸收尾氣中的【答案】B【解析】A．實驗室用二氧化錳和濃鹽酸加熱，制取，A正確；B．飽和食鹽水能除去中的HCl雜質(zhì)，但氣體應(yīng)從長管進(jìn)，從短管出，故B中圖示裝置不能達(dá)到實驗?zāi)康模珺錯誤；C．的密度比空氣大，用向上排空氣法收集，C正確；D．有毒，用溶液吸收尾氣中的，D正確；故選B。7．（2023秋·廣東揭陽·高一校考期末）下列實驗裝置能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖茿．圖①用于氯氣的制取 B．圖②用于證明氯氣具有漂白性C．圖③用于吸收多余的氯氣 D．圖④用于除去氯氣中的氯化氫氣體【答案】D【解析】A．二氧化錳和濃鹽酸反應(yīng)須加熱，A錯誤；B．氯氣本身無漂白性，氯氣與水反應(yīng)生成的次氯酸有漂白性，B錯誤；C．溶液濃度太小，不能保證氯氣完全吸收，C錯誤；D．HCl氣體極易溶于水且在飽和食鹽水中溶解度較小，D正確；故選D。8．（2023秋·北京昌平·高一統(tǒng)考期末）某小組同學(xué)利用如圖1裝置制備NaClO溶液，并設(shè)計實驗(如圖2所示)探究NaClO的性質(zhì)。關(guān)于圖1，下列說法不正確的是A．A中反應(yīng)體現(xiàn)了濃鹽酸的酸性和氧化性B．B的作用是吸收揮發(fā)出的HCl氣體C．C中的反應(yīng)是：Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2OD．D的作用是尾氣吸收【答案】A【分析】用二氧化錳和濃鹽酸制取氯氣，化學(xué)方程式為：，生成的氯氣依此經(jīng)過飽和食鹽水除雜，與氫氧化鈉反應(yīng)生成NaClO，最后用吸收尾氣，據(jù)此分析解題。【解析】A．A中反應(yīng)，體現(xiàn)了濃鹽酸的酸性和還原性，故A錯誤；B．生成的氯氣中含有揮發(fā)出的HCl，經(jīng)過飽和食鹽水可吸收揮發(fā)出的HCl氣體，故B正確；C．C中發(fā)生氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成NaClO，離子方程式為Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O；故C正確；D．據(jù)分析可知，D的作用是尾氣吸收，故D正確；故答案選A。9．（2022秋·上海黃浦·高一上海外國語大學(xué)附屬大境中學(xué)?？计谥校嶒炇矣酶咤i酸鉀粉末與濃鹽酸反應(yīng)制取少量氯氣：(濃)。該反應(yīng)對應(yīng)的發(fā)生裝置是A． B． C． D．【答案】C【解析】實驗室用高錳酸鉀粉末與濃鹽酸反應(yīng)制取少量氯氣：(濃)，該反應(yīng)為固液不加熱型，實驗時往裝有高錳酸鉀的圓底燒瓶中加入濃鹽酸，選項C符合題意；故答案選C。10．（2022秋·上海浦東新·高一華師大二附中?？计谥校┠惩瑢W(xué)利用氧化制備，已知錳酸鉀()在濃的強(qiáng)堿溶液中可穩(wěn)定存在，堿性堿弱時易發(fā)生反應(yīng)：。下列裝置不能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖茿．用裝置甲制取B．用裝置乙除去中的HClC．用裝置丙使轉(zhuǎn)化成D．用裝置丁分離出溶液中的【答案】B【解析】A．濃鹽酸與漂白粉反應(yīng)可生成氯氣，可選圖中固液反應(yīng)裝置制備，故A正確；B．HCl與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成二氧化碳，氯氣中引入新雜質(zhì)，不能除雜，應(yīng)選飽和食鹽水洗氣，故B錯誤；C．Cl2氧化K2MnO4可生成KMnO4，可選裝置丙使K2MnO4轉(zhuǎn)化成KMnO4，故C正確；D．二氧化錳不溶于水，可選圖中過濾裝置分離，故D正確；故選：B。11．（2022秋·廣東廣州·高一廣州市第五中學(xué)?？计谥校┫铝袑嶒灢僮饕?guī)范且能達(dá)到目的的是A．鈉在空氣中燃燒 B．氯氣的凈化C．驗證碳酸鈉和碳酸氫鈉穩(wěn)定性 D．制取碳酸氫鈉【答案】D【解析】A．圖示為蒸發(fā)皿進(jìn)行的蒸發(fā)操作，不是鈉的燃燒實驗，故A錯誤；B．氯氣應(yīng)該首先除雜后干燥，故B錯誤；C．驗證碳酸鈉和碳酸氫鈉穩(wěn)定性，應(yīng)該碳酸鈉在大試管而碳酸氫鈉在小試管，觀察碳酸氫鈉的分解情況，故C錯誤；D．氯化鈉和水和氨氣和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨，碳酸氫鈉溶解度較小而結(jié)晶析出，故D正確。故選D。12．（2022秋·廣東惠州·高一統(tǒng)考期中）下列離子方程式正確的是A．二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣：B．稀與鐵粉反應(yīng)：C．碳酸氫鈉溶液與稀硫酸反應(yīng)：D．鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)：【答案】C【解析】A．該方程式電荷、原子不守恒，正確的離子方程式為，故A錯誤；B．稀與鐵粉反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，反應(yīng)的離子方程式為，故B錯誤；C．碳酸氫鈉與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉、二氧化碳和水，反應(yīng)的離子方程式為，故C正確；D．鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)，鈉先和水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，氫氧化鈉再與硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅和硫酸鈉，總反應(yīng)為，故D錯誤；故答案選C。13．（2023秋·北京海淀·高一統(tǒng)考期末）實驗室用下圖裝置制備干燥的并研究其性質(zhì)。其中，a為濕潤的淀粉試紙，b、c分別為濕潤和干燥的紅紙條，d為濕潤的藍(lán)色石蕊試紙。用上述裝置制備，所選反應(yīng)物和收集方法正確的是選項ABCD反應(yīng)物濃鹽酸和濃鹽酸和稀鹽酸和濃鹽酸和高錳酸鉀收集方法向上排空氣法向下排空氣法向上排空氣法排水法A．A B．B C．C D．D【答案】A【分析】該實驗原理是利用二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯氣，因鹽酸具有良好揮發(fā)性，所得氣體中含有Cl2、HCl、H2O，需將氣體先通過甲中飽和食鹽水中除去HCl，再將氣體通入乙中濃硫酸中進(jìn)行干燥，氯氣能與水反應(yīng)發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)生成HCl和HClO，HClO具有漂白性，氯氣是有毒氣體，不能排放至空氣中，氯氣能與堿反應(yīng)，因此采用NaOH溶液收集尾氣?！窘馕觥吭摲磻?yīng)裝置為固液加熱，反應(yīng)物選二氧化錳與濃鹽酸，濃鹽酸和高錳酸鉀在常溫下即可反應(yīng)，由于氯氣的密度比空氣大，應(yīng)選向上排空氣法收集氯氣，故選A。14．（2020·高一課時練習(xí)）實驗室用如圖所示裝置制備KClO溶液，并通過KClO溶液與溶液的反應(yīng)制備高效水處理劑。裝置A中與鹽酸反應(yīng)生成和，其離子方程式為____________________________。將制備的通過裝置B可除去_______________________（填化學(xué)式）?！敬鸢浮縃Cl【分析】鹽酸和高錳酸鉀反應(yīng)制得二氯化錳、氯氣和水，用飽和食鹽水除去氯氣中的氯化氫氣體，制得的氯氣通過氫氧化鉀溶液中攪拌，生成次氯酸鉀，尾氣在D裝置中氫氧化鉀溶液吸收，由此分析?！窘馕觥葵}酸和高錳酸鉀反應(yīng)制得二氯化錳、氯氣和水，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒配平該離子方程式：；鹽酸易揮發(fā)，制備的中含有HCl，而HCl極易溶于水，氯氣在飽和食鹽水中的溶解度較小，通過飽和食鹽水可除去氯氣中的HCl。15．（2022·全國·高一專題練習(xí)）某校課外小組的學(xué)生，利用排飽和食鹽水的方法收集了一平底燒瓶的氯氣，同時制備了一平底燒瓶的飽和氯水，探究完成以下性質(zhì)實驗。請按要求回答下列問題：(1)按圖1安裝好實驗裝置，U形管內(nèi)盛有有色墨水，A、B兩端液面相平，平底燒瓶中盛滿氯氣。通過分液漏斗向圓底燒瓶中滴加少量氫氧化鈉溶液，觀察到的現(xiàn)象是____，請簡單解釋原因：____。(2)如圖2所示，平底燒瓶中盛滿飽和氯水，用日光照射，可觀察到平底燒瓶內(nèi)有氣泡產(chǎn)生，放置一段時間后溶液顏色變淺，產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是____；當(dāng)氯水中不再產(chǎn)生氣泡時，某學(xué)生欲檢驗該反