第二章 智能作业7 氯气的实验室制法 氯离子的检验

(2023·广东江门高一期中)实验室里利用MnO₂和浓盐酸制备Cl₂。下列做法不正确的是(　　)

• A: 用①作气体发生装置
• B: 用②加入生石灰干燥氯气
• C: 用③收集氯气
• D: 用④中的NaOH溶液吸收尾气

解析:

制取Cl₂的反应原理为MnO₂+4HCl(浓)Cl₂↑+2H₂O+MnCl₂，为固液加热的反应，A项正确；②为干燥装置，选择CaCl₂干燥，碱石灰会与Cl₂发生反应，B项错误；③为收集装置，Cl₂的密度大于空气，选择向上排空气法收集气体，C项正确；Cl₂有毒需进行尾气吸收，选择NaOH溶液，D项正确。

欲用如图所示装置制备干燥的氯气，下列相关说法正确的是(　　)

• A: 烧瓶内装入的固体是MnO₂
• B: 按气流方向，装置的连接顺序是aedcbgfcbh
• C: 装置乙可干燥氯气，防止装置戊中水蒸气进入集气瓶
• D: 可用干燥的淀粉碘化钾试纸检验氯气

解析:

MnO₂与浓盐酸反应需要加热，装置甲没有加热装置，故A错误；收集Cl₂的方法应为向上排空气法，装置的连接顺序是aedcbfgcbh，故B错误；装置乙是干燥装置，实验目的是制得干燥的氯气，装置乙要用到两次，既要除去生成Cl₂中的水蒸气，又要防止戊中的水蒸气进入，故C正确；检验氯气需要湿润的淀粉碘化钾试纸，故D错误。

如图是用KClO₃与浓盐酸反应制取氯气的简易装置。下列说法正确的是(　　)

• A: A中固体也可以用高锰酸钾、重铬酸钾、二氧化锰等代替
• B: 装置A发生反应的化学方程式为KClO₃+6HCl(浓)3Cl₂↑+KCl+3H₂O
• C: 待没有气泡产生后，向A中加入足量AgNO₃溶液，根据沉淀质量可求出剩余盐酸的量
• D: 装置B盛放的是饱和食盐水，目的是除去HCl

解析:

二氧化锰和浓盐酸反应需要加热，A错误；反应结束后，不仅剩余盐酸，而且有反应生成的KCl，故不能根据沉淀质量求出剩余盐酸的量，C错误；装置A是用KClO₃与浓盐酸反应制备氯气，根据装置特点，B是用向上排空气法收集氯气，D中有NaOH溶液，易发生倒吸，C可起到防倒吸或倒吸后防止溶液进入装置B的作用，D错误。

实验室制备氯气的装置如下，以下装置中有几处错误(　　)

• A: 4
• B: 5
• C: 7
• D: 9

解析:

该图存在的错误有①实验室制氯气选用MnO₂与浓盐酸反应；②应选用分液漏斗；③给圆底烧瓶加热时要垫陶土网；④该反应需要加热；⑤除杂时先除去HCl再用浓硫酸干燥，顺序反了；⑥因为氯气的密度大于空气，所以收集氯气时要长管进短管出；⑦氯气有毒，需要加尾气处理装置；综合以上分析，该装置中有7处错误，故选C。

(2023·辽宁高一学业考试)自来水厂水质检验员在自来水出厂前需对水中的氯离子等进行检测。实验室检验氯离子的试剂是(　　)

• A: 稀硫酸
• B: Na₂CO₃溶液
• C: 稀硝酸和Ba(NO₃)₂溶液
• D: 稀硝酸和AgNO₃溶液

解析:

氯离子检测：先加入稀硝酸排除OH^-、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{2-}$、$\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4^{2-}$ 的干扰，再加入硝酸银溶液，产生不溶于水的白色沉淀。

为了证明氯酸钾晶体中含有氯元素，选用下面给出的试剂和操作进行验证。其操作顺序正确的是(　　)

①滴加AgNO₃溶液　②加水溶解　③过滤，取滤液　④与二氧化锰混合加热　⑤加稀HNO₃　⑥与浓盐酸反应　⑦与NaOH溶液混合加热　⑧用淀粉⁃KI试纸

• A: ⑥⑦①⑤
• B: ⑥⑧
• C: ④②③①⑤
• D: ②①⑤

解析:

氯酸钾晶体中无Cl^-，要证明氯酸钾晶体中含有氯元素，必须使之产生Cl^-，故可通过与MnO₂混合加热使之分解产生KCl，然后再通过检验Cl^-的存在，证明其含有氯元素。由于MnO₂不溶于水，故可通过加水溶解过滤的方法分离出MnO₂，然后向滤液中加入AgNO₃溶液和稀HNO₃进行验证。

(2024·河北保定高一月考)能一次性鉴别AgNO₃、Na₂CO₃、NaCl三种溶液的试剂是(　　)

• A: 盐酸
• B: NaOH溶液
• C: BaCl₂溶液
• D: KNO₃溶液

解析:

盐酸与AgNO₃反应生成AgCl白色沉淀，与Na₂CO₃反应生成气体，与NaCl不反应，能用盐酸鉴别三种溶液，A正确；NaOH与Na₂CO₃、NaCl都不反应，不能鉴别两者，B错误；BaCl₂与Na₂CO₃、AgNO₃反应都生成白色沉淀，不能鉴别两者，C错误；KNO₃与三种溶液都不反应，不能鉴别三种溶液，D错误。

有Na₂CO₃、AgNO₃、BaCl₂、HCl和NH₄NO₃五瓶无标签溶液，为鉴别它们取四支试管，每支试管分别装入上述一种溶液，再向上述试管中加入少许剩下的一种溶液，下列叙述错误的是(　　)

• A: 若有三支试管出现沉淀时，则后加入的是AgNO₃溶液
• B: 全部没有明显现象时，则后加入的是NH₄NO₃
• C: 一支试管出现气泡，两支试管出现沉淀时，则后加入的是盐酸
• D: 若只有两支试管出现沉淀，其余两支试管无明显现象时，则后加入的是BaCl₂溶液

解析:

A正确，因为AgNO₃溶液与Na₂CO₃、BaCl₂、HCl反应均有白色沉淀生成，和NH₄NO₃溶液不反应；B正确，NH₄NO₃和上述溶液均不反应；C错误，加入盐酸后，一种(Na₂CO₃)溶液出现气泡，一种(AgNO₃)溶液出现沉淀，其他没有现象；D正确，加入BaCl₂溶液，则Na₂CO₃、AgNO₃两种溶液产生沉淀。

某同学用以下装置制备并检验Cl₂的性质。下列说法正确的是 （　　）

• A: Ⅰ图：若MnO₂过量，则浓盐酸中的溶质可全部消耗完
• B: Ⅱ图：证明新制的氯水具有酸性和漂白性
• C: Ⅲ图：产生了棕黄色的烟雾
• D: Ⅳ图：干燥的Cl₂不能使湿润的有色布条褪色

解析:

二氧化锰和浓盐酸在加热条件下发生氧化还原反应生成氯气，但稀盐酸与二氧化锰不反应，当盐酸浓度降低时，反应停止，则盐酸不能完全消耗，故A错误；将紫色石蕊溶液滴入新制氯水中，溶液先变红后褪色，说明新制氯水具有酸性和漂白性，故B正确；铜能在氯气中燃烧生成氯化铜，反应时有大量棕黄色的烟产生，没有雾，故C错误；氯气没有漂白性，氯气与水反应生成具有强氧化性的次氯酸具有漂白性，则干燥的布条不褪色，湿润的布条褪色，故D错误。

(2023·南昌调研)如图为某同学用高锰酸钾和浓盐酸制备氯气，并验证氯气性质的实验装置。下列相关说法错误的是(　　)

• A: 脱脂棉中的无水氯化钙可以用碱石灰代替
• B: 该实验装置可证明干燥的氯气没有漂白作用
• C: 湿润蓝色石蕊试纸先变红，但也不能说明生成了酸性物质
• D: 淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色，说明氯气将I₂氧化

解析:

无水氯化钙的作用是干燥氯气，碱石灰会与氯气反应，因此脱脂棉中的无水氯化钙不能用碱石灰代替，故A错误；从左边出来的干燥氯气，先与干燥品红试纸接触，品红试纸不褪色，说明干燥的氯气没有漂白作用，故B正确；由于HCl易挥发，挥发的HCl可使湿润蓝色石蕊试纸先变红，故不能说明生成了酸性物质，故C正确；淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色，先变蓝，是碘离子被氯气氧化为单质碘，淀粉遇单质碘变蓝，后褪色，说明氯气继续将I₂氧化，故D正确。

下列制备气体的原理正确，并能用如图装置(夹持仪器略)进行反应和气体收集的是(　　)

• A: MnO₂与浓盐酸反应制取Cl₂
• B: H₂O₂与MnO₂制取O₂
• C: 石灰石与稀硫酸反应制取CO₂
• D: Cu与稀硫酸反应制取H₂

解析:

MnO₂与浓盐酸反应制取 Cl₂需要加热，故A不选；H₂O₂与MnO₂制取O₂，反应不需加热，且氧气不溶于水，可以用排水法收集，故B选；石灰石与稀硫酸反应生成的硫酸钙是微溶物质，会覆盖在石灰石表面，阻碍石灰石和稀硫酸的进一步反应，且收集CO₂不能用排水法不适合制取 CO₂，故C不选；Cu与稀硫酸不反应，不能制取 H₂，故D不选。

(2023·四川雅安中学高一质检)已知实验室常用二氧化锰粉末和浓盐酸制取氯气，其反应的化学方程式为MnO₂+4HCl(浓)MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，某实验小组用如图所示装置制取纯净干燥的氯气。

回答下列问题：

(1)装置B的目的是除去氯气中的　　　(填化学式)。

(2)在制取氯气的反应中，浓盐酸表现了酸性和　　　　(填“氧化”或“还原”)性。

(3)为了防止污染空气，在E烧杯中盛装冷的NaOH溶液，吸收氯气后的溶液具有漂白性。

①该漂白性溶液的有效成分是　　　　　(填名称)。

②检验该漂白性溶液中是否含有Cl^-的方法：先取少量被检测的溶液于试管中，滴入适量稀硝酸，使其酸化，再　　　　　　　　　，如产生白色沉淀，则可判断该溶液中含有Cl^-。生成白色沉淀时，发生反应的离子方程式为　　　　　　　。

(4)为探究Cl₂的性质，某同学设计了如图实验：能看到红色布条褪色的装置是　　　(填“A”或“B”)。

答案:

(1)HCl　(2)还原　(3)①次氯酸钠　②加入硝酸银溶液　Ag⁺+Cl^-AgCl↓　 (4)B

解析:

(1)因为浓盐酸具有挥发性，制取的氯气中混有HCl气体，装置B的目的是除去氯气中的HCl。

(2)根据反应的化学方程式MnO₂+4HCl(浓)MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，部分氯元素化合价不变，表现酸性，部分HCl反应生成氯气，氯元素化合价升高，表现还原性。

(3)①氯气和NaOH溶液反应生成NaCl和NaClO，该漂白性溶液的有效成分是次氯酸钠；②检验Cl^-的方法是先取少量被检测的溶液于试管中，滴入适量稀硝酸，使其酸化，再加入硝酸银溶液，如产生白色沉淀，则可判断该溶液中含有Cl^-。

(4)干燥的氯气不具有漂白性，装置A中干布条不褪色，氯气和水反应生成HClO具有漂白性，能看到红色布条褪色的装置是B。

氯元素是非常重要的非金属元素，某化学活动社团为了探究氯气的制法、性质和用途，设计了如下实验装置。

(1)实验室制备氯气的反应的化学方程式为　　　　　　　。

(2)B中饱和食盐水的作用是　　　　。

(3)广口瓶C、E中，有色布条褪色的是　　　　(填“C”或“E”)。

(4)装置F可用于制漂白粉，漂白粉的有效成分是　　　(填字母)。

A.Ca(OH)₂　　　　　　　　　　　B.Ca(ClO)₂

C.CaCl₂　　　　　　　　　　　　D.Ca(ClO)₂和CaCl₂

(5)烧杯G的作用是　　　　，

请写出G中反应的离子方程式：　　　　　　　。

(6)写出装置Ⅰ中反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　。

答案:

(1)MnO₂+4HCl(浓)MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O

(2)除去Cl₂中混有的HCl气体

(3)C

(4)B

(5)吸收多余的Cl₂，防止环境污染　Cl₂+2OH^-Cl^-+ClO^-+H₂O

(6)2Fe+3Cl₂2FeCl₃

解析:

A装置制取Cl₂，B装置除去Cl₂中混有的HCl；H、D装置干燥Cl₂，I装置探究Cl₂与Fe的反应，G装置吸收Cl₂尾气；C、E装置用于检验漂白性，F装置用于制取漂白粉。二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应，生成MnCl₂、Cl₂和水，化学方程式为MnO₂+4HCl(浓)MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O。(2)盐酸是挥发性酸，在加热条件下，更容易挥发出氯化氢气体混在氯气中，所以B中饱和食盐水的作用是除HCl。(3)通入广口瓶C中的氯气是潮湿的，能使有色布条褪色，通入E中的氯气是干燥的，有色布条不褪色，则能使有色布条褪色的是C。(5)烧杯G中，NaOH吸收Cl₂生成NaCl、NaClO等，反应的离子方程式为Cl₂+2OH^- Cl^-+ClO^-+H₂O。(6)I中，Fe与Cl₂反应生成FeCl₃，反应的化学方程式为2Fe+3Cl₂2FeCl₃。