4.2.2《氯气与碱反应及实验室制法 氯离子的检验》导学案(含解析)-人教版高中化学必修一

第二章非金属及其化合物
第二节富集在海水中的元素—氯
（第二课时氯气与碱反应及实验室制法氯离子的检验）
【学习目标】1.通过交流讨论，引导分析，理解氯气与碱溶液反应的原理及特点，能正确书写相关离子方程式。

知道漂白液与漂白粉的制备原理，并能与氯水的性质进行比较，落实“社会责任”等学科核心素养。

2.通过实验探究氯气的实验室制备、性质及Cl－的检验，掌握实验室制备气体的仪器选择和实验目的：进一步理解Cl2对环境的影响。

3.通过阅读教材，旧知回顾，讨论交流，了解成盐元素（卤族元素）的概念及性质与氯的相似之处。

【学习重点】氯气与碱溶液的反应、实验室制法及Cl-离子的检验
【学习难点】氯气与碱溶液的反应原理、氯气的提纯
【自主学习】
旧知回顾：1.次氯酸是弱酸，是一种强氧化剂、杀菌剂、漂白剂。

氯与水反应形成氯水的化学方程式为 Cl2＋H2O HCl＋HClO ，氯水的成分有Cl2、HClO、H2O、H＋、Cl－、ClO－、OH－。

2.检验SO42-离子的试剂是盐酸、氯化钡溶液，反应的离子方程式为：Ba2++SO42-BaSO4↓，现象是白色沉淀。

【新知预习】1.检验氯离子的方法，一般是先在被检测的溶液中滴入稀硝酸酸化使其酸化，以排除CO32-等干扰离子。

2.实验室制备氯气的原理（方程式）：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O ，可以 NaOH 溶液吸收尾气中的氯气，防止污染环境。

【同步学习】
情景导入：通过上节课的学习，我们知道Cl2与水反应能生成两种酸，那如果改用碱液，吸收的量是否会增大，请以NaOH为例试写出Cl2与碱反应的化学方程式并改成离子方程式。

活动一、氯气与碱的反应
1．阅读思考：阅读教材P84—85页内容，思考如何制取漂白液和漂泊粉？漂泊液和漂泊粉的主要成分及有效成分分别是什么?
【温馨提示】(1)制取漂白液—与NaOH反应：
①反应的化学方程式：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。

②离子方程式：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。

③漂白液的有效成分是次氯酸钠。

（2）制取漂白粉—与石灰乳反应
①制取反应的化学方程式：2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。

②漂白粉的主要成分是CaCl2、Ca(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2，漂粉精的主要成分是Ca(ClO)2。

③漂白粉的漂白原理：利用复分解反应原理，漂白粉中的次氯酸钙与酸(如盐酸或碳酸等)反应生成具有漂白性的次氯酸。

2.问题探究：（1）漂白粉露置于空气中会变质失效的原因是什么？
【温馨提示】漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2，在潮湿空气中发生反应，最终会生成氯化钙而失效： ①Ca(ClO)2＋H 2O ＋CO 2===CaCO 3↓＋2HClO ；
②2HClO=====光照
2HCl ＋O 2↑；
③CaCO 3＋2HCl===CaCl 2＋H 2O ＋CO 2↑。

（2）1 mol Cl 2与足量NaOH 溶液反应，转移电子的个数是多少？ 【温馨提示】
故1 mol Cl 2完全反应转移1 mol 电子，即N A 个电子。

3.拓展探究：漂泊液、漂白粉的漂白原理是什么？
【温馨提示】漂白液、漂白粉的漂白、消毒原理相同，都是在酸性条件下生成具有漂白、消毒作用的次氯酸(HClO)。

Ca(ClO)2＋CO 2＋H 2O===CaCO 3↓＋2HClO(家用漂白、消毒) Ca(ClO)2＋2HCl===CaCl 2↓＋2HClO(工业漂白) 4.归纳小结：漂泊液、漂泊粉的性质与应用有哪些？
【温馨提示】（1）漂白液的有效成分为次氯酸钠(NaClO)；漂白粉的有效成分为次氯酸钙[Ca(ClO)2]，含有效氯约为35%。

（2）氯气的溶解度不大，而且生成的次氯酸很不稳定，不便于保存，而次氯酸盐性质稳定，常用氯气与碱反应制取漂白粉。

（3）漂白粉在空气中保存不当会变质。

因此漂白粉和漂粉精的保存方法是密封、避光并置于阴凉干燥处。

【对应训练】1.在抗震救灾中要用大量漂白粉和漂白液杀菌消毒。

下列说法中正确的是( ) A ．漂白粉是纯净物，漂白液是混合物 B ．漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2
C ．工业上将氯气通入澄清石灰水制取漂白粉
D ．漂白液的有效成分是Na 2O 2 【答案】 B
【解析】 漂白粉的主要成分是氯化钙和次氯酸钙，有效成分是次氯酸钙，是混合物；漂白液的主要成分是氯化钠和次氯酸钠，有效成分是次氯酸钠，是混合物。

2．漂白液、漂白粉、过氧乙酸等均可用于杀菌消毒，以下有关漂白粉的说法正确的是( ) A ．漂白粉是氯气与氢氧化钠反应的产物
B ．漂白粉能杀菌消毒的原因是漂白粉有毒，能毒死病菌
C ．漂白粉放入稀酸中可以提高漂白速度
D ．氯气与碱反应的产物没有杀菌消毒作用 【答案】 C
【解析】 漂白粉是氯气与氢氧化钙反应后所得的混合物，主要成分为CaCl 2和Ca(ClO)2，A 项错误；漂白粉能用来杀菌消毒的原因是Ca(ClO)2与空气中的CO 2和H 2O 作用生成的HClO 具有杀菌消毒的作用，B 项错误；当漂白粉与酸接触时，也可生成HClO ，且漂白粉与稀酸反应生成HClO 的速度较快，漂白粉放入稀酸中提高漂白速度，C 项正确；氯气与碱反应可生成氯化物和次氯酸盐，次氯酸盐可与CO 2、H 2O 或与稀酸作用生成HClO ，HClO 具有杀菌消毒作用，D 项错误。

活动二、氯气的实验室制法
1．互动探究：（1）实验室制备氯气的反应原理是什么？该反应有何特点？ 【温馨提示】①实验室常用强氧化剂(如MnO 2、KMnO 4等)氧化浓盐酸等来制取氯气：
MnO 2＋4HCl(浓)=====
△MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O 2KMnO 4＋16HCl(浓)===2KCl ＋2MnCl 2＋5Cl 2↑＋8H 2O
②浓盐酸中，部分Cl －
的化合价升高，4 mol HCl 参加反应，被氧化的Cl －
为2 mol ；随着反应的进行盐酸浓度变小，故无论MnO 2是否足量，盐酸均不能完全反应，反应后溶液为盐酸和MnCl 2的混合液。

（2）如何设计仪器装置？
【温馨提示】①气体发生装置类型：固＋液――→△气 ②发生装置所用仪器的名称为分液漏斗、圆底烧瓶。

③装置C 的作用是除去Cl 2中少量的HCl 气体。

④装置D 的作用是干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气)。

（3）收集氯气可采用哪些方法？
【温馨提示】(1)向上排空气法(氯气密度大于空气)。

(2)排饱和食盐水法(氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度很小，用此法可除去实验中挥发产生的氯化氢气体)。

2.讨论交流：（1）如何检验氯气已经收集满？
【温馨提示】①将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。

②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。

（2）装置C 、D 、E 、F 的作用分别是什么，如何进行尾气处理？
【温馨提示】装置C 中饱和食盐水的作用是除去Cl 2中的HCl 气体；装置D 中浓硫酸的作用是干燥Cl 2；装置E 的作用是防止倒吸；烧杯F 中NaOH 溶液的作用是吸收多余的Cl 2、以防污染环境。

（3）为什么可用饱和氯化钠溶液除去氯气中的氯化氢？直接用水可以吗？
【温馨提示】饱和氯化钠中Cl-浓度比较高,因此Cl2和水的反应较弱,可以最大程度减少氯气损失.而盐酸极易溶解于水,所以可以去除HCl 杂质.用水损失的氯气要多一些,但也可以,因为氯气的溶解度不大.但没饱和NaCl 效果好。

（4）含有4 mol HCl 的浓盐酸与足量的MnO 2反应，能生成1 mol Cl 2吗？
【温馨提示】不能，因为随着反应的进行，盐酸的浓度变小，MnO 2与稀盐酸不反应，故生成的Cl 2小于1 mol 。

3.拓展探究：实验室制氯气选取试剂的主要依据是什么？实验室还可以用哪些物质来制取氯气？ 【温馨提示】选取试剂的主要依据是制取气体的性质。

氯气具有强氧化性，常用氧化其Cl －
的方法来制取，因此要选用含有Cl －
的物质(如盐酸)和具有强氧化性的物质(如MnO 2、KMnO 4等)来制取。

如
MnO 2＋4HCl(浓)=====△
MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O
2KMnO 4＋16HCl===2KCl ＋2MnCl 2＋5Cl 2↑＋8H 2O 4.归纳小结：实验室制备Cl 2有哪些注意事项？ 【温馨提示】①必须用浓盐酸，MnO 2与稀盐酸不反应。

②为了减少制得的Cl 2中HCl 的含量，加热温度不宜过高，减少HCl 的挥发。

③实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的Cl 2，再拆卸装置，避免污染空气。

④尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl 2，因为溶液中Ca(OH)2浓度小，吸收不完全。

【对应训练】1.某化学兴趣小组利用MnO 2和浓盐酸及如图装置制备Cl 2。

下列分析中不正确的是( )
A ．①中可用分液漏斗代替长颈漏斗
B ．①中缺少加热装置
C ．②中盛放的NaOH 溶液可以净化氯气
D ．④中盛放的NaOH 溶液可以吸收尾气 【答案】 C
【解析】 A 中可用分液漏斗代替长颈漏斗，避免盐酸挥发，气体逸出，同时便于控制反应速率，A 正确；二氧化锰和浓盐酸需要加热才能反应生成氯气，需要添加加热装置，B 正确；NaOH 溶液吸收氯气，不能净化Cl 2，可以用饱和食盐水净化氯气，C 错误；氢氧化钠溶液与氯气反应，可以吸收氯气，防止污染空气，D 正确。

2．实验室制备氯气的化学方程式是MnO 2＋4HCl(浓)
MnCl 2＋2H 2O ＋Cl 2↑。

下列关于实验室制氯
气的说法中错误的是()
A．还原剂是HCl，氧化剂是MnO2
B．每生成1 mol Cl2，转移电子2 mol
C．每消耗1 mol MnO2，起还原作用的HCl为4 mol
D．生成的氯气中含有水蒸气和HCl
【答案】 C
【解析】在MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O中，MnO2是氧化剂，HCl是还原剂，每生成1 mol Cl2转移2 mol电子，但在参加反应的4 mol HCl中，只有2 mol被氧化，即起还原作用的HCl为2 mol；由于反应加热，因此生成的氯气中含有水蒸气和HCl气体。

活动三、氯离子的检验
1．实验探究：在5支试管中分别加入2～3 mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液、自来水、蒸馏水，然后各滴入几滴AgNO3溶液，再分别加入少量稀硝酸，观察现象，填写下表：
【温馨提示】
实验现象
滴入几滴AgNO3溶液加入少量稀硝酸
①稀盐酸有白色沉淀生成沉淀不溶解
②NaCl溶液有白色沉淀生成沉淀不溶解
③Na2CO3溶液有白色沉淀生成沉淀溶解，有气泡产生
④自来水有少量白色沉淀生成沉淀不溶解
⑤蒸馏水无明显变化无明显变化
2.思考交流：请写出上述实验中有关的化学方程式。

【温馨提示】②NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3；
③Na2CO3＋2AgNO3===Ag2CO3↓＋2NaNO3，
Ag2CO3＋2HNO3===CO2↑＋H2O＋2AgNO3。

3.问题探究：检验Cl－时，为什么要加入稀硝酸？
【温馨提示】用稀HNO3可以排除CO2－3造成的干扰，因为Ag2CO3能溶于稀硝酸。

4.归纳小结：氯离子(Cl－)的检验方法
【温馨提示】(1)方法：先加稀HNO3溶液，再加AgNO3溶液。

(2)现象：产生白色沉淀。

(3)原理：Ag＋＋Cl－===AgCl↓。

(4)加稀硝酸的目的：排除CO2－3等离子的干扰。

5.拓展探究：阅读教材P86页“科学视野”，思考什么是成盐元素？有何性质？
【温馨提示】卤族元素指周期系ⅦA族元素.包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At）,简称卤素.它们在自然界都以典型的盐类存在,是成盐元素.卤族元素的单质都是双原子分子,它们的物理性
质的改变都是很有规律的,随着分子量的增大,卤素分子间的作用力逐渐增强,颜色变深,它们的熔点、沸点、密度、原子体积也依次递增.卤素都有氧化性,氟单质的氧化性最强.卤族元素和金属元素构成大量无机盐,其中卤化银溶解度依次减小，卤化钙依次增大，AgI可用于人工降雨等。

此外,在有机合成等领域也发挥着重要的作用.
【对应训练】1.在未知液中加入AgNO3溶液有白色沉淀生成，加入稀硝酸后，沉淀部分溶解，有无色无味的气体生成，将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，由此判断水溶液中含有() A．Cl－、SO2－4B．Cl－、NO－3
C．Cl－、CO2－3D．Cl－、OH－
【答案】 C
【解析】根据题给现象，生成的白色沉淀部分溶于稀硝酸，且产生使澄清石灰水变浑浊的气体，则原溶液中存在CO2－3和Cl－。

2．下列叙述正确的是()
A．如果加CCl4呈现紫色，证明原溶液中存在I－
B．凡能使湿润的碘化钾淀粉试纸变为蓝色的气体一定是Cl2
C．某溶液中加入BaCl2溶液，产生不溶于稀HNO3的白色沉淀，原溶液中一定含Ag＋
D．氢氟酸是弱酸，但会腐蚀玻璃
【答案】 D
【解析】I－不溶于CCl4，只有转化成I2才可溶；能使湿润的KI—淀粉试纸变蓝的气体不一定是Cl2，还有O3、NO2、Br2(g)等；SO2－4也符合C选项。

【课堂检测】1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)工业上将氯气通入澄清石灰水制取漂白粉(×)
(2)漂白粉在空气中久置不可能发生氧化还原反应(×)
(3)氯气的密度比空气大，常用向上排空气法收集氯气(√)
(4)漂白粉在空气中不稳定，所以可用于漂白纸张(×)
(5)实验室制取干燥、纯净的氯气，可依次通过浓硫酸、饱和食盐水(×)
(6)检验Cl－时，要加稀硝酸排除其他离子的干扰(√)
(7)1 mol Cl2与足量的NaOH溶液反应，转移电子数为2N A(×)
(8)加热盛有二氧化锰、浓盐酸的烧瓶，瓶内充满黄绿色气体(√)
(9)在充满氯气的集气瓶内加水，盖严后振荡，瓶内气体颜色变浅，液体变为黄绿色(√)
(10)氯气易液化，在低温和加压的条件下可以转变为液态(液氯)和固态(√)
2.用漂白粉溶液浸泡过的有色布条晾置在空气中一段时间，漂白效果更好，原因是()
A．漂白粉被氧化了
B．有色布条被空气中的氧气氧化了
C．漂白粉跟空气中的CO2充分反应，生成了较多量的HClO
D．漂白粉溶液蒸发掉部分水，其浓度增大
【答案】 C
【解析】晾置在空气中一段时间漂白效果更好是因为漂白粉跟空气中的CO2充分反应，生成较多量的HClO。

3．已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应生成Cl2。

若用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的Cl2，并试验它与金属的反应。

每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是()
A．①和②处B．②处
C．②和③处D．②③④处
【答案】 D
【解析】②中的NaOH溶液与Cl2反应，Cl2被吸收；③中的内部左边的导气管过短，右边的导气管过长，这样Cl2不能通过该瓶；④中试管中只有进气管没有出气管，Cl2不能进入试管，且缺少加热装置酒精灯。

4．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HNO3⑥与浓盐酸反应⑦与NaOH溶液混合加热⑧用淀粉-KI试纸
A．⑥⑦①⑤B．⑥⑧
C．④②③①⑤D．②①⑤
【答案】 C
【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。

【归纳梳理】
【课后巩固】教材作业：P87—88习题3、6、7、8、9、10、11、12、13、14
【课后提升】1．已知：2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O，下列关于该反应的说法正确的是
( )
A ．工业上可用来制取漂白粉
B ．属于复分解反应
C ．氯元素只被还原
D ．还原产物与氧化产物的质量比为1∶1 【答案】 A
【解析】 氯气与氢氧化钙溶液反应，生成氯化钙(还原产物)和次氯酸钙(氧化产物)，二者的物质的量之比为1∶1；该反应中氯气既是氧化剂又是还原剂，氯元素既被氧化又被还原。

2．“84消毒液”在日常生活中被广泛使用，该消毒液无色，pH 大于7，对某些有色物质有漂白作用。

已知，强碱弱酸形成的盐溶液呈碱性，则你认为“84消毒液”的有效成分是( )
A ．氯化氢
B ．次氯酸钠
C ．高锰酸钾
D ．碳酸钠
【答案】 B
【解析】 pH 大于7，说明溶液显碱性，氯化氢溶于水显酸性；“消毒液无色”，高锰酸钾溶液显紫红色；碳酸钠溶液虽显碱性，但碳酸钠不能杀菌消毒。

3．某高速公路一辆载有35吨液氯的槽罐车与一辆货车相撞，导致槽罐车中液氯大面积泄漏，造成多人伤亡。

下列处理方法和过程合理的是( )
A ．将人群转移到地势较低的地方，等待营救
B ．将槽罐车推入附近的水塘中，撒上石灰
C ．用高压水枪向空中喷洒大量酸性溶液
D ．被转移人群可戴上用氢氧化钠处理过的口罩 【答案】 B
【解析】 氯气的密度比空气大，人群应转移到地势较高处；氯气能与石灰发生反应而与酸不反应；氢氧化钠对皮肤有强烈的腐蚀作用。

4．下列关于实验室制氯气的说法中错误的是( ) A ．该反应是一个氧化还原反应，其中二氧化锰是氧化剂 B ．每生成1 mol 氯气，就要转移2 mol 电子
C ．该反应的离子方程式为:MnO 2＋4H ＋＋4Cl －=====△
MnCl 2＋2H 2O ＋Cl 2↑
D ．该方法是瑞典化学家舍勒最先发现的 【答案】 C
【解析】 由MnO 2＋4HCl(浓)=====
△MnCl 2＋2H 2O ＋Cl 2↑可知，二氧化锰是氧化剂，盐酸部分作还原剂，部分起酸的作用；每生成1 mol 氯气，转移2 mol 电子，4 mol 浓盐酸中有2 mol 被氧化成氯气；氯化锰是可溶于水的强电解质，在离子方程式中应写成离子符号。

5．检验某未知溶液中是否含有氯离子(Cl －
)，正确的操作是( )
A．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生
B．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生，加入盐酸，沉淀不消失
C．向未知溶液中加入稀硝酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生
D．向未知溶液中加入稀盐酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生
【答案】 C
【解析】A项操作不正确，它不能排除CO2－3的干扰；B项操作不正确，因为Ag2CO3跟HCl反应时，生成的AgCl仍是白色沉淀；C项操作正确；D项用盐酸酸化加入了Cl－，不能确定原溶液中是否有Cl－。

6.如图所示装置可用于二氧化锰与浓盐酸在加热条件下制取氯气，并利用产物进行后续实验，请填写下列空白：
(1)写出二氧化锰与浓盐酸反应的化学方程式：________________________________
________________________________________________________________________。

(2)在该反应中，HCl充当的是____________(填“氧化剂”或“还原剂”)。

(3)洗气瓶B中盛有饱和食盐水，洗气瓶C中盛有品红溶液，在洗气瓶D中放有石灰乳，则C瓶中观察到的现象是______________________；D瓶中发生反应的化学方程式是
________________________________________________________________________。

(4)若反应产生了标况下11.2 L的氯气，则参与氧化还原反应的HCl的物质的量是________mol。

【答案】(1)4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
(2)还原剂
(3)品红溶液褪色2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O
(4)1
【解析】 (1)稀盐酸与MnO2不反应，制取氯气时必须选用浓盐酸；加热温度不宜过高，以减少氯化氢的挥发。

(2)制取的氯气有毒，且在加热时容易逸出，所以应选用分液漏斗，而不用长颈漏斗。

(3)尾气处理时，不能用澄清石灰水吸收氯气，因为澄清石灰水中Ca(OH)2含量少，吸收不完全。

(4)实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的氯气，再拆卸装置，避免污染空气。

【我的反思】。