第一節(jié) 氯氣
新指南
1.掌握氯氣的化學性質(zhì)及在實驗室中制取氯氣的原理和方法.
2.掌握氯離子的檢驗方法.
3.了解氯氣的物理性質(zhì)和用途.
本節(jié)重點：氯氣的化學性質(zhì)及實驗室制法；氯離子的檢驗.
本節(jié)難點：氯氣與水的反應(yīng)及氯水中各成分的性質(zhì)；氯氣與堿的反應(yīng)；氯氣的實驗室制法.
教材解讀精華要義
相關(guān)鏈接
1.氧氣的化學性質(zhì)
2.氧化還原反應(yīng)
(1)定義：有電子轉(zhuǎn)移(得失或偏移)的反應(yīng)叫氧化還原反應(yīng).
(2)實質(zhì)：電子轉(zhuǎn)移<得失或偏移).
(3)特征：化合價升降.
分析氧化還原反應(yīng)，要根據(jù)反應(yīng)特征，抓住反應(yīng)實質(zhì)，并掌握有關(guān)概念(氧化劑、還原劑、氧化性、還原性、氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)等)、分析方法(如雙線橋法).
3.實驗室制取氣體的裝置
(1)固一液不加熱裝置，如制取H2、CO2等.
(2)固一固加熱裝置，如制取O2等.
(3)啟普發(fā)生器，如制取H2、CO2等.
知識詳解
知識點1 氯氣的性質(zhì)和用途
Ⅰ氯的原子結(jié)構(gòu)
Ⅱ氯氣的物理性質(zhì)
在常溫(25℃)、常壓(101 kPa)下，氯氣是一種黃綠色而有劇烈刺激性氣味的氣體.比空氣重，有毒，在壓強為101 kPa，溫度為-34.6℃時，氯氣液化為液氯，將溫度繼續(xù)冷卻到-101℃時，液氯變?yōu)楣虘B(tài)氯.氯氣可溶于水，在常溫下，1體積水中能溶解約2體積的氯氣.
思維拓展
1.由于物質(zhì)的狀態(tài)都與溫度和壓強有關(guān)，因此在描述物質(zhì)的狀態(tài)時，一定要說明溫度、壓強.通常易液化的氣體有Cl2、CO2、NH3等.
2.氯氣使人中毒的癥狀是：吸入少量氯氣會使鼻和喉頭的黏膜受到刺激，引起胸部疼痛和咳嗽，吸入大量氯氣會使人中毒死亡.在實驗室里聞氯氣氣味時，必須十分小心，應(yīng)該用手輕輕在瓶口扇動，僅使極少量的氯氣飄進鼻孔(如圖4-1所示).聞其他氣體的氣味時，也應(yīng)采取這種方法.
3.對于任何氣體在標準狀況下的密度，都有ρ＝ ，如ρ（Cl2）=
所以，對于氣體密度的數(shù)值，一般不作記憶要求，但需知當>29時，比空氣重(如O2、CO2等)；當<29時，比空氣輕(如H2、N2等).
4.由氯氣的密度、溶解度、毒性和顏色等知識可知：在實驗室里收集氯氣，可采用向上排空氣法，不能用向下排空氣法，也不能用排水法，氯氣在飽和食鹽水中的溶解度很小，實驗室中可用排飽和食鹽水法收集氯氣；在收集和應(yīng)用氯氣時，要防止使人中毒或污染環(huán)境；多余的Cl2可用NaOH溶液除去，一般不用石灰水(為什么?)；可通過氣體的顏色判斷氯氣是否充滿集氣瓶.
Ⅲ 氯氣的化學性質(zhì)(重點)
由氯元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖可知：氯原子最外層有7個電子，在化學反應(yīng)中容易得到1個電子，使最外層達到8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu).因此，氯氣是一種化學性質(zhì)很活潑的非金屬單質(zhì)，它具有較強的氧化性，能與多種金屬和非金屬直接化合，還能與水、堿等化合物起反應(yīng).
(1)與金屬反應(yīng)
實驗4-1：氯氣與銅反應(yīng)的實驗
實驗?zāi)康模禾骄柯葰馀c銅的反應(yīng).
實驗原理：Cu+Cl2 CuCl2.
實驗用品：銅絲、氯氣(盛在集氣瓶中，用磨砂玻璃片蓋瓶口)、水、坩堝鉗、酒精燈、火柴.
實驗步驟：用坩堝鉗夾住一束銅絲，灼熱后立刻放入充滿氯氣的集氣瓶里(如圖4-2所示).觀察發(fā)生的現(xiàn)象.然后把少量
的水注入集氣瓶里，用玻璃片蓋住瓶口，振蕩.觀察溶液的顏色.
實驗現(xiàn)象：銅絲劇烈燃燒，產(chǎn)生大量棕黃色的煙.加水后形成了藍綠色溶液.濃度不同，溶液顏色就有所不同，其濃溶液為綠色.
實驗結(jié)論：在點燃的條下，氯氣與銅劇烈反應(yīng)生成氯化銅，氯化銅分散成棕黃色的煙.
【注意】 ①為了使實驗?zāi)軌蝽樌M行并觀察到棕黃色的煙，要注意：a.氯氣要盡可能干燥、純凈；b.所用銅絲最好是剝?nèi)?dǎo)線絕緣層的多股細銅絲；c.在酒精燈上加熱時間略長些，將灼熱的銅絲移入氯氣瓶中的動作要快，要使銅絲在氯氣瓶口慢慢向下伸入，以保證反應(yīng)能持續(xù)、穩(wěn)定地發(fā)生.
②銅絲要用坩堝鉗夾持：不能直接用手拿，以免被燙傷.
③在反應(yīng)時，集氣瓶口的大部分要用玻璃片蓋住，以防止污染空氣.
④為了防止集氣瓶炸裂，可在集氣瓶底加入少量洗凈的、干燥的細沙.燃著的銅絲不要靠近集氣瓶瓶壁.
[說明] CuCl2簡介：
氯化銅(CuCl2)固體呈棕黃色，二水合氯化銅(CuCl2•2H2O)晶體呈藍綠色.
氯化銅濃溶液顯綠色，稀溶液顯藍綠色.
思維拓展
1.向CuCl2溶液中加入AgNO3溶液，有什么現(xiàn)象發(fā)生?寫出有關(guān)反應(yīng)的化學方程式.
點撥 溶液由綠色變?yōu)樗{色，同時有沉淀生成.有關(guān)反應(yīng)的化學方程式為：
CuCl2+2AgNO3＝Cu(NO3)2+2AgCl↓
2.向CuSO4濃溶液中加入BaCl2溶液，有什么現(xiàn)象發(fā)生?寫出有關(guān)反應(yīng)的化學方程式.
點撥 溶液由藍色變?yōu)榫G色，同時有沉淀生成.有關(guān)反應(yīng)的化學方程式為：
CuSO4+BaCl2=CuCl2+BaSO4↓
小結(jié) 在一定條下，Cl2能跟絕大多數(shù)金屬發(fā)生化合反應(yīng).
①Cl2與金屬反應(yīng)的一般形式.
2R+nCl2 2RCln(n為奇數(shù)時)
R+ Cl2 RCln(n為偶數(shù)時)
②常見的化學反應(yīng).
a.反應(yīng)的化學方程式：
2Na+Cl2 2NaCl
現(xiàn)象：產(chǎn)生黃色火焰和大量的白煙.
b.反應(yīng)的化學方程式：
Cu+Cl2 CuCl2
現(xiàn)象：產(chǎn)生棕黃色的煙，但無火焰.
c.反應(yīng)的化學方程式：
2Fe+3Cl2 2FeCl3
現(xiàn)象：產(chǎn)生棕褐色的煙，但無火焰.
[說明] ①火焰是氣態(tài)物質(zhì)燃燒時的特有現(xiàn)象，只有常溫下的氣體或在高溫條下產(chǎn)生的可燃性氣體燃燒時才能觀察到火焰，如Na在Cl2中燃燒；否則無火焰，如 Cu、Fe在Cl2中燃燒，固體Fe、Cu難揮發(fā)，所以無火焰.
②由于氯氣的氧化性很強，當金屬元素有多種化合價時，該金屬跟氯氣反應(yīng)一般生成高價金屬氯化物，無論氯氣過量與否.如Fe、Cu跟Cl2反應(yīng)，其產(chǎn)物是FeCl3、 CuCl2，而不是FeCl2、CuCl.
③值得說明的是，在常溫下，干燥的氯氣不能跟鐵發(fā)生化學反應(yīng)，所以大量的液態(tài)氯常常被干燥后用鋼瓶貯存.
(2)與非金屬反應(yīng)
實驗4-2：氫氣在氯氣中燃燒的實驗
實驗?zāi)康模禾骄柯葰馀c氫氣的反應(yīng).
實驗原理：H2+Cl2 2HCl.
實驗用品：盛在集氣瓶中的氯氣，能產(chǎn)生氫氣的啟普發(fā)生器、火柴.
實驗步驟：在空氣中點燃H2,然后把導(dǎo)管伸人盛有Cl2的集氣瓶中(如圖4-3所示).觀察H2在Cl2中燃燒時的現(xiàn)象.
實驗現(xiàn)象：氫氣在氯氣中繼續(xù)燃燒，發(fā)出蒼白色火焰.氫氣燃燒結(jié)束后，抽去蓋在集氣瓶口處的毛玻璃片，觀察到集氣瓶口上方出現(xiàn)白霧.
實驗結(jié)論：純凈的H2可以在Cl2中安靜地燃燒，生成HCl.
【注意】 ①為了保證實驗安全，氫氣在點燃之前必須先檢驗其純度，只有純度符合點燃的純度要求的氫氣才能點燃.
②為了使氫氣持續(xù)地燃燒下去：a.氯氣要不含氯化氫雜質(zhì)，濃度大；b.氫氣導(dǎo)管要從集氣瓶瓶口慢慢地逐漸伸向瓶底.
③為了減少環(huán)境污染，氫氣燃燒后應(yīng)立即用玻璃片蓋住集氣瓶瓶口，然后向集氣瓶中加入少量氫氧化鈉稀溶液并振蕩，吸收氯化氫氣體.
[說明] 燃燒：一切發(fā)光、發(fā)熱的劇烈的化學反應(yīng)都叫做燃燒.也就是說，燃燒不一定有氧氣參加.
實驗4-3：氫氣跟氯氣混合爆炸的實驗
實驗?zāi)康模禾骄柯葰馀c氫氣混合氣體發(fā)生爆炸的反應(yīng).
實驗原理：H2+Cl2 2HCl.
實驗用品：盛在集氣瓶中的氫氣與氯氣，鎂條、酒精燈、坩堝鉗、薄塑料片.
實驗步驟：把新收集到的一瓶Cl2和一瓶H2口對口地放置，抽去瓶口間的玻璃片，上下顛倒幾次，使H2 和Cl2充分混合.取一瓶混合氣體，用塑料片蓋好，在距瓶約10 cm處點燃鎂條(如圖4-4所示).觀察有什么現(xiàn)象發(fā)生.
實驗現(xiàn)象：當鎂條燃燒所產(chǎn)生的強光照射到混合氣體時,瓶中的H2和Cl2迅速化合而發(fā)生爆炸，把塑料片向上彈起(如圖4-4所示).集氣瓶口上方產(chǎn)生大量白霧.
實驗結(jié)論：在光照條下，Cl2與H2發(fā)生劇烈反應(yīng)，生成HCl.
【注意】 ①為了使爆炸反應(yīng)的實驗成功：a.氯氣和氫氣要純；不含空氣和氯化氫等雜質(zhì)；b.氫氣與氯氣要以體積比1:1現(xiàn)混現(xiàn)用、混合均勻再用；c.將塑料片的一面涂上薄薄的一層凡士林后再蓋在集氣瓶口上，并用手心輕輕壓嚴塑料片，將集氣瓶口封嚴；d.鎂條要用砂紙打磨光亮，以雙股、10 cm～15 cm長為宜，燃著的鎂條以距離集氣瓶5 cm～10 cm為宜.
②為了實驗安全：a.集氣瓶口的蓋片絕不能用玻璃片或金屬片，除了可以用薄塑料片以外，還可以用0.5 mm～1 mm厚的紙片；b.實驗操作者和觀察者都要與待爆炸的集氣瓶保持一定的距離.
③為了減輕環(huán)境污染，可向爆炸以后的集氣瓶內(nèi)倒入少量的NaOH等堿性溶液吸收HCl氣體.
小結(jié) 煙、霧、氣的區(qū)別
①煙——大量細小固體顆粒分散在氣體中的現(xiàn)象.如銅在氯氣中燃燒會產(chǎn)生棕
黃色的煙——CuCl2固體；濃氨水與濃鹽酸相遇會產(chǎn)生白色的煙——NH4Cl固體.
②霧——大量細小液滴分散在氣體中的現(xiàn)象.如打開濃鹽酸的瓶蓋會看到大量的白霧，這是濃鹽酸中揮發(fā)出的氯化氫吸收空氣中的水所形成的鹽酸小液滴.
③氣——是指通常狀況下為氣態(tài)的物質(zhì).若氣體為無色，那么用肉眼就看不見，如H2、O2、N2；只有那些有顏色的氣體用肉眼才能觀察到.
(3)與水反應(yīng)(難點)
氯氣可溶于水，常溫下1體積水可溶解約2體積的氯氣，溶于水的氯氣中有一小部分跟水反應(yīng).
Cl2+H2O=HCl+HClO
[說明] ①氯氣的水溶液叫做氯水.Cl2使氯水顯黃綠色，且有刺激性氣味，HCl使溶液顯強酸性；HClO為弱酸，具有強氧化性和漂白性，也具有不穩(wěn)定性，見光或受熱時易分解<如圖4-5所示).
2HclO 2HCl+O2↑
氯水久置時，其顏色逐漸變淺，強氧化性逐漸減弱，酸性逐漸增強，最終形成稀鹽酸，所以實驗室中用氯水需現(xiàn)用現(xiàn)配，且要裝于棕色試劑瓶中，置冷暗處.
②氯水中的微粒：氯水中存在著三種分子(H2O、Cl2、HClO)和四種離子(H+、Cl-、ClO-、OH-)，其濃度大小依次為：
H2O>Cl2>H+>Cl->HClO>ClO->OH-.
③氯水的性質(zhì)與組成的關(guān)系.
a.由于H+的存在顯酸性.
b.由于HClO的存在，具有不穩(wěn)定性和強氧化性(殺菌、消毒、漂白等).
c.由于Cl2的存在，具有部分氯氣的性質(zhì).
d.由于Cl-的存在，能形成某些沉淀.
在不同的環(huán)境中，氯水表現(xiàn)出不同的性質(zhì)(見下表)
試 劑現(xiàn) 象有關(guān)微粒
淀粉I溶液顯藍色Cl2
FeCl2溶液顯黃色(Fe3+)Cl2
AgNO3溶液白色沉淀Cl-
NaOH溶液褪 色H+、Cl2
品紅溶液褪 色HclO
石蕊試液先變紅，后褪色H+、HclO
實驗4-4：HClO的漂白性實驗
實驗?zāi)康模禾骄緾l2，HClO的漂白性.
實驗原理：HClO具有強氧化性和漂白性.
實驗用品：本實驗中的主要儀器和藥品如圖4-6所示.
實驗步驟：取干燥和濕潤的有色布條各一條，分別放入兩個集氣瓶中，然后通入 Cl2(如圖4-6所示).觀察發(fā)生的現(xiàn)象.
實驗現(xiàn)象：干燥的有色布條a沒有褪色，而濕潤的有色布條b卻褪色了.
實驗結(jié)論：Cl2無漂白性，HClO有漂白性，HClO比Cl2的氧化性更強.
【注意】①有色布條a和Cl2都必須是干燥的，將Cl2進行干燥,可按圖4-7中Ⅰ或Ⅱ所示方法操作：
②尾氣（多余的Cl2）必須用堿溶液除去，以防止污染環(huán)境.
③裝置的氣密牲要好；以防止Cl2泄漏前污染環(huán)境.
小結(jié) HClO的重要性質(zhì)
①不穩(wěn)定性
次氯酸不穩(wěn)定，見光或加熱時易分解.
②弱酸性
碳酸的酸性很弱，而次氯酸的酸性比碳酸還弱.因此，向次氯酸鹽溶液中通入CO2氣體可生成次氯酸.
Ca(ClO)2+CO2+H2O＝CaCO3↓++2HClO
Ca2++2ClO-+CO2+H2O＝CaCO3↓+2HClO
NaClO+CO2+H2O＝NaHCO3+HClO
應(yīng)用“較強酸+較弱酸鹽→較弱酸+較強酸鹽”的復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律進行判斷， HCl、H2SO4等強酸更容易將次氯酸鹽轉(zhuǎn)化為次氯酸.
Ca(Cl0)2+2HCl＝CaCl2+2HClO
2NaClO+H2SO4＝Na2SO4+2HClO
ClO-+H+＝HClO
③強氧化性
氯氣的氧化性很強，而次氯酸的氧化性比氯氣還強.
如：a.干燥的氯氣無漂白性，濕潤的氯氣或氯水有漂白性.
b.Ca(ClO)2+4HCl(濃)＝2Cl2↑+CaCl2+2H2O，氧化性Ca(ClO)2>Cl2.
對于次氯酸的應(yīng)用主要是利用其強氧化性，常用于漂白、殺菌、消毒等.由于次氯酸的不穩(wěn)定性給次氯酸的貯存和運輸帶了很大的困難，所以工業(yè)上不制備次氯酸，而是以氯水或次氯酸的鹽代替次氯酸，工業(yè)上將Cl2通入石灰乳中制取漂 *** .
2Ca(OH)2+2Cl2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
或2Ca(OH)2+2Cl2＝2Ca2++2Cl-+2ClO-+2H2O
Ca(ClO)2的氧化性不及HClO強，所以漂 *** 在使用時，可向其中加入少量的鹽酸，以增強漂 *** 的漂白效果.漂 *** 露置在空氣中時，空氣中的CO2也能將 Ca(ClO)2轉(zhuǎn)化為HClO，從而產(chǎn)生漂白作用.HClO也具有消毒、殺菌的作用.
例如：下列說法中，正確的是 ( )
A.久置的氯水和新制的氯水顏色相同
B.久置的氯水和新制的氯水pH相同
C.久置的氯水和新制的氯水都能與AgNO3溶液反應(yīng)生成AgCl
D.由于次氯酸鹽比次氯酸穩(wěn)定，因此漂 *** 可以露置在空氣中
答案：C
(4)與堿反應(yīng)(難點)
氯氣與堿溶液起反應(yīng)，生成次氯酸鹽、金屬氯化物和水.如：
Cl2+2NaOH＝NaClO+NaCl+H2O
2Cl2+2Ca(OH)2＝Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
[說明] ①在常溫下，Cl2與堿反應(yīng)的化學方程式的一般模式為：
Cl2+堿→次氯酸鹽+金屬氯化物+水
但在加熱的條下Cl2與堿反應(yīng)的產(chǎn)物有所變化.如：
3Cl2+6OH ClO3+5Cl+3H2O
②Cl2與堿的反應(yīng)還是氧化還原反應(yīng)，其電子轉(zhuǎn)移和元素化合價變化情況為：
在此反應(yīng)中Cl2既得到電子，又失去電子，既是氧化劑，又是還原劑.
③實驗室中常用NaOH溶液除去多余的Cl2，以防止污染環(huán)境.工業(yè)上將Cl2通入石灰乳中以制取漂 *** ，所以漂 *** 的主要成分是Ca(ClO)2和CaCl2的混合物，其有效成分是Ca(ClO)2.
④由于HClO的酸性比H2CO3的酸性還弱，所以NaClO、Ca(ClO)2等次氯酸鹽易跟包括碳酸在內(nèi)的其他酸發(fā)生反應(yīng).在潮濕的空氣里，次氯酸鈣與空氣里的二氧化碳和水蒸氣反應(yīng)，生成次氯酸，所以漂粉精和漂 *** 也具有漂白、消毒作用.
Ca(ClO)2+CO2+H2O＝CaCO3↓+2HClO
Ca2++2ClO-+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO
由于Ca(ClO)2易與CO2、H2O反應(yīng)，生成的HClO不穩(wěn)定，所以漂粉精要密封包裝，避光、隔潮存放.
⑤Cl2與堿在溶液中反應(yīng)：
2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O
2OH-+Cl2＝ClO-+Cl-+H2O
2Ca(OH)2(aq)+2Cl2＝Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
2OH-+Cl2＝ClO-+Cl-+H2O
思維拓展
1.實驗室中要除去多余的Cl2，為什么用NaOH溶液而不用石灰水?
點撥 因為石灰水中的主要成分是Ca(OH)2，Ca(OH)2微溶于水，所以石灰水中Ca(OH)2的濃度很低，吸收Cl2的效果不及NaOH溶液好.
2.工業(yè)上制取漂 *** 為什么用石灰乳而不用石灰水?
點撥 因為Ca(OH)2微溶于水，所以石灰水中Ca(OH)2的濃度很低，不利于提高產(chǎn)量；又因為石灰乳中含有較多未溶解的Ca(OH)2，且Ca(OH)2
=Ca2++2OH-，這樣既保證了Cl2與Ca(OH)2迅速反應(yīng)，又便于提高產(chǎn)量和生產(chǎn)效率.
(5)與某些鹽反應(yīng)
2Br+Cl2=2Cl+Br2(溶液變?yōu)槌壬?
2I+Cl2=2Cl+I2(溶液變?yōu)楹稚?
以上反應(yīng)都屬于置換反應(yīng)，由于Cl2的氧化性較強，所以能將Br-、I-氧化為相應(yīng)的單質(zhì).
Ⅳ氯元素的存在
由于氯氣性質(zhì)活潑，所以氯氣在自然界中只能以化合態(tài)存在.如海水中含有大量的NaCl.
Ⅴ氯氣的用途
(1)作消毒劑.自水常用氯氣(在1L水中通入約0.002g Cl2)殺菌消毒.
(2)制造鹽酸.H2+Cl2 2HCl.
(3)制造漂 *** .2Cl2+2Ca(OH)2＝Ca(ClO)2 +CaCl2+2H2O，該漂白劑可用于棉、麻和紙張等的漂白.
(4)制造氯仿等有機溶劑和多種農(nóng)藥.
總之，氯氣是一種重要的化工原料.
知識點2 氯氣的實驗室制法(重點、難點)
實驗4-5：氯氣的制取實驗
實驗?zāi)康模孩僬莆諏嶒炇抑苽銫l2的化學反應(yīng)原理.
②掌握實驗室制備Cl2的常用裝置和實驗方法.
③掌握實驗室中收集Cl2的方法和尾氣的處理方法.
實驗原理：在實驗室里，氯氣可以用濃鹽酸與二氧化錳起反應(yīng)制取.這個反應(yīng)的化學方程式是：
nO2+4H++2Cl- n2++Cl2 ↑+2H2O
[說明] ①濃鹽酸一般為12 mol/L，密度為1.19g/mL,稀鹽酸不能發(fā)生該反應(yīng).
②從反應(yīng)物、生成物的狀態(tài)和反應(yīng)條分析，該反應(yīng)具有以下特征：
粉末狀固體+液體 氣體
可見宜采用固—液加熱制氣裝置作為氣體發(fā)生裝置.
實驗裝置：
①氣體發(fā)生裝置
固一液加熱制氣裝置.首先選擇反應(yīng)容器，由于鹽酸必須在反應(yīng)中保證一定的濃度，所以用量較大，因而宜采用容積較
大的圓底燒瓶而不宜用大試管；其次，對于添加液體的容器，采用分液漏斗(不用長頸漏斗)能有效地防止Cl2逸出，且便
于控制鹽酸的用量；對于圓底燒瓶，通常用酒精燈加熱而且需放上石棉網(wǎng)，以防止圓底燒瓶受熱不均而炸裂，圓底燒瓶中液
體的盛裝量，一般以液體占圓底燒瓶球部容積的 ～ 為宜.實驗裝置如圖4-8所示.
③氣體凈化裝置
氣體凈化裝置的設(shè)計必須同時考慮主要成分和雜質(zhì)成分的性質(zhì)，選擇適當?shù)难b置除去雜質(zhì).用濃鹽酸和二氧化錳制取氯氣時，氯氣中混有HCl和H2O(g)等雜質(zhì)，除去氯氣中的HCl可用飽和食鹽水洗氣(如圖4-9Ⅰ所示)；除去氯氣中的H2O(g)可用濃硫酸洗氣(如圖4-9Ⅱ所示)或用干燥的CaCl2.
③氣體收集裝置
氣體收集裝置的設(shè)計必須考慮氣體和被排對象(如空氣、水)的性質(zhì)和欲收集氣體的純度要求，由于Cl2的密度比空氣的密度大且不與空氣反應(yīng)，所以可以用向上排空氣法收集(如圖4-10Ⅰ)；又因為Cl2在飽和食鹽水中的溶解度不大，所以可以用排飽和食鹽水法收集(如圖4-10Ⅱ)，但此法收集的Cl2中含有水蒸氣；還可將Cl2直接收集在橡皮球囊中.
④尾氣處理裝置
化學實驗中，凡是有毒或易燃的尾氣，都要進行適當?shù)奈矚馓幚恚怪粫斐森h(huán)境污染或形成安全隱患.對于Cl2，可以用NaOH溶液吸收而除去(如圖4-11所示).
綜合以上分析結(jié)果，實驗室用nO2和濃鹽酸加熱制取Cl2，并收集干燥純凈的 Cl2，可采用如圖4-12所示的裝置.
實驗步驟：“連—檢—裝—制—集”.
①“連”——將所需儀器按圖4-12所示的順序連接.即如圖4-12所示，依從下到上、從左到右的順序連接儀器，組裝成制取氣體裝置.
②“檢”——檢查裝置的氣密性.即關(guān)閉分液漏斗的活塞，向F中加水至浸沒玻璃導(dǎo)管，用酒精燈微熱圓底燒瓶，若玻璃導(dǎo)管內(nèi)有氣泡冒出，停止加熱后，玻璃導(dǎo)管內(nèi)液體回流形成一段液柱，說明裝置的氣密性良好.
[說明] ①檢查裝置的氣密性必須在連接裝置之后，添加藥品之前進行.
②檢查裝置的氣密性通常包括“形成水封→微熱并觀察→冷卻并觀察”三個步驟.
③對于氣密性不合格的儀器或裝置，要查出原因，修復(fù)或更換.若橡皮塞不密封，可涂上少量凡士林后再重新檢查氣密性.
③“裝”——裝藥品或試劑.將裝置拆開，分別向B、C、D、F中加入適當?shù)乃幤坊蛟噭�，重新連接后，再向分液漏斗A中加入濃鹽酸，然后塞好玻璃塞以防止鹽酸揮發(fā).
④“制”——加熱制氣.用分液漏斗向圓底燒瓶內(nèi)加入適量濃鹽酸，點燃酒精燈加熱，使反應(yīng)平穩(wěn)地進行.要通過觀察裝置C、D中的氣泡產(chǎn)生的快慢判斷反應(yīng)進行的快慢，并通過控制濃鹽酸的用量或利用酒精燈調(diào)節(jié)反應(yīng)速率，使反應(yīng)連續(xù)、平穩(wěn)地發(fā)生.
⑤“集”——收集氣體，當裝置E內(nèi)充滿黃綠色氣體時，表示氯氣已收集滿，可更換集氣瓶繼續(xù)收集，收集滿氯氣的集氣瓶要蓋嚴，瓶口朝上放置.
實驗完畢后，先熄滅酒精燈，當裝置C、D中無氣泡冒出時，將裝置F中的玻璃導(dǎo)管取出，裝置B、C中的氯氣可向其中加入少量NaOH溶液除去，裝置D中的氯氣可用空氣將其“吹”入NaOH溶液中除去.
[說明] ①當實驗室沒有nO2時，可用nO4和濃HCl制取Cl2，其反應(yīng)的化學方程式為：2nO4+“HCl(濃)=2Cl+2nCl2+5Cl2↑+8H2O.
此反應(yīng)較劇烈，需將濃鹽酸緩緩地滴到nO4固體上，不需加熱.
當實驗室沒有濃鹽酸時，可用NaCl和濃H2SO4替代濃鹽酸與nO2制取Cl2，其反應(yīng)的化學方程式為：
nO2+2NaCl+3H2SO4 2NaHSO4+nSO4+2H2O+Cl2↑
②鹽酸和nO2反應(yīng)時，鹽酸表現(xiàn)出酸性和還原性，表現(xiàn)還原性的標志是-1價的Cl--變成了。價的Cl2而如何判斷酸在某些反應(yīng)中除表現(xiàn)氧化性或還原性外還是否表現(xiàn)出酸性呢?主要標志是生成物中有無酸根離子.若有酸根離子就說明除表現(xiàn)氧化性或還原性外，還表現(xiàn)出酸性，如：
a.Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O H2SO4既表現(xiàn)出氧化性，又表現(xiàn)出酸性.
b.NaClO3+6HCl=NaCl+3H2O+3Cl2↑HCl既表現(xiàn)出還原性，又表現(xiàn)出酸性.
③驗滿方法：a.可用濕潤的碘化鉀淀粉斌紙接近集氣瓶口，若試紙變藍，則證明氯氣已收集滿了.
b.也可用濕潤的藍色石蕊試紙接近集氣瓶口，若試紙先變紅后褪色，則證明氯氣已收集滿了.
思維拓展
1.怎樣根據(jù)反應(yīng)原理設(shè)計氣體發(fā)生裝置?試舉例說明.
點撥 固體+固體 氣體(實驗室制取氧氣)；
塊狀固體+液體→氣體(實驗室制取氫氣、二氧化碳)；
粉末狀固體(或液體)+液體 氣體(實驗室制取氯氣)，
2.工業(yè)上如何制Cl2?
點撥 工業(yè)上用電解飽和食鹽水的方法制Cl2：
2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
例如：實驗室用nO2和濃鹽酸制取氯氣，主要操作有：
①將蒸餾燒瓶固定在鐵架臺上；
②把酒精燈放在鐵架臺上，根據(jù)酒精燈確定鐵圈的高度，固定鐵圈放好石棉網(wǎng)；
③用藥匙向蒸餾燒瓶中加入nO2，再向分液漏斗中加入濃鹽酸，并將導(dǎo)氣管放人集氣瓶中；
④檢查裝置的氣密性；
⑤在蒸餾燒瓶上裝好分液漏斗，連接好導(dǎo)氣管.
正確的實驗操作順序是：_________.
答案：②①⑤④③
知識點3 氯離子的檢驗
實驗4-6：氯離子的檢驗實驗
實驗?zāi)康模赫莆章入x子檢驗的化學原理和方法.
實驗原理：Ag++Cl-＝AgCl↓(白)
2Ag++CO2-3＝Ag2CO3↓(白)
Ag2CO3+2H+=2Ag++CO2↑+H2O
實驗用品：稀鹽酸、稀硝酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液、AgNO3溶液，試管、膠頭滴管.
實驗步驟：向分別盛有稀鹽酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液的三支試管里，各加入幾滴AgNO3溶液，觀察發(fā)生的現(xiàn)象.再滴入幾滴稀硝酸，觀察現(xiàn)象.
實驗現(xiàn)象：滴入A2NO3溶液后，三支試管里都有沉淀生成.再滴入稀硝酸后，前兩支試管里的沉淀無變化，第三支試管里的沉淀消失了，同時有無色氣泡從溶液里逸出.
實驗結(jié)論：在溶液里，Cl-與Ag+反應(yīng)生成AgCl沉淀，AgCl沉淀不溶于稀HNO3溶液.
在溶液里，CO2-3與Ag+反應(yīng)生成Ag2CO3沉淀，Ag2CO3很容易與稀HNO3溶液反應(yīng).
小結(jié) 溶液中Cl-的檢驗方法
試劑：AgNO3溶液和稀HNO3.
原理：Ag++Cl-=AgCl↓(白).
操作及現(xiàn)象：向待測液中滴加AgNO3溶液，有白色沉淀生成，滴加稀HNO3，沉淀不溶解.
結(jié)論：待測液中含有Cl-.
[說明] ①在溶液里，有多種陰離子，都能與Ag+結(jié)合生成沉淀.在這些沉淀中，呈白色且不溶于HNO3溶液的只有AgCl沉淀.所以加入稀HNO3的目的，是為了排除其他陰離子(如CO2-3、PO3-4等)對實驗的干擾.
② O-、 O-3、C l4等微粒中的非陰離子型氯，不能與Ag+結(jié)合生成沉淀，也就不能用AgNO3溶液直接檢驗.
思維拓展 怎樣用實驗方法證明ClO3中含有氯元素?
點撥 將ClO3跟nO2混合并加熱，再將殘余固體溶于水，過濾，向濾液中滴加AgNO3溶液和稀HNO3，若有白色沉淀生成，則說明ClO3中含有氯元素.
例如：向下列溶液中分別加入AgNO3溶液和稀HNO3，能生成白色沉淀的是 ( )
A.氯水 D.氯酸鉀
C.氯化鈉 D.四氯化碳
〔分析〕 凡含有Cl-的物質(zhì)，均可與AgNO3溶液反應(yīng)，生成不溶于稀HNO3的白色沉淀.A項中Cl2與H2O反應(yīng)：Cl2+H2O=HCl+HClO，生成的HCl可電離出Cl-；B項中ClO3溶于水后發(fā)生電離；ClO3=++ClO-3，故ClO3中只含有ClO-3而無Cl-；C項中NaCl是離子化合物，在溶液中能電離出Cl-；D項中CCl4不溶于水，更不能電離出Cl-.
答案：AC
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