氯离子的检验实验装置图

1. 某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究．请回答：Ⅰ．用图1所示装置进行第一组实

（1）根据图中装置可知，锌为该原电池的负极，铜为正极；电流在外电路中从铜流向锌，则电解质溶液中硫酸根离子由右向左移动，
故答案为：负；从右向左；
（2）根据图示可知，铜为原电池的正极，与电源正极相连的电极为阳极，所以y极为阳极，氯离子在y极失去电子生成氯气，会观察到有黄绿色气体生成；
铜电极上铜离子得到电子发生还原反应，电极反应式为：Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案为：有白色絮状沉淀生成；Cu²⁺+2e^-=Cu；
（3）根据分析可知，y极电解生成氯气，检验氯气的方法为：将湿润的碘化钾淀粉试纸靠近x极出气口处，若试纸变蓝，则证明有氯气生成，
故答案为：将湿润的碘化钾淀粉试纸靠近x极出气口处，若试纸变蓝，则证明有氯气生成；
（4）根据图示可知，X为电解池的阴极，发生的电极反应为：2H⁺+2e^-═H₂↑（或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-），
故答案为：2H⁺+2e^-═H₂↑（或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-）；
（5）X电极上析出的是氢气，Y电极上析出的是氧气，且Y电极失电子进入溶液，设铁质量减少为xg，根据转移电子数相等得

2. 氯的测定

73.11.9.1 高温燃烧水解-电位滴定法

方法提要

煤样在氧气和水蒸气混合气流中燃烧与水解，煤中氯全部转化为氯化物并定量地溶于水中。以银丝为指示电极，银-氯化银为参比电极，用标准硝酸银电位法直接滴定冷凝液中的氯离子浓度，根据标准硝酸银溶液用量计算煤中氯的含量。本法适用于褐煤、烟煤和无烟煤中氯的测定。

仪器装置

高温燃烧水解装置(图73.49)。

高温炉能加热到1100℃以上，有长80～100mm的恒温带(1100±10)℃。

流量计满刻度1000mL/min，最小分度10mL/min。

电位滴定装置(图73.50)。

盐桥加热溶解10gKNO₃和1.5g琼脂粉于50mL水中，稍冷后注入U型玻璃管内。

指示电极直径3mm的纯银丝。

参比电极由直径3mm的纯银丝插在含有氯离子(Cl^-)和氯化银沉淀的水溶液中构成。容器要求有避光性能或措施。

瓷舟长77mm，高和宽10mm，耐温1100℃以上。

图73.49 高温燃烧水解装置

图73.50 电位滴定装置

试剂

石英砂 粒度 0.5～1.0mm。

硫酸。

乙醇。

氢氧化钠溶液 称取 1g 优级纯氢氧化钠溶于 100mL 水中。

琼脂粉 化学纯。

硝酸钾饱和溶液 将足够量优级纯硝酸钾溶于适量水中，继续加入硝酸钾直至不再溶解。

标准氯化钠溶液 ρ(NaCl) =0.20mg/mL 称取0.6596g 预先在500～600℃灼烧1h 的优级纯氯化钠溶于少量水中，再转入 2000mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

标准硝酸银溶液 c(AgNO3) = 0.0125mol/L 称取 2.1236g 预先在 110℃ 烘 1 h 的优级纯硝酸银，溶于少量水中，再转入1000mL棕色容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

溴甲酚绿指示剂称取1g溴甲酚绿指示剂溶于100mL乙醇中。

分析步骤

按图73.49所示装配水解装置，连接好电路、气路和冷却水。将高温炉升温至1100℃。往1号吸收瓶加30mL水，2号吸收瓶加入约20mL水。开通冷凝管冷却水。塞紧进样推棒橡皮塞，调节氧气流量500mL/min，检查是否漏气。

称取0.5g(精确至0.0001g)粒度小于2mm的空气干燥煤样置于瓷舟中，再用适量石英砂铺盖在上面。把瓷舟放入燃烧管，插入进样推棒，塞紧橡皮塞，通入氧气和水蒸气。把瓷舟前端推到300℃温度区，在15min内分3段(300℃、600℃、800℃各停留5min)把瓷舟推到恒温带(1100±10)℃并停留15min。整个操作过程中应控制水蒸气发生器水的蒸发量为2mL/min。燃烧、水解完成后，停止通氧气和水蒸气，取下进样棒，用带钩的镍铬丝取出瓷舟。

将吸收瓶内的煤样溶液倒入200mL烧杯中，用水冲洗吸收瓶及导气管，1号瓶洗2次，2号瓶洗1次，洗液直接冲入烧杯内(控制冲洗用水在15mL以内)，用水稀释至(140±10)mL。加入3滴溴甲酚绿指示剂，用氢氧化钠溶液中和到指示剂变为浅蓝色，再加入0.25mL(1+5)H₂SO₄、3mLKNO₃溶液、5.00mLNaCl标准溶液。

按图73.50连接电位滴定装置。将盛有150mL水的烧杯放在滴定台上，插入指示电极，用盐桥将溶液与参比电极相连。将两电极引线与毫伏计测量端连接。放入搅拌子，开动搅拌器。此时毫伏计应显两电极间的电位差(mV)，否则应检查测量电路连接是否正确。

空白溶液制备。除不加煤样外，其他条件和煤样高温水解过程相同。

滴定终点电位标定。将盛有空白溶液的烧杯，放在滴定台上，连接好滴定装置。以0.03mL/s速度滴入预先制作的滴定微分曲线所确定的标定滴定终点电位标准硝酸银溶液滴入量(mL)，记下此时电位，作为滴定终点电位。由于试剂空白原因，标定终点电位的硝酸银溶液滴入量要通过制作滴定微分曲线确定。当第一次测定或更换一种化学试剂时应做一次滴定微分曲线，制作方法如下。

滴定微分曲线的绘制。将盛有空白溶液烧杯放在滴定台上，按仪器准备工作规定连接好滴定装置。缓慢滴入标准硝酸银溶液，每滴入0.1mL记录一次指示电极电位，临近终点时，每滴入0.05mL记录一次。以ΔU(mV)/ΔV(mL)为纵坐标，加入的标准硝酸银溶液体积(mL)为横坐标，绘制微分曲线。取ΔU(mV)/ΔV(mL)峰值所对应的标准硝酸银溶液体积(mL)作为标定终点电位的硝酸银加入量。

煤样溶液滴定。将盛有煤样溶液的烧杯放在滴定台上，连接好滴定装置。先以0.05mL/s的速度滴入标准硝酸银溶液，留心观察毫伏计显示的数(mV)，当电位接近标定的终点电位时，以0.02mL/s速度滴定直至到达标定的终点电位。搅拌1min后记下硝酸银加入量及实际终点电位。计算结果时，实际终点电位每偏离标定的终点电位±1mV，应扣除±0.01mL硝酸银的滴入量;偏离数不能超出±3mV，否则应再加入0.50mL标准氯化钠溶液重新滴定。

按下式计算煤中氯的含量，测定结果修约到小数后第3位:

岩石矿物分析第四分册资源与环境调查分析技术

式中:w(Cl_ad)为空气干燥煤样中氯的质量分数，%;V₁为标定终点电位的标准硝酸银溶液用量，mL;V₂为滴定煤样溶液的标准硝酸银溶液用量，mL;c为标准硝酸银溶液的浓度，mol/L;0.03545为氯的毫摩尔质量的数值，单位用g/mmol;m为称取空气干燥煤样的质量，g。

73.11.9.2 艾氏卡试剂熔样-硫氰酸钾容量法

方法提要

煤样和艾氏卡试剂混合，放入高温炉熔融，将氯转变为氯化物。用沸水浸取，在酸性介质中，加入过量的硝酸银溶液，以硫酸铁铵作指示剂，用硫氰酸钾溶液滴定，以硝酸银溶液的实际消耗量计算煤中氯的含量。

试剂

艾氏卡试剂 称取 2 份质量的氧化镁及一份质量的无水碳酸钠，研细至粒度小于0.2mm，混匀。

硝酸。

正己醇。

标准硝酸银溶液 c(AgNO3) = 0.025mol/L 称取 4.2472g 预先在 110℃ 烘 1h 的优级纯硝酸银，溶于少量水中，再转入 1000mL 棕色容量瓶中，用水稀释至刻度。摇匀。

硝酸银溶液 称取 1g AgNO3溶于 100mL 水中，并加入数毫升硝酸。

硫酸铁铵饱和溶液 将足够量的硫酸铁铵溶于适量水中，继续加入硫酸铁铵直至不再溶解，加入数毫升硝酸去除溶液的褐色，取上层清液使用。

标准硫氰酸钾溶液 称取 2.5g KSCN 溶于水中，再转入 1000mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

标定 量取 10.00mL 标准硝酸银溶液置于 250mL 烧杯中，加入 50mL 水、3mL HNO3及 1mL 硫酸铁铵饱和溶液，用标准硫氰酸钾溶液滴定到溶液由乳白色变为浅橙色为终点。计算标准硫氰酸钾溶液的浓度 (mol/L) 。

氯标准溶液 ρ(Cl) =0.100mg/mL 称取 0.3298g 预先在 500～600℃灼烧 1h 的优级纯氯化钠，溶于少量水中，再转入 2000mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

酚酞指示剂 1g 酚酞溶于 100mL 乙醇中。

分析步骤

称取 1g (精确至 0.0001g) 粒度小于 0.2mm 的空气干燥煤样，放入内盛 3.0g 艾氏卡试剂的坩埚中，仔细混匀，再用 2.0g 艾氏卡试剂覆盖，将坩埚送入高温炉内，半启炉门，使炉温逐渐由室温升到 (680 ±20) ℃，并在该温度下加热 3h。将坩埚从高温炉中取出冷却至室温，坩埚中的烧结物转入 250mL 烧杯中，用 50～60mL 热水冲洗坩埚内壁，将冲洗液倒入烧杯中。用倾泻法以中速定性滤纸过滤，用热水冲洗残渣 1～2 次，然后将残渣移入漏斗中，再用热水仔细冲洗滤纸和残渣，直到无氯离子为止 (用硝酸银溶液检验) ，过滤和冲洗残渣过程应控制滤液最后体积约为 110mL。于滤液中加 1 滴酚酞指示剂，用硝酸调至红色消失，再过量 5mL。加入 5.00mL 标准氯溶液及 10mL 硝酸银溶液，放置 2～3min，加入 2～ 5mL 正己醇，盖上表面皿，把烧杯放在磁力搅拌器上快速搅拌 1min 后，加入 1mL 硫酸铁铵饱和溶液，用标准硫氰酸钾溶液滴定，当溶液由乳白色变成浅橙色即为终点。同时做空白试验。

空气干燥煤样氯的含量的计算参见式 (73.96) 。

73.11.9.3 艾氏卡试剂熔样-硫氰酸汞光度法

方法提要

氯离子在酸性介质中能取代 Hg (SCN)₂中的 SCN-，加入 Fe (Ⅲ) 使与 SCN-作用，间接测定氯的含量。反应方程式:

岩石矿物分析第四分册资源与环境调查分析技术

仪器

分光光度计。

试剂

艾氏卡试剂按照MgO+Na₂CO₃质量比为(2+1)混匀。

高氯酸。

高氯酸铁溶液称取50gFe(NO₃)₃，加入10mLHClO₄及30mL水，置于电热板上蒸至近干，再加入420～430mLHClO₄，用水稀释至1000mL。

硫氰酸汞乙醇饱和溶液称取1.5gHg(SCN)₂，加入至500mL无水乙醇中，摇匀至溶解，置于棕色玻璃瓶中，避光静置2天以上。

校准曲线

吸取0.00mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL、6.00mL氯标准溶液置于25mL比色管中，用水稀释至10mL，加入3mLFe(ClO₄)₃溶液及3mLHg(SCN)₂-乙醇饱和溶液，加水稀释至25mL，摇匀。静置5min，在分光光度计上，于波长460nm处，用2cm比色皿，测量吸光度，绘制校准曲线。

分析步骤

称取2g艾氏卡试剂置于25mL瓷坩埚中，称取1g(精确至0.0001g)粒度小于2mm的空气干燥煤样，搅匀，于煤样上覆盖1g艾氏卡试剂，于高温炉中从低温升至680℃熔融，保温3h，取出，冷却。将已熔好的煤样倒入150mL烧杯中，用15mL热水浸取坩埚，将溶液移入烧杯中，重复3次用水冲净坩埚。将已提取好的溶液置于电热板上，保温30min取下，冷却至室温，移入100mL容量瓶中加水稀释至刻度，摇匀，静置过夜。吸取5.00mL上层清液，置于25mL比色管中，加入0.5mLHClO₄，加水稀释至10mL，摇匀。然后按校准曲线分析步骤操作，测得氯量。

空气干燥煤样氯含量的计算参见式(73.93)。

注意事项

Fe(ClO₄)₃溶液常态为淡粉色透明液体，蒸干时，若加热时间过长，容易形成红色氧化物沉淀，酸化稀释后为红色悬浊液。此时，将其置于电热板上加热，溶解即可恢复常态。

3. 实验题如图所示，是制取氯气并探究氯气的性质的实验装置．图1中：①氯气发生装置；②溴化亚铁溶液；③15m

（1）A、氯气和氯化氢都和碱石灰反应，所以不能作除杂剂，故A错误；
B、食盐水中含有氯离子能抑制氯气的溶解，且氯化氢极易溶于水，所以可以使用食盐水除杂，故B正确；
C、浓硫酸和氯化氢不反应，所以不能作除杂剂，故C错误；
D、氯气和氯化氢都能和饱和碳酸氢钠溶液反应，所以不能作除杂剂，故D错误；
故答案为：B；
（2）过量氯气和溴化亚铁发生氧化还原反应生成氯化铁和溴，反应方程式为：3Cl₂+2FeBr₂=2FeCl₃+Br₂；四氯化碳的密度大于水的密度，且不互溶，所以混合后能分层，四氯化碳能萃取溴水中的溴，溴在四氯化碳中呈橙红色，所以看到的现象是：分层，上层水层黄色，下层有机层橙红色，
故答案为：3Cl₂+2FeBr₂=2FeCl₃+Br₂；分层，上层水层黄色，下层有机层橙红色；
（3）蒸发浓缩时，当出现少量晶体时应该停止加热；检验洗涤干净的方法是：取最后一次洗涤液，加入硝酸酸化的硝酸银，不产生白色沉淀则说明已经洗净，
故答案为：出现少量晶体；取最后一次洗涤液，加入硝酸酸化的硝酸银，不产生白色沉淀则干净；
（4）当温度低时，氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙和次氯酸钙；当温度高时，生成氯酸钙和氯化钙，刚开始反应时，温度较低，氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙和次氯酸钙，所以图2中曲线I表示离子ClO^-的物质的量随反应时间变化的关系；
根据氧化还原反应中得失电子数相等计算氯离子的物质的量，设氯离子的物质的量为n，则n×1=0.10mol×1+0.05mol×5=0.35mol，含氯离子的物质的量=0.35mol+0.1mol+0.05mol=0.5mol，氯化钙、次氯酸钙、氯酸钙中钙离子和含氯离子的个数比为1：2，所以所取石灰乳中含有Ca（OH）₂的物质的量为0.25mol，
故答案为：ClO^-；0.25．

4. 如图是实验室制取HCl气体NaCl+H2SO4（浓）微热NaHSO4+HCl↑并验证气体性质的装置图．完成下列填空：（1）

（复1）由图可知玻璃仪制器A的名称是圆底烧瓶，B中浓硫酸具有吸水性，可干燥氯化氢气体，故答案为：圆底烧瓶；干燥氯化氢气体；
（2）C瓶中成的HCl与氨气反应生成氯化铵，可观察到有白烟产生，发生的反应为NH₃+HCl=NH₄Cl，故答案为：有白烟产生；NH₃+HCl=NH₄Cl；
（3）证明HCl气体中含有氯元素，溶于水检验氯离子即可，实验方法和现象为将气体通入硝酸银溶液中，有白色沉淀产生，则含氯离子，所以HCl中含氯元素，
故答案为：将气体通入硝酸银溶液中，有白色沉淀产生．

5. 人们是如何从海水中提取氯化钠和是用氯化钠的 调查报告。跪求

实验仪器：一组电解饱和食盐水的装置，若干只试管，
实验试剂：稀硝酸、硝酸银、饱和食盐水、氢氧化钠溶液、淀粉碘化钾试纸、酚酞、铁棒、石墨棒等
天然海水主要元素成分
中文名 化学符号 含量
(毫克/升) 中文名 化学符号 含量
(微克/升)
氯 Cl 18880 碳 C 28
钠 Na 10770 氮 N 15
镁 Mg 1290 锶 Sr 7.9
硫 S 884 硼 B 4.5
钙 Ca 412.1 硅 Si 2
钾 K 399 氟 F 1.3
溴 Br 67.3

师：展示一瓶海水，海水的味道又苦又咸，这与海水中的成分有关，那么我们如何检验海水中存在的氯离子呢？
生：往海水中滴加用稀HNO3酸化的AgNO3溶液，如果出现白色沉淀，证明有氯离子。
[实验演示]在加入适量海水的试管，往里滴入用稀HNO3酸化的AgNO3溶液。
师：海洋占地球总面积的百分之七十一
[投影]教材图2-1每千克海水中几种氯化物的含量
生：了解海水资源丰富，海水中所含氯化物的含量相当高，主要为氯化钠，其次是氯化镁、氯化钙和氯化钾。
师：海水中含有丰富的氯化钠，那么人们是如何从海水中获得氯化钠和使用氯化钠的呢？
[播放短片]海水晒盐的过程
师生互动：氯化钠的应用
生活：维持生命必需元素
医疗：生理盐水
工业：制纯碱、烧碱、氯气等
[过渡]氯元素在自然界中是以离子形式存在，并不是以游离态形式存在，那么Cl2是怎样发现的？
生：阅读教材P40化学史话并仔细揣摩氯气的实验室制法的实验装置示意图
师：引导学生观察实验、思考和总结氯气的实验室制法的原理、氯气的收集方法、尾气的吸收。
[小组讨论]1、收集氯气的方法？
2、如何知道氯气已经收集满了？
3、氢氧化钠溶液的作用？
[总结补充]1、收集氯气除了可以用向上排空气法之外，还可用排饱和食盐水法收集。
2、检验气体有没有收集满出了观察颜色外，还可以用湿润的淀粉KI试纸放在瓶口来检验（试纸变蓝色）。
3、用NaOH溶液吸收尾气Cl2。NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O
[过渡]既然海水中含有丰富的氯元素，那么能否利用海水来制取氯气呢？
[活动与探究]若向水中加入氯化钠，则通电后两个电极上可能会得到什么物质？装置如图：

步骤一：接通电源，观察U形管内的变化
现象：阴极、阳极附近均产生气泡
结论：通电后有新的气体产生
生：大胆推测两极产生的气体可能是什么？
步骤二：关闭电源，打开U形管阳极一端的橡皮塞，迅速用镊子将湿润的淀粉碘化钾试纸放在试管口，观察现象
现象：湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
结论：阳极产生的气体是氯气
步骤三：使用针筒抽出阴极中产生的气体，并迅速按住针筒，移近点燃的酒精灯，松开拇指，推出针筒中的气体。
现象：气体可以燃烧，并伴随着轻微的爆鸣声
结论：阴极产生的气体是氢气
步骤四：打开U型管两端的橡皮塞，分别向溶液中滴加1-2滴酚酞溶液，观察现象
现象：阴极附近溶液颜色变红
结论：溶液中有碱性物质生成
生：根据实验结论书写化学反应方程式

2NaCl + 2H2O H2↑+ Cl2↑+ 2NaOH
[小结]工业上就是利用这个原理，用电解饱和食盐水的方法制取氯气，在与电源正极相连的电极（阳极）收集氯气，与电源负极相连的电极上产生氢气，在溶液中生成氢氧化钠。
有一学生提出问题：“老师，为什么不把Cl2和Na都一次性提取出来，那样不是一举两得？”
师答：“这位同学提的问题很好，在第二单元我们学习金属钠提取的时候就是采用电解熔融氯化钠制取金属钠，同时得到氯气。但是由于海水中氯化钠浓度较低，而且与设备条件要求、利润也有关，所以在工业上就利用这个原理。当然，如果将整套装置应用在工业上，也有一些缺点？思考一下，有哪些缺点？”
生：H2和Cl2混合会引起爆炸
师：引导学生从氯气尾气吸收原理为出发点考虑，很容易得出生成的NaOH与Cl2会发生反应。
因此，要想得到氢氧化钠和氯气，就要设法把生成的氢氧化钠和氯气分开，不能让它们接触。
[拓展视野]离子交换膜法电解食盐水
总结：阳离子交换膜具有很好的选择性，它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和分子通过，既只允许Na+、H+通过，而Cl-、OH-和气体则不能通过。
师：“氯碱工业”的概念
[知识运用]根据氯碱厂原料和产品的性质，你认为在生产过程中和贮运时应注意哪些问题？氯碱厂的厂址应如何选择？
氯气贮藏在钢瓶里，保持阴凉通风。NaOH固体应避免接触空气，防止潮解。关于氯碱厂选址的选择，学生只考虑了氯气有毒，应在郊区，在主导风向的下风向处，教师提示一般要从原料、水源、能源、土地供应、市场需要、交通运输、环境保护等方面考虑，作为课外作业，让学生回去查资料解决。
九、板书设计
第一单元 氯、溴、碘及其化合物
一、氯气的生产原理
（一）实验室制法
1、实验原理： 4HCl(浓)＋MnO2 === MnCl2＋2H2O＋Cl2↑
2、收集装置：向上排空气法或排饱和食盐水法
3、验满方法：看颜色或用湿润的淀粉碘化钾试纸
4、尾气处理：氢氧化钠溶液
2NaOH + Cl2 = NaCl + NaClO + H2O
（二）工业制法
1、电解饱和食盐水：2NaCl + 2H2O H2↑+ Cl2↑+ 2NaOH
2、阳离子交换膜的作用
3、氯碱工业概念
十、案例评价
本案例的设计有以下特点：
1、以自然资源十分丰富的海水作为研究对象，引出总储量较多的化学物质（氯化钠）的提取，并以此作为载体探究典型的非金属单质氯气的生产原理，揭示化学反应的基本原理和本质。使学生在获取相关化学知识和实验研究技能的同时，形成利用自然资源需要化学科学的发展的认识，激发为自我发展和社会生产进步而学习化学的兴趣。
2、强调化学实验在学生学习化学知识中的重要作用，通过对实验现象的观察和分析，让学生自己来总结归纳，是本节教学的一个特点。氯气的实验室制法，是学生高中学习实验室制气体的开始，考虑到教学时间以及实验的组织管理，在本课时中只要讲清实验器材的连接、尾气处理和注意事项即可，实验操作技能和原理就不拓展。
3、“氯碱厂厂址的选择”这一问题的提出，使课堂知识与社会生产实际相结合，激发学生的好奇心。使学生树立环保意识，从我做起，充分发挥学生想象力，使受到教育。及时反馈知识，加深对电解实验知识的理解和运用。
4、对于实验教学条件好的学校，电解饱和食盐水的实验可以改为小组分组实验，可以让学生通过动手获得生动直观的第一手资料，让学生在情景中轻松愉快地发现提出问题。