浙江专版2018版高中化学专题2从海水中获得的化学物质第一单元氯溴碘及其化合物第1课时氯气的生产原理学案苏教版必修120180427117.doc

第1课时氯气的生产原理知识内容必考要求加试要求1.氯气的工业制法。2实验室制取氯气的反应原理及其装置。3氯气的净化、收集和检验，尾气的处理。aabbbb目标定位1.知道海水中的丰富资源和氯化钠作为重要工业原料的主要用途。2初步认识工业上电解饱和食盐水制取氯气的反应原理。3学会实验室制取氯气的方法。一氯气的工业制法1实验过程下图为电解饱和食盐水的装置图：按上图所示装置进行实验。(1)接通电源，观察食盐水发生的变化。通电一段时间后，将小试管套在a管上，收集U形管左端产生的气体。2 min后，提起小试管，并迅速用拇指堵住试管口，移近点燃的酒精灯，松开拇指，检验收集到的气体。(2)取一支小试管，用向上排空气法收集从b管导出的气体，观察收集到的气体的颜色。(3)关闭电源，打开U形管左端的橡皮塞，向溶液中滴加12滴酚酞溶液，观察溶液的颜色。2实验分析实验现象结论(1)出现爆鸣声a管中气体为氢气(2)产生黄绿色的气体b管中气体为氯气(3)铁棒端溶液变红石墨棒端溶液不变色U形管左端溶液显碱性U形管右端溶液不显碱性3.实验结论根据实验推断电解饱和食盐水的产物是H2、Cl2、NaOH溶液。归纳总结工业制取氯气的反应原理(1)工业制取氯气的反应原理：2NaCl2H2O2NaOHCl2H2。(2)氯碱工业：以电解饱和食盐水为基础制取Cl2等产品的工业。提醒工业上电解熔融的NaCl或MgCl2获取Na和Mg，同时得到副产物Cl2。化学方程式为2NaCl(熔融)2NaCl2，MgCl2(熔融)MgCl2。1下列关于电解饱和食盐水过程的说法正确的是()A电解饱和食盐水的工厂要首先将食盐进行除杂B与电源正极相连的电极区有NaOH生成C与电源负极相连的电极上有氯气生成D电解饱和食盐水的过程中Na浓度减小答案A解析根据电解饱和食盐水的装置可知，与电源正极相连的电极区产生Cl2，而与电源负极相连的电极区产生H2和NaOH，故B、C均不正确；因为Na没有参与反应，其物质的量不变，但电解过程中消耗了水，溶液体积减小，Na浓度增大，故D不正确。2下列关于电解NaCl水溶液的说法不正确的是()A电解产物为Cl2和NaB电解过程中，产生的气体均为无色C电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，然后滴加酚酞溶液，溶液呈红色D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，然后滴加酚酞溶液，溶液呈无色答案C解析电解食盐水可产生NaOH、H2和Cl2，其中Cl2为黄绿色气体；电解一段时间后，溶液中有NaOH生成，滴加酚酞溶液，溶液呈红色，故选C。二氯气的实验室制法实验室制取氯气的装置如下图所示：(1)反应原理：_。(2)实验装置：气体制备型化学实验装置的设计，要将化学反应原理、气体净化、收集和尾气处理等结合起来。填写装置中试剂名称：C：_，D：_，F：_。其中C的作用是除去Cl2中的_；D的作用是除去Cl2中的_。该装置中收集Cl2使用的是_法。还可用排_的方法，原因是_。其中F的作用是_。检验Cl2是否收集满可用_放在集气瓶口，若试纸_，则证明已集满。答案(1)4HCl(浓)MnO2MnCl22H2OCl2(2)饱和食盐水浓硫酸氢氧化钠溶液HClH2O向上排空气饱和食盐水Cl2在饱和食盐水中的溶解度比较小吸收尾气，防止污染空气湿润的淀粉KI试纸变蓝归纳总结1制气装置制取气体的一般流程：气体发生装置气体净化装置(除杂、干燥)气体收集装置尾气处理装置。(1)发生装置：固体液体气体。(2)净化装置：上图中C、D装置为洗气瓶，组装原则“长进短出”，除杂在前，干燥在后。2注意事项(1)加药品之前必须检查装置的气密性。(2)加药品的顺序：先固体后液体。(3)实验结束时，应先撤装置末端导管，后撤酒精灯，以防倒吸。(4)为防止盐酸挥发，应缓缓加热。提醒(1)MnO2和稀盐酸不反应，必须用浓盐酸，随着反应的进行，盐酸浓度下降，当转变为稀盐酸时，不再与MnO2反应。(2)MnO2和浓盐酸反应必须加热，因为在常温下MnO2与浓盐酸几乎不反应。3下列说法正确的是()A氯气的性质活泼，它与氢气混合后立即发生爆炸B检验HCl气体中是否混有Cl2的方法是将气体通入硝酸银溶液C浓盐酸在与MnO2共热制取Cl2的实验中只起到还原剂的作用D实验室制取氯气时，为了防止环境污染，多余的氯气可以用氢氧化钠溶液吸收答案D解析A项，与氢气在光照条件发生爆炸，错误；B项，HCl对实验产生干扰，错误；C项，MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O，盐酸还表现酸性，错误；D项氯气有毒，除去尾气用碱液吸收，正确。4下列装置用于二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应制取纯净、干燥的氯气。(1)在装置AE中，有九个接口，用编号表示仪器的导气管连接顺序依次为_、_、_、_、_、_、_、_、_。(2)12 molL1的盐酸50 mL与足量的MnO2在加热条件下反应，可以制得的Cl2的物质的量为_(填字母)。A0.3 mol B小于0.15 molC在0.150.3 mol之间 D0.15 mol答案(1)(2)B解析(1)本实验要求制取纯净、干燥的Cl2，设计实验步骤如下：制Cl2除杂(除HCl，选用饱和食盐水)干燥(选用浓H2SO4)收集(向上排空气法)尾气吸收(选用NaOH溶液)。(2)n(HCl)12 molL10.05 L0.6 mol，根据化学方程式MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O，如果完全反应将生成0.15 mol Cl2，而实际上随着反应的进行，盐酸的浓度越来越小，而稀盐酸和MnO2不反应，所以得到的Cl2的物质的量必定小于0.15 mol。1下列装置可应用于实验室制氯气并回收二氯化锰的实验，能达到实验目的的是()A用装置甲制取氯气B用装置乙除去氯气中的少量氯化氢C用装置丙分离出MnCl2溶液中的固体MnO2D用装置丁称得回收的二氯化锰质量为5.36 g答案C解析二氧化锰与浓盐酸反应需要加热，图中仪器没有加热装置，A错误；氯气、氯化氢都能与碳酸氢钠溶液反应，都能被碳酸氢钠溶液吸收，B错误；MnCl2溶液中的MnO2为固体，分离二者用过滤方法，C正确；托盘天平精确度为0.1 g，D错误。2实验室用二氧化锰和浓盐酸来制取氯气，主要操作步骤为将圆底烧瓶固定在铁架台上；把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯确定铁圈的高度、固定铁圈放好石棉网；用药匙向圆底烧瓶中加入MnO2，再向分液漏斗中加浓盐酸，并将导管放入集气瓶中；检查装置的气密性；在圆底烧瓶上装好分液漏斗，连接好导气管。操作步骤排序正确的是()A BC D答案C解析装置的安装顺序为“由下而上，由左向右”，另外需注意的是加入药品前应先检查装置的气密性，根据这两点不难得出选项C正确。3下列关于氯气制备原理的说法中不正确的是()A电解饱和食盐水制氯气时，与电源正极相连的碳棒上方充满黄绿色气体B工业上制取氯气的原料是饱和食盐水C实验室制法和工业制法的反应实质是相同的D实验室制取氯气时最好大火加热使温度迅速升高答案D解析电解饱和食盐水制氯气时，Cl在与电源正极相连的碳棒上转化为Cl2，A项正确；浓盐酸具有挥发性，实验室制取氯气时应缓缓加热以减少氯化氢的损失，D项错误。4下列装置、是常见的气体发生装置，装置、是气体收集装置。回答下列问题：(1)若用MnO2与浓盐酸反应制取氯气，应选用气体发生装置_，用化学方程式表示制取氯气的反应原理：_。(2)若选用装置为氯气的收集装置，应该在试管口放置一团棉花，该棉花团应用_溶液浸湿，用化学方程式表示其作用_。(3)若选用装置为氯气收集装置，则氯气应从_口通入。(4)若选用装置为氯气的收集装置，则水槽中的溶液为_。答案(1)MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O(2)氢氧化钠(或碳酸钠等碱性溶液)2NaOHCl2=NaClNaClOH2O(3)A(4)饱和食盐水解析依据反应原理，选用装置为氯气发生装置，用向上排空气法或排饱和食盐水法收集氯气，用NaOH溶液吸收氯气。5下图表示在没有通风橱时制取纯净的氯气时设计的装置图，图中A、B是可控制的弹簧铁夹。(1)烧杯中盛放的液体是_，其作用是_，水槽中盛放的液体是_。(2)简述操作过程：(从氯气已经产生开始)在收集氯气之前，应_；当氯气纯度合乎要求时，应_；当氯气收集完毕时，应_。(3)将8.7 g MnO2与含HCl 14.6 g的浓盐酸共热制Cl2，甲同学认为可制得Cl2 7.1 g，乙同学认为制得Cl2的质量小于7.1 g，你认为_(填“甲”或“乙”)同学正确，原因是_。答案(1)NaOH溶液吸收多余的Cl2饱和食盐水(2)打开B夹，关闭A夹打开A夹，关闭B夹关闭A夹，打开B夹(3)乙浓盐酸易挥发；随着反应进行，浓盐酸浓度会降低，稀盐酸将不再反应解析用饱和食盐水可洗去Cl2中混有的HCl，又使Cl2损失较少，故可用排饱和食盐水法收集Cl2。处理制Cl2的尾气最好的试剂是强碱溶液。由于浓盐酸会挥发，稀盐酸不能反应，故用浓盐酸制Cl2时，HCl不能完全反应。课时作业经典基础题1许多国家十分重视海水资源的综合利用。不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是()A氯、溴、碘 B钠、镁、铝C烧碱、氢气 D食盐、淡水答案D解析从海水中获得Cl2、Br2、I2、Na、Mg、Al、H2等单质都必然要发生化学反应，故A、B、C项不合题意。海水蒸馏(物理变化)可以获得淡水，海水蒸发(物理变化)可以获得食盐。2下列关于电解NaCl水溶液的说法不正确的是()A电解产物为Cl2和NaB电解过程中能产生黄绿色气体C电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，然后滴加石蕊溶液，溶液呈蓝色D用排水集气法可以收集到较纯净的氢气答案A解析电解NaCl水溶液的反应式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，反应过程中阳极产生了黄绿色的气体，阴极生成了难溶于水的无色气体(H2)，可用排水法收集；阴极生成NaOH使溶液呈现碱性，能使石蕊变蓝。A项错误，电解熔融的NaCl(无水时)才得到Cl2和Na：2NaCl(熔融)2NaCl2(这是钠的工业制法)。3某同学利用如图所示装置电解饱和食盐水，他在导气管b处收集到的气体不具有的特征是()A呈黄绿色 B有毒C密度小于空气 D刺激性气味答案C解析电解饱和食盐水时，Cl在与电源正极相连的碳棒上转化为Cl2，该气体的密度大于空气。4下列关于实验室制氯气的说法中不正确的是()A该反应中氯元素的化合价升高B如果MnO2足量，浓盐酸中的HCl一定全部转化为Cl2CNaOH溶液的作用是吸收多余的Cl2D从圆底烧瓶导出的气体中很可能含有氯化氢答案B解析只有浓盐酸才能和MnO2反应，随着反应进行，浓盐酸变为稀盐酸，而导致一部分HCl不能转化为Cl2，B项错；浓盐酸具有挥发性，会挥发出氯化氢气体， D项对。5实验室制取氧气的试管壁沾附有MnO2，除去MnO2可用的试剂是()A蒸馏水 BKOH溶液C稀盐酸 D热的浓盐酸答案D解析联想实验室制备氯气的原理，本题实质上考查该反应的发生条件，即MnO2可以在加热的条件下与浓盐酸反应生成氯气，D选项正确。6实验室制备氯气的装置如下图所示。图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置，其中错误的是()A B C D答案C解析装置的导气管长短错误，应长进短出。7用惰性电极电解未精制的饱和食盐水，食盐水装在U形管内。结果很快在某一电极附近出现食盐水浑浊现象。造成浑浊的难溶物主要是()A碳酸镁 B硫酸钡C氢氧化镁 D碳酸钡答案C解析食盐中含有Ca2、Mg2等离子，Mg2与电解质在阴极产生的OH作用产生Mg(OH)2沉淀。8下列关于电解NaCl水溶液的叙述中正确的是()A电解时在阳极上得到氯气，在阴极上得到金属钠B若在阳极附近用湿润的淀粉KI试纸检验气体，试纸变蓝C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性答案B解析电解NaCl水溶液时，与电源负极相连的电极产生氢气和氢氧化钠，与电源正极相连的电极即阳极产生氯气，在与电源正极相连的电极即阳极附近用湿润的淀粉KI试纸检验气体，试纸变蓝色(2KICl2=2KClI2)。电解反应式为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，电解后的溶液呈碱性。9将0.15 mol的MnO2与过量的 12 molL1的浓盐酸反应，和50 mL 12 molL1的浓盐酸与足量的MnO2反应两者产生的Cl2相比(其他反应条件相同)()A一样多 B前者较后者多C后者较前者多 D无法比较答案B解析注意MnO2与浓盐酸的反应过程，当浓盐酸少量时，随着反应的进行，浓盐酸变成稀盐酸，稀盐酸与MnO2不反应，则依据化学方程式可知，0.15 mol的MnO2与过量的12 molL1的浓盐酸反应，可产生0.15 mol的氯气，50 mL 12 molL1的浓盐酸中HCl的物质的量为0.6 mol，当MnO2足量时，0.6 mol HCl不能反应完全，则产生的氯气小于0.15 mol，B选项正确。10下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验，能达到实验目的的是()A用装置甲制取氯气B用装置乙除去氯气中的少量氯化氢C用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液D用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl24H2O答案C解析A项，MnO2固体与浓HCl要在加热条件下发生反应制取Cl2，缺少加热装置；B项，除去Cl2中混有的HCl气体，应将混合气体从长导气管通入盛有饱和食盐水的洗气瓶洗气，较纯净的气体从短导气管流出，选用饱和NaHCO3溶液，可使Cl2中混入CO2气体；C项，制取Cl2实验结束后，将剩余物过滤除去未反应的MnO2，得到MnCl2溶液，从而回收MnCl2；D项，MnCl2为强酸弱碱盐，易发生水解反应，直接蒸发溶剂，不能得到纯净的MnCl24H2O。能力提升题11某研究性学习小组设计了用氧化浓盐酸的方法制取氯气的实验，其实验装置如下图：(1)写出圆底烧瓶中发生反应的化学方程式：_。(2)如果将过量的二氧化锰与20