《高中化学》课件氯气的制备

1、高中化学课件氯气的制备教学目标教学目标1、掌握氯气的工业制法和实验室制法。、掌握氯气的工业制法和实验室制法。2、通过引导学生观察、分析演示实验的现象，培、通过引导学生观察、分析演示实验的现象，培养学生的观察和分析问题的能力。养学生的观察和分析问题的能力。 3、培养学生热爱科学的思想，对学生进行环境保、培养学生热爱科学的思想，对学生进行环境保护教育。护教育。重点、难点重点、难点 氯气的氯气的实验室制法。实验室制法。v1、工业制备、工业制备(1)电解饱和食盐水（氯碱工业）：电解饱和食盐水（氯碱工业）：电解的化学方程式为：电解的化学方程式为： 2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2 电解的离

2、子方程式为：电解的离子方程式为： 2Cl-+2H2O=2OH-+Cl2+H2(2)电解熔融的氯化钠：电解熔融的氯化钠：电解的化学方程式为：电解的化学方程式为：2NaCl=2Na+Cl2v2、实验室制备、实验室制备v(1)反应原理反应原理:通电通电通电通电通电通电氯气的实验室制法氯气的实验室制法(讨论讨论)实现实现Cl Cl Cl的转化的转化,分别需加入分别需加入氧化剂还是还原剂氧化剂还是还原剂?-1 0 +1实验室制取氯气常用实验室制取氯气常用MnO2和浓盐酸为原和浓盐酸为原料料(反应需加热反应需加热)MnO2+4HCl = MnCl2+2H2O+Cl2MnO2+4H+2Cl-=Mn2+2H2

3、O+Cl2 用氧化剂在适当的条件下将负一价氯氧化用氧化剂在适当的条件下将负一价氯氧化成为零价氯。成为零价氯。 MnO2+4HCl = MnCl2+2H2O+Cl2MnO2+4H+2Cl-=Mn2+2H2O+Cl2 （1） 指出氧化剂、还原剂及电子转移情况指出氧化剂、还原剂及电子转移情况MnO2+4HCl = MnCl2+2H2O+Cl2氧化剂氧化剂还原剂还原剂得到得到2e-失去失去2e-项目发生装置类型发生装置的仪器收集方法Cl2H2H2项目发生装置类型发生装置的仪器收集方法O2排水法（或向下排排水法（或向下排空集气法空集气法向上排空集气法或排饱向上排空集气法或排饱和食盐水法和食盐水法排水法（

4、或向上排空排水法（或向上排空集气法集气法选择气体发生装置的原则：反应物的状态和反应条件选择气体发生装置的原则：反应物的状态和反应条件连接好装置，检查气密性连接好装置，检查气密性在烧瓶中加入二氧化锰粉末在烧瓶中加入二氧化锰粉末往分液漏斗中加入浓盐酸，往分液漏斗中加入浓盐酸，再缓缓滴入烧瓶中再缓缓滴入烧瓶中缓缓加热，加快反应，使气体均匀逸出缓缓加热，加快反应，使气体均匀逸出用向上排空气法收集氯气，用向上排空气法收集氯气，尾气导入吸收剂中尾气导入吸收剂中实验步骤实验步骤Cl2中混有中混有HCl和和H2O（g）因浓盐酸有挥发性，制氯气装置应使用因浓盐酸有挥发性，制氯气装置应使用分液漏分液漏斗斗（仪器）

5、（仪器）.滴加浓盐酸不能滴加浓盐酸不能过快过快，加热方式为，加热方式为微热微热。氯气中含有氯气中含有HCl、水气，先通过盛、水气，先通过盛饱和食盐水饱和食盐水的洗的洗气瓶，再通过盛有气瓶，再通过盛有浓硫酸浓硫酸的洗气瓶。的洗气瓶。多余的氯气应使用多余的氯气应使用NaOH溶液吸收，反应的离子溶液吸收，反应的离子方程式为：方程式为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O为确保实验过程中分液漏斗里的液体顺利流下，为确保实验过程中分液漏斗里的液体顺利流下，可采取的方法有：可采取的方法有：一是把分液漏斗和圆底烧瓶用橡皮一是把分液漏斗和圆底烧瓶用橡皮管相连通、二是在分液漏斗下端套一个小试管。管相连通、

6、二是在分液漏斗下端套一个小试管。1、使、使浓浓盐酸与足量的盐酸与足量的MnO2共热制共热制Cl2、实、实际产生的际产生的Cl2总比理论值低，其主要原因是什么？总比理论值低，其主要原因是什么？稀盐酸与稀盐酸与MnO2不反应，随着反应的进行，不反应，随着反应的进行，浓盐酸的物质的量浓度逐渐变小。浓盐酸的物质的量浓度逐渐变小。2、下图是实验室用来制取干燥、纯净氯气的、下图是实验室用来制取干燥、纯净氯气的装置；由于装置和使用药品有错误而未能在装置；由于装置和使用药品有错误而未能在D瓶中收集到瓶中收集到Cl2；请指出装置中的错误；请指出装置中的错误长颈漏斗应改成分液漏斗长颈漏斗应改成分液漏斗烧杯下应填石

7、棉网烧杯下应填石棉网应用酒精灯加热应用酒精灯加热稀盐酸应改为浓盐酸稀盐酸应改为浓盐酸多余多余Cl2应通入应通入NaOH溶液中溶液中3、实验室还可用、实验室还可用KMnO4或或KClO3代替代替MnO2与浓盐酸反应制氯气与浓盐酸反应制氯气2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2 KClO3+6HCl=KCl+3H2O+3Cl2 思考思考 上述反应的氧化剂、还原剂、上述反应的氧化剂、还原剂、分别是何物质？电子转移的方向分别是何物质？电子转移的方向和数目能标出吗？和数目能标出吗？得得10e-失失10e-氧化剂氧化剂 KMnO4还原剂还原剂 HCl2KMnO4+16HCl=

8、2KCl+2MnCl2+5Cl2 + 8H2O提示：提示：实验室制得的实验室制得的Cl2中含有水蒸汽，同学们能中含有水蒸汽，同学们能不能根据课本不能根据课本HClO的漂白的漂白实验得到启发，将实验得到启发，将Cl2的制取装置与的制取装置与HClO的漂白实验装置组合成一套实验的漂白实验装置组合成一套实验装置？装置？课堂练习课堂练习v1.实验室制取下列气体的反应既是分解实验室制取下列气体的反应既是分解反反 应应,又是氧化还原反应的是又是氧化还原反应的是 ( )v A .NO2 B. O2 v C. Cl2 D. CO2v2. 用二氧化锰和浓盐酸制取氯气用二氧化锰和浓盐酸制取氯气,当有当有0.4 L

9、 10 mol/L HCl被氧化时被氧化时,生成的氯生成的氯气在标准状况下的体积为气在标准状况下的体积为 ( )v A. 22.4L B. 44.8L v C. 67.2L D. 89.6LBB3. 将将0.15 mol的的MnO2与过量的与过量的 12 mol/L的浓盐酸反应的浓盐酸反应,和和50 mL 12 mol/L的浓盐酸与足量的的浓盐酸与足量的MnO2反应两者产生的反应两者产生的Cl2相比相比(其他反应条件相同其他反应条件相同) ( ) A. 一样多一样多 B.前者较后者多前者较后者多 C. 后者较前者多后者较前者多 D.无法比较无法比较B4. 有人设计了以下六步操作制备氯气，其操作

10、顺序为：有人设计了以下六步操作制备氯气，其操作顺序为：向分液漏斗中加入浓盐酸向分液漏斗中加入浓盐酸,并将导气管插入集气瓶并将导气管插入集气瓶检查装置的气密性检查装置的气密性把酒精灯放在铁架台上把酒精灯放在铁架台上,根据酒精灯火焰确定铁圈高度根据酒精灯火焰确定铁圈高度,固定固定铁圈铁圈,放上石棉网放上石棉网在烧瓶上装好分液漏斗在烧瓶上装好分液漏斗,安装好导气管安装好导气管向烧瓶中装入二氧化锰固体向烧瓶中装入二氧化锰固体将烧瓶固定在铁架台上将烧瓶固定在铁架台上 v5.在氯酸钾的分解反应里，二氧化锰的催化问题，在氯酸钾的分解反应里，二氧化锰的催化问题，到目前还没有肯定的解释。鉴于制得的氧气中有到目前

11、还没有肯定的解释。鉴于制得的氧气中有氯气的气味，生成的氯化钾又略带紫红色，认为氯气的气味，生成的氯化钾又略带紫红色，认为反应过程如下（已配平）：反应过程如下（已配平）：v：2KClO3+2MnO2=2A+B+Cv：2A = D+MnO2+ Cv：B+D = 2KCl+ Cv（1）反应）反应中氧化产物是中氧化产物是 （填化学式）（填化学式）v（2）反应）反应化学方程式为化学方程式为 v（3）按上述反应过程，若制取）按上述反应过程，若制取1.5 mol O2，总，总共有共有 mol电子发生转移。电子发生转移。v【解析】【解析】v 抓住题中的信息：有抓住题中的信息：有Cl2生成，有紫红色物质（为生成

12、，有紫红色物质（为KMnO4），及），及A受热分解，推得受热分解，推得A为为KMnO4，C为为O2，则，则B为为Cl2；再根据；再根据MnO2作催化剂，推断出作催化剂，推断出中物质为中物质为MnO2。v 由由2KClO3+2MnO2=2KMnO4+Cl2+O2v v 2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2v Cl2+K2MnO4=2KCl+MnO2+O2v 推测：每步反应均得到推测：每步反应均得到0.5 mol O2，其中反应，其中反应和和分别转移分别转移2 mol e-，而反应，而反应中中Cl从从+50价，转移电子价，转移电子5 mol，共计，共计2+2+5=9：2KClO3+2MnO2

13、=2A+B+C：2A = D+MnO2+ C：B+D = 2KCl+ C（1）反应）反应中氧化产物是中氧化产物是 （填化（填化学式）学式）（2）反应）反应化学方程式为化学方程式为 （3）按上述反应过程，若制取）按上述反应过程，若制取1.5 mol O2，总共有，总共有 mol电子发生转移。电子发生转移。KMnO4、Cl2、O2Cl2+K2MnO42KCl+MnO2+O29【解题回顾】【解题回顾】 一是根据反应现象推测产物，二是明确催化剂参与反应，一是根据反应现象推测产物，二是明确催化剂参与反应，最后还原生成催化剂。最后还原生成催化剂。 不能根据总反应式：不能根据总反应式：2KClO32KCl+

14、3O2来推出转移电子数来推出转移电子数为为6。6. 2000年全国高考题年全国高考题)实验室可用氯气与金属铁反应制备无水实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁三氯化铁,该化合物呈棕红色该化合物呈棕红色,易潮解易潮解,100左右时升华左右时升华,下图是下图是两个学生设计的实验装置两个学生设计的实验装置,左边的反应装置相同左边的反应装置相同,而右边的产物而右边的产物收集装置则不同收集装置则不同,分别如分别如() ()所示所示:(1)B中反应的化学方程式为：中反应的化学方程式为： 。(2)D中的反应开始前中的反应开始前,需排除装置中的空气需排除装置中的空气,应采取的方法是应采取的方法是 (3)D

15、中反应的化学方程式为：中反应的化学方程式为： 。(4)装置装置()的主要缺点是：的主要缺点是： 。(5)装置装置()的主要缺点是：的主要缺点是： 如果选用此装置来完成实验如果选用此装置来完成实验,则必则必须采取的改进措施是：须采取的改进措施是：MnO2+4HCl(浓浓) MnO2+Cl2+2H2OB中的反应进行一段时间后，看到黄色气体充满装置，再开始加热中的反应进行一段时间后，看到黄色气体充满装置，再开始加热D 2Fe + 3Cl2 2FeCl3导管易被产品堵塞；尾气排入空气中，易造成环境污染导管易被产品堵塞；尾气排入空气中，易造成环境污染。 产品易受潮解。产品易受潮解。 在瓶在瓶E和和F之间

16、连接装有干燥剂的装置。之间连接装有干燥剂的装置。(或其它合理答案或其它合理答案)。 【小结】【小结】此题综合了氯气的性质、制法，三氯化铁的性质和制取，化学实验操作及实此题综合了氯气的性质、制法，三氯化铁的性质和制取，化学实验操作及实验装置等问题。此题中涉及的制取氯气和三氯化铁的原理比较简单，排除装置中空气的方验装置等问题。此题中涉及的制取氯气和三氯化铁的原理比较简单，排除装置中空气的方法属常识性操作，（法属常识性操作，（1）、（）、（2）、（）、（3）问容易作答。只要根据题给信息，对装置（）问容易作答。只要根据题给信息，对装置（）、）、（）的不同部分进行对比分析，答案就在（）的不同部分进行对比

17、分析，答案就在（）、（）、（）两图中，（）两图中，（4）、（）、（5）问即可）问即可得解。得解。1.装置（装置（）中三氯化铁由）中三氯化铁由D进入进入E是通过细玻璃管，而装置（是通过细玻璃管，而装置（）D直接插入直接插入E中，中，此二法那一种更好呢？根据题给信息，三氯化铁在此二法那一种更好呢？根据题给信息，三氯化铁在100左右升华，左右升华，D管生成的三氯管生成的三氯化铁已是蒸气，温度降低即凝结成固体颗粒，细玻璃管就会被堵塞，此为装置（化铁已是蒸气，温度降低即凝结成固体颗粒，细玻璃管就会被堵塞，此为装置（）的缺点之一。的缺点之一。2.装置（装置（）中）中E下边有一盛有下边有一盛有NaOH溶液的

18、洗气瓶。溶液的洗气瓶。NaOH溶液的作用是溶液的作用是什么呢？联想到氯气是有毒气体，实验时的尾气排入空气前必须用什么呢？联想到氯气是有毒气体，实验时的尾气排入空气前必须用NaOH溶液来吸收，而装置（溶液来吸收，而装置（）中没有，此为装置（）中没有，此为装置（）的缺点之二。）的缺点之二。 3.装置（装置（）中）中E右边连有盛浓右边连有盛浓H2SO4的洗气瓶，而装置（的洗气瓶，而装置（）中没有。浓）中没有。浓H2SO4在此起什么作用呢？根据题目所给信息，三氯化铁易潮解，要制得无水三氯在此起什么作用呢？根据题目所给信息，三氯化铁易潮解，要制得无水三氯化铁，必须在制取三氯化铁装置前后都要设计干燥装置（

19、这点原题化铁，必须在制取三氯化铁装置前后都要设计干燥装置（这点原题D管前已经设计管前已经设计出此信息）。装置（出此信息）。装置（）未这样设计即为缺点，需在）未这样设计即为缺点，需在E、F之间连接干燥装置之间连接干燥装置延伸延伸拓展拓展 7. 现用浓盐酸、现用浓盐酸、MnO2共热制共热制Cl2，并用，并用Cl2和和Ca(OH)2反反应制少量漂白精，现已知反应应制少量漂白精，现已知反应Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O H0，若，若温度稍高即发生副反应温度稍高即发生副反应6Cl2+6Ca(OH)2=Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O。甲、乙、。甲、乙、丙三人分

20、别设计三个装置，如下图所示。丙三人分别设计三个装置，如下图所示。石灰（1）请从：）请从：a不容易控制反应速率，不容易控制反应速率，b容易控制反应速率，容易控制反应速率，c有副反应发生，有副反应发生，d可防止副反应发生，可防止副反应发生，e污染环境，污染环境，f可防止可防止污染环境，几个方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点污染环境，几个方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点作出评析，并选择符合题目要求的选项填在空格内。作出评析，并选择符合题目要求的选项填在空格内。 （2 2）上图中甲由）上图中甲由a a、b b两部分组成，乙由两部分组成，乙由c c、d d、e e三部分组三部分组成，丙由成，丙由f

21、 f、g g组成，从上述甲、乙、丙三套装置中选出合组成，从上述甲、乙、丙三套装置中选出合理的部分（按气流从左到右的方向）组装一套较为完善的理的部分（按气流从左到右的方向）组装一套较为完善的实验装置实验装置 （填所选部分的编号）（填所选部分的编号） 优优 点点缺缺 点点甲装置甲装置乙装置乙装置丙装置丙装置（3 3）实验中若用）实验中若用12 mol/L12 mol/L的浓盐酸的浓盐酸100mL100mL与足与足量的量的MnOMnO2 2反应，最终生成反应，最终生成Ca(ClO)Ca(ClO)2 2的物质的量的物质的量小于小于0.15 mol0.15 mol，其可能的主要原因，其可能的主要原因是是

22、 。（假定各步反应均无反应。（假定各步反应均无反应损耗且无副反应发生）。损耗且无副反应发生）。【解析】【解析】 根据题给药品，制取氯气应用装置根据题给药品，制取氯气应用装置c或或f，依，依据题给信息氯气与据题给信息氯气与Ca(OH)2的反应是放热反应，的反应是放热反应，且温度高时易发生副反应，所以制漂白精时应采取且温度高时易发生副反应，所以制漂白精时应采取降温措施。氯气有毒，需进行尾气处理。降温措施。氯气有毒，需进行尾气处理。石灰（1）优优 点点缺缺 点点甲装置甲装置乙装置乙装置丙装置丙装置da eb fcbc ea不容易控制反应速率，不容易控制反应速率，b容易控制反应速率，容易控制反应速率，

23、c有副反应发生，有副反应发生，d可防止副反应发生，可防止副反应发生，e污染环境，污染环境，f可防止污染环境可防止污染环境.石灰（2 2）上图中甲由上图中甲由a a、b b两部分组成，乙由两部分组成，乙由c c、d d、e e三部三部分组成，丙由分组成，丙由f f、g g组成，从上述甲、乙、丙三套装置中组成，从上述甲、乙、丙三套装置中选出合理的部分（按气流从左到右的方向）组装一套较选出合理的部分（按气流从左到右的方向）组装一套较为完善的实验装置为完善的实验装置 （填所选部（填所选部分的编号）分的编号） c或（或（f）、）、b、e（3）实验中若用）实验中若用12 mol/L的浓盐酸的浓盐酸100mL与足量的与足量的MnO2反应，最终生成反应，最终生成Ca(ClO)2的物的物质的量小于质的量小于0.15 mol，其可能的主要原因是，其可能的主要原因是 。（假。（假定各步反应均无反应损耗且无副反应发生）。定各步反应均无反应损耗且无副反应发生）。MnO2只能氧化浓盐酸，随着反应进行，只能氧化浓盐酸，随着反应进行，c(Cl-)减小，还原性减