新教材适用2024-2025学年高中化学第2章海水中的重要元素-钠和氯第2节氯及其化合物第3课时氯气的实验室制法学案新人教版必修第一册

第3课时氯气的试验室制法学习目标1．能利用典型代表物的性质和反应，设计氯气的制备、提纯、检验等简洁任务的方案。2．通过对氯气的试验室制法的学习，学会探讨气体的试验室制法的方法和程序。3．能依据氯气的性质分析试验室、生产、生活及环境中的某些常见问题，说明妥当保存、合理运用化学品的常见方法。核心素养1．通过氯气性质及制备的学习，体会化学与生活、环境爱护的重要意义，增加社会责任感。2．通过试验探究氯气的制备，设计试验探究氯气性质及含氯化合物的制备，通过试验探究氯离子的检验方法，培育科学探究和创新意识。一、氯气的试验室制法1．反应原理(1)在试验室中，通常用浓盐酸与二氧化锰反应来制取氯气，反应的化学方程式：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。(2)该反应的氧化剂是_MnO2__，浓盐酸既表现_还原__性，又表现_酸__性。2．制备装置(1)气体发生装置类型：固＋液气。(2)发生装置所用主要仪器：_分液漏斗、圆底烧瓶、酒精灯__。(3)除杂装置：装置C的作用是_除去Cl2中少量的HCl气体__；装置D的作用是_干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气)__。3．收集方法(1)向_上__排空气法(氯气的密度大于空气的)。(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，用此法可除去试验中挥发产生的氯化氢气体)。4．验满方法(三种方法)(1)视察到E中充溢_黄绿__色气体，则证明已集满。(2)将潮湿的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口，视察到试纸马上变_蓝__，则证明已集满。(3)将潮湿的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，视察到试纸马上发生_先变红后褪色__的改变，则证明已集满。5．尾气处理烧杯F中盛放的液体是_NaOH溶液__，该液体的作用是_汲取过量的氯气，防止污染环境__。正误推断(1)试验室制取的Cl2中混有HCl气体，可通过盛有碱石灰的干燥管除去。(×)(2)MnO2与稀盐酸在加热条件下也可制取Cl2。(×)(3)在试验室制取Cl2的试剂中，HCl只做还原剂。(×)(4)Cl2尾气可用饱和的澄清石灰水汲取处理。(×)(5)试验室可以用排水法收集Cl2。(×)应用体验1．在试验室利用浓盐酸和二氧化锰制氯气，制备装置中应运用分液漏斗而不能运用长颈漏斗，下列有关理由叙述错误的是(C)A．防止氯气扩散到空气中造成污染B．便于限制加入盐酸的量C．长颈漏斗便于添加液体D．尽量避开氯化氢挥发到空气中2．18世纪70年头，瑞典化学家舍勒将软锰矿与浓盐酸混合加热，发觉了氯气的制备方法，至今还是试验室制备氯气的主要方法。下列关于试验室制氯气的说法中正确的是(D)A．浓盐酸在反应中起到酸性和氧化剂作用B．将87gMnO2和足量浓盐酸反应，与将含有146gHCl的浓盐酸与足量MnO2反应制得的氯气一样多C．为防止氯气污染环境，必需进行尾气处理，可选用澄清石灰水D．收集氯气时，可采纳潮湿的淀粉KI试纸进行验满解析：软锰矿与浓盐酸混合加热，发生反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，在该反应中，浓盐酸中的一部分Cl由－1价变为Cl2中的0价，失去电子，表现还原性，一部分化合价没有改变，与Mn2＋结合形成盐，所以浓盐酸在反应中起到酸性和还原剂作用，A错误；由于有足量浓盐酸反应，所以依据方程式可知87gMnO2会完全反应，产生71gCl2；146gHCl与足量MnO2反应，随着反应的进行，盐酸浓度降低，当变为稀盐酸时反应停止，所以生成氯气的质量小于71g，故两种状况反应产生Cl2的质量不等，B错误；Cl2是大气污染物，在尾气排放前要进行处理，可依据Cl2能够与碱反应的性质，用溶解度大的NaOH溶液进行汲取，由于Ca(OH)2微溶于水，因此一般不运用澄清石灰水汲取，C错误；氯气具有强的氧化性，会发生反应：Cl2＋2KI=2KCl＋I2，I2使淀粉溶液变为蓝色，因此可用潮湿的淀粉KI试纸进行验满，D正确。归纳总结(1)稀盐酸与MnO2不反应，制取氯气时必需选用浓盐酸；加热温度不宜过高，以削减氯化氢的挥发。(2)制取的氯气有毒，且在加热时简洁逸出，所以应选用分液漏斗，而不用长颈漏斗。(3)尾气处理时，不能用澄清石灰水汲取氯气，因为澄清石灰水中的Ca(OH)2含量少，汲取不完全。(4)试验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的氯气，再拆卸装置，避开污染空气。二、试验室制取气体的基本思路1．设计气体制取装置的基本思路2．气体制取装置的连接依次eq\x(\a\al(气体,发生,装置))→eq\x(\a\al(气体,净化,装置))→eq\x(\a\al(气体,干燥,装置))→eq\x(\a\al(气体收集,或性质检,验装置))→eq\x(\a\al(尾气,处理,装置))3．各种装置的选择(1)试验室制取气体的发生装置的选择①选择依据反应原理、反应物的状态、反应条件等。②装置的基本类型a．固体＋固体气体。b．固体＋液体→气体。c．固体＋液体气体。(2)试验室制取气体的净扮装置的选择①净化原则不削减被净化气体的量；不引入新杂质；操作简便，易于分别。②净扮装置装置Ⅰ(洗气瓶)：盛液体除杂试剂，气流方向是长管进，短管出。装置Ⅱ(干燥管)：盛固体除杂试剂，气流方向是粗口进，细口出。(3)试验室制取气体的收集装置的选择①选择依据依据气体的密度、水溶性及是否与水或空气中的成分发生反应来确定气体的收集方法。②方法选择a．排水法：适用于难溶于水且不与水反应的气体，如O2、H2等。b．向上排空气法：气体不与空气中的成分反应，且密度比空气大，如O2、CO2、Cl2等。c．向下排空气法：气体不与空气中的成分反应，且密度比空气小，如H2、CH4等。(4)试验室制取气体的尾气处理装置的选择①汲取法a可用于NaOH溶液汲取Cl2、CO2(气体溶解或反应速率不快，不易引起倒吸)。b、c可用于收集极易溶且溶解速率很快的气体，如HCl等。②燃烧法可用于处理难以汲取且可燃的气体，如H2、CO等。如图，但点燃前必需对气体进行验纯。③收集法将气体用气球收集，然后处理，如图。正误推断(1)装配仪器时应先上后下，先左后右。(×)(2)检验装置的气密性应在加入药品之前。(√)(3)右图所示装置在化学试验中应用广泛，被称为“万能瓶”。对该装置的下列用途进行正误推断。①气体由A进B出时可以作为洗气瓶，除去气体中的杂质。(√)②气体由B进A出时可用作防倒吸装置。(√)③气体由A通入时可用排水法收集O2、CO等气体。(×)④气体由B通入时可用于排气法收集H2、CH4等密度比空气小的气体。(√)(4)用如图所示装置制取少量纯净的CO2气体。(×)应用体验1．下列能达到试验目的的是(C)A．①除去杂质气体CO2B．②收集并汲取多余的Cl2C．③干燥Cl2D．④汲取HCl制盐酸解析：A项，导气管应当“进步短出”；B项，Cl2的密度比空气大，Cl2会干脆进入NaOH溶液，收集不到气体；D项，HCl易溶于水，会发生倒吸。2．某探讨性学习小组为了制取、收集纯净干燥的氯气并探究氯气的性质，他们设计了如图所示的试验装置：(已知：2KI＋Cl2=I2＋2KCl，淀粉溶液遇I2变蓝色)请回答下列问题：(1)整套试验装置的连接依次是f接(_a__)，(_b__)接(_e__)，(_d__)接(_c__)(填各接口处的字母代号)。(2)E装置中制取氯气的化学方程式是MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(3)B装置的作用是_干燥Cl2__；A装置中试剂X是_饱和食盐水__。(4)C装置中可视察到的现象是_溶液变蓝色__，D装置中可视察到的现象是_溶液红色渐渐褪去__。解析：(1)制得的Cl2中含有HCl、H2O(g)杂质，先通过饱和食盐水、浓硫酸除去杂质，再利用向上排空气法收集，最终通过淀粉碘化钾溶液探究其性质。因此试验装置连接依次为fabedc。(2)E为MnO2氧化浓盐酸制取Cl2的装置，化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(3)B装置中盛装浓硫酸，作用是汲取H2O(g)，干燥Cl2；A装置中试剂X是饱和食盐水，作用是除去HCl。(4)C装置中氯气置换出单质碘，因此溶液变为蓝色。1．试验室用高锰酸钾制备氧气，通常有以下几个步骤：①检查装置的气密性②连接装置并固定③往大试管中装入药品④点燃酒精灯⑤收集气体⑥熄灭酒精灯⑦把导气管从水槽中移出其中排列依次正确的是(B)A．①②③④⑤⑥⑦B．①③②④⑤⑦⑥C．②①③④⑤⑦⑥D．②③④①⑤⑥⑦解析：制取氧气的操作步骤为“查、装、定、点、收、移、熄”，则正确依次为①③②④⑤⑦⑥。2．某化学爱好小组利用MnO2和浓盐酸及如图装置制备Cl2。下列分析中不正确的是(C)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溶液可以汲取尾气解析：①中可用分液漏斗代替长颈漏斗，防盐酸挥发，A项正确；浓盐酸与MnO2在加热条件下生成Cl2，B项正确；NaOH溶液能汲取Cl2，C项错误；D项正确。3．通过下列装置制备氯气，并验证氯气的性质。(1)写出高锰酸钾与浓盐酸反应的离子反应方程式：2MnOeq\o\al(－,4)＋16H＋＋10Cl－=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O。(2)注射器内水的作用是_润湿试纸和红纸__。(3)试验结束后，通过U形管左侧的导气管通入CO2气体，作用是_赶尽装置内的氯气，让NaOH溶液完全汲取__。(4)可以验证氯气具有氧化性的现象是_淀粉碘化钾试纸变蓝__。4．在试验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。进行此试验，所用仪器如图所示。(1)连接上述仪器的正确依次(填各接口处的字母)：_E__接_C__；_D__接_A__；_B__接_H__；_G__接_F__。(2)装置中饱和食盐水的作用是_除去氯气中的HCl杂质__；NaOH溶液的作用是_汲取过量的氯气__。(3)化学试验中常用潮湿的KI-淀粉试纸检验是否有Cl2产生。假如有Cl2产生，可视察到_试纸变蓝__，反应的化学方程式为2KI＋Cl2=