2024高中化学第二章化学键化学反应与能量第三节化学反应的利用第1课时利用化学反应制备物质教案鲁科版必修2

PAGE7-第1课时利用化学反应制备物质[学习目标]1.驾驭试验室制备氯气的原理、净化方法及尾气处理方法。2.了解常见气体的试验室制备装置及收集方法。3.了解一些常见物质的制备原理。一、氯气的制备方法[自主学习]1．氯气的试验室制法(1)试剂：eq\o(□,\s\up3(01))浓盐酸和eq\o(□,\s\up3(02))MnO2。(2)反应原理化学反应方程式：eq\o(□,\s\up3(03))MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。离子反应方程式：eq\o(□,\s\up3(04))MnO2＋2Cl－＋4H＋eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。①氧化剂是eq\o(□,\s\up3(05))MnO2，还原剂是eq\o(□,\s\up3(06))HCl，氧化剂与还原剂的物质的量之比为eq\o(□,\s\up3(07))1∶2。②在MnO2与浓盐酸反应制取氯气的反应中体现了浓盐酸的eq\o(□,\s\up3(08))酸性、eq\o(□,\s\up3(09))氧化性。③若2molHCl参与反应，被氧化的HCl为eq\o(□,\s\up3(10))1mol。(3)反应特点固体＋液体eq\o(→,\s\up7(△))气体。(4)试验装置仪器名称：①eq\o(□,\s\up3(11))分液漏斗，②eq\o(□,\s\up3(12))圆底烧瓶。2．氯气的工业制法——电解饱和食盐水(1)化学方程式：eq\o(□,\s\up3(13))2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。氧化剂是eq\o(□,\s\up3(14))H2O，还原剂是eq\o(□,\s\up3(15))NaCl。(2)离子方程式：eq\o(□,\s\up3(16))2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。1．在试验室制备的Cl2中含有哪些杂质？应怎样除去？为防止环境污染，多余的Cl2一般用什么试剂汲取？提示：HCl和水蒸气。分别通入装有饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶。多余的Cl2一般用NaOH溶液汲取，以防污染环境。2．从氧化还原反应学问的角度分析，工业上和试验室制备Cl2的反应原理有何异同？提示：两个反应原理的共同点是把－1价的Cl氧化成0价的Cl，不同点是工业上制备Cl2的氧化剂是H2O，还原剂是NaCl，试验室制备Cl2的氧化剂是MnO2，还原剂是HCl。[点拨提升]氯气的试验室制法1．反应原理(1)MnO2只能氧化浓盐酸，随着反应的进行浓盐酸渐渐变稀反应即会停止。(2)KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、NaClO常温下也可将浓盐酸氧化为Cl2。16HCl(浓)＋2KMnO4=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O；6HCl(浓)＋KClO3=KCl＋3Cl2↑＋3H2O。2．试验装置(1)发生装置固体＋液体eq\o(→,\s\up7(△))气体。(2)净扮装置①用饱和食盐水除HCl气体，以削减Cl2的溶解；②除去Cl2中的水蒸气应选用酸性或中性干燥剂，它们可以是浓硫酸、P2O5、无水CaCl2等；③除杂时，导管应“进步短出”，长导管要浸入液体中。(3)收集装置向上排空气法。(4)尾气处理装置NaOH溶液汲取法。(5)气体的验证①视察集气瓶中气体颜色，瓶中充溢黄绿色气体即收集满。②用潮湿的淀粉­KI试纸放在瓶口，试纸变蓝。[练习与活动]1．用下列装置收集Cl2并进行尾气汲取，其中最合理的是()答案C解析由于ρCl2>ρ空气，故采纳向上排空气法收集Cl2，即导气管在试管中“进步短出”，解除A、B两项；用NaOH溶液汲取Cl2，为防止倒吸应运用倒扣漏斗，解除D项。2．某化学小组用如图所示装置制取氯气。下列说法中错误的是()A．该装置图中至少存在两处明显错误B．该试验中收集氯气的方法错误C．为了防止氯气污染空气，必需进行尾气处理D．在集气瓶的导管口处放一片潮湿的淀粉­KI试纸可以证明是否有氯气逸出答案B解析该反应应当用酒精灯加热，应当用分液漏斗而不是长颈漏斗，氯气有毒，应当进行尾气处理，故A、C正确；由于氯气的密度比空气的密度大，所以用向上排空气法收集，故B不正确；在集气瓶口处放一片潮湿的淀粉­KI试纸可以证明是否有氯气逸出，若有则变蓝，反之不变色，故D正确。规律方法试验室制备Cl2的尾气汲取装置中不能用水作汲取剂，同时也不能用饱和澄清石灰水作汲取剂，因为Ca(OH)2的溶解度很小，汲取不完全。二、常见物质的制备[自主学习]1．几种气体物质的制备2．常见固体或液体物质的工业制法下列反应是否相宜于试验室制备气体？(1)2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑(2)Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑(3)2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(4)2H2O2eq\o(=,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑(5)2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2H2↑＋O2↑(6)CaCO3＋H2SO4=CaSO4＋H2O＋CO2↑(7)NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋HCl↑提示：(1)(2)(3)(5)(6)(7)不相宜于试验室制备气体。试验室制取气体要求原理正确，反应速率相宜，反应条件较简洁实现，操作简洁、平安等。(1)和(2)反应过快，(3)和(5)反应条件不易操作，(6)和(7)原理不正确，CaSO4微溶于水，阻挡进一步反应；NH3和HCl遇冷又会生成NH4Cl。[点拨提升]试验室制取气体的一套完整的装置应当由四部分组成：eq\x(气体发生装置)→eq\x(气体净扮装置)→eq\x(气体收集装置)→eq\x(尾气汲取装置)1．气体的发生装置通常是依据制取气体所需的反应物状态(固体或液体)及反应条件(加热还是不加热)来进行选择，中学阶段常见气体发生装置有固—固加热、固—液加热、固—液不加热三种。2．收集气体需依据气体的溶解度、与空气的相对密度等来选择。此外，还可用球胆或袋囊、塑料袋等收集。3．净扮装置需依据气体中混有的杂质的性质来选择，选择的标准是所选试剂能与杂质反应，但不与主要成分气体反应。如除去酸性气体杂质可选用碱性溶液或碱石灰，除去碱性气体杂质可选用浓硫酸或P2O5，干燥氯气选用浓硫酸，干燥氨气选用碱石灰。4．尾气处理的主要目的是防止污染空气或使人中毒以及某些尾气在有限空间内达到爆炸极限。常用方法有：(1)点燃法：如CO、H2、CH4等易燃性气体可用此法。(2)汲取法：如HCl、SO2等可用水或碱液汲取；NH3可用水汲取。(3)转化法：采纳肯定的方法，使有毒气体转化为无毒气体即可排放。如NO、NO2转化成N2即可排放，CO转化为CO2排放。[练习与活动]3．试验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净扮装置)。仅用此装置和表中供应的物质完成相关试验，最合理的选项是()答案B解析A项，氨气的收集应运用向下排空气法，而图中为向上排空气法，A不正确；B正确；C项，铜与稀硝酸反应生成NO，不能用向上排空气法收集NO，而c中收集的是NO2，应由浓硝酸与铜反应制取，C不正确；D项，缺少加热装置，不能制取Cl2，D不正确。4．下列制备和收集气体的试验装置合理的是()答案D解析用氯化铵和氢氧化钙制NH3，盛放固体反应物的大试管的管口应当略向下倾斜，防止试管炸裂，A不正确；用MnO2和浓盐酸制Cl2须要加热，且集气瓶中导管应进步短出，B不正确；应当用向下排空气法或排水法收集H2，C不正确。规律方法试验室制取气体并进行性质试验的操作步骤