1、第一单元第一单元氯气及氯的化合物氯气及氯的化合物专题专题3从海水中获得的化学物质从海水中获得的化学物质第第1 1课时氯气的发现与制备课时氯气的发现与制备素养目标1.初步认识工业电解饱和食盐水制取氯气的反应原理及学会实验室制取氯气的方法。2.知道化学实验是认识和研究化学物质的重要途径,培养科学探究与创新意识。3.认识到海水是人类的宝贵资源,培养学生与大自然友好相处的情感。【必备知识】1.氯气的实验室制法(1)反应原理:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O。(2)除杂与干燥:制得的氯气中一般含有氯化氢气体,可先通过饱和食盐水洗气,再将气体通过浓硫酸洗气。(3)收集氯气可以用向上排
2、空气法。(4)尾气吸收:一般用氢氧化钠溶液吸收,防止污染空气。素养初探2.氯气的工业制法(1)常用方法:电解饱和食盐水,化学方程式为2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2+H2。(2)与电源正极相连的石墨棒上产生 Cl2 ,与电源负极相连的铁棒上产生H2和NaOH。【正误判断】判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。(1)自然界中的氯元素既能以游离态存在,也能以化合态存在。()(2)瑞典化学家舍勒将稀盐酸与二氧化锰混合后加热,发现生成了一种黄绿色气体,舍勒将它命名为氯气。()(3)氯气是有毒气体,工业需要量不大,工业用氯气可用浓盐酸与二氧化锰反应制得。()(4)地球上巨量的海水是工
3、业制备氯气的首选原料。()(5)电解饱和食盐水的方法是工业制备氯气的基础。()(6)电解熔融氯化钠制氯气的工业称为氯碱工业。() 新知一新知一 氯氯气的实验室制法气的实验室制法【问题探究】1.实验室制取氯气时,若向一定量浓盐酸中加入足量MnO2固体,能否使盐酸完全反应?为什么?提示 盐酸不能完全反应。因为MnO2只能与浓盐酸反应,随着反应的进行,盐酸浓度越来越小,变为稀盐酸时反应停止,所以盐酸不能完全反应。素养提升2.右图是制取干燥纯净氯气的实验装置图,实验室制取氯气过程中会产生哪些杂质气体?提示 HCl、水蒸气。 【深化拓展】1.氯气的实验室制法(1)反应原理:实验室常用MnO2和浓盐酸共热
4、制取氯气:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O。(2)仪器装置 装置C的作用是除去Cl2中的少量HCl气体。装置D的作用是干燥氯气(即除去氯气中的水蒸气)。(3)收集方法:向上排空气法。(4)验满方法:将湿润的碘化钾淀粉试纸靠近盛氯气的瓶口,观察到试纸变蓝,则证明已集满。反应原理:2KI+Cl2 = 2KCl+I2,淀粉遇碘(I2)变蓝色。将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口,观察到试纸发生先变红后褪色的现象,则证明已集满氯气。反应原理:Cl2+H2O HCl+HClO,生成的两种酸使石蕊试纸变红色;HClO具有漂白性,使石蕊试纸褪色。(5)尾气处理:用NaOH溶液吸收多余的
5、氯气,防止污染环境。2.实验室制氯气的注意事项(1)必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应。(2)为了减少HCl挥发,加热温度不宜过高。(3)实验结束后,先用NaOH溶液吸收残留的Cl2,再拆卸装置,以防止污染空气。(4)实验室制取氯气的其他方法:可用KMnO4代替MnO2与浓盐酸反应,该反应不需要加热。2KMnO4+16HCl(浓) = 2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O。【素能应用】例1 某化学小组用下列装置制取并收集纯净的氯气,进而研究其性质。请回答下列问题:(1)装置甲中仪器A的名称是,丙中应装的溶液是,甲装置中发生反应的化学方程式为。制取并收集纯净氯气的装置接口连接顺序是ag(
6、补充完整)。 (2)制备氯气的反应会因盐酸浓度下降而停止,为测定反应残余液中盐酸的浓度,探究小组同学提出下列实验方案:方案:与足量AgNO3溶液反应,称量生成的AgCl的质量。方案:与已知量锌(过量)反应,称量剩余锌的质量(已知金属活动性ZnMn)。请完成下列判断和实验:判定方案不可行,理由是 ;判断方案的实验结果(填“偏大”“偏小”或“准确”)。 (3)某同学认为上述方案存在明显的缺陷,该缺陷是。 答案 (1)分液漏斗饱和NaCl溶液MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2Odebcf(2)残余液中的MnCl2也会与AgNO3反应生成AgCl沉淀偏大(3)没有尾气处理装置变式训练
7、 1某研究性学习小组设计了用浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气的实验,其实验装置如下图所示:(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 mL 12 molL-1的盐酸混合加热,充分反应后生成的氯气明显少于0.06 mol。其主要的原因有 ; 。 (3)L的作用是;B的作用是。 (4)为了提高浓盐酸的利用率,你对实验的建议是。 答案 (1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+2H2O+Cl2(2)反应中随着HCl不断消耗,盐酸变稀,稀盐酸不能与MnO2反应加热时有部分HCl挥发而损失(3)保持分液漏斗与圆底烧瓶中恒压,确保浓盐酸顺利滴下利用Cl2在饱和食盐水中溶解
8、度很小的性质来贮存Cl2(4)将浓盐酸慢慢滴下;加热时用小火新知二新知二 氯氯气的工业生产原理气的工业生产原理【问题探究】1.工业生产氯气的原料选择要考虑哪些因素?提示 要考虑原料易得,价格低廉。工业制备氯气的首选原料是地球上巨量的海水。2.工业上由海水怎样制备氯气?提示 利用海水晒盐得到粗盐;粗盐净化制得精制食盐水;电解氯化钠饱和溶液获得氯气、氢气、NaOH等化工产品。3.模拟工业制备氯气的实验装置如下图所示: 铁棒和石墨棒上各看到什么现象?说明什么?提示 铁棒上看到有无色气体生成,石墨棒上看到有黄绿色气体生成。说明铁棒上生成的是氢气,石墨棒上生成的是氯气。【深化拓展】工业制取氯气的原理:2
9、NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2+H2。按模拟工业制氯气装置进行实验(见上图):检验生成氢气的方法:接通电源,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,一段时间后,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,出现爆鸣声。检验生成的氯气:取一支小试管,用向上排空气法收集从b管导出的气体,收集到黄绿色的气体。检验生成的氢氧化钠: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,观察溶液颜色变红,说明U形管左端溶液显碱性。【素能应用】例2 下列关于电解氯化钠水溶液的说法不正确的是()A.电解产物为氯气和钠B.电解过程中能产生黄绿色气体C.电解
10、一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,然后滴加石蕊试液,溶液呈蓝色D.用排水法可以收集到较纯净的氢气A变式训练 2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.有刺激性气味C素养脉络1.欲除去Cl2中的少量HCl气体,可选用()A.NaOH溶液 B.饱和食盐水C.浓硫酸D.石灰水素养巩固B2.电解饱和食盐水制Cl2和实验室用MnO2与浓盐酸反应制Cl2,相同的反应原理是()A.都是将负价的氯转变为零价的氯B.都是将正价的氯转变为零价的氯C.都是复分解反应D.都是置换反应A3.下列装置中,可以验证饱和食盐水(含酚酞)电解
11、产物的装置是(电极均为石墨,Cl2能使淀粉碘化钾溶液变蓝)()D4.在实验室中利用浓盐酸和二氧化锰制氯气,制备装置中应使用分液漏斗而不能使用长颈漏斗,下列有关叙述错误的是()A.防止氯气扩散到空气中造成污染B.便于控制加入盐酸的量C.长颈漏斗便于添加液体D.尽量避免氯化氢挥发到空气中C5.实验室利用下列装置制氯气,请填空: (1)制氯气的反应原理,请用化学方程式表示:。 (2)饱和食盐水的作用是。 (3)浓硫酸的作用是。 (4)氢氧化钠溶液的作用是。 (5)用向上排空气法收集氯气的理由是。 答案 (1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O(2)吸收Cl2中的HCl(3)干燥氯气(或吸收Cl2中的水蒸气)(4)吸收多余的氯气,防止污染空气(5)氯气比空气密度大
