1、合作探究 自主预习 第第 3 节节 化学反应的利用化学反应的利用 合作探究 自主预习 第 1 课时 利用化学反应制备物质 合作探究 自主预习 目标导航 预习导引 1.掌握氯气的实验室制法。 2.了解氯气的工业制法。 3.会识别常见的化学仪器,选择正确的气体发生装 置。 1.掌握实验室制氯气的原理、 净化方法及尾气的处 理。 2.了解常见气体的实验装置及收集方法。 3.通过学习一些常见物质的制备,体会化学科学与 人类文明和社会发展的密切关系。 合作探究 自主预习 目标导航 预习导引 1 2 1.氯气的制备及应用 最早发现氯气的是瑞典化学家舍勒。他在研究软锰矿矿石(主要成分是二氧化 锰)时,把盐酸
2、和软锰矿矿石混合在一起加热,发现有一种令人窒息的黄绿色气体 生成。这种气体就是氯气。至今,实验室中仍用这种方法制取氯气。 (1)实验室制法 实验室制氯气的化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O,制取氯 气的装置中的主要玻璃仪器有圆底烧瓶、分液漏斗、酒精灯、集气瓶、烧杯;采 用向上排空气法或排饱和食盐水法收集气体;尾气有毒,应该用氢氧化钠溶液吸收, 吸收反应的化学方程式为Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O。 合作探究 自主预习 目标导航 预习导引 1 2 预习交流预习交流1 实验室制氯气的反应是氧化还原反应吗?如果是,哪种物质是氧化剂?哪种物质 是还原剂
3、? 答案:是。氧化剂是MnO2,还原剂是HCl。 合作探究 自主预习 目标导航 预习导引 1 2 (2)工业制法 工业上采用电解饱和食盐水的方法制取Cl2。化学方程式为2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2;离子方程式为2Cl-+2H2O 2OH-+H2+Cl2,该反应中氧化剂 是H2O,还原剂是NaCl。 预习交流预习交流2 现代化学工业中用电解饱和食盐水的方法制备氯气,你能找出氯气的实验室制 法和工业制法的共同点吗? 答案:(1)都是通过氧化还原反应制取。(2)都是将-1价的氯氧化为0价的氯。 合作探究 自主预习 目标导航 预习导引 1 2 2.其他物质的制备原理 物质 实验室制法
4、 工业制法 氢气 Zn+H2SO4ZnSO4+H2 C+H2O(g)CO+H2 CO+H2O(g)CO2+H2 二氧 化碳 CaCO3+2HCl CaCl2+CO2+H2O CaCO3CaO+CO2 生铁 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 硫酸 S+O2SO2 2SO2+O22SO3 SO3+H2OH2SO4 合作探究 自主预习 目标导航 预习导引 1 2 物质 实验室制法 工业制法 氨气 2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O N2+3H22NH3 硝酸 NaNO3+H2SO4(浓) NaHSO4+HNO3 4NH3+5O24NO+6H2O 2NO+O22NO2 3N
5、O2+H2O2HNO3+NO 氧气 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2 或 2KClO3 2KCl+3O2或 2H2O2 2H2O+O2 液化空气分离制 O2 合作探究 自主预习 目标导航 预习导引 1 2 预习交流预习交流3 怎样利用化学反应来制备一种新物质呢? 答案:应该根据物质的性质,选择科学合理的实验原理,合适的仪器和药品;根据 实验的特点,设计安全可靠的实验装置;实验室中制备物质还要考虑切实可行和简 单易行。如果是工业生产,还需考虑原料的用量、价格以及设备的承受能力等。 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 一 二 一、Cl2的实验室制法 活动与探究 请你填写下列空白,并在
6、通风橱内与同学合作制取并收集一瓶Cl2。 (1)反应原理、仪器、试剂 反应 原理 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O 仪器 分液漏斗、圆底烧瓶、双孔塞、集气瓶、铁架台、石棉网、 烧杯、导气管、酒精灯 试剂 MnO2、浓盐酸、NaOH 溶液 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 一 二 (2)装置设计(空白处填试剂) 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 一 二 (3)实验步骤 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 一 二 迁移与应用 例1在实验中用MnO2和浓盐酸反应制备纯净干燥的氯气。 (1)写出反应的化学方程式: 。 (2)下图是一个学生设计的实验装置图。 合作探究
7、 自主预习 问题导学 即时检测 一 二 这个装置中有哪些错误?请分别指出。 ; ; ; 。 (有几处填几处,不够的话再补充) (3)在改正的装置中,洗气瓶中的饱和食盐水,浓硫酸,烧杯中的NaOH溶液 各起什么作用? 思路点拨:本题属于识图题,可围绕实验目的(制得干燥、纯净的氯气),结合实验 室制取氯气的反应原理和实验装置进行解答。 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 一 二 解析:首先应根据试题要求制得干燥、纯净的氯气。用MnO2和浓盐酸共热制 得的氯气中,混有挥发出来的HCl气体和水蒸气,这是两种要除掉的杂质。用饱和 食盐水是为了除去HCl气体,这个装置必须在前,用浓硫酸洗气是为了除掉水
8、蒸气, 应该在后,图中两个洗气瓶的进、出气导管都装反了。特别注意一个细节,加热圆 底烧瓶等底面积大的容器需要隔着石棉网。 答案:(1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O (2)烧瓶下面缺石棉网 铁圈下面缺酒精灯 盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱 和食盐水的洗气瓶位置颠倒了 两个洗气瓶中的进气管应插入液面下,而出气 管口应靠近瓶塞 (3)吸收挥发出的氯化氢气体 吸收水蒸气 吸收多余的氯气 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 一 二 迁移训练1根据化学方程式MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O,足量MnO2 与200 mL 10 mol L-1的浓盐酸反应制Cl2时
9、,由关系式4HClCl2知最多可制得标准 状况下的Cl2 11.2 L。这种结论对吗? 答案:不对。MnO2只与浓盐酸反应,不能与稀盐酸反应。随着反应的进行,盐酸 浓度越来越小,当变为稀盐酸时,反应停止,此时还有未反应掉的HCl,生成的氯气比 理论值要少。 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 一 二 1.制取Cl2时应注意的事项 (1)制取时要注意反应物之一是“浓盐酸”,反应条件为“加热”,一旦盐酸成为稀盐 酸,反应将不再进行。 (2)为了降低制得的Cl2中混有HCl的含量,加热温度不宜过高,或者减慢滴加浓 盐酸速度,都可以减少HCl挥发。 (3)漏斗颈下端要离MnO2稍远些,防止泡沫堵塞
10、漏斗口。 (4)净化方法:用饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸除去水蒸气。 (5)尾气吸收:用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收多余的Cl2,防止污染空气。 (6)实验结束后,先使反应停止并排出残留的Cl2,再拆卸装置,避免污染空气。 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 一 二 特别注意:气体净化包括除杂与干燥,一般情况下,采用溶液作除杂试剂,故先除 杂后干燥;当然个别时候采用加热操作除去杂质,则先干燥后加热。 2.一套完整的制气体方案包括 制气装置净化装置收集装置尾气吸收装置。 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 一 二 二、常见气体的制取 活动与探究 完成下列四个表格: (1)气体的发生
11、装置 利用下列装置能制取哪些你知道的气体?将选择的依据填入表中空白处。 反应特点 气体发生装置 典型气体举例 固体+固体气体 O2 NH3 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 一 二 反应特点 气体发生装置 典型气体举例 固体+液体气体 H2 CO2 O2 固体+液体气体 Cl2 装置选择依据 根据反应原理、反应物状态(固态或液态) 和反应条件(是否加热)选择 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 一 二 (2)净化装置 根据装置的特点与气体的性质,请你将各装置净化气体的范围填入下表中。 装置 类型 液体除杂剂(不 加热) 固体除杂剂(不加 热) 固体除杂剂(加热) 适用 范围 不溶于水
12、(溶 液)的气体 常温下不与除杂剂 反应的气体 加热条件下不与除杂剂 反应的气体 装置 示意 图 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 一 二 (3)收集装置 请你填写表中空白,并思考选择气体收集装置的依据是什么? 装置 类型 装置示意图 适用范围 典型气体 排水(液 体)法 气体难溶于水或微溶于水 H2、O2、 NO、CO 向下排 空气法 气体密度29) CO2、Cl2、 HCl、SO2等 答案:选择气体收集装置的依据:根据气体的溶解性或密度。 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 一 二 (4)尾气的处理 尾气中若有易燃、易爆或有毒的气体,需增加尾气处理装置,防止气体排入空气, 污染环
13、境。根据以前所学知识,完成下表: 常见尾气处理装置表 装 置 适 用 气 体 难溶于电解质溶液 的易燃气体,如 H2、 CO 等 易与电解质溶液反 应的气体,如 Cl2、 CO2、SO2等 所有危险或有污染 气体均可用此法(只 适用于少量气体) 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 一 二 迁移与应用 例2下图装置可以用来产生、净化、干燥、收集(不考虑尾气处理)气体。该装 置可用于( ) A.锌和盐酸生成氢气 B.二氧化锰和浓盐酸生成氯气 C.碳酸钙和盐酸生成二氧化碳 D.NaCl(s)+H2SO4(浓) NaHSO4+HCl 解析:制取H2一般在启普发生器中完成,但此气体发生装置也可以完成
14、制取干燥 的H2,该项符合题意。 答案:A 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 一 二 迁移训练2某学生用实验室常见的酸、碱、盐和金属为反应物,并利用一个底 部有小孔的试管和一个广口瓶组装成即开即停的简易气体发生装置(如图所示), 该装置中装有铜丝网隔板,利用该装置可制取哪些气体? (答两种即可)。 若将铜丝网隔板改为铁丝网隔板,则该装置可用于制取何种气体? 。写出 反应的离子方程式: 。 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 一 二 解析:由于该装置是一个固液反应不加热制取气体的装置,并且固体物质应该是 块状固体,所以可以制取的气体有H2、CO2等。若将铜丝网改成铁丝网,需要酸来 制取
15、的气体就不符合了(因为铁丝网会被酸溶解掉),可以考虑用铝和氢氧化钠溶 液制取氢气,则制取氢气的反应的离子方程式为2Al+2OH-+6H2O 2Al(OH)4- +3H2。 答案:(1)H2、CO2(其他合理答案也可) H2 2Al+2OH-+6H2O 2Al(OH)4- +3H2 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 一 二 1.启普发生器原理 中学阶段能用启普发生器制取的气体只有三种:H2(锌粒与稀盐酸或稀硫酸反 应)、H2S(FeS与稀盐酸或稀硫酸反应)和CO2(石灰石与稀盐酸反应)。理解启普发 生器的原理,下面的装置均在高考试题中考查过,应认真体会。 合作探究 自主预习 问题导学 即时
16、检测 一 二 2.净化气体的原则 净化气体的原则:一般情况下,若采用溶液作除杂试剂,应先除杂后干燥;若采 用加热除去杂质,应先干燥后加热;不引入新的杂质气体,不能减少被净化气体 的量。 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 1.下图所示的各种尾气吸收装置中,适合于吸收易溶性气体,且能防止倒吸的是 ( ) 解析:A项装置无出气口;B、C两项装置不能防倒吸;D项装置能防倒吸。 答案:D 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 2.实验室制取氯气时有如下操作,正确的顺序是( ) 连接好装置,检查气密性 缓缓加热,加快反应,使气体均匀逸出 在烧瓶中加入二氧化锰
17、粉末 往分液漏斗中加入浓盐酸,再缓缓滴入烧瓶中 用向上排空气法收集氯气,尾气导入吸收剂中 A. B. C. D. 解析:制取气体的正确顺序是先选择仪器,然后连接好装置,检查气密性,再加入药 品后进行实验,检验纯度后再收集。 答案:C 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 3.下图所示是一套实验室制气装置,用于发生、干燥和收集气体。下列各组物质 中能利用这套装置进行实验的是( ) A.铜屑和浓硝酸 B.二氧化锰和浓盐酸 C.氯酸钾和MnO2 D.碳酸钙和稀盐酸 解析:铜屑与浓硝酸反应制取NO2会产生污染,但没有尾气吸收装置;用碳酸钙与稀 盐酸制CO2的反应不需加热,CO2跟
18、浓硫酸不反应且密度大于空气,可用这套装置。 用MnO2跟浓盐酸反应制取氯气需加热,氯酸钾和MnO2反应制取氧气需采用“固、 固加热”装置,均不符合题意。 答案:D 合作探究 自主预习 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 4.用下列两种方法制取氯气:用含氯化氢146 g的浓盐酸与足量的二氧化锰反应 用87 g二氧化锰与足量的浓盐酸反应,则所得氯气( ) A.比多 B.比多 C.一样多 D.无法比较 解析:根据4HCl(浓)+MnO2 MnCl2+2H2O+Cl2,用87 g二氧化锰与足量的浓盐 酸反应,所得氯气为1 mol,而用含氯化氢146 g的浓盐酸与足量的二氧化锰反应,会 因随反应的进
19、行浓盐酸逐渐变稀而使反应停止,最后有一定量的氯化氢剩余,所得 氯气的物质的量小于1 mol。 答案:A 合作探究 自主预习 1 2 3 4 5 问题导学 即时检测 5.下图表示在没有通风橱的条件下制取收集纯净的氯气时设计的装置图,图中A、 B是可控制的弹簧夹。 (1)烧杯中盛放的液体是 ,其作用是 ,水槽中应盛放的液 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 。 合作探究 自主预习 1 2 3 4 5 问题导学 即时检测 解析:收集纯净的氯气(此处指除去HCl后的氯气),应该有制气、净化、收集、尾 气吸收4个装置。此处用了3个装置,显然有一个装置有两个作用。从装置看,除杂 用饱和食盐水,收集时用排饱和食盐水法。这两个装置合为一个。所以水槽中应 盛放饱和食盐水。Cl2有毒,必须进行尾气吸收,则烧杯中一般放NaOH溶液,以吸收 多余的Cl2。要收集纯净的Cl2,必须排净装置中的空气,所以收集Cl2前应打开B夹, 关闭A夹。当氯气的纯度符合要求时,进行收集Cl2的操作,此时应打开A夹,再关闭 B夹。收集完氯气后,要进行尾气吸收,此时不再需要Cl2,所以要关闭A夹,打开B夹。 答案:(1)NaOH溶液 吸收多余的氯气 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
