第一課時(shí)　氯氣的發(fā)現(xiàn)與制備學(xué)案 上學(xué)期高一化學(xué)蘇教版（2019）必修第一冊(cè)

第一單元氯氣及氯的化合物第一課時(shí)氯氣的發(fā)現(xiàn)與制備【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．結(jié)合實(shí)驗(yàn)室制取氯氣所用的二氧化錳和濃鹽酸的性質(zhì)，選擇合適的實(shí)驗(yàn)裝置制取氯氣，培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)，提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?．了解氯氣的工業(yè)制法的反應(yīng)原理，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知和科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法由教材P58提供的氯氣的實(shí)驗(yàn)室制備裝置，思考下列問(wèn)題：1．從氯氣的發(fā)現(xiàn)到氯被確認(rèn)為一種新的元素，時(shí)間長(zhǎng)達(dá)三十多年，期間經(jīng)歷了數(shù)位科學(xué)家的不懈探索。你從這一史實(shí)中得到什么啟示？提示：科學(xué)研究需以大量事實(shí)為依據(jù)，不能憑主觀想象，更不能迷信一些所謂的權(quán)威，真理的發(fā)現(xiàn)需要經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)、曲折的道路；科學(xué)研究需要有熱愛(ài)科學(xué)的思想和奉獻(xiàn)科學(xué)的精神。2．如何根據(jù)原料的狀態(tài)和反應(yīng)的條件來(lái)選擇合適的氣體制備裝置？提示：氣體制備實(shí)驗(yàn)時(shí)反應(yīng)裝置的選擇，依據(jù)的是原料的狀態(tài)和反應(yīng)的條件。裝置A適用于“固體＋固體eq\o(→,\s\up7(△))氣體”，例如實(shí)驗(yàn)室制氧氣；裝置B適用于“固體(或液體)＋液體eq\o(→,\s\up7(△))氣體”，例如實(shí)驗(yàn)室制氯氣；裝置C適用于“固體(或液體)＋液體→氣體”，例如實(shí)驗(yàn)室制H2、CO2。3．用此裝置能否收集到純凈干燥的氯氣，結(jié)合反應(yīng)原理思考雜質(zhì)氣體可能有什么？應(yīng)該如何除去雜質(zhì)氣體？提示：由于濃鹽酸易揮發(fā)，氯氣中的雜質(zhì)氣體有HCl、水蒸氣，因此無(wú)法收集到純凈干燥的氯氣。因?yàn)镠Cl極易溶于水，而氯氣在飽和食鹽水中溶解度很小，所以先用飽和食鹽水除去HCl，再用濃硫酸進(jìn)行干燥，就可獲得純凈干燥的氯氣。除雜裝置如圖所示：4．結(jié)合氯氣的性質(zhì)分析，為什么氯氣通常用向上排空氣法收集？還可以用什么方法收集？提示：氯氣密度大于空氣，能溶于水，通常用向上排空氣法收集；氯氣在飽和食鹽水中溶解度很小，可以用排飽和食鹽水法收集?！練w納總結(jié)】1．氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法(1)反應(yīng)原理MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)儀器裝置(3)收集方法選用氣體收集裝置的主要依據(jù)是氣體的密度和水溶性。因?yàn)槁葰饽苋苡谒?，密度比空氣的大，所以收集氯氣時(shí)，不能用排水法，應(yīng)該用向上排空氣法。Cl2在飽和食鹽水中的溶解度較小，也可用排飽和食鹽水法收集Cl2。(4)干燥劑的選擇選擇氣體干燥劑的主要依據(jù)是被干燥的氣體不能與干燥劑反應(yīng)。如氯氣能與堿反應(yīng)，所以不能用堿石灰進(jìn)行干燥，常用濃硫酸、五氧化二磷等進(jìn)行干燥。(5)吸收裝置氯氣有毒，實(shí)驗(yàn)室制取氯氣時(shí)應(yīng)在密閉系統(tǒng)或通風(fēng)櫥中進(jìn)行，通常在收集裝置的后面連接盛有NaOH溶液的吸收裝置?；瘜W(xué)方程式為Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O。(6)驗(yàn)滿常用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙(或濕潤(rùn)的藍(lán)色石蕊試紙)檢驗(yàn)Cl2。方法是將濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙靠近集氣瓶瓶口，試紙變藍(lán)(或?qū)駶?rùn)的藍(lán)色石蕊試紙靠近集氣瓶瓶口，試紙先變紅后褪色)，則可證明Cl2已收集滿。2．實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的其他方法可用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等氧化劑代替MnO2與濃鹽酸反應(yīng)(不需加熱)。方程式如下：2KMnO4＋16HCl(濃)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。K2Cr2O7＋14HCl(濃)=2KCl＋2CrCl3＋3Cl2↑＋7H2OKClO3＋6HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(微熱))KCl＋3Cl2↑＋3H2O3．實(shí)驗(yàn)室用MnO2和濃鹽酸制Cl2時(shí)的注意點(diǎn)(1)為了減少制得的Cl2中HCl的含量，加熱溫度不宜過(guò)高，以減少HCl的揮發(fā)。(2)因Cl－濃度越小，其還原性越弱，所以必須用濃鹽酸加熱才可反應(yīng)，稀鹽酸不反應(yīng)。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，先使反應(yīng)停止并排出殘留的Cl2后，再拆卸裝置，避免污染空氣。(4)尾氣吸收時(shí)，用NaOH溶液吸收Cl2，不能用澄清石灰水吸收，因?yàn)槿芤褐蠧a(OH)2的含量少，吸收不完全?！緦?duì)點(diǎn)練習(xí)】1．下列關(guān)于氯氣研究的科學(xué)史話，正確的是()A．瑞典化學(xué)家舍勒在實(shí)驗(yàn)室制得氯氣，并確定氯氣是一種單質(zhì)B．英國(guó)化學(xué)家戴維在前人研究基礎(chǔ)上，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，氯氣是一種單質(zhì)C．舍勒是用食鹽來(lái)制取氯氣的D．舍勒發(fā)現(xiàn)氯氣的方法至今仍是工業(yè)制氯氣的方法之一解析：選B舍勒制備、發(fā)現(xiàn)氯氣，戴維確認(rèn)氯氣是一種單質(zhì)。舍勒發(fā)現(xiàn)氯氣的方法仍是現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的方法，但不是工業(yè)制法。2．在制氯氣時(shí)有如下操作，操作順序正確的是()①連接好裝置，檢查氣密性②緩慢加熱，加快反應(yīng)，使氣體均勻逸出③在圓底燒瓶中加入二氧化錳粉末④從盛有濃鹽酸的分液漏斗中將濃鹽酸緩慢滴入燒瓶中⑤將多余的Cl2用NaOH溶液吸收⑥用向上排空氣法收集氯氣A．①②③④⑤⑥ B．③④②①⑥⑤C．①④③②⑥⑤ D．①③④②⑥⑤解析：選D實(shí)驗(yàn)室制取氣體的操作順序要注意：①連接好裝置后，要先檢查氣密性，后裝藥品；②裝藥品的順序是先加固體，后加液體；③對(duì)于有毒的氣體，一定要有尾氣處理裝置。3．某化學(xué)興趣小組利用MnO2和濃鹽酸及如圖裝置制備Cl2。下列分析不正確的是()A.a中可用分液漏斗代替長(zhǎng)頸漏斗B．a(chǎn)中缺少加熱裝置C．b中盛放NaOH溶液可以凈化Cl2D．d中的導(dǎo)管口若連接倒置漏斗可防止倒吸解析：選C生成的氯氣中易混有氯化氫氣體，應(yīng)該用飽和食鹽水除去氯化氫，氯化氫和氯氣均能與NaOH溶液反應(yīng)，故b中不能盛放氫氧化鈉溶液。4．實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的裝置如圖所示：(1)用化學(xué)方程式表示制取氯氣的反應(yīng)原理：___________________________________________________________________________________________________________。(2)發(fā)生裝置所用儀器的名稱為_(kāi)__________________________________________。(3)裝置C的作用是_____________________________________________，裝置D的作用是_______________________________________________________。(4)檢驗(yàn)E集氣瓶集滿氯氣的方法是_______________________________________________________________________________________________________________。(5)燒杯F中盛放的溶液是________，其作用是__________________________________________________________________________________________________________。解析：實(shí)驗(yàn)室用二氧化錳和濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣，由于濃鹽酸具有揮發(fā)性，制取的氯氣中含有雜質(zhì)氯化氫，還有水蒸氣，所以要得到干燥、純凈的氯氣，應(yīng)先通過(guò)飽和氯化鈉溶液以除去氯氣中的氯化氫，再通過(guò)濃硫酸干燥氯氣。用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙或濕潤(rùn)的藍(lán)色石蕊試紙檢驗(yàn)集氣瓶中是否集滿了氯氣，為防止氯氣污染環(huán)境，要用氫氧化鈉溶液吸收尾氣。答案：(1)MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)分液漏斗、圓底燒瓶、酒精燈、鐵架臺(tái)(3)除去Cl2中的少量HCl氣體干燥氯氣(或除去氯氣中的水蒸氣)(4)將濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙放在集氣瓶口(或?qū)駶?rùn)的藍(lán)色石蕊試紙放在集氣瓶口)(5)NaOH溶液吸收過(guò)量的氯氣，防止污染環(huán)境

二、eq\a\vs4\al(氯氣的工業(yè)制法)工業(yè)上制取氯氣大多采用電解飽和食鹽水(一般為凈化后的飽和食鹽水)的方法，人們把以電解飽和食鹽水為基礎(chǔ)制取氯氣、燒堿等產(chǎn)品的工業(yè)稱為氯堿工業(yè)。1．電解飽和食鹽水的原理2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2．電解飽和食鹽水的裝置及產(chǎn)物的驗(yàn)證(1)電解飽和食鹽水的裝置(2)電解產(chǎn)物的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象試管靠近火焰，有爆鳴聲濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)溶液變紅實(shí)驗(yàn)結(jié)論與負(fù)極相連的鐵棒上有氫氣生成與正極相連的石墨棒上有氯氣生成U形管左端溶液中有氫氧化鈉生成[名師點(diǎn)撥](1)與電源正極相連的石墨棒上生成氯氣，與負(fù)極相連的鐵棒附近生成NaOH。Cl2與NaOH可發(fā)生反應(yīng)，兩極產(chǎn)物必須隔開(kāi)。(2)電解飽和食鹽水時(shí)，在與電源正極、負(fù)極相連的電極上得到的氣體體積比為1∶1。(3)檢驗(yàn)Cl2的反應(yīng)為2KI＋Cl2=2KCl＋I(xiàn)2，淀粉遇碘變藍(lán)色。(4)氯堿工業(yè)產(chǎn)品的用途①Cl2：用于制取鹽酸、漂白粉，飲用水消毒，有機(jī)合成(農(nóng)藥、藥物等)。②H2：用于生產(chǎn)鹽酸、金屬冶煉等。③NaOH：工業(yè)生產(chǎn)中最常用的堿，主要用于有機(jī)合成、造紙、印染等?！緦?duì)點(diǎn)練習(xí)】1．下列關(guān)于電解飽和食鹽水過(guò)程的說(shuō)法正確的是()A．電解飽和食鹽水的工廠可以生產(chǎn)鹽酸B．與電源正極相連的電極區(qū)有NaOH生成C．與電源負(fù)極相連的電極上有氧氣生成D．電解飽和食鹽水的過(guò)程中Na＋濃度減小解析：選A電解飽和食鹽水過(guò)程中，與正極相連的電極上有Cl2生成，與負(fù)極相連的電極上有H2生成，同時(shí)與負(fù)極相連的電極區(qū)附近還有NaOH生成。H2、Cl2兩種產(chǎn)品可用于制取鹽酸。電解過(guò)程中Na＋的物質(zhì)的量不變，但電解過(guò)程中消耗了水，故Na＋的濃度增大。2．請(qǐng)用如下圖所示儀器設(shè)計(jì)一個(gè)包括電解飽和食鹽水并測(cè)定電解時(shí)產(chǎn)生氫氣的體積和檢驗(yàn)氯氣的實(shí)驗(yàn)裝置(提示：Cl2可與KI反應(yīng)生成I2，淀粉遇I2變藍(lán))。(1)連接所選儀器時(shí)，各接口的順序是(填各接口的字母代號(hào))：A接________，________接________，B接________，________接________。(2)證明產(chǎn)物Cl2的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是________________。解析：電解時(shí)，與電源負(fù)極相連的A端產(chǎn)生H2，與電源正極相連的B端產(chǎn)生Cl2。用排水量氣法測(cè)量H2的體積，用淀粉-KI溶液檢驗(yàn)Cl2，用NaOH溶液吸收剩余的Cl2。答案：GFHDEC(2)淀粉-KI溶液變藍(lán)3．(1)寫出電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式：____________________________________。(2)上述反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是________，實(shí)驗(yàn)室常用________________檢驗(yàn)該物質(zhì)。(3)若生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L氯氣，生成NaOH的質(zhì)量為_(kāi)_______，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_(kāi)_______。解析：由2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑知：NaCl中氯元素化合價(jià)由－1價(jià)升高到0價(jià)，Cl2是氧化產(chǎn)物。每生成1molCl2，轉(zhuǎn)移2mol電子，生成2molNaOH，當(dāng)生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L氯氣即0.5molCl2時(shí)，生成1mol即40gNaOH，轉(zhuǎn)移1mol電子。答案：(1)2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(2)Cl2淀粉碘化鉀試紙(3)40g1mol

【隨堂訓(xùn)練】1．用含0.4molHCl的濃鹽酸與足量的MnO2反應(yīng)生成Cl2的物質(zhì)的量的關(guān)系為()A．等于0.2mol B．等于0.1molC．大于0.1mol D．小于0.1mol解析：選D隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃鹽酸的濃度變小，當(dāng)成為稀鹽酸時(shí)，不再與MnO2反應(yīng)生成Cl2，即鹽酸中的0.4molHCl不能完全反應(yīng)，故生成Cl2的物質(zhì)的量小于0.1mol。2．下列收集Cl2的裝置正確的是()解析：選C集氣瓶中使用單孔橡膠塞塞緊，只能進(jìn)氣，不能排氣，則瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大到一定程度可將橡膠塞彈出，A項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)镃l2的密度比空氣的大，Cl2應(yīng)短管進(jìn)長(zhǎng)管出，B項(xiàng)錯(cuò)誤；該裝置既能收集Cl2，又能進(jìn)行尾氣處理且防倒吸，C項(xiàng)正確；由于Cl2和NaOH溶液反應(yīng)，所以不能收集到Cl2，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．已知KMnO4與濃鹽酸在常溫下反應(yīng)能產(chǎn)生Cl2。若用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)制備純凈、干燥的氯氣，并驗(yàn)證其與金屬的反應(yīng)，每個(gè)虛線框表示一個(gè)單元裝置，其中有錯(cuò)誤的是()A．①和②處 B．只有②處C．②和③處 D．②③④處解析：選D①是氯氣發(fā)生裝置，②應(yīng)是除去氯氣中氯化氫雜質(zhì)的裝置，③是氣體干燥裝置，④是氯氣與金屬反應(yīng)的裝置。②中除雜時(shí)能消耗欲保留的氣體，因?yàn)槁葰饪膳cNaOH溶液反應(yīng)，化學(xué)方程式為Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，錯(cuò)誤；③中進(jìn)氣管短，出氣管卻插入液面以下，無(wú)法干燥氣體，也不能使氣體進(jìn)入④中與金屬反應(yīng)，錯(cuò)誤；④是一個(gè)封閉體系，未反應(yīng)的氣體不斷蓄積，會(huì)使容器