新教材適用2024-2025學年高中化學第2章海水中的重要元素-鈉和氯第2節(jié)氯及其化合物第3課時氯氣的實驗室制法學案新人教版必修第一冊

第3課時氯氣的試驗室制法學習目標1．能利用典型代表物的性質(zhì)和反應，設計氯氣的制備、提純、檢驗等簡潔任務的方案。2．通過對氯氣的試驗室制法的學習，學會探討氣體的試驗室制法的方法和程序。3．能依據(jù)氯氣的性質(zhì)分析試驗室、生產(chǎn)、生活及環(huán)境中的某些常見問題，說明妥當保存、合理運用化學品的常見方法。核心素養(yǎng)1．通過氯氣性質(zhì)及制備的學習，體會化學與生活、環(huán)境愛護的重要意義，增加社會責任感。2．通過試驗探究氯氣的制備，設計試驗探究氯氣性質(zhì)及含氯化合物的制備，通過試驗探究氯離子的檢驗方法，培育科學探究和創(chuàng)新意識。一、氯氣的試驗室制法1．反應原理(1)在試驗室中，通常用濃鹽酸與二氧化錳反應來制取氯氣，反應的化學方程式：MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，離子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。(2)該反應的氧化劑是_MnO2__，濃鹽酸既表現(xiàn)_還原__性，又表現(xiàn)_酸__性。2．制備裝置(1)氣體發(fā)生裝置類型：固＋液氣。(2)發(fā)生裝置所用主要儀器：_分液漏斗、圓底燒瓶、酒精燈__。(3)除雜裝置：裝置C的作用是_除去Cl2中少量的HCl氣體__；裝置D的作用是_干燥氯氣(或除去氯氣中的水蒸氣)__。3．收集方法(1)向_上__排空氣法(氯氣的密度大于空氣的)。(2)排飽和食鹽水法(氯氣在飽和氯化鈉溶液中的溶解度很小，用此法可除去試驗中揮發(fā)產(chǎn)生的氯化氫氣體)。4．驗滿方法(三種方法)(1)視察到E中充溢_黃綠__色氣體，則證明已集滿。(2)將潮濕的淀粉碘化鉀試紙靠近盛氯氣的瓶口，視察到試紙馬上變_藍__，則證明已集滿。(3)將潮濕的藍色石蕊試紙靠近盛氯氣的瓶口，視察到試紙馬上發(fā)生_先變紅后褪色__的改變，則證明已集滿。5．尾氣處理燒杯F中盛放的液體是_NaOH溶液__，該液體的作用是_汲取過量的氯氣，防止污染環(huán)境__。正誤推斷(1)試驗室制取的Cl2中混有HCl氣體，可通過盛有堿石灰的干燥管除去。(×)(2)MnO2與稀鹽酸在加熱條件下也可制取Cl2。(×)(3)在試驗室制取Cl2的試劑中，HCl只做還原劑。(×)(4)Cl2尾氣可用飽和的澄清石灰水汲取處理。(×)(5)試驗室可以用排水法收集Cl2。(×)應用體驗1．在試驗室利用濃鹽酸和二氧化錳制氯氣，制備裝置中應運用分液漏斗而不能運用長頸漏斗，下列有關理由敘述錯誤的是(C)A．防止氯氣擴散到空氣中造成污染B．便于限制加入鹽酸的量C．長頸漏斗便于添加液體D．盡量避開氯化氫揮發(fā)到空氣中2．18世紀70年頭，瑞典化學家舍勒將軟錳礦與濃鹽酸混合加熱，發(fā)覺了氯氣的制備方法，至今還是試驗室制備氯氣的主要方法。下列關于試驗室制氯氣的說法中正確的是(D)A．濃鹽酸在反應中起到酸性和氧化劑作用B．將87gMnO2和足量濃鹽酸反應，與將含有146gHCl的濃鹽酸與足量MnO2反應制得的氯氣一樣多C．為防止氯氣污染環(huán)境，必需進行尾氣處理，可選用澄清石灰水D．收集氯氣時，可采納潮濕的淀粉KI試紙進行驗滿解析：軟錳礦與濃鹽酸混合加熱，發(fā)生反應的化學方程式為MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，在該反應中，濃鹽酸中的一部分Cl由－1價變?yōu)镃l2中的0價，失去電子，表現(xiàn)還原性，一部分化合價沒有改變，與Mn2＋結合形成鹽，所以濃鹽酸在反應中起到酸性和還原劑作用，A錯誤；由于有足量濃鹽酸反應，所以依據(jù)方程式可知87gMnO2會完全反應，產(chǎn)生71gCl2；146gHCl與足量MnO2反應，隨著反應的進行，鹽酸濃度降低，當變?yōu)橄←}酸時反應停止，所以生成氯氣的質(zhì)量小于71g，故兩種狀況反應產(chǎn)生Cl2的質(zhì)量不等，B錯誤；Cl2是大氣污染物，在尾氣排放前要進行處理，可依據(jù)Cl2能夠與堿反應的性質(zhì)，用溶解度大的NaOH溶液進行汲取，由于Ca(OH)2微溶于水，因此一般不運用澄清石灰水汲取，C錯誤；氯氣具有強的氧化性，會發(fā)生反應：Cl2＋2KI=2KCl＋I2，I2使淀粉溶液變?yōu)樗{色，因此可用潮濕的淀粉KI試紙進行驗滿，D正確。歸納總結(1)稀鹽酸與MnO2不反應，制取氯氣時必需選用濃鹽酸；加熱溫度不宜過高，以削減氯化氫的揮發(fā)。(2)制取的氯氣有毒，且在加熱時簡潔逸出，所以應選用分液漏斗，而不用長頸漏斗。(3)尾氣處理時，不能用澄清石灰水汲取氯氣，因為澄清石灰水中的Ca(OH)2含量少，汲取不完全。(4)試驗結束后，先使反應停止并排出裝置中殘留的氯氣，再拆卸裝置，避開污染空氣。二、試驗室制取氣體的基本思路1．設計氣體制取裝置的基本思路2．氣體制取裝置的連接依次eq\x(\a\al(氣體,發(fā)生,裝置))→eq\x(\a\al(氣體,凈化,裝置))→eq\x(\a\al(氣體,干燥,裝置))→eq\x(\a\al(氣體收集,或性質(zhì)檢,驗裝置))→eq\x(\a\al(尾氣,處理,裝置))3．各種裝置的選擇(1)試驗室制取氣體的發(fā)生裝置的選擇①選擇依據(jù)反應原理、反應物的狀態(tài)、反應條件等。②裝置的基本類型a．固體＋固體氣體。b．固體＋液體→氣體。c．固體＋液體氣體。(2)試驗室制取氣體的凈扮裝置的選擇①凈化原則不削減被凈化氣體的量；不引入新雜質(zhì)；操作簡便，易于分別。②凈扮裝置裝置Ⅰ(洗氣瓶)：盛液體除雜試劑，氣流方向是長管進，短管出。裝置Ⅱ(干燥管)：盛固體除雜試劑，氣流方向是粗口進，細口出。(3)試驗室制取氣體的收集裝置的選擇①選擇依據(jù)依據(jù)氣體的密度、水溶性及是否與水或空氣中的成分發(fā)生反應來確定氣體的收集方法。②方法選擇a．排水法：適用于難溶于水且不與水反應的氣體，如O2、H2等。b．向上排空氣法：氣體不與空氣中的成分反應，且密度比空氣大，如O2、CO2、Cl2等。c．向下排空氣法：氣體不與空氣中的成分反應，且密度比空氣小，如H2、CH4等。(4)試驗室制取氣體的尾氣處理裝置的選擇①汲取法a可用于NaOH溶液汲取Cl2、CO2(氣體溶解或反應速率不快，不易引起倒吸)。b、c可用于收集極易溶且溶解速率很快的氣體，如HCl等。②燃燒法可用于處理難以汲取且可燃的氣體，如H2、CO等。如圖，但點燃前必需對氣體進行驗純。③收集法將氣體用氣球收集，然后處理，如圖。正誤推斷(1)裝配儀器時應先上后下，先左后右。(×)(2)檢驗裝置的氣密性應在加入藥品之前。(√)(3)右圖所示裝置在化學試驗中應用廣泛，被稱為“萬能瓶”。對該裝置的下列用途進行正誤推斷。①氣體由A進B出時可以作為洗氣瓶，除去氣體中的雜質(zhì)。(√)②氣體由B進A出時可用作防倒吸裝置。(√)③氣體由A通入時可用排水法收集O2、CO等氣體。(×)④氣體由B通入時可用于排氣法收集H2、CH4等密度比空氣小的氣體。(√)(4)用如圖所示裝置制取少量純凈的CO2氣體。(×)應用體驗1．下列能達到試驗目的的是(C)A．①除去雜質(zhì)氣體CO2B．②收集并汲取多余的Cl2C．③干燥Cl2D．④汲取HCl制鹽酸解析：A項，導氣管應當“進步短出”；B項，Cl2的密度比空氣大，Cl2會干脆進入NaOH溶液，收集不到氣體；D項，HCl易溶于水，會發(fā)生倒吸。2．某探討性學習小組為了制取、收集純凈干燥的氯氣并探究氯氣的性質(zhì)，他們設計了如圖所示的試驗裝置：(已知：2KI＋Cl2=I2＋2KCl，淀粉溶液遇I2變藍色)請回答下列問題：(1)整套試驗裝置的連接依次是f接(_a__)，(_b__)接(_e__)，(_d__)接(_c__)(填各接口處的字母代號)。(2)E裝置中制取氯氣的化學方程式是MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(3)B裝置的作用是_干燥Cl2__；A裝置中試劑X是_飽和食鹽水__。(4)C裝置中可視察到的現(xiàn)象是_溶液變藍色__，D裝置中可視察到的現(xiàn)象是_溶液紅色漸漸褪去__。解析：(1)制得的Cl2中含有HCl、H2O(g)雜質(zhì)，先通過飽和食鹽水、濃硫酸除去雜質(zhì)，再利用向上排空氣法收集，最終通過淀粉碘化鉀溶液探究其性質(zhì)。因此試驗裝置連接依次為fabedc。(2)E為MnO2氧化濃鹽酸制取Cl2的裝置，化學方程式為MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(3)B裝置中盛裝濃硫酸，作用是汲取H2O(g)，干燥Cl2；A裝置中試劑X是飽和食鹽水，作用是除去HCl。(4)C裝置中氯氣置換出單質(zhì)碘，因此溶液變?yōu)樗{色。1．試驗室用高錳酸鉀制備氧氣，通常有以下幾個步驟：①檢查裝置的氣密性②連接裝置并固定③往大試管中裝入藥品④點燃酒精燈⑤收集氣體⑥熄滅酒精燈⑦把導氣管從水槽中移出其中排列依次正確的是(B)A．①②③④⑤⑥⑦B．①③②④⑤⑦⑥C．②①③④⑤⑦⑥D．②③④①⑤⑥⑦解析：制取氧氣的操作步驟為“查、裝、定、點、收、移、熄”，則正確依次為①③②④⑤⑦⑥。2．某化學愛好小組利用MnO2和濃鹽酸及如圖裝置制備Cl2。下列分析中不正確的是(C)A．①中可用分液漏斗代替長頸漏斗B．①中缺少加熱裝置C．②中盛放的NaOH溶液可以凈化氯氣D．④中盛放的NaOH溶液可以汲取尾氣解析：①中可用分液漏斗代替長頸漏斗，防鹽酸揮發(fā)，A項正確；濃鹽酸與MnO2在加熱條件下生成Cl2，B項正確；NaOH溶液能汲取Cl2，C項錯誤；D項正確。3．通過下列裝置制備氯氣，并驗證氯氣的性質(zhì)。(1)寫出高錳酸鉀與濃鹽酸反應的離子反應方程式：2MnOeq\o\al(－,4)＋16H＋＋10Cl－=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O。(2)注射器內(nèi)水的作用是_潤濕試紙和紅紙__。(3)試驗結束后，通過U形管左側的導氣管通入CO2氣體，作用是_趕盡裝置內(nèi)的氯氣，讓NaOH溶液完全汲取__。(4)可以驗證氯氣具有氧化性的現(xiàn)象是_淀粉碘化鉀試紙變藍__。4．在試驗室中用二氧化錳跟濃鹽酸反應制備干燥純凈的氯氣。進行此試驗，所用儀器如圖所示。(1)連接上述儀器的正確依次(填各接口處的字母)：_E__接_C__；_D__接_A__；_B__接_H__；_G__接_F__。(2)裝置中飽和食鹽水的作用是_除去氯氣中的HCl雜質(zhì)__；NaOH溶液的作用是_汲取過量的氯氣__。(3)化學試驗中常用潮濕的KI-淀粉試紙檢驗是否有Cl2產(chǎn)生。假如有Cl2產(chǎn)生，可視察到_試紙變藍__，反應的化學方程式為2KI＋Cl2=