苏教版 (2019)第一单元 氯气及氯的化合物第1课时导学案

第1课时　氯气的发现与制备

1．氯气的发现

1774年瑞典化学家舍勒把浓盐酸与软锰矿(主要成分是MnO2)混合在一起加热，意外地发现了一种具有强烈刺激性气味的黄绿色气体——氯气。

2．氯气的实验室制法

(1)反应原理： MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。

(2)实验装置

①A装置为气体发生装置，作用是制备气体。

②B装置为收集装置，作用是收集气体。

③C装置为尾气处理装置，作用是吸收多余Cl2。

3．氯气的工业制法

以电解饱和食盐水为基础制取氯气、烧碱等产品的工业称为氯碱工业。

(1)氯气的制备原理：反应的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。

(2)实验室电解饱和食盐水

①实验装置：

②实验操作

a．接通电源，观察铁棒和石墨棒上发生的现象。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。2 min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，检验收集到的气体。

b．取一支小试管，用向上排空气法收集从b管导出的气体，观察收集到的气体的颜色。

c．关闭电源，打开U形管左端的橡皮塞，向溶液中滴加1～2滴酚酞溶液，观察溶液颜色的变化。

②实验分析

③实验结论

根据实验推断电解饱和食盐水的产物是H2、Cl2、NaOH溶液。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”。)

(1)自然界中既有游离态的氯又有化合态的氯气单质。 (×)

(2)瑞典化学家舍勒发现了氯气。 (√)

(3)工业上制取氯气的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。 (×)

2．工业上电解饱和食盐水制Cl2和实验室用软锰矿与浓盐酸反应制Cl2相同的原理是(　　 )

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

A　[电解饱和食盐水制Cl2的原理是2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，实验室用MnO2与浓盐酸反应制Cl2相同的原理是MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，根据化学方程式可知A项正确。]

3．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．刺激性气味

C　[电解饱和食盐水时，Cl－在与电源正极相连的碳棒上转化为Cl2，该气体的密度大于空气。]

工业上利用氯碱工业制备氯气。氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。装置如图所示。

离子交换膜法电解原理示意图

[问题1]　在实验室内怎样制备氯气呢？

[提示]　实验室用MnO2和浓盐酸加热反应制备Cl2，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。

[问题2]　如何选择合适的气体制备装置呢？

[提示]　根据反应物的状态和反应条件选择合适的制气装置。

1．试剂的选择

通常选用浓盐酸和具有强氧化性的物质(MnO2、KMnO4等)来制取。如

MnO2＋4HCl(浓) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O

2．发生装置

选取发生装置的依据是制取气体所用试剂的状态和反应条件(加热与否)。以此分析可知，实验室制取氯气是加热固体与液体的混合物，所以应选用固液加热制气发生装置。

3．收集方法

选用收集方法的主要依据是气体的密度和水溶性。因为氯气能溶于水，密度比空气的大，所以收集氯气时，不能用排水法，应该用向上排空气法。Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小，也可用排饱和食盐水法收集Cl2。

4．干燥剂的选择

选择气体干燥剂的主要依据是被干燥气体不能与干燥剂反应。如氯气能与碱反应，所以不能用碱石灰进行干燥，常用浓硫酸、五氧化二磷等进行干燥。

5．吸收装置

氯气有毒，实验室制取氯气时应在密闭系统或通风橱中进行，通常在收集装置的后面连接盛有NaOH溶液的吸收装置。

6．验满

常用湿润的淀粉­碘化钾试纸或湿润的蓝色石蕊试纸检验Cl2。方法是将湿润的淀粉­碘化钾试纸靠近集气瓶瓶口，试纸变蓝，或将湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶瓶口，试纸先变红后褪色，则可证明Cl2已收集满。

1．实验室制取氯化氢气体的反应原理为：NaCl(固)＋H2SO4(浓)NaHSO4＋HCl↑。则实验室制取下列各组气体时，所用气体的发生装置相同的是(　　 )

A．H2　　　　　　　　 B．CO2

C．Cl2   D．O2

C　[该实验原理为固＋液气，故选制氯气。]

2．某学生设计如图实验装置用于制备纯净的Cl2。

(1)装置中有五处错误，请指出：

①                                                   ，

②                                                  ，

③                                                  ，

④                                                 ，

⑤                                                  。

(2)在更正后的装置图中，仪器中的饱和食盐水、浓硫酸、氢氧化钠溶液的作用分别是：

①饱和食盐水的作用：                               ；

②浓硫酸的作用：                                    ；

③氢氧化钠溶液的作用：                              。

[解析]　从实验原理上来说，氯气是用浓盐酸与二氧化锰在加热的条件下制取，不能用稀盐酸，因稀盐酸与二氧化锰不反应；制得的氯气中混有HCl和水蒸气，应依次通过盛有饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶将其除去；因氯气有毒，应用尾气吸收装置，以避免对环境的污染；因氯气比空气重，应用向上排空气法收集。

[答案]　(1)①用长颈漏斗错误，应用分液漏斗　②不能用稀盐酸，应用浓盐酸　③没有用酒精灯，应用酒精灯加热　④盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒，应更换位置　⑤盛饱和食盐水的洗气瓶中的进气导管应插入液面，出气导管不应插入液面

(2)①除去混在氯气中的HCl　②除去混在氯气中的水蒸气　③吸收多余的Cl2，防止污染环境

据新浪新闻报道：安徽的王先生家里的新房刚刚装修完，他和妻子打扫到卫生间时，他将漂白粉和洁厕灵一起倒进了坐便器。然而刚放进去，一股刺激性气体便冒了出来，呛得他眼红流泪，嗓子发痛。没过一会他便感觉到胸闷，而且头晕目眩、呼吸困难，随后妻子赶紧把他送到了医院。

(1)漂白粉、洁厕灵的主要成分是什么？

[提示]　漂白粉的主要成分是次氯酸钙，洁厕灵的主要成分是盐酸。

(2)利用氧化还原反应的知识分析漂白粉、洁厕灵混合为什么会导致中毒？写出相应的化学方程式。

[提示]　漂白粉遇水生成次氯酸，而次氯酸又会和盐酸反应生成黄绿色的有毒气体——氯气。化学方程式为：HClO＋HCl===Cl2↑＋H2O。

通过用化学知识分析解决现实生活中的实例，让学生感受化学的价值及与生活的紧密联系，培养学生学习化学的兴趣，以及宏观辨识与微观探析的化学核心素养。

1．某化学兴趣小组利用MnO2和浓盐酸及如图装置制备Cl2。下列分析中不正确的是(　　 )

A．①中可用分液漏斗代替长颈漏斗

B．①中缺少加热装置

C．②中盛放的NaOH溶液可以净化Cl2

D．④中的导管口若连接倒置漏斗可防止倒吸

C　[本题考查Cl2的制备，旨在考查学生的实验分析与设计能力。氯气中混有氯化氢气体，应该用饱和食盐水除去氯化氢，氯化氢和氯气均能与氢氧化钠溶液反应，故②中不能盛放氢氧化钠溶液。]

2．如图所示装置可以用来发生、洗涤、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．KClO3和MnO2生成氧气

A　[B、C、D三选项要制取的气体的密度都比空气大，不能使用向下排空气法收集。而且制取Cl2、O2需要加热。A制取H2，一般在启普发生器中完成，但此装置也可以完成制取反应，H2密度比空气小，可以用向下排空气法收集。]

3．下列关于氯气制取方法的说法中，不正确的是(　　 )

A．电解饱和食盐水制氯气时，与电源正极相连的石墨棒上方充满黄绿色气体

B．工业上用电解饱和食盐水的方法制取氯气的同时得到烧碱

C．实验室制法和电解饱和食盐水制法的化学方程式是不同的

D．实验室制取氯气时，最好大火加热，使温度迅速升高

D　[浓盐酸具有挥发性，实验室制取氯气时，应缓缓加热以减少浓盐酸的损失，D错误。]

4．实验室用下列两种方法制取氯气：

①用含4 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87 g MnO2与足量浓盐酸反应。若不考虑HCl的挥发，则反应后所得氯气的物质的量(　　)

A．方法①比方法②多

B．方法②比方法①多

C．两种方法一样多

D．无法比较

B　[首先，实验室制Cl2时，当浓盐酸浓度逐渐变小后将不再反应产生Cl2；其次，根据反应方程式知，参加反应的HCl与MnO2的物质的量之比为4∶1，所以含4 mol HCl的浓盐酸不可能全部反应，所得Cl2的物质的量小于1 mol，而87 g MnO2完全反应生成1 mol Cl2，所以方法②比①所得的氯气多。]

5．图表示在没有通风橱时制取纯净的氯气时设计的装置图，图中A、B是可控制的弹簧铁夹。

(1)烧杯中盛放的液体是        ，其作用是

                       ，水槽中盛放的液体是        。

(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            。

(3)将8.7 g MnO2与含HCl 14.6 g的浓盐酸共热制Cl2，甲同学认为可制得Cl2 7.1 g，乙同学认为制得Cl2的质量小于7.1 g，你认为        (填“甲”或“乙”)同学正确，原因是              。

[解析]　用饱和食盐水可洗去Cl2中混有的HCl，又使Cl2损失减少，故可用排饱和食盐水法收集Cl2。处理制Cl2的尾气最好的试剂是强碱溶液。由于浓盐酸会挥发，稀盐酸不能反应，故用浓盐酸制Cl2时，HCl不能完全反应。

[答案]　(1)NaOH溶液　吸收多余的Cl2　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

(3)乙　①浓盐酸易挥发；②随着反应进行，浓盐酸浓度会降低，稀盐酸将不再反应