高中化学苏教版 (2019)必修 第一册专题3 从海水中获得的化学物质第一单元 氯气及氯的化合物备课ppt课件

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自主预习·新知导学
一、氯气的实验室制法1.海水中蕴含丰富氯元素,主要以氯化钠、氯化镁、氯化钙、氯化钾等形式存在。2.氯气的化学性质非常活泼,在自然界中不存在游离态的氯,都以化合态的形式存在。3.氯气的发现:1774年由瑞典化学家舍勒意外发现,1810年由英国化学家戴维仔细研究并命名。
4.氯气的实验室制法。(1)反应原理:实验室用MnO2与浓盐酸加热反应制取Cl2,反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。(2)实验装置:
二、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+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑。
2.实验室电解饱和食盐水:(1)实验装置。
(2)实验现象。①接通电源,片刻后,U形管两端电极上都有气泡产生,并且不断增多。②通电一段时间,然后用小试管套在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,发出轻微的爆鸣声,说明产生的气体是氢气。③取一支小试管,用向上排空气法收集从b管导出的气体,气体呈黄绿色。
④关闭电源,打开U形管两端的橡皮塞,分别向溶液中滴加1~2滴酚酞溶液,U形管右端无明显变化,左端溶液变红。(3)反应产物。①与电源正极相连的石墨棒(阳极)上产生氯气。②与电源负极相连的铁棒(阴极)上产生氢气,电解后的溶液中含有氢氧化钠。
【效果自测】 1.实验室用下列两种方法制氯气:①用含HCl 146 g的浓盐酸与足量的MnO2反应;②用87 g MnO2与足量的浓盐酸反应。所得的氯气(　　)。A.①比②多B.②比①多C.一样多D.无法比较答案:B
解析:146 g HCl的物质的量为4 ml,87 g MnO2的物质的量为1 ml,根据化学方程式:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑ +2H2O可知,1 ml MnO2可以与4 ml HCl反应,但是随反应进行浓盐酸变为稀盐酸,而稀盐酸与MnO2不反应,也就是说1 ml MnO2与足量浓盐酸反应生成的Cl2多。
2.下列有关说法错误的是(　　)。A.“氯碱工业”是用直流电对精制饱和氯化钠溶液进行电解B.根据氯碱工业的原理,电解氯化钾溶液反应为2KCl+2H2O 2KOH+Cl2↑+H2↑C.氯碱工业产生两种气体,一种无色,一种为黄绿色D.电解饱和食盐水时,氯气和氢氧化钠溶液都在与电源正极相连的石墨棒上生成答案:D
解析:电解饱和食盐水时,与电源正极相连的石墨棒(阳极)上产生氯气,D项不正确。
合作探究·释疑解惑
探究任务 氯气的实验室制法
问题引领1.实验室用MnO2与浓盐酸加热反应制取的氯气是纯净的氯气吗?若不是,可能含有哪些杂质呢?用什么试剂来除杂?提示:不是。氯气逸出时,会带出杂质HCl、H2O。用饱和食盐水除去其中的HCl,并用浓硫酸干燥。2.如何检验氯气已经收集满?提示:将湿润的淀粉KI试纸放到瓶口,Cl2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。 或根据集气瓶中气体的颜色判断是否收集满。
归纳提升氯气的实验室制法:
1.试剂的选择。通常选用浓盐酸与MnO2来制取Cl2,也可用浓盐酸与KMnO4、KClO3等来制取。如
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)。如用MnO2与浓盐酸制氯气,采用固液加热装置制气体;若用KMnO4与浓盐酸制氯气采用固液不加热装置制气体。主要仪器为分液漏斗和圆底烧瓶。
3.净化装置。实验室制取的氯气常混有HCl气体和水蒸气。为得到干燥纯净的氯气,需要除杂。因为氯气在饱和食盐水中溶解度很小,而HCl气体易溶于水,所以通过装有饱和食盐水的洗气瓶(导气管长进短出),除去其中的HCl。通过装有浓硫酸的洗气瓶(导气管长进短出),除去其中的水蒸气,得到干燥氯气。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。
因为碱石灰的主要成分是氢氧化钠和生石灰,氯气能与碱反应,所以不能用碱石灰干燥。常用浓硫酸、五氧化二磷等进行干燥。
4.收集方法。选用收集方法的主要依据是气体的密度和在水中的溶解性。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。5.尾气处理装置。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,反应的化学方程式是Cl2+2NaOH══NaCl+NaClO+H2O。
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)使用浓盐酸与足量的MnO2共热制Cl2,实际产生的Cl2总比理论值低,其原因是随着反应的进行,盐酸的浓度变小,MnO2与稀盐酸不反应,故生成的Cl2小于理论值。(2)不能用盐酸来酸化高锰酸钾,一般用稀硫酸来酸化。(3)实验室处理尾气时一般不用澄清石灰水,因为澄清石灰水中Ca(OH)2浓度太小,Cl2吸收不完全。
典型例题【例题】 某学生设计了如图所示的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,洗气瓶(净化气体)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:　 。 
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未插入液面以下,出气导管不应插入液面以下　(2)①除去混在氯气中的HCl　②除去混在氯气中的H2O　③吸收氯气,防止其污染空气
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得到的,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;因氯气的密度比空气大,应用向上排空气法收集。
【变式训练1】 实验室制氯气时有如下操作,操作顺序正确的是(　　)。①连接好装置,检查气密性;②缓缓加热;③在烧瓶中加入少量的MnO2,向分液漏斗中加入浓盐酸;④通过分液漏斗慢慢向烧瓶中注入浓盐酸;⑤将多余氯气用浓NaOH溶液吸收;⑥当有连续气泡出现时,开始用向上排空气法收集氯气。A.①②③④⑤⑥B.③④②①⑥⑤C.①④③②⑥⑤D.①③④②⑥⑤
答案:D解析:实验室制取氯气的实验步骤为:先连接好装置,检查装置的气密性,加试剂(先固体后液体),缓缓加热,收集气体,尾气处理。
【变式训练2】 根据氯气的物理性质,有人设计了如图所示的装置收集氯气,下列说法中正确的是(　　)。A.排空气法收集氯气:A进气,B出气B.排空气法收集氯气:B进气,A出气C.排饱和食盐水法收集氯气:A进气,B出液D.排氢氧化钠溶液法收集氯气:B进气,A出液答案:A
解析:氯气的密度比空气的大,用排空气法收集氯气时,应A进气,B出气,A项正确,B项错误;氯气在饱和食盐水中的溶解度较小,用排饱和食盐水的方法收集氯气时,应B进气,A出液,C项错误;氯气易与NaOH溶液反应,因此不能用排氢氧化钠溶液法收集氯气,D项错误。