高中化学必修一 2.2.2 氯气的实验室制法 氯离子的检验教学设计

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2.2.1　氯及其化合物本课时是教材第二章第二节内容，这一部分内容是元素化合物知识的重要组成部分，是高中化学实验的重要内容，在高中化学学习中占有重要地位。教材讲解的是氯气的实验室制法和氯离子的检验。学生在上一课时的学习中已经知道了氯气的物理化学性质和主要用途，自然就会联想到如何得到氯气，这样的学习过程对学生形成正确的观点、掌握学习的思路和方法能起到引导作用。而氯离子的检验，是学生相对来说比较熟悉的知识点，学习内容与日常生活比较贴近，降低了学习的难度，有利于学生体会化学学习的快乐。证据推理与模型认知：通过对实验室制取氯气的实验装置和实验过程的学习，建立实验室制取气体的装置和流程的模型，掌握利用该模型分析其他气体的实验室制取的方法。科学探究与创新意识：通过完成氯离子检验的相关实验，使学生了解实验探究的一般过程与一般方法，培养初步的科学探究能力。科学精神与社会责任：通过对于氯气制取过程中氯气的尾气处理和吸收，培养学生的环保意识，理解化学家在环境保护中的社会责任。氯气的实验室制取和氯离子检验。学生复习上节课的知识，预习本课内容；教师准备多媒体课件和实验试剂及用品。【引入】在上节课的学习中同学们已经学习了氯气的主要物理性质和化学性质，也知道了氯气的用途，氯气有什么用途呢？（自来水消毒剂、制氯化氢、制漂白液、制漂白粉），氯气是一种重要的化工原料，那么氯气是如何得到的？【板书】氯及其化合物二、氯气的制取【投影】氯及其化合物二、氯气的制取【讲解】上节课我们曾经提过，氯气的发现应该归功于瑞典化学家舍勒，舍勒发现氯气是在1774年,当时他正在研究软锰矿(即二氧化锰)，当他使软锰矿与浓盐酸混合并加热时，产生了一种有强烈刺激性气味的黄绿色气体，这种气体就是氯气。其反应方程式为MnO2 + 4HCl(浓)MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O，现在这种方法仍然是实验室制取氯气的重要方法之一。需要注意的是，这种方法这个使用的必须是浓盐酸，稀盐酸是无法与二氧化锰反应的。【学生活动】同学之间互相交流根据初中学习过的气体实验室制法填写下表，找几位同学来复述其填写的结果。气体制取原理（方程式）反应物状态反应条件装置图               【投影】气体制取原理（方程式）反应物状态反应条件装置图O22KClO32KCl + 3O2↑2KMnO4K2MnO4 + MnO2 + O2↑固体+固体加热O22H2O22H2O + O2↑固体+液体不加热CO2CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑+H2O固体+液体不加热【讲解】通过上面的表格，同学们可以分析得到实验室制取气体的装置，应该根据反应物的状态和反应条件来决定。固体+固体加热的反应会选取大试管、酒精灯加热（大试管管口略向下倾斜），固体+液体不加热的反应会选取分液漏斗和锥形瓶（或者圆底烧瓶）的装置。【设疑】根据上述表格分类，指出实验室制取氯气的反应物状态和反应条件。（固体+液体，加热）应该选用上面的哪个装置?（都不可以）【讲解】氯气的实验室制取是固体+液体加热制取气体，所以不属于初中学习的任何一种实验室制取模型。实验室中按照固体+液体加热的方式制取气体时，一般会选取分液漏斗、圆底烧瓶和酒精灯组装气体发生装置，具体装置图为：【设疑】在分液漏斗和圆底烧瓶中应该分别加入什么试剂？（分液漏斗中加入浓盐酸，圆底烧瓶中加入二氧化锰固体）氯气应该使用什么方法进行收集？（向上排空气法）实验室制氯气是否需要进行尾气吸收？（需要，因为氯气有毒，会污染空气）应该使用什么试剂进行尾气吸收？（氢氧化钠溶液）【讲解】所以实验室制取氯气的装置应该是：【设疑】按照这种方法得到的氯气会有什么杂质呢？（挥发出来的HCl和水蒸气）【设疑】为了得到纯净的氯气应该对制取的氯气进行净化除杂，很明显氯气中的水蒸气可以用浓硫酸除去，那么应该怎样除去氯气中的HCl气体呢？【讲解】除去氯气中的HCl气体一般会选用饱和食盐水。原因是，HCl在水中的溶解度很大（大约是1:500），只要有一定量的水就能将HCl溶解除去，但是氯气在水中也有一定的溶解度（大约1:2），选用饱和食盐水可以在很大程度上减少Cl2在水中的溶解（具体原因在高二的学习中再行介绍），避免了氯气的大量损失。【设疑】由上，实验室制取的氯气需要用浓硫酸除去水蒸气，用饱和食盐水除去HCl，那么应该先除去哪种杂质？（先除去HCl，后除去水蒸气。原因是，如果先除去水蒸气，在通过饱和食盐水的时候还会使氯气中带有水蒸气）【讲解】为了得到相对纯净的氯气，实验室的制取装置应该为：【讲解】实验室制取气体的装置一般包括发生装置和收集装置，还有可能有除杂装置和尾气处理装置。【设疑】如果这些装置都需要，同学们觉得一般的顺序是什么？（发生装置→除杂装置→收集装置→尾气处理装置）【学生活动】请根据上述实验室制取氯气装置的选择，互相讨论，填写下表：装置选择装置的根据发生装置 除杂装置 收集装置 尾气处理装置 【投影】装置选择装置的根据发生装置反应物状态及反应条件除杂装置气体和杂质的性质收集装置气体密度、气体在水中的溶解度、是否与水反应尾气处理装置气体性质【学生活动】已知实验室可以用亚硫酸钠（Na2SO3）固体和浓硫酸加热反应制取二氧化硫（SO2），SO2属于酸性氧化物，在水中的溶解度为1:40，根据上述原则，画出实验室制取二氧化硫的装置图。【投影】。【讲解】如果再考虑到二氧化硫溶解度太大，认为尾气处理装置需要改为防倒吸装置，则尾气处理装置可以是：。【过渡】自来水一般会用氯气消毒，所以水中应该会有一定量的氯离子，如何检验水中的氯离子呢？【板书】三、氯离子检验【投影】三、氯离子检验【演示实验】在三支试管中分别加入稀盐酸、氯化钠溶液和碳酸钠溶液，再各滴入几滴硝酸银溶液，观察现象，再加入稀硝酸观察现象。【讲解】加入硝酸银后，三支试管都有白色沉淀。前两支试管中的白色沉淀不溶于稀硝酸，第三支试管中的白色沉淀溶于稀硝酸。【学生活动】写出上述实验过程中发生反应的离子方程式。【投影】Cl- + Ag+ = AgCl↓  CO32- + 2Ag+ = Ag2CO3↓  Ag2CO3 + 2H+ = 2Ag+ + CO2↑ + H2O。【讲解】显然碳酸根离子的存在对于氯离子的检验是一种干扰，所以检验溶液中的氯离子的时候，应该先在待检测的溶液中加入足量的稀硝酸酸化，排除碳酸根离子的干扰，再加入硝酸银溶液。【设疑】为什么不能加入稀硫酸酸化？（硫酸银微溶）【投影】本节小结。