新人教版高中化学必修一《氯气的实验室制法》教学课件

第2课时氯气的实验室制法氯离子的检验一、氯气的制法氯气的实验室制法(1)反应原理:实验室用MnO2和浓盐酸加热反应制取Cl2,反应的化学方程式为________________________________,离子方程式为_______________________________。△====△====MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2OMnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O(2)实验装置烧杯中NaOH溶液的作用是____________________________。吸收多余的Cl2、以防污染环境【想一想】(1)浓盐酸与足量的MnO2反应时,HCl能完全反应吗?为什么?提示:不能,因为随着反应的进行,盐酸的浓度变小,MnO2与稀盐酸不反应。(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。二、Cl-的检验1.实验探究实验现象离子方程式加入AgNO3溶液加入稀硝酸稀盐酸________________________Ag++Cl-====AgCl↓产生白色沉淀沉淀不溶解实验现象离子方程式加入AgNO3溶液加入稀硝酸NaCl溶液__________________________________________Na2CO3溶液___________________________________________________________、____________________________23O产生白色沉淀沉淀不溶解Ag++Cl-====AgCl↓产生白色沉淀沉淀溶解,放出无色气体2Ag++C====Ag2CO3↓Ag2CO3+2H+====2Ag++CO2↑+H2O2.氯离子的检验方法(1)操作方法:向未知溶液中先加_________,再加_______。(2)现象:产生_________,加稀硝酸时,沉淀_______。(3)原理:_________________。(4)加入稀硝酸的目的:排除_____等离子的干扰。23OAgNO3溶液稀硝酸白色沉淀不溶解Ag++Cl-====AgCl↓C【巧判断】(1)检验Cl-时,要加稀硝酸排除其他离子的干扰()提示:√。C等离子会干扰Cl-的检验,要加稀硝酸排除干扰。23O(2)溶液中加入AgNO3溶液有沉淀,说明溶液中一定含Cl-()提示:×。可能含有Cl-,还可能含有C等离子,应该加稀硝酸排除干扰。23O【情境·思考】家中有一碗水,姐姐说是蒸馏水,弟弟说是盐水,想一想如何证明这碗水是否含有NaCl?提示:利用焰色试验为黄色证明Na+的存在;加入硝酸酸化的硝酸银溶液,生成白色沉淀,证明Cl-的存在。知识点一氯气的实验室制法【重点释疑】1.制备流程2.验满操作现象结论把湿润的淀粉KI试纸靠近集气瓶口试纸变蓝证明已集满把湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶口试纸先变红又褪色【思考·讨论】(1)实验室制备氯气的装置中,盛放饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶能否颠倒位置?为什么?提示:不能。若颠倒位置浓硫酸将水蒸气吸收后,气体通过饱和食盐水时又会混入水蒸气。(2)将1molMnO2与含4molHCl的浓盐酸反应,能否制得1molCl2?为什么?提示:MnO2与浓盐酸反应,不与稀盐酸反应,随着反应进行浓盐酸变稀后,剩余的HCl不再与MnO2反应,所以1molMnO2与含4molHCl的浓盐酸反应制得的Cl2少于1mol。(3)某同学认为可以用澄清石灰水代替氢氧化钠溶液进行尾气处理,同时还可以制得漂白粉,你认为该同学的想法是否合理?提示:不合理。澄清石灰水的浓度很小,不能确保氯气被完全吸收,制备漂白粉应该利用氯气与石灰乳反应。【案例示范】【典例】某研究性学习小组为了制取、收集纯净干燥的氯气并探究氯气的性质,他们设计了如图所示的实验装置:(已知:2KI+Cl2====I2+2KCl,淀粉溶液遇I2变蓝色)请回答下列问题:(1)整套实验装置的连接顺序是f接(),()接(),()接()(填各接口处的字母代号)。(2)E装置中制取氯气的化学方程式是_______。(3)B装置的作用是______;A装置中试剂X是_____。(4)C装置中可观察到的现象是______________,D装置中可观察到的现象是______________________。【思维建模】解答有关气体制备题目的思维流程如下:【解析】(1)制得的Cl2中含有HCl、H2O(g)杂质,先通过饱和食盐水、浓硫酸除去杂质,再利用向上排空气法收集,最后通过淀粉碘化钾溶液探究其性质。因此实验装置连接顺序为fabedc。(2)E为MnO2氧化浓盐酸制取Cl2的装置,化学方程式为:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。(3)B装置中盛装浓硫酸,作用是吸收H2O(g),干燥Cl2;A装置中试剂X是饱和食盐水,作用是除去HCl。(4)C装置中氯气置换出单质碘,因此溶液变为蓝色。△====答案:(1)abedc(2)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O(3)干燥Cl2饱和食盐水(4)溶液变蓝色溶液红色逐渐褪去△====【母题追问】(1)如何检查装置E的气密性?提示:在装置E的f处连接橡胶管,夹上止水夹,打开分液漏斗的活塞向烧瓶中加水,一段时间后水不再滴落,则说明装置E气密性良好。(2)装置D的作用是什么?从安全角度考虑,该装置应如何改进?提示:装置D的作用是吸收多余的Cl2。为了防止发生倒吸,装置D可按下图改进:【迁移·应用】1.(2019·长沙高一检测)已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用下图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气,并使它与金属反应。每个虚线框表示一个单元装置,其中错误的是()A.只有①和②处B.只有②处C.只有②和③处D.只有②③④处【解析】选D。NaOH与氯气反应,不能用氢氧化钠溶液除去氯气中的氯化氢杂质,②错误;③中的进气管短,出气管浸入液面下,错误;④为密闭装置,错误。2.下列关于氯气的实验装置能达到实验目的的是()①可用于氯气的收集②可用于除去氯气中少量的氯化氢气体③可证明氯气具有漂白性④可用于实验室中氯气的尾气吸收A.①②B.①③C.②③D.①④【解析】选D。①氯气密度比空气大,可用向上排空气法收集氯气,正确;②氯气微溶于水,难溶于饱和食盐水,可用饱和食盐水除去氯气中少量的氯化氢气体,错误;③干燥的氯气不具有漂白性,应用干燥的有色布条验证,错误;④氯气可与氢氧化钠反应,可用于实验室中氯气的尾气吸收,正确。【补偿训练】(2019·唐山高一检测)如图是一个制取氯气并以氯气为原料进行某些反应的装置。(夹持和加热装置省略)(1)写出图中仪器A的名称:________。(2)装置中X试剂为________;装置中饱和食盐水的作用是__________。(3)装置③中发生反应的化学方程式为_____。(4)若将生成的Cl2通入淀粉碘化钾无色溶液中,可观察到溶液变成________色,反应的离子方程式为_____。【解析】(1)实验室中Cl2的发生装置是由分液漏斗和圆底烧瓶、酒精灯等组成的。(2)制得的Cl2中含有HCl(g)杂质,要用饱和食盐水除去。由于Cl2是有毒的,为防止污染空气,要用NaOH溶液吸收多余的Cl2。(3)将Cl2通入石灰浆中能发生反应2Cl2+2Ca(OH)2====CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。(4)由于Cl2的氧化性大于I2,故将Cl2通入淀粉碘化钾溶液中将发生反应Cl2+2KI====2KCl+I2,生成的碘使淀粉变蓝色。答案:(1)分液漏斗(2)氢氧化钠溶液除去Cl2中混有的HCl(3)2Cl2+2Ca(OH)2====CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(4)蓝Cl2+2I-====2Cl-+I2【素养提升】舍勒重要的贡献之一是发现了氯气。18世纪的后期由于冶金工业的发展,开展了对各种矿石的研究。其中有一种叫做软锰矿,软锰矿不溶于稀硫酸和稀硝酸,但能溶于盐酸,并立即冒出一种令人窒息的黄绿色气体,它和加热王水时所产生的气体相像,使人极为难受。他用这种气体做了种种实验,发现它微溶于水,使水略有酸味;具有漂白作用,能漂白有色花朵和绿叶;还能腐蚀金属;在这种气体中的昆虫会立即死去。但舍勒虔信燃素学说,误认为这是由于“脱燃素的锰”(二氧化锰)从盐酸中夺去了燃素而产生了这种气体,因此称它为“脱燃素盐酸”,而没有认为它是一种元素。(1)阅读信息,写出舍勒制备氯气的化学方程式。提示:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。△====(2)说明舍勒没有发现氯元素的原因。这对你进行科学研究有哪些启示?提示:舍勒虔信燃素学说,误认为这是由于“脱燃素的锰”(二氧化锰)从盐酸中夺去了燃素而产生了这种气体,因此称它为“脱燃素盐酸”,而没有认为它是一种元素。这警示我们不能迷信权威,应以事实为依据,科学探究,实事求是。知识点二以氯气的制备为例探究实验室气体制备思路【重点释疑】1.设计气体制备装置的基本思路2.气体制备装置的连接顺序3.装置要点分析(1)气体发生装置的组装:①组装仪器的一般原则:先零后整、先主后辅,从下到上、从左到右。②在装入药品前要检查装置的气密性,其基本方法是:一般先把导气管插入盛水的水槽中,把有关活塞关闭,微热主发生器,有气泡从水中冒出,停止微热后,水倒吸进入导气管形成一段水柱,表示装置气密性良好。③常见的气体发生装置如图所示固体+固体气体(如图a),固体+液体→气体(如图b、c),固体+液体气体(如图d、e),液体+液体→气体(如图d、e)。(2)除杂净化和干燥仪器的组装:①净化原则:不减少被净化气体的量;不引入新杂质;操作简便,易于分离。②净化装置:装置Ⅰ(洗气瓶):盛液体除杂试剂,气流方向是长管进,短管出。装置Ⅱ(干燥管):盛固体除杂试剂,气流方向是粗口进,细口出。(3)收集方法:由气体的性质决定。①排水法:适用于难溶于水且不与水反应的气体,如O2、H2等。②向上排空气法:不与空气反应,且密度比空气大,如O2、CO2、Cl2等。③向下排空气法:不与空气反应,且密度比空气小,如H2等。(4)吸收尾气仪器的组装:尾气处理的目的主要是防止有毒尾气污染空气或使人中毒以及尾气在有限空间内达到爆炸极限而发生爆炸。不同的方法应选用不同的装置。常用方法有:①点燃法:如CO、H2、CH4等易燃性气体,可用此法。②吸收法:如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用碱液吸收。③转化法:采用一定的方法,使有毒气体转化为无毒气体后再排放,如NO、NO2若能转化为N2,即可排放。④导入室外法:如H2是无毒气体,可将其导入室外,以防在实验室内达到爆炸极限。【思考·讨论】(1)利用教材提供的装置制取氯气时,制备的氯气是否含有杂质?为什么?提示:由于浓盐酸易挥发,所以制备的氯气中含有水蒸气和HCl气体。(2)你能否改进实验装置,制取纯净、干燥的氯气?试着画出改进后的实验装置图。提示:【案例示范】【典例】(2019·哈尔滨高一检测)实验室用浓盐酸和MnO2制Cl2,并以干燥的Cl2为原料进行实验,装置如图所示。(1)装置B、C中应盛放的试剂名称分别为________、________;从A装置导出的气体若不经过B、C装置而直接进入D管,将对实验产生的不良后果是______。(2)实验时,先点燃A处的酒精灯,让Cl2充满装置,再点燃D处酒精灯,写出D中反应的化学方程式:________。(3)F装置所起的作用是_____________。(4)用石灰乳吸收氯气可制得漂粉精,写出工业制漂粉精反应的化学方程式:__________________。【思维建模】解答本类试题思维流程如下:明确实验目的→思考反应原理→分析实验装置→结合问题思考解答。【解析】(1)浓盐酸具有挥发性,Cl2中含有HCl、H2O(g),依次通过盛有饱和食盐水、浓硫酸的洗气瓶除去HCl、H2O(g),得到干燥的Cl2。HCl、H2O(g)都能与铁反应生成H2,H2和Cl2混合在加热时会发生爆炸。(2