6.氯气的制备_新人教版高中化学必修一、二_新人教版高中化学必修上册_微课高一化学必修1（视频课）_必修一讲义（2019人教版）_第二章海水中的重要元素——钠和氯[10节]

第 14 课时：氯气的制备 【学习目标】 了解氯气的实验室制法。 熟悉简易制备氯气的方式。 【重点难点】 1.重点：氯气的实验室制法；氯气的简易制法。 2.难点：氯气制备中各装置作用。 【高频考点】 氯气的实验室制法。 【教学内容】 一、氯气的实验室制法 反应原理： MnO +4HCl(浓)===(加热)MnCl +Cl ↑+2H O 2 2 2 2 ①制气类型：“固液加热”型。 ②发生装置：铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、滴液漏斗、导气 管等。 ③除杂装置：饱和食盐水，浓硫酸 ④收集装置：向上排空气法或排饱和食盐水法（尽可能减少在水中的 第 1 页溶解和反应） ⑤尾气处理：氢氧化钠，吸收氯气 注意： 只有浓盐酸可以用来制备氯气，稀盐酸是没有办法制备氯气的。 例：将 8.7gMnO 与含 14.6gHCl 的浓盐酸混合，充分反应生成的氯气 2 质量小于 7.1g。 MnO +4HCl(浓)===(加热)MnCl +Cl ↑+2H O 2 2 2 2 87 36.5×4=146 71 8.7g 14.6g 7.1g？ 二、氯气的简易制法 将浓盐酸滴加到高锰酸钾固体上 MnO - + Cl-+ === Mn2+ + Cl ↑ + . 4 2 【经典例题】 1.某化学小组用如图所示装置制取氯气，下列说法不正确的是（ ）。 A.该装置图中至少存在两处明显错误 第 2 页B.在乙后连一盛有饱和食盐水的烧杯可进行尾气处理 C.在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉－碘化钾试纸，可以验证是 否有氯气逸出 D.烧瓶中的 MnO 可换成 KMnO 2 4 2.某同学用以下装置制备并检验 的性质。下列说法正确的是（ ）。 2 Cl A.Ⅰ图：若浓盐酸过量，则理论上 可全部消耗完 B.Ⅱ图：证明新制氯水只具有酸性 MnO 2 C.Ⅲ图：产生了棕黄色的雾 D.Ⅳ图：湿润的有色布条褪色，说明氯气具有漂白性 【本课小结】 氯气的实验室制法需要浓盐酸与二氧化锰反应。 氯气制备中需要用饱和食盐水除杂。 注意尾气处理。 简易制法采用高锰酸钾，不需要加热。 第 3 页【课后作业】 1. 如图所示是验证氯气性质的微型实验，a、b、d、e 是浸有相关溶 液的滤纸。向 晶体滴加一滴浓盐酸后，立即用另一培养皿扣 在上面。 KMnO 已知： 。 2 2 2 2KMnO thHCl 2KCl Cl 2MnCl H O 对实验现象的“解释或结论”正确的是（ ）。 2. 下面是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置（部分夹持 仪器已略） （1）装置 B 中饱和食盐水的作用是 。 （2）装置 D 的作用是验证氯气是否具有漂白性，为此 D 中Ⅰ、Ⅱ、Ш 处依次放入物质的组合应是 （填字母编号）。 第 4 页（3）设计装置 F 的目的是比较氯、溴、碘单质的氧化性。反应一段 时间后，打开 E 中活塞，将装置 E 中少量溶液加入装置 F 中，振荡， 观察到的现象是 ，该现象 （填“能”或“不能”）说明溴单质 的氧化性强于碘单质，原因是 。 （4）实验室也可以用高锰酸钾和浓盐酸反应来制备氯气，反应的化 学方程式为： 。 ①在化学方程式上用双线桥法标出该反应中电子转移的方向和数 目 。 ②在该反应中，氧化剂是 。 ③上述反应中，有 的 参加反应，若将生成的氯气 全部通入足量的石灰t乳2h中͸，g 理论K上M可nO得 到次氯酸钙多少克？ 。 3. 实验室制取氯气时，下列操作不正确的是 （填字母）。 第 5 页A.装置Ⅰ可用于制取少量氯气 B.用装置Ⅱ除去氯气中的少量氯化氢 C.用装置Ⅲ制取氯气 D.用装置Ⅳ干燥氯气 （2）实验室制取干燥、纯净的氯气，除了二氧化锰、浓盐酸外还需 要的试剂 、 、 。 4. 是一种活泼的黄绿色气体，是一种重要的化工原料，是一种有 毒C的l 2气体。请根据相关实验操作，回答下列问题： （1）①实验室常用 制备 ，反应的化学反应方程式 为 。若反应中消M耗nO的2 C为l 2 ，则被氧化的 为 。 MnO 2 ͸g HCl ②g 下列收集 的方法正确的是 ( 填字母)。 2 Cl ③用如图装置验证氯气是否具有漂白性，甲中红色布条褪色，丙中红 第 6 页色布条不褪色，则乙中的试剂是 。 （2） 是公认的最安全的消毒剂，可代替 用于自来水的消 毒剂。C现lO在2可以用如下反应制备 ， Cl 2 ＋ ClO 2 ＋ H 2 C 2 O NaClO H 2 SO，配平该反应N，a 2并SO用 双线桥法表CO示2电子转移的 C角lO度2分析 H的2消O 毒效率为等物质的量 的 倍。 （3）家用“C8lO4 2消毒液”的主要成分是 Cl 2，其若和洁厕灵（主要 成分是盐酸）一起使用生成有毒的黄绿Na色Cl气O体，反应的离子方程式 为 。 【答案与解析】 1. D D 项，e 处变红，说明氯气将 氧化成了 ，氧化性： 2 ，则还原性： Fe ，故选 D 项；Fe Cl 2 2 FAe项，不能验证氧化性Fe Cl ，故不选 A 项； B 项，氯气与水生成盐酸B并r 2不能I 2使石蕊褪色，生成的 有强氧化 性使石蕊褪色，故不选 B 项； HClO C 项，d 的褪色的原因可能是 与 反应生成的 具有 2 NaOH Cl NaClO 第 7 页强氧化性，也可能是因为反应后溶液为中性或酸性，故不选 C 项 2. （1）除去 中混有的 气体 （2）d Cl 2 HCl （3）F 中溶液分为两层，上层(苯层)为紫红色，下层无色；不能；过 量的 也能将 氧化成 2 2 Cl I I （4）① ② ③求K得MnO ；由关系式 ～KMnO ～h͸mol 得 KMnO thCl 2 hCaClO 2 ， hCaClO 2 KMnO h͸mol t͸hmol hCaClO 2 ，即理论 上hC可a得Cl到O1 2 43克次hC氯aC酸lO钙 2（ 4 分t͸h）mol tgmol tg （1）实验制得的 中含有 ， 在饱和食盐水中溶解度较 大，而 在饱和C食l 2盐水中溶H解C度l 较小H，Cl所以可以用装置 B 中饱和 食盐水除C去l 2 中混有的 气体。 （2）装置 DC的l 2实验目的是验HC证l 氯气是否具有漂白性，要验证氯气是 否有漂白性，可以利用有色布条，气体通过 C 处浓硫酸后得干燥的 氯气，要达实验目的，可先验证氯气是否能够使湿润的有色布条褪色， 然后气体通过U 形管干燥后再与干燥的有色布条检验氯气的漂白性， U 形管一般盛装固体干燥剂，浓硫酸不能盛装在 U 形管中，由于碱 石灰会与氯气反应，则不能用于氯气干燥，故试剂Ⅱ应选用无水氯化 第 8 页钙，由上述分析可得，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处依次放入物质的组合应是湿润的有 色布条、无水氯化钙、干燥的有色布条，故选 d 项。 综上所述，本题正确答案为 d 项。 （3）装置 F 的目的是比较氯、溴、碘单质的氧化性。由图可知，E 中通入氯气后生成单质溴，加入 F 中后又生成了单质碘，故 F 中现象 是溶液分层，且上层即苯层显紫红色，但是由于 E 中可能有过量的氯 气，故 F 中生成的单质碘不一定是溴与 反应置换出来的，也可能 是过量的 将 氧化为 ，故不能K说I 明溴单质的氧化性一定比 碘强。 Cl 2 I I 2 （4）①反应中 元素的化合价由+7 价降低为+2 价， 元素的 化合价由-1 价升M高n为 0，该反应中转移 ，双线桥法标Cl出电子转 移的方向和数目为： the ； ② 中 元素的化合价由+7 价降低为+2 价，则氧化剂为 KMnO； Mn K③M根nO据题目条件可知，发生的反应有： 、 ； 求得 的物质的量 ； t2h͸g 由关系t式2h͸g KMnO ～ ～KMnO t得g：mol h͸mol 2 2 KMnO thCl hCaClO 第 9 页， 2 hCaClO KMnO h͸mol t͸hmol hCaC，lO即 2理 论上hC可a得Cl到O 2 143 克h次Ca氯C酸lO钙 2。 t͸hmol tgmol t3.（g1）ABCD （2）饱和食盐水；浓 ；氢氧化钠溶液 （1）A 项，实验室制备H氯2 S气O 用的是浓盐酸而不是稀盐酸，故 A 项错 误； B 项，氯气会与碳酸氢钠反应，不能用碳酸氢钠饱和溶液除去氯气中 的氯化氢，应替换为饱和食盐水，且导管应长进短出，故 B 项错误； C 项，实验室制备氯气需要加热，缺少加热装置，故 C 项错误； D 项，导管应长进短出，故 D 项错误。 综上所述，本小题正确答案为 ABCD。 （2）浓盐酸和二氧化锰反应生成的氯气中含有水蒸气和氯化氢，所 以还需要用浓硫酸干燥，用饱和食盐水除去氯化氢，且氯气有毒最后 应用氢氧化钠溶液吸收尾气。 4. （1）① ＋ 浓 ＋ ＋ （2 分）； △ ；②C； Mn ③ O 浓2 HCl MnCl 2 Cl 2 2H 2 O （͸2）g H 2 SO （2 分）；2.5 第 10 页（3） ＋ ＋ ＋ （2 分） （1）①C实lO验室C常l 用2H C与l 2浓盐H 2酸O在加热下反应制取氯气，方程式 为： ＋ 浓MnO 2 ＋ ＋ 。 △ MnO 2 HCl， 每消耗MnCl 2 Cl 2 2有H 2 O MnO被2 氧化 ， ͸g 2 即g每mo消l 耗h͸tmol 有t mol MnO被氧化，m则ol被HC氧l 化的 质量为 h͸tmol MnO 2 h͸2mol HCl 。 HCl ②C 项； 有 毒，h不͸2能m有ol逸出h的͸气g体m，ol且密͸度g比空气大，采用“长 进短出”的C方l 2式，故选 C 项； A 项，收集气体只有进，没有出，无法排出瓶中空气，使氯气不纯， 故不选 A 项； B 项，此方法可收集密度比空气小的气体，而氯气密度比空气大，故 不选 B 项； D 项，若直接通入 溶液中，氯气直接被吸收，无法收集，故 不选 D 项。 NaOH 综上所述，本题正确答案为 C。 ③要检验氯气是否有漂白性，则应将氯气干燥，所以乙中试剂为浓 。 H（2 2S）O 配平后并用双线桥法表示电子转移的方程式为： 。 1molClO 中 元素由+4 价变为-1 价，转移 电子， 2 2 Cl mol t mol Cl 第 11 页中 元素由 0 价变为-1 价转移 电子，所以其消毒效率是 C倍l 。 2 mol 2 2（͸3） 中 元素为+1 价， 中 元素为-1 价，会发生归 中反应C，lO离子方C程l 式为： ＋Cl＋ Cl ＋ 。 2 2 ClO Cl 2H Cl H O 第 12 页