人教版高中化學(xué)必修第一冊第二章海水中的重要元素鈉和氯第二節(jié)第2課時氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法氯離子的檢驗(yàn)課件

第2課時氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法氯離子的檢驗(yàn)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能根據(jù)反應(yīng)原理和除雜試劑選取實(shí)驗(yàn)裝置制取氯氣,理解實(shí)驗(yàn)室中氣體制備和凈化裝置的選取原則。(科學(xué)探究與創(chuàng)新意識)2.能根據(jù)物質(zhì)的特征反應(yīng)和干擾因素選取適當(dāng)?shù)臋z驗(yàn)試劑來進(jìn)行氯離子的檢驗(yàn),建立認(rèn)知模型。(證據(jù)推理與模型認(rèn)知)01學(xué)習(xí)任務(wù)一探究氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法【新知導(dǎo)學(xué)】一、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)室里,通常用濃鹽酸和MnO2混合加熱來制取Cl2,化學(xué)方程式:______________________________________,離子方程式:______________________________________。該反應(yīng)的氧化劑是______,濃鹽酸既表現(xiàn)_____性,又表現(xiàn)___性。MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2OMnO2+4H++2Cl-

Mn2++Cl2↑+2H2OMnO2還原酸【思考】(1)MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O。反應(yīng)中氧化劑和還原劑的個數(shù)之比是多少?提示:由氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的個數(shù)可知,氧化劑和還原劑的個數(shù)之比是1∶2。(2)含有146gHCl的濃鹽酸與足量的MnO2反應(yīng),能生成71gCl2嗎?提示:不能。有兩個原因:一是隨著反應(yīng)的進(jìn)行,鹽酸濃度變小,Cl-的還原性減弱,MnO2不能再氧化HCl,此反應(yīng)不再進(jìn)行;二是濃鹽酸有揮發(fā)性。二、儀器裝置1.主要儀器有鐵架臺、_______、_________、_________、洗氣瓶、集氣瓶、燒杯等。2.Cl2的制備、凈化、收集、尾氣處理裝置如圖所示。酒精燈圓底燒瓶分液漏斗發(fā)生裝置固體+液體

氣體凈化裝置(洗氣瓶)先通過飽和食鹽水除去_____,再通過濃硫酸除去_______收集裝置用_____排空氣法收集驗(yàn)滿方法①濕潤的淀粉-KI試紙,其原理是Cl2+2KI===2KCl+I2,淀粉遇置換出的I2變_____②濕潤的藍(lán)色石蕊試紙(先_____后_____)尾氣處理裝置盛有NaOH溶液的燒杯,NaOH溶液作用為_________________________HCl水蒸氣向上藍(lán)色變紅褪色吸收過量Cl2,防止污染空氣【思考】(1)盛放濃硫酸和飽和食鹽水的洗氣瓶能否顛倒位置?提示:不能。若顛倒位置濃硫酸將水蒸氣吸收后,氣體通過飽和食鹽水時又混入水蒸氣。(2)某同學(xué)認(rèn)為可以用澄清石灰水代替NaOH溶液進(jìn)行尾氣處理,同時還可以制得漂白粉,你認(rèn)為該同學(xué)的想法是否合理?依據(jù)是什么?提示:不合理。澄清石灰水中Ca(OH)2的濃度較小,不能確保Cl2被完全吸收,制取漂白粉應(yīng)該是Cl2與石灰乳反應(yīng)。【教材微拓】(溯源教材·P48)其他用于實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的化學(xué)試劑及反應(yīng)用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、K2Cr2O7等氧化劑代替MnO2制取氯氣,反應(yīng)不需加熱且反應(yīng)速率較快,如:①2KMnO4+16HCl(濃)===2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O②KClO3+6HCl(濃)===KCl+3Cl2↑+3H2O③Ca(ClO)2+4HCl(濃)===CaCl2+2Cl2↑+2H2O④K2Cr2O7+14HCl(濃)===2CrCl3+2KCl+3Cl2↑+7H2O上述反應(yīng)中,濃鹽酸均表現(xiàn)出還原性和酸性。①和④反應(yīng)中,Cl2是氧化產(chǎn)物;②和③反應(yīng)中,Cl2既是氧化產(chǎn)物,又是還原產(chǎn)物。【總結(jié)升華】制備氯氣的注意事項(1)用鹽酸與MnO2反應(yīng)制取氯氣時,必須用濃鹽酸,稀鹽酸與MnO2不反應(yīng),且隨著反應(yīng)的進(jìn)行,濃鹽酸變?yōu)橄←}酸時,反應(yīng)停止,故鹽酸中的HCl不可能全部參加反應(yīng)。(2)制取的氯氣有毒,且在加熱時容易逸出,所以應(yīng)選用分液漏斗,而不用長頸漏斗。(3)氯氣難溶于飽和食鹽水,故可用飽和食鹽水除去混合氣體中的HCl,再用濃硫酸除去水蒸氣。(4)用強(qiáng)堿溶液(如NaOH溶液)吸收,不用Ca(OH)2溶液吸收的原因是Ca(OH)2溶解度較小,溶液濃度低,吸收不完全。(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,先使反應(yīng)停止并排出殘留的Cl2后,再拆卸裝置,避免污染空氣。【即學(xué)即練】1.易錯辨析(1)實(shí)驗(yàn)室制取的Cl2中混有HCl氣體,可通過盛有堿石灰的干燥管除去。()提示:堿石灰的主要成分是氫氧化鈉和氧化鈣,能將Cl2和HCl同時吸收,最終收集不到Cl2。(2)MnO2與稀鹽酸在加熱條件下也可制取Cl2。()提示:稀鹽酸濃度小,Cl-的還原性減弱,MnO2不能被還原,不能制取Cl2。××(3)在實(shí)驗(yàn)室制取Cl2的試劑中,HCl只作還原劑。()提示:根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制取Cl2的化學(xué)方程式MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O,HCl既體現(xiàn)還原性又體現(xiàn)酸性。(4)實(shí)驗(yàn)室可以用排水法收集Cl2。()提示:25℃時1體積水能溶解約2體積Cl2,用排水法會使生成的部分Cl2溶于水。××2.(2026·昭通高一月考)實(shí)驗(yàn)室利用如圖所示的裝置制備干燥、純凈的氯氣。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A.本實(shí)驗(yàn)操作順序:添加藥品→檢驗(yàn)裝置氣密性→加熱B.裝置Ⅱ、Ⅲ分別盛裝飽和食鹽水、濃硫酸,二者位置不可交換C.若MnO2足量,則反應(yīng)結(jié)束后裝置Ⅰ圓底燒瓶中的溶液中Cl-與Mn2+的個數(shù)比為2∶1D.裝置Ⅴ中的NaOH溶液可以替換為蒸餾水√【解析】選B。實(shí)驗(yàn)室制取氣體應(yīng)先檢驗(yàn)裝置氣密性,再添加藥品,否則可能因裝置漏氣導(dǎo)致藥品浪費(fèi)或發(fā)生危險,A錯誤;裝置Ⅱ用飽和食鹽水除去Cl2中混有的HCl,裝置Ⅲ用濃硫酸干燥Cl2,若交換位置,先干燥后除HCl會使氣體再次接觸水而引入水蒸氣,無法得到干燥氯氣,二者位置不可交換,B正確;若HCl能完全反應(yīng),則最后得到MnCl2溶液,溶液中Cl-與Mn2+個數(shù)比為2∶1,但由于隨著反應(yīng)進(jìn)行濃鹽酸變稀,MnO2與稀鹽酸不反應(yīng),溶液中存在未反應(yīng)的HCl,故Cl-與Mn2+的個數(shù)比大于2∶1,C錯誤;Cl2在蒸餾水中溶解度較小,不能有效吸收尾氣,會導(dǎo)致Cl2逸出而污染空氣,NaOH溶液不可替換為蒸餾水,D錯誤。3.欲用如圖所示裝置制備干燥的氯氣,下列相關(guān)說法正確的是(

)A.燒瓶內(nèi)裝入的固體是MnO2B.按氣流方向,裝置的連接順序是aedcbgfcbhC.裝置乙可干燥氯氣,防止裝置戊中水蒸氣進(jìn)入集氣瓶D.可用干燥的藍(lán)色石蕊試紙檢驗(yàn)氯氣√【解析】選C。MnO2與濃鹽酸反應(yīng)需要加熱,裝置甲沒有加熱裝置,故A錯誤;收集Cl2的方法應(yīng)為向上排空氣法,裝置的連接順序是aedcbfgcbh,故B錯誤;裝置乙是干燥裝置,實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖侵频酶稍锏穆葰?裝置乙要用到兩次,既要除去生成的Cl2中的水蒸氣,又要防止戊中的水蒸氣進(jìn)入集氣瓶,故C正確;檢驗(yàn)氯氣需要濕潤的藍(lán)色石蕊試紙,故D錯誤。【解題有招】設(shè)計氣體制備的基本思路02學(xué)習(xí)任務(wù)二學(xué)會氯離子的檢驗(yàn)【新知導(dǎo)學(xué)】檢驗(yàn)氯離子的實(shí)驗(yàn)[實(shí)驗(yàn)2-9]溶液2~3mL實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象離子方程式滴入幾滴硝酸銀溶液加入少量稀硝酸①稀鹽酸有白色沉淀生成____________________________②氯化鈉溶液有白色沉淀生成____________________________沉淀不溶解Cl-+Ag+===AgCl↓沉淀不溶解Cl-+Ag+===AgCl↓溶液2~3mL實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象離子方程式滴入幾滴硝酸銀溶液加入少量稀硝酸③碳酸鈉溶液有白色沉淀生成_______________________________________________________________________________沉淀溶解,有氣泡產(chǎn)生

Ag2CO3↓、Ag2CO3+2H+===2Ag++CO2↑+H2O

【合作探究】【探究】氯離子的檢驗(yàn)[情境]水質(zhì)檢驗(yàn)員是指對天然水、工業(yè)用水、生活用水等的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及生物性質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)和評定的專業(yè)技術(shù)人員。樣品檢測和分析流程:首先,根據(jù)檢測任務(wù)單上列出的項目,取得水樣,并按照檢測站的《水質(zhì)檢測實(shí)施細(xì)則》以及國家、行業(yè)、質(zhì)量負(fù)責(zé)人的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行樣品分析。(1)氯氣可用于自來水的殺菌消毒,但氯氣有毒,水中余氯含量應(yīng)達(dá)到國家飲用水標(biāo)準(zhǔn),若余氯量過高,水中可能出現(xiàn)什么顏色,滴加硝酸銀溶液會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?提示:氯氣在水中濃度較高時呈淺黃綠色,滴加硝酸銀溶液會產(chǎn)生白色沉淀,離子方程式為Ag++Cl-===AgCl↓。(2)檢驗(yàn)Cl-時,能否用稀鹽酸進(jìn)行酸化?提示:不能,因?yàn)橄←}酸中含有Cl-,會影響到Cl-的檢驗(yàn)。

【總結(jié)升華】氯離子的檢驗(yàn)(1)流程(2)答題規(guī)范取少量待測液于試管中,先加入稀硝酸酸化,再加入AgNO3溶液,若溶液中有白色沉淀生成,說明該溶液中含有Cl-。

××(3)檢驗(yàn)Na2CO3溶液中是否有NaCl雜質(zhì),可先加AgNO3溶液,再加過量的稀鹽酸,若沉淀不溶解,則有NaCl雜質(zhì)。()提示:加入稀鹽酸引入了Cl-。×2.能證明某溶液中含有NaCl的是(

)A.焰色試驗(yàn)是黃色B.溶液有咸味C.取少量溶液于試管中,滴加稀硝酸酸化的硝酸銀溶液,出現(xiàn)白色沉淀D.焰色試驗(yàn)是黃色,同時又能與稀硝酸酸化的硝酸銀溶液反應(yīng)生成白色沉淀【解析】選D。要證明含有Na+,則焰色試驗(yàn)為黃色;要證明含有Cl-,則加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液后生成白色沉淀,D項符合題意。√3.檢驗(yàn)?zāi)橙芤褐惺欠窈蠧l-,正確的操作是(

)A.取樣,滴加AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成B.取樣,先加鹽酸酸化,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成C.取樣,先加稀硫酸酸化,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成D.取樣,先加稀硝酸酸化,再加少量AgNO3溶液,看是否有白色沉淀產(chǎn)生√【解析】選D。碳酸根離子也能夠與銀離子反應(yīng)生成白色沉淀,所以滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成,溶液中不一定是氯離子,故A錯誤;加入鹽酸酸化,溶液中引進(jìn)了氯離子,無法證明原溶液中是否存在氯離子,故B錯誤;硫酸根離子能夠與銀離子反應(yīng)生成白色沉淀,干擾了氯離子的檢驗(yàn),故C錯誤;檢驗(yàn)氯離子時,先加稀硝酸酸化,無現(xiàn)象時再加入硝酸銀溶液,若有白色沉淀生成,則溶液中含有氯離子,故D正確。

03課堂檢測效果診斷1.下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)室制氯氣的說法錯誤的是(

)A.該反應(yīng)是一個氧化還原反應(yīng),其中二氧化錳是氧化劑B.HCl表現(xiàn)還原性和酸性C.該反應(yīng)的離子方程式為MnO2+4H++4Cl-MnCl2+2H2O+Cl2↑D.該方法是瑞典化學(xué)家舍勒最先發(fā)現(xiàn)的√【解析】選C。由MnO2+4HCl(濃)MnCl2+2H2O+Cl2↑可知,二氧化錳是氧化劑,HCl部分作還原劑,部分起酸的作用;HCl中氯元素部分化合價升高,HCl既表現(xiàn)還原性,又表現(xiàn)酸性;氯化錳是可溶于水的強(qiáng)電解質(zhì),在離子方程式中應(yīng)寫成離子符號。

√3.實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的裝置如圖所示,裝置中最多有幾處錯誤(

)A.4

B.5

C.7

D.9√【解析】選C。該圖存在的錯誤有①實(shí)驗(yàn)室制氯氣選用MnO2與濃鹽酸反應(yīng);②應(yīng)選用分液漏斗;③給圓底燒瓶加熱時要墊陶土網(wǎng);④該反應(yīng)需要加熱;⑤除雜時先除去HCl再用濃硫酸干燥,順序反了;⑥因?yàn)槁葰獾拿芏却笥诳諝?所以收集氯氣時要長管進(jìn)短管出;⑦氯氣有毒,需要加尾氣處理裝置;綜合以上分析,該裝置中有7處錯誤,故選C。4.(2026·廣州高一期中)1774年,舍勒在研究軟錳礦(主要成分是MnO2)的過程中,將它與濃鹽酸混合加熱,產(chǎn)生了一種黃綠色氣體。1810年,戴維確認(rèn)這是一種新元素組成的單質(zhì),并命名為chlorine(中文命名“氯氣”)。(1)實(shí)驗(yàn)室沿用舍勒的方法制取Cl2的化學(xué)方程式為_________