2019高中化学专题2第一单元第一课时氯气的生产原理讲义苏教版

2019高中化学专题2第一单元第一课时氯气的生产原理讲义苏教版

第一课时　氯气的生产原理1．实验室制取CO2气体的药品和装置类型各是什么？提示：实验室一般用石灰石和稀盐酸反应制取CO2，装置类型：固＋液→气。2．实验室如何收集CO2？能否用排水法收集？提示：实验室收集CO2用向上排空气法，原因是CO2的密度比空气大；不能用排水法是因为CO2能溶于水。3．制取的CO2中有哪些杂质？如何除去？提示：除去CO2中少量的HCl和水蒸气，可将CO2依次通过盛有饱和NaHCO3溶液和浓硫酸的洗气瓶。[新知探究]探究1　工业上制取Cl2的原理和实验装置(1)反应原理：反应的化学方程式为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。(2)电解装置：n探究2　填写下表，认识电解NaCl溶液所得产物的检验方法。实验操作实验现象实验结论发出爆鸣声与电源负极相连的铁棒上逸出氢气续表实验操作实验现象实验结论气体呈黄绿色与电源正极相连的石墨棒上逸出氯气溶液呈红色左管溶液中有NaOH产生[必记结论](1)电解食盐水时，在电源的正极(Cl2)和负极(H2)上得到的气体体积比为1∶1。(2)检验氯气的方法：①能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。②能使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色。(3)NaOH溶液的作用是吸收多余的氯气。(4)书写电解方程式时要注明“通电”条件。[成功体验]1．如图为教科书中电解饱和食盐水的实验装置。据此，下列叙述不正确的是(　　)A．装置中，a管能产生氢气nB．b管导出的是氯气C．以食盐水为基础原料制取氯气等产品的工业称为“氯碱工业”D．在石墨棒电极区域有NaOH生成解析：选D　由教科书中的相关实验可知，a管中导出的气体遇明火有爆鸣声，则该气体为氢气，A正确；根据题中实验装置可知，b管导出的气体可用NaOH溶液吸收，则b管中导出的气体应为氯气，B正确；由氯碱工业的定义可知，C正确；根据教科书中的演示实验，在两极滴入酚酞，只有铁棒附近溶液变红色，而石墨棒附近不变红，说明NaOH不在石墨棒电极区域，D不正确。[新知探究]探究1　实验室制取Cl2的原理和装置(1)反应原理：反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)实验装置：①A装置为气体发生装置，作用是制备气体。②B装置为收集装置，作用是收集气体。③C装置为尾气处理装置，作用是吸收多余Cl2。　　探究2　实验制取纯净、干燥Cl2的装置(1)实验装置：n(2)几点说明：①制取时要注意反应条件是“浓盐酸”和“加热”，随着反应的进行，盐酸的浓度逐渐降低，一旦盐酸成为稀盐酸，反应将不再进行。②若无MnO2，可以用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等氧化剂代替，如2KMnO4＋16HCl(浓)===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O。③制备气体的类型：固体＋液体气体④收集方法：向上排空气法或排饱和食盐水法。⑤净化方法：用饱和食盐水除去HCl，再用浓H2SO4除去水蒸气。⑥实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2，再拆卸装置，避免残留气体污染空气。[成功体验]2．实验室用MnO2和浓盐酸为原料制备并收集干燥、纯净的Cl2，下列装置中合理的是(　　)解析：选B　A项缺少除杂装置和尾气处理装置；C项中缺少酒精灯；D项中缺少除杂装置和尾气处理装置。n———————————————[关键语句小结]————————————————1．工业上采取电解饱和食盐水的方法制取Cl2，反应的化学方程式为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。与电源正极相连的石墨棒上产生Cl2，与电源负极相连的铁棒上产生H2和NaOH。2．实验室制取Cl2的化学反应方程式为：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑。3．实验室可用向上排空气法收集氯气，多余的氯气用较浓的强碱溶液吸收。　　[例1]　(已知：Cl2可与KI反应生成I2，I2遇淀粉变蓝)请用如图所示仪器设计一个包括：电解饱和食盐水并测定电解时产生的氢气的体积和检验氯气的实验装置。(1)所选仪器连接时，各接口的顺序是(填各接口的字母代号)：A接_________、_______接_______；B接________、________接________。(2)证明产物Cl2的实验现象是____________________________________________________________________________________________________________________。(3)实验测得产生的氢气体积(已折算成标准状况)为5.60mL，电解后溶液的体积恰好为50.0mL，则溶液中NaOH的物质的量浓度为_____________。解析：由题知A管产生H2，B管产生Cl2n，所以反应器两边所选用的各仪器接口连接顺序为A接贮气瓶的G导管，把水挤入量筒上的H导管，用量筒测量出排出的水量，以测定产生H2的体积，B接洗气瓶的D导管，生成的Cl2使淀粉－KI溶液变蓝，多余的Cl2通入NaOH溶液被吸收，已知电解产生的H2物质的量为：n(H2)＝＝0.00025mol，由电解反应方程式知n(NaOH)＝2n(H2)＝0.0005mol，则c(NaOH)＝＝0.01mol·L－1。答案：(1)G　F　H　D　E　C　(2)淀粉－KI溶液变蓝　(3)0.01mol·L－1检验Cl2可用湿润的淀粉碘化钾试纸，原理是Cl2＋2KI===I2＋2KCl，淀粉遇碘可变蓝。1．[双选]关于电解NaCl水溶液的说法正确的是(　　)A．电解产物为Cl2和NaB．电解过程中，能产生黄绿色气体C．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，然后滴加酚酞溶液，溶液呈红色D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，然后滴加酚酞溶液，溶液呈无色解析：选B、C　电解NaCl水溶液的产物为Cl2(黄绿色气体)、H2(无色气体)和NaOH，酚酞遇碱变红。[例2]　下图表示在没有通风橱的条件下制取纯净的氯气时设计的装置图，图中A、B是可控制的弹簧铁夹。(1)烧杯中盛放的液体是______________________________________________，其作用是________________________________________________________，水槽中盛放的液体是_______________________________________________________。n(2)简述操作过程：(从氯气已经产生开始)在收集氯气之前，应______________________________________________________________________________________________________________________________；当氯气纯度符合要求时，应__________________________________________________________________________________________________________________________；当氯气收集完毕时，应______________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)烧杯中的液体应为NaOH溶液，是用来吸收多余的Cl2，以防止Cl2污染空气。Cl2能溶于水，且能与水反应，故不能用排水法收集，由于Cl2不溶于饱和食盐水，且饱和食盐水能吸收Cl2中混有的HCl，故可用排饱和食盐水的方法收集Cl2，即水槽中盛放的液体是饱和食盐水。(2)刚产生Cl2时，打开B夹，关闭A夹，目的是排除装置中的空气；过一会之后当氯气纯度符合要求时，打开A夹，关闭B夹，开始收集Cl2；当氯气收集完毕时，应关闭A夹，打开B夹，以吸收多余的Cl2，防止Cl2污染空气。答案：(1)NaOH溶液　吸收多余的Cl2　饱和食盐水　(2)打开B夹，关闭A夹　打开A夹，关闭B夹　关闭A夹，打开B夹氯气的收集方法(1)向上排空气法(Cl2密度比空气大)。(2)排饱和食盐水法(Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去实验过程中挥发产生的HCl气体)。2．某学生设计如图实验装置用于制备纯净的Cl2。n(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：_____________________________________________________。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，不能用稀盐酸，因稀盐酸还原性弱，与二氧化锰不反应且浓盐酸应通过分液漏斗滴加；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；因氯气比空气重，应用向上排空气法收集。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没有加热装置，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，出气导管不应插入液面(2)①除去混在氯气中的HCl　②除去混在氯气中的水蒸气　③吸收多余的氯气，防止污染环境[课堂双基落实]1．实验室制取氧气的试管壁上沾有MnO2(难溶于水)，除去时可用的试剂是(　　)A．蒸馏水　　　　　　　　B．KOH溶液nC．稀盐酸D．热的浓盐酸解析：选D　MnO2能与热的浓盐酸反应，生成物都能溶于水。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电解B．根据氯碱工业的原理，若电解氯化钾溶液，反应为：2KCl＋2H2O2KOH＋Cl2↑＋H2↑C．氯碱工业产生两种气体，一种无色，一种为黄绿色D．地球上的海水可以供人们使用，因此节约用水是没有意义的解析：选D　由于海水中含有较多的盐类，因此不能作为生活用水，人类和很多其他生物的生长都需要淡水，而地球上的淡水资源很有限，而且能利用的淡水还有不少已被污染，因此节约用水对人类和其他生物的生存有非常重要的意义。3．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．①②③④⑤⑥　　　　　　B．③④②①⑥⑤C．①④③②⑥⑤D．①③④②⑥⑤解析：选D　一般实验步骤为：先连接好装置，再检查装置的气密性，然后装药品，最后开始实验。4．下列装置中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是(电极均为石墨，Cl2能使KI－淀粉溶液变蓝)(　　)n解析：选D　向下排空气法收集的是氢气，故装置的左端是负极，右端是正极，故A、C不符合题意；淀粉碘化钾溶液变蓝可证明有氯气产生，氢氧化钠溶液不能验证Cl2的产生，故B项错误，D项正确。5．(2016·厦门高一检测)在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。进行此实验，所用仪器如图：(1)连接上述仪器的正确顺序(填各接口处的字母)：______接______；______接______；______接______；______接______。(2)装置中，饱和食盐水的作用是__________________；NaOH溶液的作用是________________________。(3)化学实验中常用湿润的淀粉－KI试纸检验是否有Cl2产生。如果有Cl2产生，可观察到______，反应化学方程式为____________________________。(4)写出下列化学反应的化学方程式：①气体发生装置中进行的反应：_____________________________________________。②NaOH溶液中发生的反应：________________________________________________。解析：(1)按照制备气体的“反应装置→净化装置→收集装置→尾气处理装置”的顺序可确定仪器连接的正确顺序。(2)上述装置中饱和食盐水的作用是除去Cl2中HCl杂质；浓硫酸的作用是除去Cl2中的水蒸气；NaOH溶液的作用是吸收过量的Cl2；(3)湿润的淀粉－KI试纸遇Cl2时发生反应：Cl2＋2Kl===2KCl＋I2，I2遇淀粉变蓝色。答案：(1)E　C　D　A　B　H　G　F(2)除去氯气中的HCl杂质　吸收过量的氯气n(3)试纸变蓝　2KI＋Cl2===2KCl＋I2(4)①MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　②2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O