高中化学 第2章 第2节 第2课时 氯气的实验室制法和氯离子的检验教案 新人教版必修第一册

第2课时氯气的实验室制法和氯离子的检验学业要求核心素养对接1.能利用氯元素的价态变化设计氯气的实验室制法。

2．能根据氯离子的性质设计实验进行氯离子检验。

1.通过利用氯元素的价态变化设计氯气的实验室制法，以培养学生宏观辨识和微观辨析的能力。

2．能根据氯离子的性质设计实验进行检验，培养学生科学探究与创新意识。

[知 识 梳 理]知识点一 氯气的制法工业上常用电解饱和食盐水来制备氯气，那么实验室呢？ 1．氯气的实验室制法 (1)反应原理实验室用MnO 2和浓盐酸加热反应制取Cl 2，反应的化学方程式为MnO 2＋4HCl(浓)=====△MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O ，离子方程式为MnO 2＋4H ＋＋2Cl －=====△Mn 2＋＋Cl 2↑＋2H 2O 。

(2)实验装置装置A 中饱和食盐水的作用是除去Cl 2中的HCl 气体；可减少Cl 2在H 2O 中的溶解 装置B 中浓硫酸的作用是干燥Cl 2；烧杯中NaOH 溶液的作用是吸收多余的Cl 2、以防污染环境。

Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O 2．氯气的工业制法工业上用电解饱和食盐水的方法制取Cl2，反应的化学方程式为2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。

知识点二Cl－的检验工业上用这样的设备检验氯离子，那么实验室呢？带着这个问题，结合课本完成下列知识点：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产生白色沉淀沉淀不溶解Ag＋＋Cl－===AgCl↓NaCl溶液产生白色沉淀沉淀不溶解Ag＋＋Cl－===AgCl↓Na2CO3溶液产生白色沉淀沉淀溶解2Ag＋＋CO2－3===Ag2CO3↓Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋CO2↑＋H2O自来水产生白色沉淀Cl2消毒沉淀不溶解Ag＋＋Cl－===AgCl↓蒸馏水无明显现象2.氯离子的检验方法(1)操作方法：向未知溶液中先加AgNO3溶液，再加稀HNO3。

(2)现象：产生白色沉淀，加稀硝酸时，沉淀不溶解。

(3)原理：Ag＋＋Cl－===AgCl↓。

(4)加入稀硝酸的目的：排除CO2－3等离子的干扰。

微判断(1)溶液中加入AgNO3溶液有沉淀，说明溶液中一定含Cl－。

( )(2)NaClO中含有氯元素，故向NaClO溶液中加入用硝酸酸化的AgNO3溶液，可产生白色沉淀。

( )答案(1)×(2)×微训练1．下列检验Cl－的方法正确的是( )A．在某溶液中滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀说明该溶液中有Cl－B．在某溶液中先滴加盐酸，再滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明溶液中有Cl－C．在某溶液中先滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀，再滴加盐酸，沉淀不消失，说明溶液中有Cl－D．在某溶液中滴加用HNO3酸化的AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明溶液中有Cl－解析可能有CO2－3、PO3－4等的干扰，A错误；加入盐酸，引入Cl－，B、C错误；硝酸酸化排除干扰，加硝酸银溶液得到不溶于稀硝酸的白色沉淀即为AgCl，由此说明原溶液中有Cl－，D正确。

答案 D2．在未知液中加入AgNO3溶液有白色沉淀生成，加入稀硝酸后，沉淀部分溶解，有无色无味的气体生成，将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，由此判断水溶液中含有( ) A．Cl－、SO2－4B．Cl－、NO－3C．Cl－、CO2－3D．Cl－、OH－解析根据题给现象，生成的白色沉淀部分溶于稀硝酸，且产生使石灰水变浑浊的气体，则原溶液中存在CO2－3和Cl－。

答案 C3．某实验室的尾气中含有较多的氯气，有毒，要吸收这些尾气，下列试剂最适合的是( ) A．饱和的石灰水B．饱和的食盐水C．自来水D．烧碱溶液解析虽然氯气能与饱和石灰水反应，但相同条件下，氢氧化钠的溶解度大于氢氧化钙的溶解度，吸收效果烧碱溶液更好，A项错误、D项正确；饱和食盐水中氯离子浓度达到最大，抑制氯气的溶解，则吸收效果最不好，B项错误；自来水中含有氯离子，将抑制氯气的溶解，且氯气的溶解度较小，用自来水吸收效果不好，C 项错误。

答案 D 微思考1．含7.3 g HCl 的盐酸与足量的MnO 2反应，生成的氯气总小于3.55 g ，为什么。

提示 浓盐酸的浓度随着反应的进行逐渐变稀，变为稀盐酸以后不再与MnO 2反应。

2．用什么来检验Cl 2已收集满。

提示 可用湿润的淀粉－KI 试纸来检验。

学习任务1 氯气的实验室制法【情景素材】氯气的发现史舍勒发现氯气是在1774年，当时他正在研究软锰矿(二氧化锰)，当他使软锰矿与浓盐酸混合并加热时，产生了一种黄绿色的气体，这种气体的强烈的刺激性气味使舍勒感到极为难受，但是当他确信自己制得了一种新气体后，他又感到一种由衷的快乐。

舍勒制备出氯气以后，把它溶解在水里，发现这种水溶液对纸张、蔬菜和花都具有永久性的漂白作用；他还发现氯气能与金属或金属氧化物发生化学反应。

从1774年舍勒发现氯气以后，到1810年，许多科学家先后对这种气体的性质进行了研究。

这期间，氯气一直被当作一种化合物。

直到1810年，戴维经过大量实验研究，才确认这种气体是由一种化学元素组成的物质。

他将这种元素命名为chlorine ，这个名称来自希腊文，有“绿色的”意思。

我国早年的译文将其译作“绿气”，后改为氯气。

请写出舍勒制取Cl 2的反应原理的化学方程式，除MnO 2外还有哪些试剂能氧化浓盐酸制得氯气？提示 MnO 2＋4HCl(浓)=====△MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O ，除MnO 2，也可用KMnO 4、K 2Cr 2O 7等氧化浓盐酸制得氯气。

1．反应原理化学方程式：MnO 2＋4HCl(浓)=====△MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O ，离子方程式：MnO 2＋4H ＋＋2Cl －=====△Mn 2＋＋2H 2O ＋Cl 2↑。

也可以用高锰酸钾、重铬酸钾、氯酸钾等氧化剂代替二氧化锰。

如2KMnO 4＋16HCl(浓)===2KCl ＋2MnCl 2＋5Cl 2↑＋8H 2O 。

不需要加热 2．实验装置(1)发生装置(Ⅰ)①特点：固体＋液体――→△气体。

②仪器：铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗等。

③试剂：A 中盛放浓盐酸，B 中盛放二氧化锰。

(2)净化装置(Ⅱ)组成 盛放试剂 试剂的作用 C 饱和氯化钠溶液除去氯气中的氯化氢D浓硫酸干燥氯气(3)收集装置(Ⅲ)①收集方法：向上排空气法(装置E ，Cl 2的密度大于空气的密度)。

也可用排饱和食盐水法(Cl 2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验满方法：用湿润的KI －淀粉试纸检验。

将湿润的KI －淀粉试纸放在集气瓶口，若试纸变蓝，则证明Cl 2已收集满。

(4)尾气处理装置(Ⅳ) ①导气管要伸入液面以下。

②F 中盛放试剂：氢氧化钠溶液，作用：吸收过量的氯气，防止污染环境。

【例题1】 如图所示是某学生设计的实验室制备并干燥Cl 2及吸收多余氯气的实验装置图，请回答：(1)指出上述图中的各处错误：①__________________________________________；②__________________________________________；③__________________________________________；④__________________________________________。

(2)在改进后的装置中，下列物质的作用分别是：①饱和食盐水___________________________________；②浓硫酸_______________________________________；③NaOH溶液____________________________________。

(3)制备实验开始时，先检查装置的气密性，接下来的操作依次是________。

A．向烧瓶中加入MnO2粉末B．加热C．向烧瓶中加入浓盐酸(4)如果将过量二氧化锰与含HCl 8.76 g的浓盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气明显少于4.26 g。

其主要原因有：①_______________________________，②____________________________________________________。

(5)为了提高浓盐酸的利用率，你对实验的建议是______________________________________________________________________________。

(6)圆底烧瓶中发生反应的离子方程式是____________________________。

实验结束清洗仪器时，为了减少烧瓶中残留氯气对环境的污染，可以向烧瓶中加入的溶液是________，有关的离子方程式是________________________。

解析(2)先除HCl，后干燥，再收集，最后尾气吸收。

(3)检查装置气密性后的操作顺序为先加固体药品，然后加入液体药品，最后加热。

(4)题中所给盐酸中HCl的质量是8.76 g，但由于盐酸受热易挥发，且随反应的不断进行，盐酸浓度越来越小，变为稀盐酸后不再与MnO2反应，所以产生的Cl2的质量小于4.26 g。

(5)为减少盐酸的挥发，慢慢滴加浓盐酸，用小火加热。

(6)利用Cl 2和NaOH 溶液反应除多余的Cl 2。

答案 (1)①不能用稀盐酸，而应用浓盐酸 ②应有加热装置，应用酒精灯加热 ③盛浓硫酸和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒 ④两洗气瓶里进气导管和出气导管的长短颠倒 (2)①除去Cl 2中的氯化氢 ②除去氯气中的水蒸气 ③吸收多余的氯气 (3)ACB(4)①加热使HCl 大量挥发 ②浓盐酸变稀后不再发生反应 (5)将浓盐酸慢慢滴下；加热用小火(6)MnO 2＋4H ＋＋2Cl －=====△Mn 2＋＋Cl 2↑＋2H 2ONaOH 溶液 Cl 2＋2OH －===Cl －＋ClO －＋H 2O 、 H ＋＋OH －===H 2O变式训练1 某研究小组为了制备84消毒液(主要成分为NaClO)设计了如图装置。

并查阅到下列资料：“卤素与水的反应是放热反应，在加热情况下卤素与碱液发生如下反应：3X 2＋6OH －=====70 ℃5X －＋XO －3＋3H 2O”。

回答下列问题：(1)装置中的试管内发生反应的离子方程式为_________________________ ________________________________________________________________。