2020高中化学 专题2第一单元 氯、溴、碘及其化合物 第1课时 氯气的生产原理学案 苏教版必修1

第1课时氯气的生产原理[学习目标定位] 1.知道海水中的丰富资源和氯化钠作为重要工业原料的主要用途。

2.初步认识工业上电解饱和食盐水制取氯气的反应原理。

3.学会实验室制取氯气的方法。

一、氯气的工业制法1．实验过程按下图所示电解饱和食盐水的装置进行实验。

(1)接通电源，观察食盐水发生的变化。

通电一段时间后，将小试管套在a管上，收集U形管左端产生的气体。

2 min后，提起小试管，并迅速用拇指堵住试管口，移近点燃的酒精灯，松开拇指，检验收集到的气体。

(2)取一支小试管，用向上排空气法收集从b管导出的气体，观察收集到的气体的颜色。

(3)关闭电源，打开U形管左端的橡皮塞，向溶液中滴加1～2滴酚酞溶液，观察溶液的颜色。

2．实验分析实验现象结论(1) 出现爆鸣声a管中气体为氢气(2) 产生黄绿色的气体b管中气体为氯气(3)铁棒端溶液变红石墨棒端溶液不变色U形管左端溶液显碱性U形管右端溶液不显碱性3.实验结论根据实验推断电解饱和食盐水的产物是H2、Cl2、NaOH溶液。

工业制取氯气的反应原理(1)工业制取氯气的反应原理：2NaCl＋2H2O=====通电2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。

(2)氯碱工业：以电解饱和食盐水为基础制取氯气等产品的工业。

(3)工业上电解熔融的氯化钠制取金属钠：2NaCl(熔融)=====通电2Na＋Cl2↑。

例1某实验兴趣小组利用如下图所示装置进行电解饱和食盐水并检验其生成物的实验，当图中开关K闭合片刻后，请回答下列问题：(1)电解饱和食盐水的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)a为电源的________(填“正”或“负”)极；D中收集的气体是______________________。

(3)C试管盛放________________________溶液。

溶液中A电极附近的现象为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

答案(1)2NaCl＋2H2O=====通电2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(2)负氢气(或H2)(3)淀粉碘化钾(或淀粉碘化钠等其他合理答案均可) 有气泡产生，溶液由无色变为红色解析 电解饱和食盐水产生NaOH 、H 2和Cl 2，H 2的密度比空气小，只能用向下排空气法收集，所以D 中收集的气体是H 2，而H 2在与直流电源的负极相连的电极上产生，所以a 为电源的负极，A 极上除了有氢气产生外，溶液中还产生NaOH ，所以遇酚酞溶液变红。

b 为电源的正极，B 极上产生氯气，可以用淀粉碘化钾溶液检验。

易错提醒 在氯碱工业中，必须通电才能得到H 2、Cl 2和NaOH ，所以在书写方程式时一定要注明反应条件。

H 2在阴极(与电源负极相连的一极)上产生，Cl 2在阳极(与电源正极相连的一极)上产生。

二、氯气的实验室制法 1．反应原理实验室常用强氧化剂(如MnO 2、KMnO 4等)氧化浓盐酸等来制取氯气： MnO 2＋4HCl(浓)=====△MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O2KMnO 4＋16HCl(浓)===2KCl ＋2MnCl 2＋5Cl 2↑＋8H 2O 2．仪器装置(1)气体发生装置类型：固＋液――→△气(2)发生装置所用仪器的名称为分液漏斗、圆底烧瓶。

(3)装置C 的作用是除去Cl 2中少量的HCl 气体。

(4)装置D 的作用是干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气)。

3．收集方法(1)向上排空气法(氯气密度大于空气)。

(2)排饱和食盐水法(氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度很小，用此法可除去实验中挥发产生的氯化氢气体)。

4．验满方法(1)将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。

(2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。

5．尾气处理(1)仪器装置图中烧杯F 中盛放的液体是NaOH 溶液。

(2)该液体的作用是吸收过量的氯气，防止污染环境。

例2 某化学兴趣小组利用MnO 2和浓盐酸及如图装置制备氯气。

下列分析中不正确的是( )A ．①中可用分液漏斗代替长颈漏斗B ．①中缺少加热装置C ．②中盛放的NaOH 溶液可以净化氯气D ．④中盛放的NaOH 溶液可以吸收尾气 答案 C解析 A 中可用分液漏斗代替长颈漏斗，避免盐酸挥发，气体逸出，同时便于控制反应速率，A 正确；二氧化锰和浓盐酸需要加热才能反应生成氯气，需要添加加热装置，B 正确；②中盛放的NaOH 溶液吸收氯气，不能净化Cl 2，可以用饱和食盐水净化氯气，C 错误；氢氧化钠溶液与氯气反应，可以吸收氯气，防止污染空气，D 正确。

【考点】氯气的实验室制法 【题点】制取氯气实验的仪器装置例3 如图所示装置可用于二氧化锰与浓盐酸在加热条件下制取氯气，并利用产物进行后续实验，请填写下列空白：(1)写出二氧化锰与浓盐酸反应的化学方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)在该反应中，HCl 充当的是____________(填“氧化剂”或“还原剂”)。

(3)洗气瓶B 中盛有饱和食盐水，洗气瓶C 中盛有品红溶液，在洗气瓶D 中放有石灰乳，则C 瓶中观察到的现象是______________________；D瓶中发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________。

(4)若反应产生了标况下11.2 L 的氯气，则参与氧化还原反应的HCl 的物质的量是________mol 。

答案 (1)4HCl(浓)＋MnO 2=====△MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O (2)还原剂(3)品红溶液褪色 2Cl 2＋2Ca(OH)2===CaCl 2＋Ca(ClO)2＋2H 2O (4)1【考点】氯气的实验室制法【题点】氯气制备的综合实验思维启迪(1)稀盐酸与MnO2不反应，制取氯气时必须选用浓盐酸；加热温度不宜过高，以减少氯化氢的挥发。

(2)制取的氯气有毒，且在加热时容易逸出，所以应选用分液漏斗，而不用长颈漏斗。

(3)尾气处理时，不能用澄清石灰水吸收氯气，因为澄清石灰水中Ca(OH)2含量少，吸收不完全。

(4)实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的氯气，再拆卸装置，避免污染空气。

1．下列关于电解饱和食盐水过程的说法正确的是( )A．电解饱和食盐水的工厂要首先将食盐进行除杂B．与电源正极相连的电极区有NaOH生成C．与电源负极相连的电极上有氯气生成D．电解饱和食盐水的过程中Na＋浓度减小答案 A解析根据电解饱和食盐水的装置可知，与电源正极相连的电极区产生Cl2，而与电源负极相连的电极区产生H2和NaOH，故B、C均不正确；因为Na＋没有参与反应，其物质的量不变，但电解过程中消耗了水，溶液体积减小，Na＋浓度增大，故D不正确。

2．(2018·永嘉县期末)实验室收集Cl2，最好选用( )A．向上排空气法B．向下排空气法C．排水法D．排饱和食盐水法答案 D3．欲除去Cl2中的少量HCl气体，可选用( )A．NaOH溶液B．饱和食盐水C．浓硫酸D．石灰水答案 B解析利用了HCl极易溶于水，而Cl2在饱和食盐水中溶解度很小的原理。

4．下列关于氯气制备原理的说法中不正确的是( )A．电解饱和食盐水制氯气时，与电源正极相连的碳棒上方充满黄绿色气体B．工业上制取氯气的原料是饱和食盐水C．实验室制法和工业制法的反应实质是相同的D．实验室制取氯气时最好大火加热使温度迅速升高答案 D解析电解饱和食盐水制氯气时，Cl－在与电源正极相连的碳棒上转化为Cl2，A项正确；浓盐酸具有挥发性，实验室制取氯气时应缓缓加热以减少氯化氢的损失，D项错误。

5．下图表示在没有通风橱时制取纯净的氯气设计的装置图，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________。

(2)简述操作过程：(从氯气已经产生开始)在收集氯气之前，应__________________________；当氯气纯度合乎要求时，应____________________________________；当氯气收集完毕时，应________________________________________________________________________。

(3)将8.7 g MnO2与含HCl 14.6 g的浓盐酸共热制Cl2，甲同学认为可制得Cl2 7.1 g，乙同学认为制得Cl2的质量小于7.1 g，你认为__________(填“甲”或“乙”)同学正确，原因是________________________________________________________________________。

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(3)乙①浓盐酸易挥发；②随着反应进行，浓盐酸浓度会降低，稀盐酸与MnO2不反应解析用饱和食盐水可洗去Cl2中混有的HCl，又使Cl2损失较少，故可用排饱和食盐水法收集Cl2。

处理制Cl2的尾气最好的试剂是强碱溶液。

由于浓盐酸会挥发，稀盐酸不能与MnO2反应，故用浓盐酸制Cl2时HCl不能完全反应。

[对点训练]题组一氯气的工业制法1．许多国家十分重视海水资源的综合利用，不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是( )A．氯、溴B．钠、镁C．烧碱、氢气D．食盐、淡水答案 D解析海水中，氯元素、溴元素、钠元素、镁元素均以化合物的形式存在，要想获得其单质，必须要经过化学变化，A、B错误；C项中NaOH、H2均可通过电解饱和食盐水获得，以上均为化学变化；只有D项中食盐可通过蒸发，淡水可通过蒸馏获得，属于物理变化。