实验室制取氯气的装置

第10讲氯及其化合物1．结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解卤素及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。

2．结合实例认识卤素及其化合物性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。

【核心素养分析】1.宏观辨识与微观探析：能从氯原子的结构理解Cl2的性质，形成“结构决定性质”的观念。

2.科学探究与创新意识：能和同学交流实验探究的成果，提出进一步探究或改进氯及其化合物的制备及性质实验的设想，培养勇于质疑和批判的创新精神。

认识科学探究是进行科学发现、创造和应用的科学实践活动；能从问题和假设出发，依据探究目的，设计探究方案，获得卤素单质的提取方法。

3.科学态度与社会责任：认识氯及其化合物对环境的影响，形成绿色环保的意识。

关注与化学有关的社会热点问题。

了解环境保护与资源开发的关系.具有绿色化学观念。

勇于承担责任，权衡利弊，积极参与化学问题的社会决策。

知识点一氯及其化合物的性质和应用一、氯气的性质1．氯气的物理性质颜色气味毒性密度特性黄绿色刺激性气味有毒比空气重易液化【特别提醒】实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是：用手在瓶口轻轻扇动，仅使极少量气体飘进鼻孔。

2．从氯的原子结构认识氯气的化学性质——氧化性依据氯气的氧化性完成下列方程式：(1)与金属反应①Fe ：2Fe ＋3Cl 2=====点燃2FeCl 3，棕红色烟。

②Cu ：Cu ＋Cl 2=====点燃CuCl 2，棕黄色烟。

(2)与非金属反应H 2：H 2＋Cl 2=====点燃2HCl ，苍白色火焰； H 2和Cl 2的混合气体光照时会发生爆炸。

(3)与还原性无机化合物反应：①与碘化钾溶液反应：Cl 2＋2KI===2KCl ＋I 2。

②与SO 2水溶液反应：Cl 2＋SO 2＋2H 2O===H 2SO 4＋2HCl 。

③与FeCl 2溶液反应：Cl 2＋2FeCl 2===2FeCl 3。

目标与素养：１．了解实验室制取Cl２的原理和实验装置。

（科学探究与创新意识）２．掌握Cl—的检验方法。

（宏观辨识与微观探析）一、氯气的实验室制法１．反应原理：实验室用MnO２和浓盐酸加热反应制取Cl２，反应的化学方程式为MnO２＋４HCl （浓）错误!MnCl２＋Cl２↑＋２H２O，离子方程式为MnO２＋４H＋＋２Cl—错误!Mn２＋＋Cl２↑＋２H２O。

２．实验装置（１）装置A中饱和食盐水的作用是除去Cl２中的HCl气体。

（２）装置B中浓硫酸的作用是干燥Cl２。

（３）烧杯中NaOH溶液的作用是吸收多余的Cl２、以防污染环境。

（１）含有４mol HCl的浓盐酸与足量的MnO２反应，能生成１mol Cl２吗？[提示] 不能，因为随着反应的进行，盐酸的浓度变小，MnO２与稀盐酸不反应，故生成的Cl２小于１mol。

（２）如何检验氯气已经收集满？[提示] 将湿润的淀粉­KI试纸放到瓶口，若淀粉­KI试纸变蓝，则已收集满。

二、Cl—的检验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，放出无色气体２Ag＋＋CO错误!===Ag２CO３↓Ag２CO３＋２H＋===２Ag＋＋CO２↑＋H２O（１）操作方法：向未知溶液中先加AgNO３溶液，再加稀硝酸。

（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CO错误!等离子的干扰。

１．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）（１）实验室制取干燥、纯净的氯气，可依次通过浓硫酸、饱和食盐水（）（２）检验Cl—时，要加稀硝酸排除其他离子的干扰（）（３）溶液中加入AgNO３溶液有沉淀，说明溶液中一定含Cl—（）（４）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）√（３）×（４）×２．在实验室利用浓盐酸和二氧化锰制氯气，制备装置中应使用分液漏斗而不能使用长颈漏斗，下列有关理由叙述错误的是（）Ａ．防止氯气扩散到空气中造成污染Ｂ．便于控制加入盐酸的量Ｃ．长颈漏斗便于添加液体Ｄ．尽量避免氯化氢挥发到空气中C [用分液漏斗既可防止氯化氢气体和氯气挥发污染环境，同时又可控制滴加盐酸的量和快慢，从而控制反应速率，提高盐酸的利用率。

【情境引入】氯气的实验室制取在2018年高考、2020年高考题目中均有涉及，说明其在高考中占有比较重要的地位【任务一】氯气的实验室制法【情景问题】1、一套完整的气体制备装置包括哪些部分？2、如何在实验室中制取氯气，我们需要注意哪些事项呢？【知识呈现】一．气体制备装置包括：气体发生装置气体净化装置气体收集装置尾气处理装置二、氯气的实验室制法1、反应原理：2、注意事项：（1）实验中要使用浓盐酸而不使用稀盐酸，是因为：（2）滴加浓盐酸时要拔开分液漏斗塞子（或使分液漏斗盖上的小孔），目的是：（3）饱和食盐水的作用：浓硫酸的作用：装置特点：（4）排空气法收集装置特点：（5）如何验满：（6）尾气处理装置中的方程式为：【演练获得】1、实验室用下图所示装置来制取少量氯气，下列说法正确的是()A.圆底烧瓶中加入的是稀盐酸B. C 瓶的作用是收集氯气C. F瓶中加入澄清石灰水溶液吸收多余的氯气D. 用该装置制取氯气前需检查装置的气密性【归纳小结】1、实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2的注意事项(1)反应物的选择：必须用浓盐酸，稀盐酸与MnO2不反应，且随着反应的进行，浓盐酸变为稀盐酸时，反应停止，故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。

(2)加热温度：不宜过高，以减少HCl挥发。

(3)尾气吸收时，用NaOH溶液吸收Cl2，不能用澄清石灰水吸收，因为溶液中含Ca(OH)2的量少，吸收不完全。

(4)收集氯气时，还可以用排饱和食盐水法，但是应该短管进，长管出。

【拓展提升】(2020年全国卷三改编)氯可形成多种含氧酸盐，广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。

实验室中利用下图装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO，探究其氧化还原性质。

回答下列问题：(1)b中采用的加热方式是________，c中采用冰水浴冷却的目的是。

化学反应的离子方程式是。

(2)若将发生装置中的酒精灯撤除（无加热装置）该加什么试剂呢？【归纳小结】实验室也可以利用强氧化剂与浓盐酸反应制取Cl2，例如：2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2OKClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2OCa(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O【任务二】氯气的综合实验【演练获得】Cl2O是黄棕色具有强烈刺激性气味的气体，是一种强氧化剂，易溶于水且会与水反应生成次氯酸，与有机物、还原剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。

氯气的实验室制法及氯离子的检验【教学目标】1、掌握实验室制取Cl2的原理和实验装置2、掌握Cl－的检验方法【知识梳理】一、氯气的实验室制法1、反应原理：1774年，瑞典化学家舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)时，把浓盐酸与软锰矿混合在一起加热，发现有黄绿色气体生成，反应为4HCl(浓)＋MnO2△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O (实验室通常用该法制Cl2)(1)试剂的选择：选取试剂的主要依据是制取气体的性质。

氯气具有强氧化性，常用氧化其Cl－的方法来制取，因此要选用含有Cl－的物质(如盐酸)和具有强氧化性的物质(如MnO2、KMnO4、KClO3等)来制取。

如：MnO2＋4HCl(浓)△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O(2)装置的选择：实验室制取氯气是采用固体和液体混合加热制气体的装置，主要有气体的发生装置、净化除杂装置、干燥装置、收集装置和尾气处理装置2、气体的发生装置(1)气体发生装置类型：固体＋液体气体(2)发生装置所用仪器的名称：分液漏斗、圆底烧瓶(3)实验仪器：铁架台(带铁圈)、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗、导气管、洗气瓶、集气瓶3、气体的净化装置：气体净化装置的设计必须同时考虑主要成分和杂质成分的性质，以便选择适当的装置除去杂质。

用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时，Cl2中混有的杂质气体主要是浓盐酸挥发出来的HCl气体和水蒸气。

同时注意除杂的先后顺序：先除HCl气体，再除水蒸气(1)除去Cl2中少量的HCl气体：饱和食盐水(2)除去Cl2中少量的水蒸气：常用浓H2SO4，也可用干燥的CaCl2，装置如图所示4、气体的收集装置：选用收集方法的主要依据是气体的密度和水溶性。

因为氯气能溶于水，密度比空气大，所以收集氯气时，不能用排水法，应该用向上排空气法。

Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小，也可用排饱和食盐水法收集Cl2收集方法：向上排空气法或排饱和食盐水法5、尾气处理装置：氯气有毒，实验室制取氯气时应在密闭系统或通风橱中进行，通常在收集装置的后面连接盛有NaOH溶液的吸收装置(1)导气管要伸入液面以下(2)氢氧化钠溶液的作用：吸收过量的氯气，防止污染环境6、验满方法(1)观察法：氯气是黄绿色气体(2)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(3)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【微点拨】①必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应，且随着反应的进行，盐酸浓度变小，无论MnO2是否足量，盐酸均不能完全反应，反应后的溶液为盐酸和MnCl2的混合液②浓盐酸中，部分Cl－的化合价升高，4 mol HCl参加反应，被氧化的Cl－为2 mol③为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热温度不宜过高，减少HCl的挥发④Cl2有毒，必须有尾气吸收装置，常用吸收剂为NaOH溶液或碱石灰，不用澄清石灰水，因澄清石灰水中Ca(OH)2浓度小，吸收慢且吸收不完全⑤实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气【即学即练1】1、将0.2 mol MnO2和50 mL 12 mol·L－1的盐酸混合后缓缓加热，向反应完全后的溶液中加入足量AgNO3溶液，则生成的AgCl沉淀的物质的量(不考虑盐酸的挥发)()A．等于0.3 mol B．小于0.3 molC．在0.3～0.6 mol之间D．以上结论均不正确2、实验室用下列两种方法制氯气：①用含HCl 146 g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87 g MnO2与足量浓盐酸反应。

第17讲氯气的实验室制法及应用[复习目标]掌握实验室制取氯气的原理、装置和操作注意事项。

增强设计物质制备实验方案的绿色环保意识。

1．制取原理HCl －1(浓)――――――――――――――――――→强氧化剂除MnO 2外还有KMnO 4、KClO 3、K 2Cr 2O 7等Cl 20完成下列有关反应的离子方程式：(1)MnO 2和浓盐酸：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)Ca(ClO)2与浓盐酸：___________________________________________________________。

(3)KClO 3与浓盐酸：_____________________________________________________________。

(4)KMnO 4与浓盐酸：____________________________________________________________。

答案(1)MnO 2＋4H ＋＋2Cl －=====△Mn 2＋＋Cl 2↑＋2H 2O(2)ClO －＋Cl －＋2H ＋===Cl 2↑＋H 2O(3)ClO －3＋5Cl －＋6H ＋===3Cl 2↑＋3H 2O (4)2MnO －4＋10Cl －＋16H ＋===2Mn 2＋＋5Cl 2↑＋8H 2O 2．实验装置思考(1)如何用最简单的方法判断氯气已收集满？(2)实验室常用排饱和食盐水法收集氯气，请解释用此方法收集氯气的原因。

提示(1)观察集气瓶中气体颜色的变化，若集气瓶上部充满黄绿色气体，则证明Cl 2已收集满。

(2)饱和食盐水中Cl －浓度较大，抑制了Cl 2与水的反应，Cl 2在饱和食盐水中的溶解度很小，因此可用排饱和食盐水法收集氯气，且用此法可除去实验过程中挥发产生的HCl 气体。