高中化学专题2第一单元第一课时氯气的生产原理讲义(含解析)苏教版必修1

高中化学专题2第一单元第一课时氯气的生产原理讲义（含解析）苏教版必修1

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＋2H2O=====通电2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。 (2)电解装置： 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

错误! 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 B．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：

(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。

———————————————[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＋2H2O=====通电

2NaOH＋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5.60 mL，电解后溶液的体积恰好为50.0 mL，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Cl2，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)＝0.0056 L22.4 L·mol－1＝0.000 25 mol，由电解反应方程式知 n(NaOH)＝2n(H2)＝0.0005 mol，则c(NaOH)＝0.000 5 mol0.05 L＝0.01 mol·L－1。

答案：(1)G F H D E C (2)淀粉－KI溶液变蓝 (3)0.01 mol·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Na B．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_______________________________________________________。 (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。

(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