氯气实验室制法及氯离子检验

2 第2课时 氯气的实验室制法及Cl－的检验

[核心素养发展目标]

学会氯气的实验室制备和氯离子的检验，分析探究实验注意事项，促进“科学探究与创新意识”化学核心素养的发展。

教学重点：氯气的实验室制法、氯离子的检验方法

教学难点：氯气的实验室制法、氯离子的检验方法

教学用具：多媒体课件、氯离子检验试剂及试管

教学方法：阅读、实验、讲述、练习

教学过程：复习回顾：

1、写出氯气与NaOH溶液、澄清石灰水反应的化学方程式及离子方程式。

Cl2＋2NaOH==NaCl＋NaClO＋H2O，2Ca(OH)2＋2Cl2==CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。

Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。

2、根据初中学习过的气体实验室制法填写下表：

气体 制取原理（方程式） 反应物状态 反应条件 装置图

氧气（O2）

二氧化碳（CO2）

【思考·讨论 】结合初中所学的O2、CO2等气体的实验室制取方法，在设计实验室制取气体的装置时，应考虑哪些方面？

【小结 】若要制取某种气体。

（1）首先研究生成气体的化学反应原理；

（2）然后根据反应物的状态和反应条件选择并安装实验仪器设备，而且一定要检查装置的气密性。

（3）根据生成气体的性质（密度、溶解性）确定气体的收集方法。

【思考·讨论 】根据所学知识，想想在实验室如何制取并收集纯净的氯气？

一、氯气的实验室制法

1．反应原理

(1)化学方程式：MnO2＋4HCl(浓) ≜MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

离子方程式: MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O

反应中氧化剂是MnO2，浓盐酸的作用是作还原剂，并起酸的作用。

2．制取干燥纯净Cl2的实验装置

2 (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Cl2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)。

1 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↑＋2H2O

2KMnO4＋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

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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

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氯气的实验室制法及Cl－的检验

学 习 任

务 1．根据Cl2的性质，掌握Cl2的实验室制法(发生、除杂、收集和尾气处理)，培养学生的“科学探究与创新意识”的核心素养。

2．掌握Cl－的一般检验方法(试剂、步骤)，培养学生的“证据推理与模型认知”的核心素养。

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)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－=====△Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。

2．实验装置

A B C

(1)仪器a的名称分液漏斗，仪器b的名称圆底烧瓶。

(2)Cl2的收集方法是向上排空气法。

(3)烧杯中NaOH溶液的作用是吸收多余的Cl2、以防污染环境。

(4)A装置中导出的气体有Cl2、HCl、H2O(g)等。

实验室制O2、CO2的试剂一般是什么？怎样收集？写出制取O2、CO2的化学方程式。

[提示] 制O2的试剂一般为双氧水和MnO2、2H2O2=====MnO22H2O＋O2↑，排水法收集；制CO2的试剂一般为大理石和稀盐酸，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，向上排空气法收集。

二、氯离子(Cl－)的检验

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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＋＋CO2－3===Ag2CO3↓、

Ag2CO3＋2H＋===

2Ag＋＋CO2↑＋H2O

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，再加稀硝酸。

氯气的实验室制法 氯离子的检验

课后篇素养形成

合格考达标练

1.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。

2.(2021山东聊城高一检测)某化学兴趣小组利用MnO2和浓盐酸及如图装置制备Cl2。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①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;NaOH溶液吸收氯气,不能净化氯气,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。

3.(2021辽宁阜新高一检测)下列装置应用于实验室制取氯气并回收氯化锰溶液,不能达到实验目的的是( )

A.用装置甲制取氯气

B.用装置乙除去氯气中的少量氯化氢

C.用装置丙收集氯气并防止污染空气

D.用装置丁分离二氧化锰和氯化锰溶液

答案B

解析实验室用MnO2、浓盐酸共热制取Cl2,A能达到实验目的;实验室除去氯气中的氯化氢是通过饱和氯化钠溶液,B不能达到实验目的;氯气的密度大于空气的密度,收集时用向上排空气法收集,且氯气有毒,需对尾气进行处理,一般用碱液吸收,C能达到实验目的;二氧化锰不溶于水,氯化锰溶于水,采用过滤法分离,D能达到实验目的。

4.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。所得的氯气( )

A.①比②多 B.②比①多

C.一样多 D.无法比较

答案B

解析由化学方程式MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O知,参加反应的MnO2与HCl的质量比为87∶146,但是由于稀盐酸与MnO2不反应,所以含有146 g HCl的浓盐酸不能与MnO2完全反应,但87