版新教材高中化学第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Word文档格式.docx
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装置B中浓硫酸的作用是干燥Cl2;
烧杯中NaOH溶液的作用是吸收多余的Cl2、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
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
Na2CO3
沉淀溶解
2Ag++CO
===Ag2CO3↓
Ag2CO3+2H+===2Ag++CO2↑+H2O
自来水
Cl2消毒
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CO
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CO
、PO
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 D
2.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-、SO
B.Cl-、NO
C.Cl-、CO
D.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CO
和Cl-。
答案 C
3.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。
微思考
1.含7.3gHCl的盐酸与足量的MnO2反应,生成的氯气总小于3.55g,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MnO2反应。
2.用什么来检验Cl2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Cl2的反应原理的化学方程式,除MnO2外还有哪些试剂能氧化浓盐酸制得氯气?
提示 MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O,除MnO2,也可用KMnO4、K2Cr2O7等氧化浓盐酸制得氯气。
1.反应原理
化学方程式:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O,离子方程式:
MnO2+4H++2Cl-
Mn2++2H2O+Cl2↑。
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2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
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,Cl2的密度大于空气的密度)。
也可用排饱和食盐水法(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Cl2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Cl2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HCl8.76g的浓盐酸混合加热,充分反应后生成的氯气明显少于4.26g。
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8.76g,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4.26g。
(5)为减少盐酸的挥发,慢慢滴加浓盐酸,用小火加热。
(6)利用Cl2和NaOH溶液反应除多余的Cl2。
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Cl2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)MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O
NaOH溶液 Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O、
H++OH-===H2O
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:
3X2+6OH-
5X-+XO
+3H2O”。
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_________________________
________________________________________________________________。
(2)装置中能否省去盛饱和NaCl溶液的洗气瓶?
________(填“能”或“不能”,下同),理由是_______________________________。
(3)装置中能否省去盛浓硫酸的洗气瓶?
________,理由是
____________________________________________。
(4)装置中能否省去盛冰水的烧杯?
________,理由是___________________
__________________________________________________。
解析 本题具有较强的综合性,装置产生的Cl2在冰水冷却下与NaOH发生反应制得消毒液。
运用该装置必须通过饱和NaCl溶液除去HCl,否则HCl与NaOH反应将生成NaCl,降低NaClO的纯度;
但干燥装置可以省
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