資源簡介

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第二章 海水中的重要元素——鈉和氯
第二節 氯及其化合物
第2課時 氯氣的實驗室制法
核心素養學習目標
1.了解氯氣的發現史，學習科學家的研究精神及勤于鉆研、嚴謹求實的科學態度。
2.通過設計氯氣的實驗室制備方案，讓學生了解氯氣制取的設計思路和實驗操作方法
氯氣的發現史
1774年,瑞典化學家舍勒把濃鹽酸與軟錳礦混在一起加熱發現了氯氣。
1810年，英國化學家戴維研究后得出這種氣體僅由一種元素組成。我國早年譯文將其譯成“綠氣”，后改為氯氣。
舍勒 瑞典化學家
戴維 英國化學家
1、反應原理：
MnO2 + 4HCl（濃）== MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O
△
-1
0
+4
+2
失去2×e-
得到 2e-
氧化劑
還原劑
酸性
【思考】發生反應的MnO2與 HCl的個數比為：
發生反應的氧化劑和還原劑的個數比為：
4:1
2:1
一、氯氣的實驗室制法
離子方程式：
MnO2+4H++2Cl- = Cl2↑+Mn2++2H2O
△
濃鹽酸的作用：酸性、還原性
必須用濃鹽酸，MnO2與稀鹽酸不反應
加熱溫度不宜過高，以減少HCl的揮發
注意：
（1）氯氣制取裝置的選擇：
根據反應原理可知制取氯氣使用的藥品是
粉末狀的MnO2
液態的鹽酸
故選用了下面這套裝置來制取氯氣
固(液)-液，加熱型
分液漏斗
濃鹽酸
圓底燒瓶
MnO2
飽和食鹽水
根據氯氣密度比空氣大，能溶于水而難溶于飽和食鹽水，收集裝置有什么特點？
氣體收集裝置
A
B
C
（2）氯氣收集裝置的選擇：
向上排空氣法收集
尾氣處理裝置
NaOH溶液
氯氣收集滿了能任意排放嗎？用什么試劑來吸收多余氯氣？
（3）氯氣尾氣裝置的選擇：
發生裝置　　
收集裝置　
尾氣吸收裝置
這樣收集到的氯氣純凈嗎？
一、氯氣的實驗室制法
可能存在哪些雜質氣體 用哪些試劑來除雜，有沒有先后順序？
氣體凈化裝置
除HCl氣體
飽和食鹽水
除水蒸氣
(無水CaCl2)
濃硫酸
Cl2能溶于水，難溶于飽和食鹽水，HCl易溶于飽和食鹽水
（4）氯氣凈化裝置的選擇：
除雜裝置
任務二：認識氯氣的實驗室制法
【實驗演示】實驗室用二氧化錳與濃鹽酸反應制備干燥純凈的氯氣
2、制取裝置：
發生裝置
凈化裝置
收集裝置
尾氣處理裝置
飽和食鹽水可吸收HCl且同時降低Cl2在水中的溶解度，可以除去HCl，可以選用濃硫酸作為干燥劑吸收其中的水蒸氣。
向上排空氣法（氯氣的密度比空氣的大），氣體長進短出
NaOH吸收過量的氯氣，防止污染環境
洗氣瓶
洗氣瓶
除去HCl
除去水蒸氣
恒壓裝置
既保障濃鹽酸順利滴下，又避免濃鹽酸浪費和污染環境
MnO2 + 4HCl (濃) MnCl2 + 2H2O + Cl2↑
△
反應原理：
【小組探討】如何驗證氯氣已收集滿？
①觀察法：集氣瓶中充滿黃綠色氣體。
②濕潤的淀粉-KI試紙：若出現淀粉-KI試紙變藍，則證明已集滿。原理為Cl2＋2KI===2KCl＋I2，置換出的I2遇淀粉變藍。
③濕潤的藍色石蕊試紙：若出現先變紅后褪色，則證明已集滿。
注意事項：
1.用分液漏斗裝濃鹽酸，可以控制液體的用量，讓濃鹽酸緩慢地注入，不能一次將濃鹽酸注入燒瓶里。
2.用濃鹽酸和二氧化錳制取氯氣時，要緩緩加熱，不能強熱。
濃鹽酸有很強的揮發性，強熱時能揮發出大量的氯化氫氣體和水蒸氣，而使制得的氯氣中含有大量的雜質；另一方面，又降低了HCl的利用率。
思考：若MnO2過量，待充分反應后，溶液中仍有鹽酸剩余，為什么？
隨著反應的進行，濃鹽酸的濃度逐漸減小，小到一定濃度將不再與MnO2反應。
【思考交流】實驗室在氯氣制取過程中如何進行儀器的組裝？
（1）儀器的安裝：順序——由下而上，從左到右
（2）檢查裝置氣密性；
（3）添加藥品：順序——先固后液，先下后上
（4）緩緩加熱：因為濃鹽酸具有強烈的揮發性
【實驗步驟】
（5）結束實驗：
【知識拓展】制備實驗的二意識、三原理、四過程
二意識：安全意識與環保意識
三原理：反應原理、裝置原理、操作原理
四過程：氣體發生過程、凈化過程、收集過程、尾氣處理過程
【解決問題】實驗室用二氧化錳與濃鹽酸反應制備干燥純凈的氯氣
【問題1】已知稀鹽酸與MnO2不反應，含有146 g HCl的濃鹽酸與足量的MnO2反應，能生成71 g Cl2嗎？
不能。有兩個原因：一是隨著反應的進行，鹽酸濃度變小，Cl－的還原性減弱，MnO2不能再氧化HCl，此反應不再進行；二是濃鹽酸有揮發性。
【問題2】氯氣有毒，實驗中處理尾氣能否用飽和石灰水代替NaOH溶液，為什么？
不能。飽和的石灰水中Ca(OH)2的含量也很低，不能把多余Cl2完全吸收。
實驗室制取氯氣的其他方法
用KMnO4、KClO3、NaClO、等氧化劑代替MnO2制取氯氣，反應不需加熱且反應速率較快，如：
①2KMnO4＋16HCl(濃)===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O
②KClO3＋6HCl(濃)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O
③NaClO＋2HCl===NaCl＋Cl2↑＋H2O
濃鹽酸
KMnO4
NaClO+2HCl=NaCl +Cl2 ↑ +H2O
【聯系生活】潔廁靈的主要成分含鹽酸，84消毒液的主要成分是NaClO，兩者混合在一起會發生反應③，生成氯氣，危險！
【評價訓練】
1.實驗室制取氯氣時，如圖所示操作正確的是
A.用圖1裝置制取少量氯氣
B.用圖2裝置除去氯氣中混有的少量氯化氫
C.用圖3裝置制取氯氣
D.用圖4裝置干燥氯氣
稀鹽酸不反應
兩者均反應
需加熱
長進短出
2.如圖所示儀器可用于實驗室制備少量無水FeCl3，儀器連接順序正確的是
A.a—b—c—d—e—f—g—h
B.a—e—d—c—b—h—i—g
C.a—d—e—c—b—h—i—g
D.a—c—b—d—e—h—i—f
√
制氣→除HCl→除H2O→制備FeCl3→吸收Cl2順序連接
氯氣的性質很活潑，能與很多金屬反應生成鹽，其中大多數鹽能溶于水并電離出氯離子。
思考·討論
有沒有什么辦法能檢驗物質中是否存在氯離子呢？
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
實驗·探究
三、Cl-的檢驗
思考：
(1)若在某無色溶液中加入AgNO3溶液,產生白色沉淀,則溶液中一定含有Cl-嗎 為什么
不一定含Cl-, CO32- 與Ag+反應也生成白色沉淀。
(2)檢驗Cl-時為何要加入稀硝酸
防止 CO32- 等離子的干擾。
氯離子檢驗方法
方法1：先在待測液中加入稀HNO3酸化，排除CO32-的干擾，再滴入AgNO3溶液，若產生白色沉淀，則被測液中含有Cl-。
方法2：先在待測液中加入AgNO3，產生白色沉淀，再加入稀HNO3，沉淀不溶解，則被測液中含有Cl-。

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