資源簡(jiǎn)介

氯及其化合物 （第2課時(shí)）
大單元-高中化學(xué)必修1第二章第二單元
1.了解實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上生產(chǎn)氯氣的原理；
2.掌握實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的發(fā)生裝置、收集裝置、尾氣處理裝置等；
3.學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)室制取氯氣裝置的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)時(shí)的注意事項(xiàng)。
猜謎語：
黃綠有毒密度大，性質(zhì)活潑顯氧化，
變價(jià)金屬顯高價(jià)，殺菌漂白常用它。
------------打一化學(xué)物質(zhì)(氯氣)
通過學(xué)習(xí)氯氣我們已基本了解了氯氣的化學(xué)性質(zhì)，那么氯氣是怎么制取的呢？
【任務(wù)四】氯氣的制備
【任務(wù)四】氯氣的制備
1.分析產(chǎn)生氯氣的反應(yīng)
【活動(dòng)設(shè)計(jì)】
研究發(fā)現(xiàn)，舍勒發(fā)現(xiàn)制備氯氣的反應(yīng)中MnO2被還原后得到Mn2+。 根據(jù)強(qiáng)氧化劑制弱氧化劑的規(guī)律，除了MnO2之外，下列哪些物質(zhì)可用于實(shí)驗(yàn)室制取氯氣？ 已知氧化性強(qiáng)弱順序： PbO2>KMnO4>MnO2>Cl2>Br2>Fe2O3 除了可以將Cl-氧化制取Cl2，是否能用合適的還原劑將 KClO3還原來制取Cl2？ 寫出制備氯氣的化學(xué)方程式： 。 可用的氧化劑還有： 。 你認(rèn)為可用哪種還原劑？ 。
【設(shè)計(jì)意圖】
應(yīng)用氧化還原反應(yīng)的知識(shí)對(duì)制取氯氣的反應(yīng)加以分析，多角度地分析化學(xué)反應(yīng)，運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理解決實(shí)際問題。
2.實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的裝置設(shè)計(jì)
【活動(dòng)設(shè)計(jì)】
實(shí)驗(yàn)室利用二氧化錳和濃鹽酸加熱制備氯氣，反應(yīng)產(chǎn)生的氯氣中含有哪些雜質(zhì)？如何除去？如何收集氯氣？尾氣如何處理？(提示：氯氣在飽和食鹽水中的溶解度較小) 從下列常見的氣體發(fā)生裝置中選擇制備裝置： 從下列裝置中選擇凈化裝置： 從下列裝置中選擇收集裝置： 從下列裝置中選擇尾氣處理裝置： 氯氣中的雜質(zhì)： 。 如何除去雜質(zhì)： 。 從左側(cè)提供的裝置中選擇正確的裝置，按照發(fā)生、凈化、收集純凈的氯氣、處理尾氣的順序?qū)⒀b置圖畫在下面，并在儀器中標(biāo)出盛放的試劑。
【設(shè)計(jì)意圖】
引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的氯氣的性質(zhì)應(yīng)用于氯氣制備中的凈化、尾氣處理等實(shí)踐活動(dòng)中。復(fù)習(xí)和鞏固常見氣體制備的核心思路與基本方法。培養(yǎng)學(xué)生能夠根據(jù)問題解決的需要，選擇常見的實(shí)驗(yàn)儀器、裝置和試劑，能運(yùn)用適當(dāng)?shù)姆椒刂品磻?yīng)條件完成氯氣的制備。學(xué)會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，并能夠?qū)?shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。
3.由實(shí)驗(yàn)室制氯氣到氯堿工業(yè)
【活動(dòng)設(shè)計(jì)】
由于當(dāng)時(shí)還不能夠大量制得鹽酸，因此舍勒發(fā)明的方法只限于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)制取氯氣。后來法國(guó)化學(xué)家貝托雷把氯化鈉、軟錳礦和濃硫酸的混合物裝入鉛蒸餾器中，經(jīng)過加熱制得了氯氣，因?yàn)榇朔ㄔ弦椎茫宰?774年舍勒制得氯氣到1836年止，人們一直沿用貝托雷發(fā)明的方法來生產(chǎn)氯氣。 1836年古薩格發(fā)明了一種焦化塔，用來吸收路布蘭法生產(chǎn)純堿(Na2CO3)的過程中排出的氯化氫氣體得到鹽酸，從此鹽酸才成為一種比較便宜的酸，被廣為利用。至此，舍勒發(fā)明的生產(chǎn)氯氣的方法，經(jīng)過改進(jìn)，成為大規(guī)模生產(chǎn)氯氣的方法。 上述制氯氣的方法雖然在歷史上都起過一定的作用，但是它們與電解法生產(chǎn)氯氣相比，無論從經(jīng)濟(jì)效益還是從 生產(chǎn)規(guī)模上，都大為遜色。當(dāng)電解法在生產(chǎn)上付諸實(shí)踐時(shí)，上述生產(chǎn)氯氣的方法就逐漸被淘汰了。電解法的誕生要追溯到1833年，法拉第經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)把電流作用在氯化鈉的水溶液時(shí)，能夠獲得氯氣，同時(shí)得到氫氣和燒堿。到19世紀(jì)70至80年代，出現(xiàn)了比較好的直流發(fā)電機(jī)，電解法才得到廣泛的應(yīng)用。從此，氯氣的工業(yè)生產(chǎn)跨入了一個(gè)新紀(jì)元。 為何貝托雷的方法也可以獲得 Cl2？嘗試寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。 寫出電解法制備氯氣的化學(xué)方程式： 。 分析電解法為何最終能成為工業(yè)生產(chǎn)氯氣的主流方法。 。
【設(shè)計(jì)意圖】
充分利用化學(xué)史進(jìn)行教學(xué)，體會(huì)化學(xué)的不斷發(fā)展。啟發(fā)學(xué)生從多個(gè)角度辨析工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室制備物質(zhì)的區(qū)別，同時(shí)樹立可持續(xù)發(fā)展和綠色化學(xué)的意識(shí)。
4.模擬電解實(shí)驗(yàn)，分析反應(yīng)
【活動(dòng)設(shè)計(jì)】
按下列裝置模擬工業(yè)電解法制備氯氣：
深度思考：電解的工作原理。 查閱資料，并思考假如電解氯化鎂溶液將得到什么產(chǎn)物。
【設(shè)計(jì)意圖】
從宏觀上認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)，并且利用所學(xué)知識(shí)加以分析，最終轉(zhuǎn)化為化學(xué)語言。
5.氯氣制備的明天
【活動(dòng)設(shè)計(jì)】
研究發(fā)現(xiàn)，將工業(yè)制備的副產(chǎn)品氯化氫通過催化氧化法直接轉(zhuǎn)化為氯氣。實(shí)現(xiàn)氯元素的閉路循環(huán)和反應(yīng)過程的零排放，既能解決氯化氫大量過剩和氯氣生產(chǎn)的高耗電問題，又能改善氯堿平衡，使氯堿工業(yè)優(yōu)化升級(jí)，其工藝流程如下圖所示。 根據(jù)所給材料寫出催化氧化法制氯氣的化學(xué)方程式： 。 評(píng)價(jià)左圖中裝置7和裝置8的功能： 。
【設(shè)計(jì)意圖】
以催化氧化法制氯氣為素材，介紹當(dāng)今多元化制備氯氣的方法，培養(yǎng)學(xué)生快速獲取信息的能力并構(gòu)建價(jià)值觀。同時(shí)，讓學(xué)生書寫陌生情境下的化學(xué)方程式和評(píng)價(jià)化工流程圖中裝置的功能，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任感。
1.下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)室用MnO2制取Cl2的敘述中錯(cuò)誤的是( )
A.該反應(yīng)是一個(gè)氧化還原反應(yīng)，其中MnO2是氧化劑
B.可以用排飽和食鹽水法收集氯氣
C.該反應(yīng)需要加熱
D.用NaOH溶液除去Cl2中混有的HCl
2.氯堿工業(yè)是化學(xué)工業(yè)的重要支柱，它的產(chǎn)品有( )
A.氯氣 B.氯氣和氫氣 C.氯氣和燒堿 D.氯氣、氫氣和燒堿
3.實(shí)驗(yàn)室用二氧化錳和濃鹽酸來制取氯氣，操作步驟正確的是( )
①將燒瓶固定在鐵架臺(tái)上 ②把酒精燈放在鐵架臺(tái)上，根據(jù)酒精燈確定鐵圈的高度，固定鐵圈放好石棉網(wǎng) ③用藥匙向燒瓶中加入MnO2，再向分液漏斗中加濃鹽酸，并將導(dǎo)管放入集氣瓶中 ④檢查裝置的氣密性 ⑤在圓底燒瓶上裝好分液漏斗，連接好導(dǎo)氣管
A.②③④①⑤ B.②①③⑤④
C.②①⑤④③ D.②①③④⑤
4.下圖中能驗(yàn)證氯化鈉溶液(含酚酞)電解產(chǎn)物的裝置是( )
5.(多選)氯化溴(BrCl)的化學(xué)性質(zhì)與鹵素單質(zhì)相似，能與大多數(shù)金屬反應(yīng)生成金屬鹵化物與非金屬反應(yīng)生成相應(yīng)的鹵化物，與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為BrCl+H2O = HCl+HBrO。下列關(guān)于BrCl的敘述錯(cuò)誤的是( )
A.氯化溴是單質(zhì)
B.和NaOH溶液反應(yīng)生成NaCl和NaBrO
C.能使滴有KSCN的FeCl2溶液變成紅色
D.與水反應(yīng)時(shí)BrCl既是氧化劑又是還原劑
6.實(shí)驗(yàn)室用圖1裝置制備氯氣。
(1)寫出裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。
(2)裝置B的作用是 ，裝置C的作用是 ，裝置E的
作用是 。
(3)本實(shí)驗(yàn)要求使用濃鹽酸制取，這引起同學(xué)們極大的興趣：
濃鹽酸與二氧化錳反應(yīng)的臨界濃度(指濃鹽酸與二氧化錳由反應(yīng)
到不反應(yīng)時(shí)濃鹽酸的濃度)究竟要達(dá)到多少呢？為此同學(xué)們查閱
資料后，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案。
濃鹽酸與二氧化錳反應(yīng)過程中，濃度不斷降低，當(dāng)鹽酸濃度降至
臨界濃度時(shí)，反應(yīng)停止。根據(jù)反應(yīng)生成氯氣的體積，可求出參加
反應(yīng)的HCl的質(zhì)量。用反應(yīng)前HCl的總質(zhì)量減去參加反應(yīng)的HCl
的質(zhì)量，算出剩余HCl的質(zhì)量，再求出反應(yīng)后剩余鹽酸的質(zhì)量(不含MnCl2)，就可以求出臨界濃度。
①本實(shí)驗(yàn)使用圖2裝置進(jìn)行測(cè)定，裝置中采用水浴加熱的好處是
。
②通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定如下數(shù)據(jù)。
已知濃鹽酸濃度為36%，密度為118g·mL-1。計(jì)算上述表格中鹽酸的臨界濃度。
(4)通過查閱資料可知，二氧化錳與濃鹽酸的反應(yīng)分下列四步進(jìn)行。
第一步：MnO2+2H2O = Mn(OH)4(快反應(yīng))
第二步：Mn(OH)4+4HCl = MnCl4+4H2O(快反應(yīng))
第三步：MnCl4MnCl2+2C1·(慢反應(yīng))
第四步：C1·+Cl·= C12↑(快反應(yīng))
已知水溶液中MnCl4為綠色，MnCl2為淺粉色。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明二氧化錳與濃鹽酸的反應(yīng)過程中經(jīng)歷了第三步反應(yīng)： 。
練習(xí)與測(cè)評(píng)參考答案
【評(píng)價(jià)】
題號(hào) 核心素養(yǎng) 水平 解答與說明
1 宏觀辨識(shí)與微觀探析 水平1 D
2 宏觀辨識(shí)與微觀探析 水平1 D
3 宏觀辨識(shí)與微觀探析 水平2 C
4 宏觀辨識(shí)與微觀探析 水平2 D
5 宏觀辨識(shí)與微觀探析 科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí) 水平3 AD
6 科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí) 科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任 水平3 (1)MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O (2)除去氯氣中的氯化氫氣體； 除去氯氣中的水蒸氣；安全瓶 (3)①受熱均勻、可以控制溫度、減少鹽酸的揮發(fā)； ②22.12%；21.91%；21.52%；21.85% (4)先用MnO2和冷濃鹽酸反應(yīng)，一會(huì)兒再加熱，如果加熱前觀察到溶液變綠色且無氣體生成，加熱后溶液的綠色消失并產(chǎn)生黃綠色氣體，則說明反應(yīng)經(jīng)歷了第三步過程

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