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
課時2 氯氣的實驗室制法
學習目標
通過小組分工合作完成氯氣的實驗室制備，掌握實驗室氣體的制備裝置選擇原則及方案設計，體會實驗對認識和研究物質性質的重要作用及對環境保護的重要意義，增強社會責任感
01
神秘的氯氣
瑞典化學家舍勒
18世紀70年代，舍勒將軟錳礦與濃鹽酸混合加熱，產生了一種黃綠色、有刺激性氣味的氣體，他發現這種氣體的水溶液對紙張、蔬菜等具有永久性的漂白作用以及能與金屬化合物發生化學反應
但在燃素說的大環境下，他認為這種氣體是一種化合物，是由氧和另外一種未知的基所組成的，所以舍勒稱它為“氧化鹽酸”
神秘的氯氣
英國化學家戴維
英國化學家戴維卻持有不同的觀點，他想盡了一切辦法也不能從氧化鹽酸中把氧奪取出來，均告失敗。他懷疑氧化鹽酸中根本就沒有氧存在
1810年，戴維以無可辯駁的事實證明了所謂的氧化鹽酸不是一種化合物，而是一種化學元素的單質，他將這種元素命名為“Chlorine”，它的希臘文原意是“綠色”，中文譯名為氯
第一次世界大戰中，氯氣被德國人用于戰場，當毒氣彈爆炸后，氯氣隨風飄散，英法聯軍頃刻死亡上萬。氯氣被人吸入后，可迅速附著于呼吸道黏膜，之后可以導致人體支氣管痙攣、支氣管炎、支氣管周圍水腫、充血和壞死。呼吸道黏膜受刺激，可造成局部平滑肌痙攣，再加上黏膜充血、水腫及灼傷，可引起嚴重的通氣障礙。人吸入濃度為每立方米2.5毫克的氯氣時，就會死亡。
01
氯氣的實驗室制法
氯氣的實驗室制法
利用強氧化劑氧化濃鹽酸中的Cl－生成Cl2，該反應中MnO2為________，濃鹽酸為_______并且該實驗還體現了濃鹽酸的_____。
化學方程式：________________________________________
氧化劑
還原劑
酸性
實驗原理
原理：
MnO2＋4HCl(濃)=====MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
△
離子反應方程式：____________________________________________
MnO2＋4H+ ＋ 2Cl- ===== Mn2+＋Cl2↑＋2H2O
△
氯氣的實驗室制法
實驗裝置
主要儀器有鐵架臺、酒精燈、圓底燒瓶、分液漏斗、集氣瓶、燒杯等
氯氣的實驗室制法
燒杯中盛放的液體是______________
該液體的作用是______________________________
向___排空氣法(氯氣密度大于空氣)
上
黃綠
NaOH溶液
收集方法
驗滿方法
觀察到集氣瓶中充滿_____色氣體，則證明已集滿。
尾氣處理
吸收過量的氯氣，防止污染環境
氯氣的實驗室制法
氯氣的實驗室制法
請同學們回顧試驗，思考并回答以下問題：
問題1
實驗中，用4份濃鹽酸與足量的MnO2反應，能生成1份Cl2嗎？
不能，因為隨著反應的進行，鹽酸的濃度變小，MnO2與稀鹽酸不反應，故生成的Cl2小于1
問題2
根據所學的Cl2的性質，除了觀察顏色外，你還有其他的驗滿方法嗎？
將濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近盛氯氣的瓶口，觀察到試紙立即變藍，則證明已集滿。
將濕潤的藍色石蕊試紙靠近盛氯氣的瓶口，觀察到試紙立即發生先變紅后褪色的變化，則證明已集滿。
氯氣的實驗室制法
問題3
利用上述裝置收集的Cl2純凈嗎？有什么雜質？若得到干燥純凈Cl2上述裝置如何改進？
干燥Cl2
除去Cl2中的HCl氣體
上述裝置收集的Cl2不純，有HCl和H2O(g)。在上述裝置A、B之間依次連接盛有飽和食鹽水的洗氣瓶除HCl和盛有濃H2SO4的洗氣瓶干燥Cl2
氯氣的實驗室制法
根據實驗室MnO2 氧化濃鹽酸制氯氣及氧化還原反應的原理，思考是否可以用其它物質代替MnO2或濃鹽酸？
●①實驗室制氯氣時，氧化劑MnO2還可以用其它能氧化濃鹽酸中的氯離子的氧化劑（相同條件下，氧化性強于MnO2）代替。
●②常見的氧化劑有：KMnO4、KClO3、NaClO、Ca(ClO)2等。
2KMnO4＋16HCl(濃)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O
KClO3+6HCl（濃）=KCl+3Cl2↑+3H2O
NaClO＋2HCl（濃）= NaCl＋H2O＋ Cl2↑
反應條件不需要加熱！
●③濃鹽酸也可以用NaCl和濃硫酸代替。反應的總化學方程式：
MnO2＋2NaCl+H2SO4（濃）===== MnSO4+Cl2↑＋2H2O
問題4
△
氯氣的實驗室制法
注意事項
實驗室制取氯氣的反應原理是選用強氧化劑(如MnO2、KMnO4等)將鹽酸中的部分氯離子氧化而得到氯氣
制取的氯氣有毒，且在加熱時容易逸出，所以應選用分液漏斗，而不用長頸漏斗
尾氣處理時，不能用澄清石灰水吸收氯氣，因為澄清石灰水中Ca(OH)2的含量少，吸收不完全
實驗結束后，先使反應停止并排出裝置中殘留的氯氣，再拆卸裝置，避免污染空氣
氯氣的實驗室制法
【典例1】實驗室用MnO2和濃鹽酸在加熱條件下反應制取Cl2。下列說法正確的是(　　)
A．MnO2是反應的氧化劑，鹽酸是還原劑
B．盛濃鹽酸的分液漏斗可用長頸漏斗代替
C．用飽和碳酸氫鈉溶液可除去Cl2中混有的HCl
D．Cl2能使濕潤的有色布條褪色，說明Cl2具有漂白性
A
【解析】MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O，MnO2是反應的氧化劑，鹽酸是還原劑，A正確；若用長頸漏斗代替，氯氣易從長頸漏斗逸出，且無法控制濃鹽酸的用量，盛濃鹽酸的分液漏斗不能用長頸漏斗代替，B錯誤；氯氣與碳酸氫鈉溶液反應，應選飽和食鹽水除去，C錯誤；氯氣與水反應生成HClO具有漂白性，能使濕潤的有色布條褪色，氯氣不具有漂白性，D錯誤。
氯氣的實驗室制法
【典例2】下列關于含氯消毒劑的解釋不正確的是（ ）
A．“84”消毒液不能與潔廁靈混合使用：2H++Cl-+ClO-=Cl2↑+H2O
B．工業上將氯氣通入石灰乳制取漂白粉：
2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
C．氯水應避光保存的原因是：2HClO H2O＋Cl2↑
D．氯氣意外發生泄漏，可用浸有一定濃度NaHCO3溶液的毛巾捂住鼻子，向高處轉移
C
【解析】A．84消毒液含NaClO，潔廁靈含HCl，兩者混用發生反應NaClO+ 2HCl=Cl2↑+NaCl+H2O，A正確；B．工業上用Cl2與石灰乳反應制漂白粉，B正確；C．次氯酸見光易分解，2HClO 2HCl＋O2↑，C錯誤；D．NaHCO3溶液具有弱堿性，能與氯氣反應，處在該環境中，可用浸有一定濃度NaHCO3溶液的毛巾捂住鼻子，向高處轉移，D正確；故選C。
氯氣的實驗室制法
【典例3】實驗室用濃鹽酸和MnO2制Cl2，并以干燥的Cl2為原料進行實驗，裝置如下圖所示。
飽和食鹽水
濃硫酸
氯化氫和水蒸氣隨Cl2進入D中能和鐵反應生成H2，H2和Cl2混合受熱會發生爆炸
(1)裝置B、C中應盛放的試劑名稱分別為___________、________；從A裝置導出的氣體若不經過B、C裝置而直接進入D管，將對實驗產生的不良后果是__________________________________________________________________________。
(2)實驗時，先點燃A處的酒精燈，讓Cl2充滿裝置，再點燃D處酒精燈，
寫出D中反應的化學方程式：______________________。
△
2Fe＋3Cl2=====2FeCl3
氯氣的實驗室制法
(3)F裝置所起的作用是______________________________________________________。
吸收多余的Cl2，防止污染環境，防止空氣中的水蒸氣進入D中
【典例3】實驗室用濃鹽酸和MnO2制Cl2，并以干燥的Cl2為原料進行實驗，裝置如下圖所示。
(4)用石灰乳吸收氯氣可制得漂粉精，寫出工業制漂粉精反應的化學方程式：___________________________________________________。
2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O
02
實驗室制氣體的制備思路
實驗室制氣體的制備思路
設計氣體制備裝置的基本思路
明確氣體制備的原理，寫出相應的化學方程式
根據藥品狀態、反應條件，選擇合適的反應裝置
分析氣體是否含有雜質，根據氣體和雜質性質的差異選擇除雜、凈化方法
根據氣體性質，選擇收集裝置，分析是否需要尾氣處理裝置
第一步
第二步
第三步
第四步
實驗室制氣體的制備思路
氣體制備裝置的連接順序
氣體發生裝置
氣體凈化裝置
氣體干燥裝置
氣體收集或性質檢驗裝置
尾氣吸收裝置
實驗室制氣體的制備思路
各種裝置的選擇
選擇依據
反應原理、反應物的狀態、反應條件等
裝置的基本類型
固體＋固體 氣體
固體＋液體 氣體
固體＋液體 氣體
實驗室制氣體的制備思路
凈化原則
實驗室制備氣體的凈化裝置的選擇
裝置Ⅰ(洗氣瓶)：盛液體除雜試劑，氣流方向是長管進，短管出。
不減少被凈化氣體的量；不引入新雜質；操作簡便，易于分離。
凈化裝置
裝置Ⅱ(干燥管)：盛固體除雜試劑，氣流方向是粗口進，細口出。
實驗室制氣體的制備思路
實驗室制備氣體的收集裝置的選擇
選擇依據
根據氣體的密度、水溶性及是否與水或空氣中的O2發生反應來確定氣體的收集方法
方法選擇
排水法：適用于難溶于水且不與水反應的氣體，如O2、H2等
向上排空氣法：氣體不與空氣反應，且密度比空氣大，如O2、CO2、Cl2等
向下排空氣法：氣體不與空氣反應，且密度比空氣小，如H2等
實驗室制氣體的制備思路
實驗室制備氣體的尾氣處理裝置的選擇
選擇依據：
根據氣體的物理性質、化學性質，將氣體轉化成無毒物質或吸收
方法選擇：
①點燃法：如CO、H2、CH4等易燃性氣體可用此法，必須先驗純，再點燃
②吸收法：如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用堿液吸收
實驗室制氣體的制備思路
請根據實驗室制氣體的基本要求，結合氯氣實驗室制法原理，討論交流如何設計實驗室制備氯氣的裝置？
①制取原理：固體（MnO2)+液體（濃鹽酸），條件（加熱）制取氣體，故不屬于上述任何一種實驗室制取模型。
②發生裝置：實驗室中按照固體+液體加熱的方式制取氣體時，一般會選取分液漏斗、圓底燒瓶和酒精燈組裝氣體發生裝置。裝置如圖：
分液漏斗：加濃鹽酸。防止濃鹽酸揮發；控制反應速率
圓底燒瓶：加二氧化錳。加熱時墊石棉網或陶土網。
恒壓漏斗：液體可以順利流下。
實驗室制氣體的制備思路
③收集裝置：因為氯氣能溶于水，密度比空氣的大，所以收集氯氣時，不能用
排水法，應該用向上排空氣法。Cl2在飽和食鹽水中
的溶解度較小,也可用排飽和食鹽水法收集Cl2。如圖： 或
④除雜試劑的選擇：氯氣中混有HCl和水蒸氣等雜質，除去氯氣中的HCl可以
用飽和食鹽水(如下圖中Ⅰ所示)；除去氯氣中的水蒸氣可用濃硫酸(如下圖中Ⅱ所二磷或無水CaCl2(如下圖中Ⅲ所示)。
實驗室制氣體的制備思路
⑤吸收裝置：氯氣有毒，實驗室制取氯氣時應在密閉系統或通風櫥中進行，通常
在收集裝置的后面連接盛有NaOH溶液的吸收裝置。注意不能用澄
清石灰水吸收Cl2，因為溶液中Ca(OH)2濃度小，吸收不完全。如圖：
⑥實驗室制取純凈氯氣裝置如圖所示：
發生裝置
除雜裝置
收集裝置
尾氣裝置
A：分液漏斗—鹽酸；
B：圓底燒瓶—MnO2；
C：廣口瓶—除去HCl氣體；
D：廣口瓶—干燥氯氣；
E：廣口瓶—收集Cl2；
F：燒杯—尾氣吸收裝置。
實驗室制氣體的制備思路
飽和氯化鈉中Cl-濃度比較高，因此Cl2和水的反應較弱，可以最大程度減少氯氣損失。而HCl極易溶解于水, 所以可以去除HCl雜質。用水也可以但損失的氯氣要多一些，因此沒有飽和NaCl效果好。
為什么可用飽和氯化鈉溶液除去氯氣中的氯化氫？直接用水可以嗎？
實驗室制氣體的制備思路
×
錯誤？
實驗室制氣體的制備思路
氯氣中毒的癥狀
吸入氯氣后對上呼吸粘膜的強烈刺激，可引起呼吸道燒傷、急性肺水腫等，嚴重者可危及生命。
氯氣中毒后的應急措施
立即將患者轉移到空氣新鮮處
用清水反復沖洗皮膚、眼睛
中毒嚴重的應迅速送醫院救治
實驗室制氣體的制備思路
【典例1】下列關于實驗室制取氯氣的說法正確的是(　　)
A．盛濃鹽酸的分液漏斗可用長頸漏斗代替
B．為了便于學生觀察氯氣的制備實驗，可在講臺上直接做氯氣的制備實驗
C．可用飽和食鹽水吸收尾氣
D．可在集氣瓶口放一張濕潤的淀粉碘化鉀試紙，觀察氯氣是否收集滿
【解析】盛濃鹽酸的分液漏斗若用長頸漏斗代替無法控制鹽酸的用量，A錯誤；在講臺上直接做氯氣的制備實驗，沒有在通風櫥中進行，容易造成中毒事件，B錯誤；飽和食鹽水不能與氯氣反應，不能用于吸收尾氣，C錯誤；可在集氣瓶口放一張濕潤的淀粉碘化鉀試紙，若試紙變藍，則氯氣集滿，D正確。
D
實驗室制氣體的制備思路
【典例2】實驗室用下列裝置制取干燥氯氣并處理尾氣，其中不能達
到實驗目的的是（ ）
A B C D
發生裝置 除雜裝置 收集裝置 尾氣處理裝置
A
03
課堂總結
課堂總結
氯氣的實驗室制法
氯氣的實驗室制法
實驗室制氣體的制備思路
設計氣體制備裝置的基本思路
氣體制備裝置的連接順序
各種裝置的選擇
實驗原理
實驗裝置
收集方法
驗滿方法
尾氣處理
注意事項
選擇依據
裝置的基本類型
實驗室制備氣體的凈化裝置的選擇
實驗室制備氣體的收集裝置的選擇
實驗室制備氣體的尾氣處理裝置的選擇
04
課堂檢測
課堂檢測
1．實驗室制氯氣時有如下操作，操作順序正確的是（　　）
①連接好裝置，檢查氣密性；②緩緩加熱；③在燒瓶中加入少量的
MnO2，向分液漏斗中加入濃鹽酸；④通過分液漏斗慢慢向燒瓶中注入濃鹽酸；⑤將多余氯氣用濃NaOH溶液吸收；⑥當有連續氣泡出現時，開始用向上排空氣法收集氯氣
A．①②③④⑤⑥ B．③④②①⑥⑤
C．①④③②⑥⑤ D．①③④②⑥⑤
【解析】制取氯氣的實驗操作順序為：連接裝置，檢查裝置的氣密性，防止裝置連接處漏氣，向圓底燒瓶中加入固體藥品二氧化錳粉末，從分液漏斗中緩緩加入濃鹽酸，加熱，待氣體均勻放出時收集氣體，氯氣有毒，最后連有尾氣吸收裝置吸收氯氣，防止污染空氣，所以正確操作順序為①③④②⑥⑤，故D正確。
D
課堂檢測
2.實驗室制取氯氣時，下列實驗能達到相應目的的是（　　）
A．圖甲生成Cl2
B．圖乙凈化Cl2
C．圖丙收集Cl2
D．圖丁吸收Cl2尾氣
D
課堂檢測
【解析】該裝置中沒有加熱條件，則二氧化錳與濃鹽酸不反應，不能制備氯氣，故A錯誤；堿石灰能吸收氯化氫氣體，但也能與氯氣反應，不能用堿石灰凈化氯氣，故B錯誤；氯氣密度大于空氣，應該選擇向上排空氣法收集，故C錯誤；氯氣是污染性氣體，應用氫氧化鈉溶液吸收處理，故D正確。
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