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氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
第二章 海水中的重要元素——鈉和氯
1.掌握實(shí)驗(yàn)室中制備氯氣的基本原理
2.掌握氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法和注意事項(xiàng)并能正確選擇實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的裝置
3.掌握實(shí)驗(yàn)室制取氯氣過(guò)程中尾氣處理方法
4.建立實(shí)驗(yàn)室制取氣體的裝置和流程的模型，形成實(shí)驗(yàn)室制取氣體的基本思路
氯氣的重要用途
氯氣是一種重要的化工原料，大量用于制造鹽酸、有機(jī)溶劑、農(nóng)藥、染料和藥品等。
氯氣的發(fā)現(xiàn)：1774年，舍勒
軟錳礦與濃鹽酸混合并加熱時(shí)，產(chǎn)生了一種黃綠色、有刺激性氣味的氣體，至今還是實(shí)驗(yàn)室中制取氯氣的主要方法之一。
注意：①反應(yīng)物要用濃鹽酸； ②此反應(yīng)必須加熱。
MnO2 + 4HCl(濃) MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
△
MnO2 + 4H+ + 2Cl- Mn2+ + Cl2↑ + 2H2O
△
請(qǐng)你分析這個(gè)反應(yīng)中，兩種藥品的作用。
如果實(shí)驗(yàn)室缺少M(fèi)nO2或者濃鹽酸，可以用什么藥品替代？
+4
+2
-1
0
實(shí)驗(yàn)室中還可以用KMnO4、K2Cr2O7等強(qiáng)氧化劑和濃鹽酸來(lái)制取Cl2。
K2Cr2O7 + 14HCl(濃) 2KCl + 2CrCl3 + 3Cl2↑ + 7H2O
2KMnO4 + 16HCl(濃) 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O
+6
+7
資料卡片
+3
+2
資料卡片
在舍勒的基礎(chǔ)上，法國(guó)化學(xué)家貝托萊將軟錳礦、濃硫酸、NaCl固體混合，加熱，制得了Cl2。
MnO2 + 2H2SO4(濃) + 2NaCl MnSO4 + Na2SO4 + Cl2↑ + 2H2O
△
-1
貝托萊（1748-1822）
資料卡片
“鹽酸與KClO3反應(yīng)生成的氣體中，不但有Cl2，還有Cl2O、ClO2等氯的氣態(tài)氧化物……總之，用鹽酸與KClO3反應(yīng)制取Cl2，得到的產(chǎn)物不純?！?br/>KClO3 ＋ 6HCl KCl ＋ 3Cl2↑ ＋ 3H2O
+5
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小結(jié)：方案選擇——科學(xué)性、可行性、安全性
0
氧化劑 還原劑
濃鹽酸既體現(xiàn)還原性，又體現(xiàn)酸性
請(qǐng)寫(xiě)出濃鹽酸與二氧化錳反應(yīng)產(chǎn)生氯氣的化學(xué)方程式并指出氧化劑與還原劑。
反應(yīng)原理
問(wèn)：可以用稀鹽酸來(lái)代替濃鹽酸制取氯氣嗎？
不可以，因?yàn)橄←}酸的還原性比濃鹽酸弱，稀鹽酸不能被MnO2氧化得到Cl2。
問(wèn)：使用濃鹽酸與足量的MnO2共熱制Cl2，實(shí)際產(chǎn)生的Cl2總比理論值低，其主要原因是什么？
稀鹽酸與MnO2不反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃鹽酸的濃度逐漸變小。
MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O
反應(yīng)原理
MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O
問(wèn)：實(shí)驗(yàn)中需緩慢加熱且加熱溫度不宜過(guò)高，為什么？
問(wèn)：可以用其他氧化劑來(lái)代替MnO2嗎？
濃鹽酸易揮發(fā)，故必須緩慢加熱且控制溫度，避免Cl2中混有大量的HCl雜質(zhì)，同時(shí)以免降低了HCl的利用率。
可以， KMnO4、 KClO3 、Ca(ClO) 2等也可作該反應(yīng)的氧化劑。
總結(jié)：實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的反應(yīng)特點(diǎn)
(1)反應(yīng)必須加熱
(2)反應(yīng)物必須為濃鹽酸
氣體 制取原理（方程式） 反應(yīng)物狀態(tài) 反應(yīng) 條件 裝置圖
O2
CO2
2KClO3 2KCl + 3O2↑
2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑
2H2O2 2H2O + O2↑
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑+H2O
固體+固體
固體+液體
固體+液體
加熱
不加熱
不加熱
根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的原理，應(yīng)該選擇怎樣的裝置呢？
反應(yīng)原理
MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O
信息
1.MnO2是黑色難溶于水的固體。
2.濃HCl易揮發(fā)
3.氯氣有毒，且在加熱時(shí)容易逸出。
固 + 液 氣
發(fā)生裝置
√ 　　
反應(yīng)原理
MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O
如何收集氯氣呢？
信息
1.Cl2 有毒，且密度比空氣大
2.Cl2能溶于水，難溶于飽和食鹽水
①排水法
②向上排空氣法
③向下排空氣法
√ 　　
飽和食鹽水
收集裝置
不能用排水法收集
排飽和食鹽水法
反應(yīng)原理
MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O
思考：用向上排空氣法收集的Cl2如何驗(yàn)滿？
（1）集體瓶中充滿黃綠色氣體。
（2）將濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙靠近瓶口，觀察到試紙立即變藍(lán)或：濕潤(rùn)的藍(lán)色石蕊試紙放在瓶口，觀察到試紙先變紅后褪色
實(shí)驗(yàn)室制氯氣是否需要進(jìn)行尾氣吸收？
如果需要，那該用什么吸收氯氣呢？
反應(yīng)原理
MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O
信息
1.Cl2有毒
3.Cl2能與NaOH溶液反應(yīng)，生成能溶于水的物質(zhì)
2.Cl2不能燃燒
√ 　　
會(huì)污染空氣
反應(yīng)原理
MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O
用NaOH等強(qiáng)堿進(jìn)行吸收
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
氫氧化鈉溶液
信息
1.Cl2有毒。
3.Cl2能與NaOH溶液反應(yīng)，生成能溶于水的物質(zhì)
2.Cl2不能燃燒
尾氣處理裝置
這樣收集到的氯氣純凈嗎？有哪些雜質(zhì)？如何除去？有沒(méi)有先后順序？
發(fā)生裝置
尾氣處理裝置
收集裝置
反應(yīng)原理
MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O
信息
1.Cl2能溶于水，難溶于飽和食鹽水；
2.HCl易溶于飽和食鹽水
裝置Ⅰ(洗氣瓶)：盛液體除雜試劑，氣流方向是長(zhǎng)管進(jìn)，短管出。
裝置Ⅱ(干燥管)：盛固體除雜試劑，氣流方向是粗口進(jìn)，細(xì)口出。
√ 　　
易揮發(fā)
(HCl、水蒸氣）
反應(yīng)原理
MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O
易揮發(fā)
(HCl、水蒸氣）
飽和食鹽水
濃硫酸或干燥的CaCl2
后
除雜裝置
儀器組裝順序：
自下而上、從左到右
注意導(dǎo)氣管的進(jìn)出方式（長(zhǎng)進(jìn)短出）
為什么？
尾氣處理時(shí)，能用澄清石灰水吸收氯氣嗎？
尾氣處理時(shí)，不能用澄清石灰水吸收氯氣，因?yàn)槌吻迨宜蠧a(OH)2的含量少，吸收不完全。
②實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先待反應(yīng)停止后，鼓入空氣排出殘留的Cl2，再拆缷裝置，避免污染環(huán)境。
①濃鹽酸容易揮發(fā)，所以應(yīng)緩慢滴加，反應(yīng)時(shí)加熱溫度不宜過(guò)高；
發(fā)生裝置
除雜裝置
(如需要)
收集裝置
尾氣處理裝置
(如需要)
反應(yīng)物狀態(tài)、反應(yīng)條件
氣體及所含雜質(zhì)的性質(zhì)
氣體的密度、氣體在水中溶解性、是否與水反應(yīng)等
氣體的性質(zhì)
選擇和組裝實(shí)驗(yàn)室制取氣體的裝置時(shí)，應(yīng)該考慮裝置的選取依據(jù)和連接順序。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>實(shí)驗(yàn)室制取純凈干燥的氯氣
反應(yīng)原理
核心元素→類別、化合價(jià)變化→試劑選擇
MnO2 + 4HCl(濃) MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O
裝置設(shè)計(jì)
發(fā)生→除雜(如需要)→收集→尾氣處理(如需要)
操作事項(xiàng)
藥品加入的順序，化學(xué)反應(yīng)條件的控制等
△
拓展：氯氣的工業(yè)制法
富集、分離提純、轉(zhuǎn)化
氯堿工業(yè)：
原料：海水
產(chǎn)品：氯氣
2NaCl + 2H2O Cl2↑ + H2↑ + 2NaOH
電解
電解熔融氯化鈉：
2NaCl(熔融) 2Na + Cl2↑
電解
氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
反應(yīng)原理：MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O
發(fā)生裝置：固 + 液 氣
△
除雜裝置：飽和食鹽水除HCl，濃硫酸除水蒸氣
收集裝置：向上排空氣法、排飽和食鹽水法
尾氣處理：Cl2 +2NaOH NaCl+NaClO+H2O
驗(yàn)滿方法：濕潤(rùn)的淀粉KI試紙靠近集氣瓶口/導(dǎo)管口（變藍(lán)）
1.用下列裝置制備并檢驗(yàn)Cl2的性質(zhì)，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（ ）
A．Ⅰ圖中：如果MnO2過(guò)量，濃鹽酸就可全部反應(yīng)
B．Ⅱ圖中：若氣球干癟，證明Cl2可與NaOH反應(yīng)
C．Ⅲ圖中：生成棕黃色的煙，若在集氣瓶中加入少量水，所得溶液呈藍(lán)色
D．Ⅳ圖中：干燥的有色布條不褪色，濕潤(rùn)的有色布條能褪色，說(shuō)明Cl2有漂白性
C
2.如圖中a、b、c、d、e、f為含Cl元素的物質(zhì)。下列說(shuō)法不正確的是（ ）
A．a(chǎn)溶液的酸性比d強(qiáng)
B．b、c均能用于自來(lái)水消毒
C．f露置于空氣中會(huì)轉(zhuǎn)化成d
D．a(chǎn)的濃溶液與e反應(yīng)生成3個(gè)b分子，
轉(zhuǎn)移的電子為6個(gè)
D

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