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氯氣的制備和氯離子的檢驗(yàn)
一、教學(xué)目標(biāo)
1、通過(guò)完成氯氣的實(shí)驗(yàn)室制備，理解實(shí)驗(yàn)室制備氣體的裝置選擇原則，形成從問(wèn)題出發(fā)依據(jù)探究目的設(shè)計(jì)探究方案，并運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的化學(xué)核心素養(yǎng)。
2、通過(guò)氯氣制取過(guò)程中對(duì)氯氣的尾氣處理和吸收，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，幫助學(xué)生理解化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中的作用。
3、通過(guò)掌握氯離子的檢驗(yàn)方法，達(dá)成證據(jù)推理認(rèn)知與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)的形成。
二、教學(xué)重難點(diǎn)
1、重點(diǎn)：氯氣的制備和氯離子的檢驗(yàn)。
2、難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)室氣體制備裝置的選擇依據(jù)。
三、教學(xué)過(guò)程
環(huán)節(jié)一、新課導(dǎo)入
【教師】上節(jié)課，我們一起學(xué)習(xí)了氯氣的性質(zhì)和用途，了解氯氣可大量用于制造鹽酸，也可用于生產(chǎn)漂白液和漂白粉等。氯氣有如此多的用途，那同學(xué)們都知道氯氣是如何被發(fā)現(xiàn)并制得呢？資料顯示，18世紀(jì)70年代，瑞典化學(xué)家舍勒將軟錳礦（二氧化錳）與濃鹽酸混合加熱，產(chǎn)生了一種黃綠色、有刺激性氣味的氣體。直到1810年，英國(guó)化學(xué)家戴維才確認(rèn)這種氣體是一種新元素組成的單質(zhì)——氯氣。
用軟錳礦和濃鹽酸制備氯氣依舊是目前實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的方法之一。
環(huán)節(jié)二、氯氣的制備原理
【教師】下面，就一起來(lái)學(xué)習(xí)濃鹽酸和二氧化錳混合后制備氯氣的原理。請(qǐng)同學(xué)們寫(xiě)出濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)產(chǎn)生氯氣的化學(xué)方程式，并指出其中的氧化劑和還原劑。
【學(xué)生】MnO2 ＋ 4HCl(濃) MnCl2 ＋ Cl2↑ ＋ 2H2O ，其中二氧化錳做氧化劑、濃鹽酸做還原劑。
【教師】請(qǐng)同學(xué)們嘗試將化學(xué)方程式改為離子方程式。
【學(xué)生】MnO2 + 4H+ + 2Cl- Mn2+ + Cl2↑ + 2H2O
【教師】在該反應(yīng)中，濃鹽酸還體現(xiàn)什么作用呢？
【學(xué)生】濃鹽酸既體現(xiàn)還原性又體現(xiàn)酸性。
【教師】可以用稀鹽酸代替濃鹽酸嗎？
【學(xué)生】稀鹽酸還原性弱，不能代替濃鹽酸
【教師】在實(shí)際生產(chǎn)中使用過(guò)量的二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)，但產(chǎn)生的氯氣總比理論值低，為什么？
【學(xué)生】隨著反應(yīng)進(jìn)行，濃鹽酸變稀，而當(dāng)鹽酸稀到一定程度就不再與MnO2反應(yīng)產(chǎn)生Cl2。
【講解】因此，要想得產(chǎn)生的氯氣達(dá)到理論值，需要過(guò)量的濃鹽酸和一定量的二氧化錳反應(yīng)才可以。
【教師】實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要加熱但溫度不能過(guò)高，原因是什么？
【學(xué)生】溫度過(guò)高，大量的濃鹽酸揮發(fā)造成氯氣不純。
【教師】可以用其他的氧化劑來(lái)代替二氧化錳嗎？
【學(xué)生】可以用高錳酸鉀、重鉻酸鉀等強(qiáng)氧化劑來(lái)代替。
環(huán)節(jié)三、氯氣制備裝置的選擇
【過(guò)渡】確定反應(yīng)原理后，如何選擇發(fā)生裝置呢？請(qǐng)同學(xué)們積極討論交流，并根據(jù)初中學(xué)習(xí)過(guò)的氣體實(shí)驗(yàn)室制法填寫(xiě)表格。
【學(xué)生】自行填寫(xiě)。
【教師】根據(jù)回顧的氧氣、二氧化碳制備方案，請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)制備氯氣的實(shí)驗(yàn)裝置。
【學(xué)生】首先，通過(guò)反應(yīng)原理得知，反應(yīng)物一個(gè)為固體、一個(gè)為液體且需要加熱。所以，發(fā)生裝置為固液加熱型。
【教師】具體的實(shí)驗(yàn)儀器為酒精燈、圓底燒瓶、分液漏斗。其中圓底燒瓶用來(lái)盛放固體二氧化錳，分液漏斗用來(lái)盛放濃鹽酸。
【提問(wèn)】為什么一定要采用分液漏斗呢 有什么好處呢？
【學(xué)生】防止鹽酸揮發(fā)，且控制反應(yīng)速率。
【教師】氣體收集裝置要如何選擇呢？
【講解】首先收集氣體可采用兩大類(lèi)方法分別為：排空氣法和排水法。其中，排空氣法根據(jù)氣體與空氣密度大小的比較可分為向上排空氣法和向下排空氣法，收集難溶或微溶于水的氣體可采用排水法收集。
【提問(wèn)】收集氯氣需要采用什么方法呢？
【學(xué)生】氯氣密度大于空氣的密度，可采用向上排空氣法。
【教師】那可以采用排水法進(jìn)行收集嗎？
【學(xué)生】不可以，因?yàn)槁葰馊苡谒铱梢院退磻?yīng)。
【教師】那如果將水換成其他氯氣不溶解的液體可以嗎？所以，可采用排飽和食鹽水的方法。其中，飽和食鹽水可以在很大程度上減少Cl2在水中的溶解。
【教師】下面，就得到教材上所展示的制備氯氣的實(shí)驗(yàn)裝置圖。請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)圖片思考：圖中裝置能否收集到純凈、干燥的氯氣？如果不能，雜質(zhì)是什么？如何除去雜質(zhì)？
【學(xué)生】不能。濃鹽酸會(huì)揮發(fā)，且含有水蒸氣。
【講解】既然有雜質(zhì)出現(xiàn)，就需要加入除雜裝置來(lái)分別除去氯化氫氣體和水。飽和食鹽水可用來(lái)除去氯化氫氣體，該氣體在水中溶解度很大，所以只要盡量減少氯氣的損耗即可。因此，選擇飽和食鹽水來(lái)減少氯氣在水中的溶解。后面，再加入濃硫酸進(jìn)行干燥。
【教師】給同學(xué)們介紹并總結(jié)常見(jiàn)的干燥裝置和干燥劑。干燥裝置有兩種，一種用來(lái)裝液體試劑的稱(chēng)作洗氣瓶，還有一種裝固體試劑的稱(chēng)作干燥管或者U形管。常見(jiàn)的干燥劑有濃硫酸（液體干燥劑）、五氧化二磷、無(wú)水氯化鈣、堿石灰等等。
【教師】最后對(duì)氯氣進(jìn)行尾氣處理，需要選擇什么樣的試劑呢？
【學(xué)生】可與氯氣反應(yīng)的物質(zhì)，比如氫氧化鈉等強(qiáng)堿溶液。
【教師】回答得非常好!注意不能使用澄清石灰水吸收氯氣，因?yàn)槠渲袣溲趸}的含量太少。
【講解】最后，對(duì)氯氣進(jìn)行驗(yàn)滿(mǎn)的話，可采用濕潤(rùn)KI淀粉試紙或者濕潤(rùn)藍(lán)色石蕊試紙。
【練習(xí)】】實(shí)驗(yàn)室制氯氣時(shí)有如下操作，操作順序________①③④②⑥⑤_______
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(guò)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(dāng)有連續(xù)氣泡出現(xiàn)時(shí)，開(kāi)始用向上排空氣法收集氯氣
環(huán)節(jié)四、氯離子的檢驗(yàn)
【實(shí)驗(yàn)操作】在三支試管中分別加入2～3 mL稀鹽酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液，然后各滴入幾滴AgNO3溶液，再分別加入少量稀硝酸。
【教師】請(qǐng)同學(xué)們觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并填寫(xiě)表格。
【學(xué)生1】試管1中產(chǎn)生白色沉淀且不溶解；實(shí)驗(yàn)2中產(chǎn)生白色沉淀且不溶解；試管3中產(chǎn)生白色沉淀但沉淀溶解。
【學(xué)生2】試管1和2中對(duì)應(yīng)的離子反應(yīng)方程式均為Cl- + Ag+ = AgCl↓，在試管3中對(duì)應(yīng)的離子方程式則有兩個(gè)：CO32- + 2Ag+ = Ag2CO3↓；Ag2CO3 + 2H+ = 2Ag+ + CO2↑ + H2O
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：氯離子存在時(shí)沉淀均不會(huì)溶解，可得出氯離子的檢驗(yàn)所需的試劑為：AgNO3溶液、稀硝酸。反應(yīng)原理為：Ag++ Cl- = AgCl ↓
【教師】具體操作為：取少量待檢液于一個(gè)潔凈試管中，向試管中加入稀硝酸酸化，再滴入AgNO3溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則被檢液中含有Cl-。
【提問(wèn)】檢驗(yàn)Cl-時(shí)，為什么要加稀硝酸酸化的AgNO3溶液？
【學(xué)生】排除CO32- 的干擾。(共19張PPT)
IMPORTANT ELEMENTS IN SEAWATER - SODIUM AND CHLORINE
「第二章 海水中的重要元素——鈉和氯 」
氯及其化合物
CHLORINE AND ITS COMPOUNDS
第2課時(shí)
人教版 必修第一冊(cè)
神秘的氯氣
18世紀(jì)70年代，瑞典化學(xué)家舍勒將軟錳礦與濃鹽酸混合加熱，產(chǎn)生了一種黃綠色、有刺激性氣味的氣體。
1810年，英國(guó)化學(xué)家戴維才確認(rèn)這種氣體是一種新元素組成的單質(zhì)——氯氣。
課堂導(dǎo)入
一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
藥品
軟錳礦MnO2
濃鹽酸
加熱
原理
MnO2 ＋ 4HCl(濃) MnCl2 ＋ Cl2↑ ＋ 2H2O
寫(xiě)出離子方程式
MnO2 + 4H+ + 2CI- Mn2+ + CI2↑ + 2H2O
濃鹽酸的作用
還原性、酸性
交流討論1
可以用稀鹽酸代替濃鹽酸嗎？
稀鹽酸還原性弱，不能代替濃鹽酸
交流討論2
在實(shí)際生產(chǎn)中使用過(guò)量的二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)，但產(chǎn)生的氯氣總比理論值低，為什么？
隨著反應(yīng)進(jìn)行，濃鹽酸變稀，而當(dāng)鹽酸稀到一定程度就不再與MnO2反應(yīng)產(chǎn)生Cl2。
一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
交流討論3
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要加熱但溫度不能過(guò)高，原因是什么？
溫度過(guò)高，大量的濃鹽酸揮發(fā)造成氯氣不純。
一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
交流討論4
可以用其他的氧化劑來(lái)代替二氧化錳嗎？
確定反應(yīng)原理后，如何選擇發(fā)生裝置呢？
請(qǐng)同學(xué)們先根據(jù)初中學(xué)習(xí)過(guò)的氣體實(shí)驗(yàn)室制法填寫(xiě)表格。
可用高猛酸鉀、重鉻酸鉀等強(qiáng)氧化劑來(lái)代替。
二、氯氣制備裝置的選擇
氣體 制取原理（方程式） 反應(yīng)物狀態(tài) 反應(yīng)條件 發(fā)生裝置圖
O2
O2
CO2
2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑
2KClO3 ===== 2KCl + 3O2↑
MnO2
2H2O2 ===== 2H2O + O2↑
MnO2
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑+H2O
固 + 固
加熱
固 + 液
不加熱
固 + 液
不加熱
二、氯氣制備裝置的選擇
反應(yīng)原理：
MnO2 + 4HCl (濃) Cl2↑ + MnCl2 + 2H2O
1、氣體發(fā)生裝置
A. 固液常溫型
B. 固固加熱型
C. 固液加熱型
D. 液液加熱型
依據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)與反應(yīng)條件選擇
二、氯氣制備裝置的選擇
【思考與討論】
濃鹽酸
MnO2
分液漏斗
圓底燒瓶
酒精燈
實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的發(fā)生裝置
固+液加熱裝置
防止鹽酸揮發(fā)
√
控制反應(yīng)速率
√
二、氯氣制備裝置的選擇
排空氣法
收集難溶或微溶于水
（或其他液體）的氣體
排水法
向上排空氣法
（收集密度比空氣大的氣體）
向下排空氣法
（收集密度比空氣小的氣體）
氣體收集裝置
二、氯氣制備裝置的選擇
2、氯氣的收集裝置
① 排空氣法
向上排空氣法
向下排空氣法
二、氯氣制備裝置的選擇
2、氯氣的收集裝置
② 排水法
飽和食鹽水可以在很大程度上減少Cl2在水中的溶解
排飽和食鹽水法
二、氯氣制備裝置的選擇
【思考與討論】
圖中裝置能否收集到純凈、干燥的氯氣？
如果不能，雜質(zhì)是什么？如何除去雜質(zhì)？
不能。
濃鹽酸會(huì)揮發(fā)，且含有水蒸氣。
二、氯氣制備裝置的選擇
【改進(jìn)裝置】
除雜裝置
抑制氯氣的溶解
除去Cl2中的HCl氣體
HCl在水中的溶解度很大（大約是1:500）
干燥Cl2，除去水蒸氣
二、氯氣制備裝置的選擇
【干燥裝置】
液體干燥劑：濃硫酸
固體干燥劑：五氧化二磷、無(wú)水CaCl2、堿石灰等
液態(tài)試劑
固態(tài)試劑
常見(jiàn)干燥劑：
二、氯氣制備裝置的選擇
實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的裝置
NaOH溶液吸收Cl2，防止污染環(huán)境
不能用澄清石灰水吸收氯氣
尾氣處理
濕潤(rùn)KI淀粉試紙——變藍(lán)
濕潤(rùn)藍(lán)色石蕊試紙——先變紅后褪色
驗(yàn)滿(mǎn)方法
二、氯氣制備裝置的選擇
【練習(xí)1】實(shí)驗(yàn)室制氯氣時(shí)有如下操作，操作順序________________________
①③④②⑥⑤
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(guò)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(dāng)有連續(xù)氣泡出現(xiàn)時(shí)，開(kāi)始用向上排空氣法收集氯氣
先固后液
三、氯離子的檢驗(yàn)
在三支試管中分別加入2～3 mL稀鹽酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液，然后各滴入幾滴AgNO3溶液，再分別加入少量稀硝酸，觀察現(xiàn)象，填寫(xiě)下表：
試液2～3 mL 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 離子方程式
滴入幾滴 硝酸銀溶液 加入少量 稀硝酸
試管①： 稀鹽酸 產(chǎn)生白色沉淀 沉淀不溶解
試管②： NaCl溶液 產(chǎn)生白色沉淀 沉淀不溶解
試管③： Na2CO3溶液 產(chǎn)生白色沉淀 沉淀溶解
Cl- + Ag+ = AgCl↓
Cl- + Ag+ = AgCl↓
CO32- + 2Ag+ = Ag2CO3↓
Ag2CO3 + 2H+ = 2Ag+ + CO2↑ + H2O
三、氯離子的檢驗(yàn)
具體操作
取少量待檢液于一潔凈試管中，向試管中加入稀硝酸酸化，再滴入AgNO3溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則被檢液中含有Cl-。
原理
Ag++ Cl- = AgCl ↓
試劑
AgNO3溶液、稀硝酸
結(jié)論
溶液中含有Cl-
【思考】檢驗(yàn)Cl-時(shí)，為什么要加稀硝酸酸化的AgNO3溶液？
排除CO32- 的干擾 ( Ag++ CO32- = Ag2CO3 ↓ )
（ Ag2CO3 是難溶于水、可溶于酸的白色沉淀）
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