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第二章 海水中的重要元素——鈉和氯
第二節(jié) 氯及其化合物
第2課時(shí) 氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
氯離子的檢驗(yàn)
氯的發(fā)現(xiàn)與命名
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。受當(dāng)時(shí)流行學(xué)說的影響，舍勒未能確認(rèn)這種氣體。
舍勒發(fā)現(xiàn)氯氣的方法至今還是實(shí)驗(yàn)室中制取氯氣的主要方法之一。
瑞典化學(xué)家舍勒
1.反應(yīng)原理
一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
MnO2 +
4HCl(濃)
MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
+4
-1
+2
0
得12e-
失2e-
氧化劑
還原劑
離子方程式：
MnO2 +
4H+ + 2Cl-
Mn2+ + Cl2↑ + 2H2O
既體現(xiàn)出還原性，又體現(xiàn)出酸性
1.反應(yīng)原理
一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
MnO2 +
4HCl(濃)
MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
思考1：濃鹽酸能否改用稀鹽酸代替？
氧化性
還原性、酸性
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。
思考2：濃鹽酸能夠全部被消耗嗎？為什么？
不能。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，鹽酸濃度逐漸降低，變?yōu)橄←}酸后反應(yīng)停止。
1.反應(yīng)原理
一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
MnO2 +
4HCl(濃)
MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
思考3：實(shí)驗(yàn)中需緩慢加熱且加熱溫度不宜過高，為什么？
氧化性
還原性、酸性
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。
思考4：可以用其他氧化劑來代替MnO2嗎？
KMnO4、KClO3 、Ca(ClO) 2 等均能代替MnO2與HCl反應(yīng)制備氯氣。
2.反應(yīng)裝置
一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
發(fā)生裝置
收集裝置
尾氣處理裝置
向上排空氣法收集氯氣
吸收多余的氯氣，防止污染環(huán)境
Cl2＋2NaOH = NaCl＋NaClO＋H2O
2.反應(yīng)裝置
一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
2.反應(yīng)裝置——發(fā)生裝置
一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
實(shí)驗(yàn)室制取氣體的發(fā)生裝置，應(yīng)該根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件來決定
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
CO2
H2 CaCO3+2HCl =CaCl2+CO2↑+H2O
固體(s)+液體(l)
→ 氣體(g)
Zn+2HCl =ZnCl2+H2↑
固體(s)+液體(l)
→ 氣體(g)
不加熱
不加熱
2.反應(yīng)裝置——發(fā)生裝置
一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
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
Cl2
2KMnO4 K2MnO4+
MnO2+O2↑
固體(s)+固體(s)
→ 氣體(g)
固體(s)+液體(l)
→ 氣體(g)
加熱
加熱
MnO2+4HCl(濃)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
2.反應(yīng)裝置——收集裝置
一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
實(shí)驗(yàn)室制取氣體的收集裝置，應(yīng)該根據(jù)氣體的性質(zhì)來決定
（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（液體）法
②向上排空氣法
③向下排空氣法
√ 　　
排飽和食鹽水法
2.反應(yīng)裝置——收集裝置
一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
思考5：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）將濕潤的淀粉-KI試紙靠近瓶口，觀察到試紙立即變藍(lán)
（3）濕潤的藍(lán)色石蕊試紙放在瓶口，觀察到試紙先變紅后褪色
2.反應(yīng)裝置——尾氣處理裝置
一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
實(shí)驗(yàn)室要根據(jù)制取氣體的性質(zhì)來決定是否要進(jìn)行尾氣處理
（1）Cl2有毒，需要進(jìn)行尾氣處理
（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
√ 　　
可防止液體倒吸！
2.反應(yīng)裝置
一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
思考6：用該裝置制備的氯氣是否純凈、干燥？
否。該裝置制備的Cl2中還含有HCl、H2O(g)
思考7：如何制備出純凈、干燥的氯氣？
需要在發(fā)生裝置和收集裝置間，增加除雜（凈化）裝置。
2.反應(yīng)裝置——除雜裝置
一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
實(shí)驗(yàn)室要根據(jù)制取氣體與雜質(zhì)氣體的性質(zhì)，選擇合適的除雜裝置和除雜試劑。
裝置Ⅰ(洗氣瓶)：盛液體除雜試劑，氣流方向是長管進(jìn)，短管出。
裝置Ⅱ(球形干燥管)：盛固體除雜試劑，氣流方向是粗口進(jìn)，細(xì)口出。
裝置Ⅲ(U形干燥管)：盛固體除雜試劑。
2.反應(yīng)裝置——除雜裝置
一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
實(shí)驗(yàn)室要根據(jù)制取氣體與雜質(zhì)氣體的性質(zhì)，選擇合適的除雜裝置和除雜試劑。
（1）Cl2能溶于水，難溶于飽和食鹽水
（2）HCl易溶于飽和食鹽水
Cl2 (HCl、H2O)
飽和食鹽水
干燥劑
常見干燥劑：濃硫酸、堿石灰（含NaOH、CaO）、生石灰、NaOH固體、P2O5、無水CaCl2、硅膠等。
√ 　　
√ 　　
√ 　　
2.反應(yīng)裝置——除雜裝置
一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
Cl2 (HCl、H2O)
飽和食鹽水
干燥劑
思考8：HCl和H2O除去的先后順序是怎樣的？
先除HCl氣體，再干燥Cl2。
2.反應(yīng)裝置改進(jìn)
一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
注意導(dǎo)氣管的進(jìn)出氣方式。
尾氣處理裝置可以再改進(jìn)為可防倒吸的裝置。
2.反應(yīng)裝置改進(jìn)
一、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法
知識(shí)拓展——氯氣的工業(yè)制法
氯堿工業(yè)
2NaCl + 2H2O === 2NaOH + H2↑ + Cl2↑
電解
電解飽和食鹽水
二、氯離子的檢驗(yàn)
【實(shí)驗(yàn)2-9】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，觀察現(xiàn)象。再分別加入少量稀硝酸，觀察現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)試劑 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)原理
稀鹽酸
NaCl溶液
Na2CO3溶液
二、氯離子的檢驗(yàn)
產(chǎn)生白色沉淀，加入稀硝酸沉淀不溶解
產(chǎn)生白色沉淀，加入稀硝酸后沉淀溶解，產(chǎn)生氣泡
Ag＋＋Cl－==AgCl↓
Ag＋＋Cl－==AgCl↓
2Ag＋＋==Ag2CO3↓
Ag2CO3＋2H+==CO2↑＋H2O
產(chǎn)生白色沉淀，加入稀硝酸沉淀不溶解
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：的存在會(huì)對(duì)Cl-的檢驗(yàn)造成干擾，因此在檢驗(yàn)Cl-時(shí)，一般先加入適量稀硝酸，然后再滴加AgNO3溶液。
二、氯離子的檢驗(yàn)
取樣
加試劑
觀察現(xiàn)象
得出結(jié)論
物質(zhì)檢驗(yàn)的一般步驟
取少量待測(cè)液于試管中
滴入適量稀硝酸酸化，再滴入AgNO3溶液
若產(chǎn)生白色沉淀
則證明待測(cè)液中含有Cl-
思考：酸化的試劑能不能選用稀鹽酸或者稀硫酸？
不能。稀鹽酸酸化，引入Cl-，也會(huì)產(chǎn)生白色沉淀，對(duì)實(shí)驗(yàn)造成干擾。
稀硫酸酸化，引入，會(huì)產(chǎn)生白色的硫酸銀沉淀，對(duì)實(shí)驗(yàn)造成干擾。
課堂訓(xùn)練
1.下列檢驗(yàn)Cl－的方法正確的是（ ）
A.向某溶液中滴加AgNO3溶液，若產(chǎn)生白色沉淀說明該溶液中有Cl－
B.向某溶液中先滴加鹽酸，再滴加AgNO3溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，說明溶液中有Cl－
C.向某溶液中先滴加AgNO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀，再滴加鹽酸，沉淀不消失，說明溶液中有Cl－
D.向某溶液中滴加用HNO3酸化的AgNO3溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，說明溶液中有Cl－
D
A.Ⅰ圖中：如果MnO2過量，鹽酸就可全部消耗
B.Ⅱ圖中：如果倒置的量筒充滿了氯氣，水槽內(nèi)裝滿水，經(jīng)足夠長的時(shí)間光照，量筒內(nèi)最后剩余氣體為HCl和氧氣
C.Ⅲ圖中：生成藍(lán)色的煙
D.Ⅳ圖中：b能褪色，反應(yīng)后將硫酸溶液滴入燒杯中至溶液呈酸性，結(jié)果有Cl2生成
2.某同學(xué)用下列裝置制備并檢驗(yàn)Cl2的性質(zhì)。下列說法正確的是( )
D
3.某學(xué)生設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)裝置用于制備純凈的氯氣。
裝置中有六處錯(cuò)誤，請(qǐng)指出。
①鐵架臺(tái)上缺酒精燈 ②燒杯下缺石棉網(wǎng)
③稀鹽酸改成濃鹽酸 ④長頸漏斗改成分液漏斗
⑤AB裝置互換 ⑥A中導(dǎo)管長進(jìn)短出
本節(jié)內(nèi)容結(jié)束

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