資源簡介

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走進奇妙的化學世界
必修第一冊
第二章 海水中的重要
元素——鈉和氯
第二節 氯及其氧化物
第3課時 氯氣的實驗室制法
氯氣的發現應該歸功于瑞典化學家舍勒，舍勒發現氯氣是在1774年，當時他正在研究軟錳礦(即二氧化錳)，當他使軟錳礦與濃鹽酸混合并加熱時，產生了一種有強烈刺激性氣味的黃綠色氣體，這種氣體就是氯氣。
現在這種方法仍然是實驗室制取氯氣的重要方法之一
舍勒是怎樣在實驗室制取氯氣的
加熱
Cl2
軟錳礦(MnO2)
濃鹽酸(HCl)
MnO2 + 4HCl(濃) MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
△
學習
目標
PART
01
PART
02
第3課時
氯氣的實驗室制法
能根據物質的性質和物質間的轉化關系設計方案制備氯氣
掌握氯氣的實驗室制法
氯氣的實驗室制法
藥品：
軟錳礦MnO2
+
鹽酸
加熱
原理：
MnO2 + 4HCl(濃) MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
△
+4 -1 +2 0
濃鹽酸的作用：
還原性、酸性
討論1：寫出對應離子方程式。
MnO2 + 4H+ + 2Cl- ==Mn2+ + Cl2↑ + 2H2O
△
注意：①反應物要用濃鹽酸； ②此反應必須加熱。
討論3：請你分析這個反應中，兩種藥品的作用。若實驗室缺少MnO2或者濃鹽酸，可以用什么藥品替代？
MnO2 + 4HCl(濃) MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
△
討論2：足量MnO2和含4x36.5gHCl的濃鹽酸加熱制得Cl2的質量　　(填“小于”“等于”或“大于”) 71g，
原因：
隨著反應進行，濃鹽酸變稀
(鹽酸當稀到一定程度不再與足量MnO2反應)
小于
實驗室中還可以用KMnO4、K2Cr2O7等強氧化劑和濃鹽酸來制取Cl2。
K2Cr2O7 + 14HCl(濃) = 2KCl + 2CrCl3 + 3Cl2↑ + 7H2O
2KMnO4 + 16HCl(濃) = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O
+6
+7
+3
+2
知識拓展：在舍勒的基礎上，法國化學家貝托萊（1748-1822）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
請從氧化還原反應與離子反應的本質分析上述反應發生的原理。
(1)應用上述裝置（如右圖）能否收集到純凈干燥的氯氣？如果不能，雜質是什么。
雜質HCl氣體和水蒸氣。
(2)如果要除去以上兩種雜質，得到純凈干燥的氯氣，需要選擇何試劑？
Cl2（HCl、 H2O）
飽和食鹽水
濃硫酸
資料信息：已知Cl2能溶于水，常溫常壓下，在水中的溶解度約為1:2；某實驗測得，在飽和食鹽水中的溶解度約為1:1；HCl極易溶于水，常溫常壓下，在水(飽和食鹽水)中的溶解度約為1:500。
不能。濃鹽酸會揮發，且含有水蒸氣。
【思考與討論】
(3)請根據以上除去氯氣中選擇兩種雜質試劑，選擇需要增加的裝置？
√
【改進裝置】
除HCl雜質
干燥Cl2
收集
氣體
吸收Cl2
飽和NaCl
濃H2SO4
濃NaOH
(1)請觀察右邊裝置，NaOH溶液的作用是什么？
提示：濕潤的KI淀粉試紙變藍：
Cl2 + 2KI =2KCl + I2
提示：吸收多余的氯氣，防止污染環境：
Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O
(2)如何確定氯氣已經收集滿？
【思考與討論】
實驗中加熱溫度不宜過高，為什么？
避免Cl2中混有大量的HCl雜質。
發生裝置
除雜裝置
收集裝置
尾氣處理裝置
Cl2 (HCl、H2O)
Cl2 (H2O)
Cl2
氣體成分：
氯氣的實驗室制法
總結：
氯氣的實驗室制法
小結：
制備氣體
發生裝置
收集裝置
反應物：MnO2 (s) 、
濃鹽酸 (aq)
反應條件：加熱
固液加熱
產物：Cl2
性質：ρ氯氣＞ρ空氣
溶于水
與水反應
向上排空氣法
【化學與生活】
在清掃廁所時，清潔人員誤以為浴廁清潔劑（主要成分是鹽酸）與漂白液混合，清潔效果會更強，結果混合后產生氯氣，并冒出大量濃煙。
請嘗試寫出產生氯氣的化學方程式。
2HCl＋ NaClO = NaCl＋H2O＋ Cl2↑
氣體 制取原理（方程式） 反應物狀態 反應 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
回顧初中所學的氧氣、二氧化碳等氣體的實驗室制取方法，將相關內容填入下表。討論氯氣的制備裝置和它們一樣嗎？如果一樣，屬于哪一種？如果不一樣，請類比歸納氯氣的制備裝置。
(1)依據實驗室O2與CO2制取、收集方法，請你觀察這些裝置有什么特點？
Zn與H2SO4反應制取H2
加熱KMnO4
制取O2
CaCO3與鹽酸反應制取CO2
(2)根據上述裝置圖歸納氧氣、二氧化碳是怎樣收集的？依據是什么？
提示：氧氣用了排水法收集，二氧化碳和氯氣都用了向上排空氣法收集。
小結： 依據氣體的密度、氣體在水中的溶解性，以及是否與水反應，選擇收集裝置。
【思考與討論】
結合O2、CO2等氣體的實驗室制取方法，討論：
設計實驗室制取氣體的裝置時，應考慮哪些方面？
考慮 裝置的選取依據 和 裝置的連接順序：
1) 發生裝置
反應物狀態
反應條件
2) 凈化裝置
除雜、干燥
3) 收集裝置
氣體的密度
氣體的溶解性
4) 尾氣處理
氣體的性質
(1)氣體發生裝置
選用依據
反應物狀態
反應條件
固體加熱型
固液不加熱型
H2、CO2等
液-固、液-液加熱型
Cl2等
O2等
(2) 凈化裝置
除雜/干燥裝置
液態試劑
固態試劑
常見干燥劑：
濃硫酸、堿石灰、NaOH(S）、
、CaO、無水CaCl2 等
(3) 收集裝置
① 排空氣法：
② 排水法：
(4) 尾氣處理裝置
① 吸收式：
吸收溶解度較大氣體 (如NH3、HCl等)，要加裝 安全瓶 或 防倒吸 裝置，如：
② 燃燒式/收集式：
發生裝置
除雜裝置(如需要)
收集裝置
尾氣處理裝置
(如需要)
反應物狀態、反應條件
氣體及所含雜質的性質
氣體的密度、氣體在水中溶解性、是否與水反應等
氣體的性質
選擇和組裝實驗室制取氣體的裝置時，應該考慮裝置的選取依據和連接順序。
總結：
實驗目的
實驗室制取純凈干燥的氯氣
反應原理
核心元素→類別、化合價變化→試劑選擇
MnO2 + 4HCl(濃) MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O
裝置設計
發生→除雜(如需要)→收集→尾氣處理(如需要)
操作事項
藥品加入的順序，化學反應條件的控制等
△
氯氣的實驗室制法
方法總結：
1.據臺灣媒體報道，北縣中和市錦和中學的部分學生，在清掃廁所時誤以為浴廁清潔劑（主要成分是鹽酸）與漂白液混合，清潔效果會更強，結果混合后產生氯氣，并冒出大量濃煙，九名學生疑似氯氣吸入過多，身體不適被送往雙和醫院，診治后幸無大礙。 請嘗試寫出產生氯氣的化學方程式。
2HCl＋ NaClO = NaCl＋H2O＋ Cl2↑
2.實驗室制取并收集氯氣，有關描述正確的是(　　)
A．發生裝置應先加熱再逐滴加入濃鹽酸
B．飽和食鹽水可以用飽和碳酸氫鈉溶液代替
C．若用稀鹽酸代替濃鹽酸不能制得氯氣，說明濃鹽酸的氧化性較強
D．可以通過觀察集氣瓶中氣體的顏色判斷氯氣是否收集滿
D
3.實驗室中為進行有關氯氣的性質實驗，需要4瓶體積為100mL的氯氣。(常溫下，氯氣的密度為2.91 g/L。)
(1)制取4瓶氯氣，理論上需要MnO2的質量是多少
(2)實際稱取的MnO2固體的質量必須適當多于理論量，主要原因是什么
MnO2 + 4HCl(濃) MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
【答案】1.426g 實際稱取的MnO2固體的質量必須適當多于理論量
【解析】需制備氯氣0.1×2.91×4=1.164g，根據反應方程式可計算需要MnO2的質量是1.426g。實際實驗中不能實現全部轉化，要考慮損耗，所以實際稱取的MnO2固體的質量必須適當多于理論量。
4.(1)在實驗室中用濃鹽酸與MnO2共熱制取Cl2并進行相關實驗。
下列收集Cl2的正確裝置是__________。
C
2.對比上述C裝置與教材中氯氣收集的裝置，有什么區別，哪個更合理。
C裝置更合理。因為氯氣和氫氧化鈉反應后，會導致導管口壓強減小，容易產生倒吸。
謝謝欣賞

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