高中化学专题2从海水中获得的化学物质第一单元氯溴碘及其化合物第1课时氯气的生产原理学案苏教版必修1Word文档格式.docx

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结论

（1）

出现爆鸣声

a管中气体为氢气

（2）

产生黄绿色的气体

b管中气体为氯气

（3）

铁棒端溶液变红

石墨棒端溶液不变色

U形管左端溶液显碱性

U形管右端溶液不显碱性

3.实验结论

根据实验推断电解饱和食盐水的产物是H2、Cl2、NaOH溶液。

工业制取氯气的反应原理

（1）工业制取氯气的反应原理：

2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。

（2）氯碱工业：

以电解饱和食盐水为基础制取Cl2等产品的工业。

提醒　工业上电解熔融的NaCl或MgCl2获取Na和Mg，同时得到副产物Cl2。

化学方程式为2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑，MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑。

1．某实验兴趣小组利用如下图所示装置进行电解饱和食盐水并检验其生成物的实验，当图中开关K闭合片刻后，请回答下列问题：

（1）电解饱和食盐水的化学方程式为___________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）a为电源的________（填“正”或“负”）极；

D中收集的气体是______________________。

（3）C试管盛放________________________溶液。

溶液中A电极附近的现象为________________________________________________________________________，

答案　

（1）2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

（2）负　氢气（或H2）

（3）淀粉碘化钾（或淀粉碘化钠等其他合理答案均可）　有气泡产生　溶液由无色变为红色

解析　电解饱和食盐水产生NaOH、H2和Cl2，H2的密度比空气小，只能用向下排空气法收集，所以D中收集的气体是H2，而H2在与直流电源的负极相连的电极上产生，所以a为电源的负极，A极上除了有氢气产生外，溶液中还产生NaOH，所以遇酚酞溶液变红。

b为电源的正极，B极上产生氯气，可以用淀粉碘化钾溶液检验。

易错提醒　在氯碱工业中，必须通电才能实现生成H2、Cl2和NaOH，所以在书写方程式时一定要注明反应条件。

H2在阴极（与电源负极相连的一极）上产生，Cl2在阳极（与电源正极相连的一极）上产生。

二、氯气的实验室制法

实验室制取氯气的装置如下图所示：

（1）反应原理：

___________________________________________________________

________________________________________________________________________（用化学方程式表示）。

（2）实验装置：

气体制备型化学实验装置的设计，要将化学反应原理、气体净化、收集和尾气处理等结合起来。

①填写装置中试剂名称：

C：

______________，D：

____________，F：

____________。

②其中C的作用是除去Cl2中的____________________________________（填化学式，下同）；

D的作用是除去Cl2中的________。

③该装置中收集Cl2使用的是____________法。

还可用排__________________的方法，原因是________________________________________________________________________

④其中F的作用是___________________________________________________________。

⑤检验Cl2是否收集满可用________________________放在集气瓶口，若试纸________，则证明已集满。

答案　

（1）4HCl（浓）＋MnO2MnCl2＋2H2O＋Cl2↑

（2）①饱和食盐水　浓硫酸　氢氧化钠溶液

②HCl　H2O　③向上排空气　饱和食盐水　Cl2在饱和食盐水中的溶解度比较小　④吸收尾气，防止污染空气　⑤湿润的淀粉碘化钾试纸　变蓝

1．制气装置

制取气体的一般流程：

气体发生装置→气体净化装置（除杂、干燥）→气体收集装置→尾气处理装置。

（1）发生装置：

固体＋液体气体。

（2）净化装置：

上图中C、D装置为洗气瓶，组装原则“长进短出”，除杂在前，干燥在后。

2．试剂的选择

选取试剂的主要依据是制取气体的性质。

氯气具有强氧化性，常用氧化Cl－的方法来制取，因此要选用含有Cl－的物质（如盐酸）和具有强氧化性的物质（如MnO2、KMnO4等）来制取。

如

MnO2＋4HCl（浓）△,MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O

3．收集方法

（1）向上排空气法（Cl2密度大于空气）。

（2）排饱和食盐水法（Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去实验过程中挥发产生的HCl气体）。

4．干燥剂的选择

选择气体干燥剂的主要依据是被干燥气体不能与干燥剂反应。

如氯气能与碱反应，所以不能用碱石灰进行干燥，常用浓硫酸、五氧化二磷等进行干燥。

5．验满方法

（1）将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。

（2）将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。

6．尾气处理

Cl2有毒，易污染空气，需用NaOH溶液吸收。

2．

（1）实验室制取Cl2时，下列操作不正确的是__________（填序号）。

①装置Ⅰ可用于制取少量Cl2

②用装置Ⅱ除去Cl2中的少量HCl

③用装置Ⅲ制取Cl2

④用装置Ⅳ干燥Cl2

（2）实验室制取干燥、纯净的氯气，除了二氧化锰、浓盐酸外还需要____________、____________、____________。

（3）已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。

若用如下图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气及验证它与金属的反应。

每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是________（填字母）。

答案　

（1）①②③④

（2）饱和食盐水　浓H2SO4　NaOH溶液　（3）BD

解析　

（1）①实验室制取Cl2用浓盐酸和MnO2反应，而不用稀盐酸；

②除去Cl2中的HCl气体用饱和食盐水，NaHCO3溶液与HCl反应并放出CO2气体，气体应“长进短出”；

③MnO2与浓盐酸需在加热条件下反应；

④干燥Cl2使用浓H2SO4洗气瓶，应“长进短出”。

（2）制取纯净

Cl2还需饱和食盐水除去HCl气体，浓H2SO4干燥Cl2，NaOH溶液除去多余的Cl2。

（3）B处NaOH溶液与Cl2能反应；

D处试管缺少出气导管且应将导管末端通入NaOH溶液中。

思维启迪

1．实验室制备Cl2注意事项

（1）必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应。

（2）为了减少制得的Cl2中HCl的含量，所以加热温度不宜过高，减少HCl的挥发。

（3）实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气。

（4）尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为溶液中Ca（OH）2浓度小，吸收不完全。

2．MnO2与浓盐酸反应特点

（1）浓盐酸中，部分Cl－的化合价升高，4molHCl参加反应，被氧化的Cl－为2mol。

（2）随着反应的进行，盐酸浓度变小，故MnO2足量时，盐酸不能完全反应，反应后溶液为盐酸和MnCl2混合液。

1．下列关于电解饱和食盐水过程的说法正确的是（　　）

A．电解饱和食盐水的工厂要首先将食盐进行除杂

B．与电源正极相连的电极区有NaOH生成

C．与电源负极相连的电极上有氯气生成

D．电解饱和食盐水的过程中Na＋浓度减小

答案　A

解析　根据电解饱和食盐水的装置可知，与电源正极相连的电极区产生Cl2，而与电源负极相连的电极区产生H2和NaOH，故B、C均不正确；

因为Na＋没有参与反应，其物质的量不变，但电解过程中消耗了水，溶液体积减小，Na＋浓度增大，故D不正确。

2．工业上电解饱和食盐水制Cl2和实验室用MnO2与浓盐酸反应制Cl2相同的原理是（　　）

A．都是将负价的氯转变为零价的氯

B．都是将正价的氯转变为零价的氯

C．都是复分解反应

D．都是置换反应

3．欲除去Cl2中的少量HCl气体，可选用（　　）

A．NaOH溶液B．饱和食盐水

C．浓硫酸D．石灰水

答案　B

解析　利用了HCl极易溶于水，而Cl2在饱和食盐水中溶解度很小的原理。

4．实验室制取下列各组气体，所用气体发生装置相同的是（　　）

A．金属锌与硫酸反应制取H2、大理石与稀盐酸反应制取CO2

B．金属锌与硫酸反应制取H2、氯酸钾和二氧化锰混合加热制取O2

C．二氧化锰和浓盐酸混合加热制取Cl2、大理石与稀盐酸反应制取CO2

D．二氧化锰和浓盐酸混合加热制取Cl2、金属锌与硫酸反应制取H2

解析　据反应原理选取相应的装置，二氧化锰和浓盐酸制氯气、氯酸钾与二氧化锰混合制氧气，均需要加热；

A选项中制取H2和CO2的反应均不需要加热。

5．某化学兴趣小组利用MnO2和浓HCl及如图装置制备Cl2。

下列分析中不正确的是（　　）

A．①中可用分液漏斗代替长颈漏斗

B．①中缺少加热装置

C．②中盛放的NaOH溶液可以净化Cl2

D．④中的导管口若连接倒置漏斗可防止倒吸

答案　C

解析　本题考查Cl2的制备，旨在考查学生的实验分析与设计能力。

氯气中混有氯化氢气体，应该用饱和食盐水除去氯化氢，氯化氢和氯气均能与氢氧化钠溶液反应，故B中不能盛放氢氧化钠溶液。

6．下图表示在没有通风橱时制取纯净的氯气设计的装置图，图中A、B是可控制的弹簧铁夹。

（1）烧杯中盛放的液体是________，其作用是________________________，水槽中盛放的液体是________。

（2）简述操作过程：

（从氯气已经产生开始）在收集氯气之前，应______________________________________；

当氯

气纯度合乎要求时，应____________________________________；

当氯气收集完毕时，应____