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1.docx

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1.docx

《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1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《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1.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

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1

第1课时　氯气的生产原理

知识内容

必考要求

加试要求

1.氯气的工业制法。

2．实验室制取氯气的反应原理及其装置。

3．氯气的净化、收集和检验，尾气的处理。

a

a

b

b

b

b

目标

定位

1.知道海水中的丰富资源和氯化钠作为重要工业原料的主要用途。

2．初步认识工业上电解饱和食盐水制取氯气的反应原理。

3．学会实验室制取氯气的方法。

一　氯气的工业制法

1．实验过程

下图为电解饱和食盐水的装置图：

按上图所示装置进行实验。

（1）接通电源，观察食盐水发生的变化。

通电一段时间后，将小试管套在a管上，收集U形管左端产生的气体。

2min后，提起小试管，并迅速用拇指堵住试管口，移近点燃的酒精灯，松开拇指，检验收集到的气体。

（2）取一支小试管，用向上排空气法收集从b管导出的气体，观察收集到的气体的颜色。

（3）关闭电源，打开U形管左端的橡皮塞，向溶液中滴加1～2滴酚酞溶液，观察溶液的颜色。

2．实验分析

实验现象

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。

归纳总结

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．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．下列关于电解NaCl水溶液的说法不正确的是（　　）

A．电解产物为Cl2和Na

B．电解过程中，产生的气体均为无色

C．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，然后滴加酚酞溶液，溶液呈红色

D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，然后滴加酚酞溶液，溶液呈无色

答案　C

解析　电解食盐水可产生NaOH、H2和Cl2，其中Cl2为黄绿色气体；电解一段时间后，溶液中有NaOH生成，滴加酚酞溶液，溶液呈红色，故选C。

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：

___________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（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________；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KI试纸　变蓝

归纳总结

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．注意事项

（1）加药品之前必须检查装置的气密性。

（2）加药品的顺序：

先固体后液体。

（3）实验结束时，应先撤装置末端导管，后撤酒精灯，以防倒吸。

（4）为防止盐酸挥发，应缓缓加热。

[提醒]　

（1）MnO2和稀盐酸不反应，必须用浓盐酸，随着反应的进行，盐酸浓度下降，当转变为稀盐酸时，不再与MnO2反应。

（2）MnO2和浓盐酸反应必须加热，因为在常温下MnO2与浓盐酸几乎不反应。

3．下列说法正确的是（　　）

A．氯气的性质活泼，它与氢气混合后立即发生爆炸

B．检验HCl气体中是否混有Cl2的方法是将气体通入硝酸银溶液

C．浓盐酸在与MnO2共热制取Cl2的实验中只起到还原剂的作用

D．实验室制取氯气时，为了防止环境污染，多余的氯气可以用氢氧化钠溶液吸收

答案　D

解析　A项，与氢气在光照条件发生爆炸，错误；B项，HCl对实验产生干扰，错误；C项，MnO2＋4HCl（浓）MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，盐酸还表现酸性，错误；D项氯气有毒，除去尾气用碱液吸收，正确。

4．下列装置用于二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应制取纯净、干燥的氯气。

（1）在装置A～E中，有①～⑨九个接口，用编号表示仪器的导气管连接顺序依次为____________、____________、____________、____________、__________、__________、____________、____________、____________。

（2）12mol·L－1的盐酸50mL与足量的MnO2在加热条件下反应，可以制得的Cl2的物质的量为__________（填字母）。

A．0.3molB．小于0.15mol

C．在0.15～0.3mol之间D．0.15mol

答案　

（1）①　⑧　⑨　③　②　⑥　⑦　④　⑤

（2）B

解析　

（1）本实验要求制取纯净、干燥的Cl2，设计实验步骤如下：

制Cl2―→除杂（除HCl，选用饱和食盐水）―→干燥（选用浓H2SO4）―→收集（向上排空气法）―→尾气吸收（选用NaOH溶液）。

（2）n（HCl）＝12mol·L－1×0.05L＝0.6mol，根据化学方程式MnO2＋4HCl（浓）MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，如果完全反应将生成0.15molCl2，而实际上随着反应的进行，盐酸的浓度越来越小，而稀盐酸和MnO2不反应，所以得到的Cl2的物质的量必定小于0.15mol。

1．下列装置可应用于实验室制氯气并回收二氯化锰的实验，能达到实验目的的是（　　）

A．用装置甲制取氯气

B．用装置乙除去氯气中的少量氯化氢

C．用装置丙分离出MnCl2溶液中的固体MnO2

D．用装置丁称得回收的二氯化锰质量为5.36g

答案　C

解析　二氧化锰与浓盐酸反应需要加热，图中仪器没有加热装置，A错误；氯气、氯化氢都能与碳酸氢钠溶液反应，都能被碳酸氢钠溶液吸收，B错误；MnCl2溶液中的MnO2为固体，分离二者用过滤方法，C正确；托盘天平精确度为0.1g，D错误。

2．实验室用二氧化锰和浓盐酸来制取氯气，主要操作步骤为①将圆底烧瓶固定在铁架台上；②把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯确定铁圈的高度、固定铁圈放好石棉网；③用药匙向圆底烧瓶中加入MnO2，再向分液漏斗中加浓盐酸，并将导管放入集气瓶中；④检查装置的气密性；⑤在圆底烧瓶上装好分液漏斗，连接好导气管。

操作步骤排序正确的是（　　）

A．②③④①⑤B．②①③⑤④

C．②①⑤④③D．②①③④⑤

答案　C

解析　装置的安装顺序为“由下而上，由左向右”，另外需注意的是加入药品前应先检查装置的气密性，根据这两点不难得出选项C正确。

3．下列关于氯气制备原理的说法中不正确的是（　　）

A．电解饱和食盐水制氯气时，与电源正极相连的碳棒上方充满黄绿色气体

B．工业上制取氯气的原料是饱和食盐水

C．实验室制法和工业制法的反应实质是相同的

D．实验室制取氯气时最好大火加热使温度迅速升高

答案　D

解析　电解饱和食盐水制氯气时，Cl－在与电源正极相连的碳棒上转化为Cl2，A项正确；浓盐酸具有挥发性，实验室制取氯气时应缓缓加热以减少氯化氢的损失，D项错误。

4．下列装置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是常见的气体发生装置，装置Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ是气体收集装置。

回答下列问题：

（1）若用MnO2与浓盐酸反应制取氯气，应选用气体发生装置________，用化学方程式表示制取氯气的反应原理：

________________________________________________________________________。

（2）若选用装置Ⅳ为氯气的收集装置，应该在试管口放置一团棉花，该棉花团应用________溶液浸湿，用化学方程式表示其作用______________________________________________。

（3）若选用装置Ⅴ为氯气收集装置，则氯气应从________口通入。

（4）若选用装置Ⅵ为氯气的收集装置，则水槽中的溶液为________。

答案　

（1）Ⅰ　MnO2＋4HCl（浓）MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

（2）氢氧化钠（或碳酸钠等碱性溶液）　2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O

（3）A

（4）饱和食盐水

解析　依据反应原理，选用装置Ⅰ为氯气发生装置，用向上排空气法或排饱和食盐水法收集氯气，用NaOH溶液吸收氯气。

5．下图表示在没有通风橱时制取纯净的氯气时设计的装置图，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________________________________________________________________________。

（3）将8.7gMnO2与含HCl14.6g的浓盐酸共热制Cl2，甲同学认为可制得Cl27.1g，乙同学认为制得Cl2的质量小于7.1g，你认为__________（填“甲”或“乙”）同学正确，原因是___