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文档格式.docx

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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＋2H2O

2NaOH＋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）＋MnO2

MnCl2＋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

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

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

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

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________________________________________________________________________。

答案　

（1）NaOH溶液　吸收多余的Cl2　饱和食盐水

（2）打开B夹，关闭A夹　打开A夹，关闭B夹　关闭A夹，打开B夹

（3）乙　①浓盐酸易挥发；

②随着反应进行，浓盐酸浓度会降低，稀盐酸将不再反应

解析　用饱和食盐水可洗去Cl2中混有的HCl，又使Cl2损失较少，故可用排饱和食盐水法收集Cl2。

处理制Cl2的尾气最好的试剂是强碱溶液。

由于浓盐酸会挥发，稀盐酸不能反应，故用浓盐酸制Cl2时，HCl不能完全反应。

课时作业

[经典基础题]

1．许多国家十分重视海水资源的综合利用。

不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是（　　）

A．氯、溴、碘B．钠、镁、铝

C．烧碱、氢气D．食盐、淡水

解析　从海水中获得Cl2、Br2、I2、Na、Mg、Al、H2等单质都必然要发生化学反应，故A、B、C项不合题意。

海水蒸馏（物理变化）可以获得淡水，海水蒸发（物理变化）可以获得食盐。

B．电解过程中能产生黄绿色气体

C．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，然后滴加石蕊溶液，溶液呈蓝色

D．用排水集气法可以收集到较纯净的氢气

解析　电解NaCl水溶液的反应式：

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，反应过程中阳极产生了黄绿色的气体，阴极生成了难溶于水的无色气体（H2），可用排水法收集；

阴极生成NaOH使溶液呈现碱性，能使石蕊变蓝。

A项错误，电解熔融的NaCl（无水时）才得到Cl2和Na：

2NaCl（熔融）

2Na＋Cl2↑（这是钠的工业制法）。

3．某同学利用如图所示装置电解饱和食盐水，他在导气管b处收集到的气体不具有的特征是（　　）

A．呈黄绿色B．有毒

C．密度小于空气D．刺激性气味

解析　电解饱和食盐水时，Cl－在与电源正极相连的碳棒上转化为Cl2，该气体的密度大于空气。

4．下列关于实验室制氯气的说法中不正确的是（　　）

A．该反应中氯元素的化合价升高

B．如果MnO2足量，浓盐酸中的HCl一定全部转化为Cl2

C．NaOH溶液的作用是吸收多余的Cl2

D．从圆底烧瓶导出的气体中很可能含有氯化氢

答案　B

解析　只有浓盐酸才能和MnO2反应，随着反应进行，浓盐酸变为稀盐酸，而导致一部分HCl不能转化为Cl2，B项错；

浓盐酸具有挥发性，会挥发出氯化氢气体，D项对。

5．实验室制取氧气的试管壁沾附有MnO2，除去MnO2可用的试剂是（　　）

A．蒸馏水B．KOH溶液

C．稀盐酸D．热的浓盐酸

解析　联想实验室制备氯气的原理，本题实质上考查该反应的发生条件，即MnO2可以在加热的条件下与浓盐酸反应生成氯气，D选项正确。

6．实验室制备氯气的装置如下图所示。

图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置，其中错误的是（　　）

A．①B．②C．③D．④

解析　装置③的导气管长短错误，应长进短出。

7．用惰性电极电解未精制的饱和食盐水，食盐水装在U形管内。

结果很快在某一电极附近出现食盐水浑浊现象。

造成浑浊的难溶物主要是（　　）

A．碳酸镁B．硫酸钡

C．氢氧化镁D．碳酸钡

解析　食盐中含有Ca2＋、Mg2＋等离子，Mg2＋与电解质在阴极产生的OH－作用产生Mg（OH）2沉淀。

8．下列关于电解NaCl水溶液的叙述中正确的是（　　）

A．电解时在阳极上得到氯气，在阴极上得到金属钠

B．若在阳极附近用湿润的淀粉KI试纸检验气体，试纸变蓝

C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色

D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性

解析　电解NaCl水溶液时，与电源负极相连的电极产生氢气和氢氧化钠，与电源正极相连的电极即阳极产生氯气，在与电源正极相连的电极即阳极附近用湿润的淀粉KI试纸检验气体，试纸变蓝色（2KI＋Cl2===2KCl＋I2）。

电解反应式为2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，电解后的溶液呈碱性。

9．将0.15mol的MnO2与过量的12mol·

L－1的浓盐酸反应，和50mL12mol·

L－1的浓盐酸与足量的MnO2反应两者产生的Cl2相比（其他反应条件相同）（　　）

A．一样多B．前者较后者多

C．后者较前者多D．无法比较

解析　注意MnO2与浓盐酸的反应过程，当浓盐酸少量时，随着反应的进行，浓盐酸变成稀盐酸，稀盐酸与MnO2不反应，则依据化学方程式可知，0.15mol的MnO2与过量的12mol·

L－1的浓盐酸反应，可产生0.15mol的氯气，50mL12mol·

L－1的浓盐酸中HCl的物质的量为0.6mol，当MnO2足量时，0.6molHCl不能反应完全，则产生的氯气小于0.15mol，B选项正确。

10．下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验，能达到实验目的的是（　　）

C．用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液

D．用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·

4H2O

解析　A项，MnO2固体与浓HCl要在加热条件下发生反应制取Cl2，缺少加热装置；

B项，除去Cl2中混有的HCl气体，应将混合气体从长导气管通入盛有饱和食盐水的洗气瓶洗气，较纯净的气体从短导气管流出，选用饱和NaHCO3溶液，可使Cl2中混入CO2气体；

C项，制取Cl2实验结束后，将剩余物过滤除去未反应的MnO2，得到MnCl2溶液，从而回收MnCl2；

D项，MnCl2为强酸弱碱盐，易发生水解反应，直接蒸发溶剂，不能得到纯净的MnCl2·

4H2O。

[能力提升题]

11．某研究性学习小组设计了用氧化浓盐酸的方法制取氯气的实验，其实验装置如下图：

（1）写出圆底烧瓶中发生反应的化学方程式：

__________________________________

（2）如果将过量的二氧化锰与20mL12mol·

L－1的盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气明显少于0.06mol。

其主要的原因有

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________。

（3）L的作用是____________________________________________________________；

B的作用是_______________________________________________________________。

（4）为了提高浓盐酸的利用率，你对实验的建议是________________________________

答案　

（1）MnO2＋4HCl（浓）

（2）①反应中HCl消耗，盐酸变稀，稀盐酸不能与MnO2反应　②加热时有部分HCl挥发而损失

（3）恒压条件下确保浓盐酸能顺利滴加　利用Cl2在饱和食盐水中溶解度很小的性质而贮存Cl2

（4）将浓盐酸慢慢滴下；

加热时用小火慢慢加热等

解析　实验室制取Cl2时，使用浓盐酸和MnO2加热时反应，随着反应进行，浓盐酸变稀，反应停止；

另外浓盐酸挥发，也导致其浓度降低，因此为防止浓盐酸挥发，可将浓盐酸慢慢滴下，同时用小火慢慢加热。

12．某同学设计了如图所示的一个电解氯化钠溶液的装置图，a为饱和食盐水，X、Y是两个石墨石极，通过导线与直流电源相连。

实验开始时，同时向U形管两边各滴入几滴酚酞溶液，请回答下列问题：

（1）在X电极附近观察到的现象是_____________________________________________。

（2）检验Y电极反应产物的方法是_____________________________________________。

（3）电解总反应的化学方程式为_______________________________________________。

答案　

（1）放出无色气体，溶液变红

（2）把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极一侧的支管口，试纸变蓝

（3）2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

13．下图是用KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。

装置B、C、D的作用分别是

B________________________________________________________________________；

C________________________________________________________________________；

D________________________________________________________________________。

答案　向上排空气收集氯气　安全瓶作用，防止D中的液体倒吸入B中　吸收尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境