第一單元

氯氣及氯的化合物

蘇教版高中化學（必修一）同步教學課件專題3

從海水中獲得的化學物質

第1課時

氯氣的發現與制備

1.知道海水中蘊藏著豐富的資源和氯化鈉作為重要工業原料的主要用途。

2.學會驗室制取氧氣的方法，通過分析、推理設計實驗并完成實驗。3.初步認識工業上電解飽和鹽水制取氯氣的反應原理。4.發展對化學實驗探究的興趣，養成嚴謹求實的科學態度，增強合作探究和勇于創新的意識。第一次世界大戰中，氯氣被德國人用于戰場，當毒氣彈爆炸后，氯氣隨風飄散，英法聯軍頃刻死亡上萬。氯氣被人吸入后，可迅速附著于呼吸道黏膜，之后可以導致人體支氣管痙攣、支氣管炎、支氣管周圍水腫、充血和壞死。呼吸道黏膜受刺激，可造成局部平滑肌痙攣，再加上黏膜充血、水腫及灼傷，可引起嚴重的通氣障礙。人吸入濃度為每立方米2.5毫克的氯氣時，就會死亡。

海水中蘊含豐富的氯元素，它主要以氯化鈉、氯化鎂等氯化物的形式存在。氯元素在自然界的存在形式一.氯氣的發現

海水中含有大量的氯元素，但其單質氯氣的化學性質非?；顫?，在自然界中不存在游離態的氯，都以化合態的形式存在。軟錳礦

1774年,瑞典化學家舍勒在研究軟錳礦時，把濃鹽酸與軟錳礦混合在一起加熱，意外地發現了一種黃綠色氣體。1810年，英國化學家戴維將這種元素命名為Chlorine,這個名稱來自希臘文，有“綠色”的意思。我國早年將其譯成“綠氣”，后改為氯氣。二.氯氣的實驗室制備化學方程式：________________________________________1.實驗原理MnO2＋4HCl(濃)==MnCl2＋Cl2↑＋2H2O△

根據反應原理，你認為所制取的氯氣中可能存在哪些雜質氣體？應如何除去這些雜質獲得純凈的氯氣？（資料：氯氣可溶于水，但難溶于飽和食鹽水；HCl極易溶于水。）飽和食鹽水：除HCl氣體濃硫酸：除水蒸汽裝配原則：先洗氣后干燥；長進短出。

你認為上圖所示氯氣的制備裝置可分為幾個部分？各部分所起的作用分別是什么？發生裝置凈化裝置收集裝置尾氣處理裝置(針對有毒氣體)固+液加熱型2.實驗裝置燒杯中盛放的液體是______________該液體的作用是______________________________向___排空氣法(氯氣密度大于空氣)上黃綠NaOH溶液3.收集方法4.驗滿方法觀察到集氣瓶中充滿_____色氣體，則證明已集滿。5.尾氣處理吸收過量的氯氣，防止污染環境.（1）必須用濃鹽酸與MnO2反應制Cl2，MnO2與稀鹽酸不反應。隨著反應的進行，濃鹽酸變為稀鹽酸時，反應停止，故鹽酸中的HCl不可能全部參加反應。

6.注意事項：（2）此反應必須加熱，加熱溫度不宜過高，減少HCl的揮發。

（3）制取的氯氣有毒，且在加熱時易逸出，所以應選用分液漏斗，而不用長頸漏斗。

（4）實驗結束后，先使反應停止并排出裝置中殘留的Cl2，再拆卸裝置，避免污染空氣。

（5）Cl2有毒，必須有尾氣吸收，尾氣處理溶液不能用澄清石灰水吸收Cl2，因為澄清石灰水中Ca(OH)2濃度小，吸收不完全。

固+液型固+固加熱型（1）、除了固+液加熱型，你還學過哪些氣體發生裝置？（2）、你認為在制備氯氣時使用分液漏斗有哪些優點？a、控制藥品的用量和滴加速度b、防止氣體泄漏即時理解：（3）、你認為收集氯氣除了向上排空氣法，還有什么方法？（4）、使用濃鹽酸與足量的MnO2共熱制氯氣，實際產生的氯氣總比理論值低，其主要原因什么？向上排空氣排飽和食鹽水法

稀鹽酸與MnO2不反應，隨著反應的進行，濃鹽酸的濃度逐漸減小，故HCl不能完全反應。（5）.利用上述裝置收集的Cl2純凈嗎？有什么雜質？若得到干燥純凈Cl2上述裝置如何改進？上述裝置收集的Cl2不純，有HCl和H2O(g)。在上述裝置A、B之間依次連接盛有飽和食鹽水的洗氣瓶除HCl和盛有濃H2SO4的洗氣瓶干燥Cl2干燥Cl2除去Cl2中的HCl氣體(6).根據實驗室MnO2

氧化濃鹽酸制氯氣及氧化還原反應的原理，思考是否可以用其它物質代替MnO2或濃鹽酸？①實驗室制氯氣時，氧化劑MnO2還可以用其它能氧化濃鹽酸中的氯離子的氧化劑（相同條件下，氧化性強于MnO2）代替。②常見的氧化劑有：KMnO4、KClO3、NaClO、Ca(ClO)2等。2KMnO4＋16HCl(濃)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2OKClO3+6HCl（濃）=KCl+3Cl2↑+3H2ONaClO＋2HCl（濃）=NaCl＋H2O＋Cl2↑③濃鹽酸也可以用NaCl和濃硫酸代替。反應的總化學方程式：MnO2＋2NaCl+H2SO4（濃）===

MnSO4+Cl2↑＋2H2O△2H2O+2NaCl==H2↑

+Cl2↑

+2NaOH通電陽極：Cl2陰極：NaOH、H2飽和食鹽水NaOH溶液鐵棒石墨棒ab吸收多余氯氣1.原理：電解飽和食鹽水2.裝置：三.工業制取氯氣3.流程：(1)接通電源，觀察鐵棒和石墨棒上發生的變化。通電一段時間后，將小試管套在a管上，收集U形管左端產生的氣體。2min后，提起小試管，并迅速用拇指堵住試管口，移近點燃的酒精燈，松開拇指，檢驗收集到的氣體。(2)取一支小試管，用向上排空氣法收集從b管導出的氣體，觀察收集到的氣體的顏色。

(3)關閉電源，打開U形管左端的橡皮塞，向溶液中滴加1～2滴酚酞溶液，溶液的顏色的變化。陰極陽極實驗操作實驗現象實驗結論發出爆鳴聲與電源負極相連的鐵棒上逸出________用向上排空氣法收集b導管處的氣體，觀察氣體顏色氣體呈______色與電源正極相連的石墨棒上逸出_______氫氣黃綠氯氣溶液呈______色U形管左端溶液中有________產生紅NaOH（1）實驗現象：（2）實驗結論：陰極（鐵釘）：溶液變為紅色，鐵釘上有氣泡產生，點燃發出爆鳴聲。陽極（石墨棒）：石墨棒上有氣泡產生，該氣體能使濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍。陰極（鐵釘）：有NaOH、H2產生。陽極（石墨棒）：有Cl2產生。4.請根據實驗現象推斷，電解飽和食鹽水得到了哪些產物？你推斷的依據是什么？5.注意事項：(1)．在氯堿工業中，必須通電才能實現生成H2、Cl2和NaOH，所以在書寫方程式時一定要注明反應條件。

(2)．H2在陰極(與電源負極相連的一極)上產生，Cl2在陽極(與電源正極相連的一極)上產生，NaOH在產生H2的一側產生。相同狀況下，陰、陽兩極上產生氣體的體積比為1∶1。

(3)．用U形管電解飽和食鹽水，將產生的H2與Cl2分離，防止混合而發生爆炸。

4．檢驗Cl2的反應為Cl2＋2KI===2KCl＋I2，淀粉遇I2變藍。經典例題例1.下列有關實驗室制取氯氣的說法不正確的是(

)A．二氧化錳和稀鹽酸在加熱條件下反應生成氯氣B．常用濃硫酸作Cl2的干燥劑C．多余的氯氣可用氫氧化鈉溶液吸收D．收集氯氣用向上排空氣法【解析】實驗室制備氯氣用濃鹽酸，二氧化錳和稀鹽酸不反應，A錯誤；濃硫酸能吸收水蒸氣且和氯氣不反應，所以實驗室制取氯氣時用濃硫酸作干燥劑，B正確；氯氣和氫氧化鈉反應生成水、氯化鈉和次氯酸鈉，可用氫氧化鈉溶液吸收氯氣，防止污染環境，C正確；氯氣的密度大于空氣，用向上排空氣法收集，D正確。A例2.下列關于氯氣制取方法的說法中，不正確的是(

)A．電解飽和食鹽水制氯氣時，與電源正極相連的石墨棒上方充滿黃綠色氣體

B．工業上用電解飽和食鹽水的方法制取氯氣的同時得到燒堿

C．實驗室制氯氣和電解飽和食鹽水制氯氣反應原理不同

D．實驗室制取氯氣時最好大火加熱使溫度迅速升高【解析】A.電解飽和食鹽水制氯氣時，與電源負極相連的石墨棒上生成氫氣，氯氣在陽極生成，故A正確;B.電解飽和食鹽水，可生成氯氣、氫氣、氫氧化鈉等，制取氯氣的同時得到燒堿，故B正確;C.電解飽和食鹽水產生氫氧化鈉和氯氣、氫氣，反應條件是電解，實驗室制取氯氣的反應物是二氧化錳和濃鹽酸，產物是氯化錳和氯氣、水，條件是加熱，故C正確;D.氯化氫易揮發，溫度過高會加速氯化氫揮發，故D錯誤;故選:D。D例3.下列裝置中能驗證氯化鈉溶液(含酚酞)電解產物的裝置是(電極均為石墨，Cl2能使淀粉-KI溶液變藍)(

)【解析】向下排空氣法收集的是氫氣,故電源的左端是負極,右端是正極,A、C錯誤;淀粉碘化鉀溶液變藍可證明有氯氣產生,氫氧化鈉溶液不能驗證CI,的產生,B錯誤,D正確。D例4.某化學小組用下圖所示裝置制取干燥、純凈的氯氣，下列說法不正確的是(

)A．該裝置圖中至少存在兩處明顯錯誤B．燒瓶中的MnO2可換成KMnO4C．在乙后連一盛有飽和食鹽水的燒杯可進行尾氣處理D.在集氣瓶的導管口處放一片濕潤的淀粉－KI試紙可以驗證是否有氯氣逸出【解析】缺少酒精燈、除雜裝置和尾氣處理裝置,A正確;KMnO能將HCI氧化生成Cl,且不需要加熱,B正確;Cl,與NaCl不反應且Cl?在飽和食鹽水中溶解度很小,所以不能用飽和食鹽水吸收氯氣,C錯誤;Cl,可氧化Г生成I,使淀粉-KI試紙變藍,D正確。C例5.實驗室中常用MnO2與濃鹽酸反應制取氯氣,實驗裝置如下圖所示:(1)圓底燒瓶中發生反應的化學方程式是

。

(2)如果將過量二氧化錳與20mL12mol·L-1的鹽酸混合加熱,充分反應后生成的氯氣明顯少于0.06mol。其主要原因有:①

,

②

。

(3)為了提高濃鹽酸的利用率,你對實驗的建議是

。

(4)實驗結束清洗儀器時,為了減少燒瓶中殘留氯氣對環境的污染,可以向燒瓶中加入的溶液是

。

【答案】(1)MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O(2)①加熱使HCl大量揮發②鹽酸濃度變小后不再發生反應(3)將濃鹽酸慢慢滴下;加熱時用小火(4)NaOH溶液

【解析】題目所給鹽酸中HCl的物質的量是0.24mol,但由于濃鹽酸具有揮發性,且隨著反應的不斷進行,鹽酸的濃度越來越小,變為稀鹽酸后不再與MnO2反應,所以產生的Cl2的物質的量小于0.06mol。1.了解海水中蘊藏著豐富的資源和氯化鈉作為重要工業原料的主要用途。

2.學習驗室制取氧氣的方法，通過分析、推理設計實驗并完成實驗。3.初步認識工業上電解飽和鹽水制取氯氣的反應原理。課堂小結你學會了嗎？隨堂練習1.關于電解氯化鈉溶液,下列敘述正確的是()A、電解時在陽極得到氯氣,在陰極得到金屬鈉B、在陰極附近有黃綠色的氣體產生C、若在陰極附近的溶液中滴入酚酞溶液,溶液呈無色D、在陰極附近有無色的氣體產生【解析】A、電解氯化鈉溶液，在陽極氯離子失電子得到氯氣，在陰極氫離子得電子得到氫氣，故A錯誤;B、在陽極上是陰離子氯離子失電子的反應，電極附近有黃綠色的氣體氯氣產生，故B正確;C、在陰極氫離子得電子得到氫氣，附近產生氫氧化鈉溶液，向其中滴入酚酞溶液，溶液呈紅色，故C錯誤;D、電解一段時間后，所得的電解質溶液是氫氧化鈉溶液，將電解液全部轉移到燒杯中，會顯示堿性，故D錯誤.故選B.D2.已知：氯氣能與NaOH溶液反應。下列裝置能達到實驗目的的是(

)【解析】實驗室用MnO2和濃鹽酸共熱制氯氣，A項錯誤；Cl2和HCl的混合氣體通過飽和NaHCO3溶液時，HCl會和NaHCO3反應生成CO2，引入新的雜質，B項錯誤；氯氣的密度比空氣的大，用C項裝置收集氯氣時，應是長管進、短管出，C項錯誤。D3.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(

)【解析】集氣瓶中使用單孔橡膠塞塞緊，只能進氣，不能排氣，則瓶內壓強增大到一定程度，可能將橡膠塞壓出，A錯誤；因為Cl2比空氣的密度大，Cl2應從短管進，B錯誤；該裝置既能收集Cl2，又能進行尾氣處理且防倒吸，C正確；由于Cl2和NaOH溶液反應，所以不能收集到Cl2，D錯誤。C4.某化學興趣小組利用MnO2和濃鹽酸及如圖裝置制備氯氣。下列分析中不正確的是(

)A．①中可用分液漏斗代替長頸漏斗B．①中缺少加熱裝置C．②中盛放的NaOH溶液可以凈化氯氣D．④中盛放的NaOH溶液可以吸收尾氣【解析】①中可用分液漏斗代替長頸漏斗，避免鹽酸揮發，氣體逸出，同時便于控制反應速率，A正確；二氧化錳和濃鹽酸需要加熱才能反應生成氯氣，需要添加加熱裝置，B正確；②中盛放的NaOH溶液吸收氯氣，不能凈化Cl2，可以用飽和食鹽水凈化氯氣，C錯誤；氫氧化鈉溶液與氯氣反應，可以吸收氯氣，防止污染空氣，D正確C5.下列有關實驗室制取氯氣的說法不正確的是(

)A．二氧化錳和稀鹽酸在加熱條件下反應生成氯氣B．常用濃硫酸作Cl2的干燥劑C．多余的氯氣可用氫氧化鈉溶液吸收D．收集氯氣用向上排空氣法【解析】實驗室制備氯氣用濃鹽酸，二氧化錳和稀鹽酸不反應，A錯誤；濃硫酸能吸收水蒸氣且和氯氣不反應，所以實驗室制取氯氣時用濃硫酸作干燥劑，B正確；氯氣和氫氧化鈉反應生成水、氯化鈉和次氯酸鈉，可用氫氧化鈉溶液吸收氯氣，防止污染環境，C正確；氯氣的密度大于空氣，用向上排空氣法收集，D正確。A6.欲除去Cl2中少量的HCl氣體,可選用(

)。A.NaOH溶液 B.飽和食鹽水C.濃硫酸D.石灰水【解析】HCl極易溶于水,而Cl2在飽和食鹽水中溶解度很小,利用飽和食鹽水可除去Cl2中少量的HCl氣體。B7.某實驗室的尾氣中含有較多的氯氣,要吸收這些尾氣,下列試劑最適合的是(

)。A.飽和石灰水 B.飽和食鹽水C.自來水 D.燒堿溶液【解析】雖然氯氣能與飽和石灰水反應,但相同條件下,氫氧化鈉的溶解度大于氫氧化鈣的溶解度,燒堿溶液吸收效果更好,A項錯誤、D項正確;飽和食鹽水中氯離子濃度大,抑制氯氣的溶解,則吸收效果不好,B項錯誤;自來水中含有氯離子,將抑制氯氣的溶解,且氯氣的溶解度較小,用水吸收效果不好,C項錯誤。D8.工業上,向500~600℃的鐵屑中通入氯氣生產無水氯化鐵;向熾熱鐵屑中通入氯化氫生產無水氯化亞鐵?，F用如圖所示的裝置模擬上述過程進行實驗?；卮鹣铝袉栴}:(1)制取無水氯化鐵的實驗中,A中反應的化學方程式為