PAGE7-第1課時利用化學反應制備物質[學習目標]1.駕馭試驗室制備氯氣的原理、凈化方法及尾氣處理方法。2.了解常見氣體的試驗室制備裝置及收集方法。3.了解一些常見物質的制備原理。一、氯氣的制備方法[自主學習]1．氯氣的試驗室制法(1)試劑：eq\o(□,\s\up3(01))濃鹽酸和eq\o(□,\s\up3(02))MnO2。(2)反應原理化學反應方程式：eq\o(□,\s\up3(03))MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。離子反應方程式：eq\o(□,\s\up3(04))MnO2＋2Cl－＋4H＋eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。①氧化劑是eq\o(□,\s\up3(05))MnO2，還原劑是eq\o(□,\s\up3(06))HCl，氧化劑與還原劑的物質的量之比為eq\o(□,\s\up3(07))1∶2。②在MnO2與濃鹽酸反應制取氯氣的反應中體現了濃鹽酸的eq\o(□,\s\up3(08))酸性、eq\o(□,\s\up3(09))氧化性。③若2molHCl參與反應，被氧化的HCl為eq\o(□,\s\up3(10))1mol。(3)反應特點固體＋液體eq\o(→,\s\up7(△))氣體。(4)試驗裝置儀器名稱：①eq\o(□,\s\up3(11))分液漏斗，②eq\o(□,\s\up3(12))圓底燒瓶。2．氯氣的工業制法——電解飽和食鹽水(1)化學方程式：eq\o(□,\s\up3(13))2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。氧化劑是eq\o(□,\s\up3(14))H2O，還原劑是eq\o(□,\s\up3(15))NaCl。(2)離子方程式：eq\o(□,\s\up3(16))2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。1．在試驗室制備的Cl2中含有哪些雜質？應怎樣除去？為防止環境污染，多余的Cl2一般用什么試劑汲取？提示：HCl和水蒸氣。分別通入裝有飽和食鹽水和濃硫酸的洗氣瓶。多余的Cl2一般用NaOH溶液汲取，以防污染環境。2．從氧化還原反應學問的角度分析，工業上和試驗室制備Cl2的反應原理有何異同？提示：兩個反應原理的共同點是把－1價的Cl氧化成0價的Cl，不同點是工業上制備Cl2的氧化劑是H2O，還原劑是NaCl，試驗室制備Cl2的氧化劑是MnO2，還原劑是HCl。[點撥提升]氯氣的試驗室制法1．反應原理(1)MnO2只能氧化濃鹽酸，隨著反應的進行濃鹽酸漸漸變稀反應即會停止。(2)KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、NaClO常溫下也可將濃鹽酸氧化為Cl2。16HCl(濃)＋2KMnO4=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O；6HCl(濃)＋KClO3=KCl＋3Cl2↑＋3H2O。2．試驗裝置(1)發生裝置固體＋液體eq\o(→,\s\up7(△))氣體。(2)凈扮裝置①用飽和食鹽水除HCl氣體，以削減Cl2的溶解；②除去Cl2中的水蒸氣應選用酸性或中性干燥劑，它們可以是濃硫酸、P2O5、無水CaCl2等；③除雜時，導管應“進步短出”，長導管要浸入液體中。(3)收集裝置向上排空氣法。(4)尾氣處理裝置NaOH溶液汲取法。(5)氣體的驗證①視察集氣瓶中氣體顏色，瓶中充溢黃綠色氣體即收集滿。②用潮濕的淀粉-KI試紙放在瓶口，試紙變藍。[練習與活動]1．用下列裝置收集Cl2并進行尾氣汲取，其中最合理的是()答案C解析由于ρCl2>ρ空氣，故采納向上排空氣法收集Cl2，即導氣管在試管中“進步短出”，解除A、B兩項；用NaOH溶液汲取Cl2，為防止倒吸應運用倒扣漏斗，解除D項。2．某化學小組用如圖所示裝置制取氯氣。下列說法中錯誤的是()A．該裝置圖中至少存在兩處明顯錯誤B．該試驗中收集氯氣的方法錯誤C．為了防止氯氣污染空氣，必需進行尾氣處理D．在集氣瓶的導管口處放一片潮濕的淀粉-KI試紙可以證明是否有氯氣逸出答案B解析該反應應當用酒精燈加熱，應當用分液漏斗而不是長頸漏斗，氯氣有毒，應當進行尾氣處理，故A、C正確；由于氯氣的密度比空氣的密度大，所以用向上排空氣法收集，故B不正確；在集氣瓶口處放一片潮濕的淀粉-KI試紙可以證明是否有氯氣逸出，若有則變藍，反之不變色，故D正確。規律方法試驗室制備Cl2的尾氣汲取裝置中不能用水作汲取劑，同時也不能用飽和澄清石灰水作汲取劑，因為Ca(OH)2的溶解度很小，汲取不完全。二、常見物質的制備[自主學習]1．幾種氣體物質的制備2．常見固體或液體物質的工業制法下列反應是否相宜于試驗室制備氣體？(1)2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑(2)Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑(3)2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(4)2H2O2eq\o(=,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑(5)2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2H2↑＋O2↑(6)CaCO3＋H2SO4=CaSO4＋H2O＋CO2↑(7)NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋HCl↑提示：(1)(2)(3)(5)(6)(7)不相宜于試驗室制備氣體。試驗室制取氣體要求原理正確，反應速率相宜，反應條件較簡潔實現，操作簡潔、平安等。(1)和(2)反應過快，(3)和(5)反應條件不易操作，(6)和(7)原理不正確，CaSO4微溶于水，阻擋進一步反應；NH3和HCl遇冷又會生成NH4Cl。[點撥提升]試驗室制取氣體的一套完整的裝置應當由四部分組成：eq\x(氣體發生裝置)→eq\x(氣體凈扮裝置)→eq\x(氣體收集裝置)→eq\x(尾氣汲取裝置)1．氣體的發生裝置通常是依據制取氣體所需的反應物狀態(固體或液體)及反應條件(加熱還是不加熱)來進行選擇，中學階段常見氣體發生裝置有固—固加熱、固—液加熱、固—液不加熱三種。2．收集氣體需依據氣體的溶解度、與空氣的相對密度等來選擇。此外，還可用球膽或袋囊、塑料袋等收集。3．凈扮裝置需依據氣體中混有的雜質的性質來選擇，選擇的標準是所選試劑能與雜質反應，但不與主要成分氣體反應。如除去酸性氣體雜質可選用堿性溶液或堿石灰，除去堿性氣體雜質可選用濃硫酸或P2O5，干燥氯氣選用濃硫酸，干燥氨氣選用堿石灰。4．尾氣處理的主要目的是防止污染空氣或使人中毒以及某些尾氣在有限空間內達到爆炸極限。常用方法有：(1)點燃法：如CO、H2、CH4等易燃性氣體可用此法。(2)汲取法：如HCl、SO2等可用水或堿液汲取；NH3可用水汲取。(3)轉化法：采納肯定的方法，使有毒氣體轉化為無毒氣體即可排放。如NO、NO2轉化成N2即可排放，CO轉化為CO2排放。[練習與活動]3．試驗室中某些氣體的制取、收集及尾氣處理裝置如圖所示(省略夾持和凈扮裝置)。僅用此裝置和表中供應的物質完成相關試驗，最合理的選項是()答案B解析A項，氨氣的收集應運用向下排空氣法，而圖中為向上排空氣法，A不正確；B正確；C項，銅與稀硝酸反應生成NO，不能用向上排空氣法收集NO，而c中收集的是NO2，應由濃硝酸與銅反應制取，C不正確；D項，缺少加熱裝置，不能制取Cl2，D不正確。4．下列制備和收集氣體的試驗裝置合理的是()答案D解析用氯化銨和氫氧化鈣制NH3，盛放固體反應物的大試管的管口應當略向下傾斜，防止試管炸裂，A不正確；用MnO2和濃鹽酸制Cl2須要加熱，且集氣瓶中導管應進步短出，B不正確；應當用向下排空氣法或排水法收集H2，C不正確。規律方法試驗室制取氣體并進行性質試驗的操作步驟