專題3從海水中獲取的化學(xué)物質(zhì)第一單元

氯氣及氯的化合物3.1.1氯氣的發(fā)現(xiàn)和制備

核心素養(yǎng)目標(biāo)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：關(guān)注氯氣制備在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用（如氯堿工業(yè)生產(chǎn)燒堿、氯氣用于制備鹽酸等）及環(huán)境影響（尾氣處理的必要性），增強(qiáng)化學(xué)工藝的安全意識(shí)和環(huán)保責(zé)任感。。科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)：針對(duì)工業(yè)氯堿工業(yè)的電解原理，嘗試提出改進(jìn)思路（如提高電解效率、降低能耗），培養(yǎng)創(chuàng)新思維和科學(xué)探究意識(shí)。宏觀辨識(shí)與微觀探析：通過(guò)分析氯氣制備中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化（如氯元素從化合態(tài)到游離態(tài)的變化），理解元素在宏觀物質(zhì)與微觀粒子間的存在形式及轉(zhuǎn)化規(guī)律。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法：反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)裝置的選擇與作用、操作步驟及注意事項(xiàng)。氯氣的工業(yè)制法：電解飽和食鹽水的反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、產(chǎn)物檢驗(yàn)方法。氯氣制備中的凈化與尾氣處理：飽和食鹽水除去Cl?中HCl的原理、濃硫酸的干燥作用、NaOH溶液吸收尾氣的反應(yīng)。難點(diǎn)濃鹽酸在反應(yīng)中的作用、稀鹽酸與MnO?不反應(yīng)的原因、反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。電解過(guò)程中離子的放電順序、溶液中OH?的生成與溶液顯堿性的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)室制氯氣時(shí)鹽酸濃度變化對(duì)反應(yīng)的影響、工業(yè)電解時(shí)雜質(zhì)離子對(duì)產(chǎn)物的影響及精制食鹽水的必要性。課前導(dǎo)入我們生活中常用的漂白粉、自來(lái)水消毒等都離不開氯氣，而工業(yè)上通過(guò)電解飽和食鹽水大規(guī)模生產(chǎn)氯氣的同時(shí)，還能得到重要的化工原料燒堿和氫氣。那么，舍勒是如何發(fā)現(xiàn)氯氣的？實(shí)驗(yàn)室中如何制備氯氣？工業(yè)上又是如何大規(guī)模生產(chǎn)氯氣的呢？今天，我們就來(lái)學(xué)習(xí)氯氣的發(fā)現(xiàn)和制備，一起探索這種重要?dú)怏w的“誕生之旅”。首先，讓我們從舍勒的實(shí)驗(yàn)開始，思考：為什么軟錳礦與濃鹽酸混合加熱會(huì)產(chǎn)生氯氣？這個(gè)反應(yīng)的原理是什么？在實(shí)驗(yàn)室中，我們又該如何設(shè)計(jì)裝置來(lái)制備、收集和處理氯氣呢？帶著這些問(wèn)題，我們進(jìn)入今天的學(xué)習(xí)。01氯氣的發(fā)現(xiàn)和制備氯元素的存在→元素的存在形態(tài)：游離態(tài)：元素以單質(zhì)形式存在的狀態(tài)。化合態(tài)：元素以化合物形式存在的狀態(tài)。→氯元素在自然界中的存在：在自然界中，氯元素全部以化合態(tài)的形式存在。海水中蘊(yùn)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。每千克海水中幾種氯化物的含量氯氣的發(fā)現(xiàn)1774年，瑞典化學(xué)家舍勒把濃鹽酸與軟錳礦（主要成分是MnO2）混合在一起加熱，意外地發(fā)現(xiàn)了一種具有強(qiáng)烈刺激性氣味的黃綠色氣體。1810年，英國(guó)化學(xué)家戴維仔細(xì)研究了這種黃綠色氣體，并將其命名為氯氣。上述反應(yīng)可用于實(shí)驗(yàn)室制備氯氣。氯氣的發(fā)現(xiàn)氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)生裝置凈化裝置干燥裝置收集裝置尾氣處理裝置實(shí)驗(yàn)裝置

注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)室制取氯氣要用濃鹽酸反應(yīng)，稀鹽酸不能與MnO2等物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生氯氣，因此鹽酸足量時(shí)，MnO2能完全反應(yīng)，但MnO2足量時(shí)，鹽酸不能完全反應(yīng)。(2)氯氣中的雜質(zhì)氣體是HCl(鹽酸揮發(fā)產(chǎn)生)和水蒸氣，要得到干燥的氯氣要先用飽和食鹽水吸收HCl氣體，再用濃硫酸等干燥劑干燥。

(3)由于鹽酸易揮發(fā)，為了減少鹽酸的揮發(fā)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)慢慢加入濃鹽酸，不要一次性加入鹽酸，加熱時(shí)用小火慢慢加熱。(4)飽和食鹽水的作用是吸收氯氣中混有的HCl氣體，同時(shí)降低氯氣在水中的溶解度。(5)吸收氯氣的尾氣要用NaOH溶液，不能用飽和石灰水實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的其他方法

02氯氣的工業(yè)制法電解飽和食鹽水

電解飽和食鹽水

(1)接通電源，觀察鐵棒和石墨棒上發(fā)生的變化。通電一段時(shí)間后，將小試管套在a管上，收集U形管左端產(chǎn)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(diǎn)燃的酒精燈，松開拇指，檢驗(yàn)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(dǎo)出的氣體，觀察收集到的氣體的顏色。

(3)關(guān)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。制備氯氣的裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論現(xiàn)象與推理

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論①出現(xiàn)爆鳴聲a管中的氣體為氫氣②產(chǎn)生黃綠色的氣體b管中的氣體為氯氣③鐵棒端溶液變紅，石墨棒端溶液不變色U形管左端溶液顯堿性，右端溶液不顯堿性實(shí)驗(yàn)結(jié)論根據(jù)實(shí)驗(yàn)推斷電解飽和食鹽水的產(chǎn)物是H2、Cl2、NaOH溶液。氯堿工業(yè)

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論鐵棒和石墨棒上通電后有氣泡產(chǎn)生通電后有新的氣體物質(zhì)生成鐵棒周圍的溶液滴加酚酞變紅色有堿性物質(zhì)(NaOH)生成將鐵棒上方收集到的氣體靠近火焰，有爆鳴聲有氫氣生成用手輕輕扇動(dòng)在石墨棒上方收集到的黃綠色氣體，聞到有刺激性氣味且該氣體能使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)有黃綠色刺激性氣味的氣體(Cl2)生成技術(shù)應(yīng)用促進(jìn)化學(xué)科學(xué)發(fā)展200多年前，科學(xué)家運(yùn)用電解方法成功制備了一系列新物質(zhì)，提高了反應(yīng)的選擇性，將原本不能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)外加電流迫使電子轉(zhuǎn)移使之發(fā)生氧化還原反應(yīng)。這一方法成為人類利用化學(xué)反應(yīng)制備新物質(zhì)的重要里程碑，電解也促進(jìn)了化學(xué)分支科學(xué)-電化學(xué)的發(fā)展。電解將廉價(jià)海水中的氯化鈉轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)、生活和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中用途廣泛的氫氧化鈉、氯氣和氫氣，并應(yīng)用隔膜電解槽的技術(shù)將產(chǎn)物分離出來(lái)，這充分說(shuō)明了技術(shù)手段的創(chuàng)新，可以生產(chǎn)出更多人類發(fā)展所需要的新物質(zhì)。03課堂小結(jié)04課堂練習(xí)1．下列關(guān)于氯的說(shuō)法不正確的是(

)A．氯元素在自然界中存在游離態(tài)，只是量極少B．實(shí)驗(yàn)室制備Cl2可用排飽和食鹽水法收集C．氯氣是一種黃綠色、有刺激性氣味的氣體D．氯是重要的“成鹽元素”，主要以NaCl的形式存在于海水和陸地的鹽礦中A2．許多國(guó)家十分重視海水資源的綜合利用，不需要化學(xué)變化就能夠從海水中獲得的物質(zhì)是(

)A．氯、溴

B．鈉、鎂C．燒堿、氫氣

D．食鹽、淡水D3．下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)室用二氧化錳制取氯氣的敘述不正確的是(

)A．二氧化錳與濃鹽酸共熱B．緩慢加熱反應(yīng)C．用向下排空氣