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第二章海水中的重要元素—钠和氯

氯及其化合物

第二节

第2课时氯气的实验室制法

气体制取原理(方程式)反应物状态反应条件装置图

O2

CO2

2KClO32KCl+3O2↑

2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑

2H2O22H2O+O2↑

CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O

固+固

固+液

固+液

加热

不加热

不加热

回顾初中所学的O2、CO2等气体的实验室制取方法,将相关内容填入下表。

实验室制备气体的思路:

气体发生装置

收集装置

组装实验装置

确定实验原理

思考与讨论1、你知道的生成氯气的化学方程式有哪些?

一、实验室制备氯气的原理的确定:

2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+Cl2↑

电解

NaClO+2HCl=Cl2↑+H2O+NaCl

哪些可用于实验室制备?

MnO2+4HCl(浓)==MnCl2+Cl2↑+2H2O

2KMnO4+16HCl(浓)=2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O

(84消毒液与洁厕灵混合)

可用于实验室制备气体原理:

1、考虑制备气体的纯度:

2、反应条件操作简便,一般是常温下就能反应或者加热。

3、反应速率不能太快也不能很慢。

MnO2+4HCl(浓)==MnCl2+Cl2↑+2H2O

反应物的状态是液体或者固体,生成物中只有制备的气体,气体产物是固体或者液体等问题

思考与讨论2、从氧化还原反应的角度分析舍勒实验室制取氯气的原理

氧化剂

还原剂

(1)生成1个Cl2分子,转移电子?

(2)求参与反应的氧化剂与还原剂的个数之比

1:2

2个

注意:浓盐酸的作用:还原性与酸性(1:1)

MnO2+4HCl(浓)==MnCl2+Cl2↑+2H2O

-1

0

+4

+2

2、用87gMnO2和含146gHCl的浓盐酸充分反应(共热),在不考虑HCl挥发的情况下,得到氯气的质量是()

A.等于142gB.等于71g

C.小于71gD.大于71g

注意:MnO2不和稀盐酸反应

C

MnO2+4HCl(浓)==MnCl2+Cl2↑+2H2O

87

146

71

(1)气体发生装置

根据反应物的状态和反应条件选用

氯气的制备装置

二、实验装置的确定

MnO2+4HCl(浓)==MnCl2+Cl2↑+2H2O

收集比空气重

的气体

收集难溶或微溶

于水的气体

收集比空气轻的气体

(2)气体收集装置

根据气体的水溶性和对空气的相对密度选用

氯气的制备装置图

二、实验装置的确定

收集H2__进__出(填“长”或“短”)

收集CO2__进__出(填“长”或“短”)

收集H2__进__出(填“长”或“短”)

收集CO2__进__出(填“长”或“短”)

短长

短长

长短

长短

排空气法收集气体

热点分析

思考与讨论4、请观察右边装置,NaOH溶液的作用是什么?

提示:吸收多余的氯气,防止污染环境:

Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O

氯气的制备装置图

氯气的制备装置图

(3)尾气处理装置

处理依据:气体性质

二、实验装置的确定

已知:

1.氯气在饱和食盐水中溶解度比在水中小

2.氯化氢极易溶于水

思考与讨论5、利用右侧装置收集的Cl2纯净吗?

收集的Cl2不纯,有HCl和H2O(g)

在上述装置A、B之间依次连接盛有饱和食盐水的洗气瓶除HCl和盛有浓H2SO4的洗气瓶干燥Cl2。

氯气的制备装置图

有什么杂质?若得到干燥纯净Cl2上述装置如何改进?

(4)除杂装置

氯气的除杂装置图(注意前后顺序)

根据气体及所含杂质的性质

氯气的净化装置

二、实验装置的确定

氯气的实验室制法完整装置图

能否改用澄清石灰水?

不能

气体发生装置

气体除杂装置

气体收集装置

尾气处理装置

饱和食盐水

MnO2+4HCl(浓)==MnCl2+Cl2↑+2H2O

(1).反应的原理:

注意点:

①缓慢加热,防止HCl大量挥发;

(盐酸变稀之后就不再反应)

④参与反应的4份HCl:2份被氧化,2份做酸性

③一定要加热;

②一定用浓HCl;

氯气的实验室制法及注意事项

归纳总结

(2).实验制气装置:

(3).净化装置:

除HCl气体和除H2O(g)

①用饱和食盐水除去HCl气体

②再用浓H2SO4除去水蒸气

P2O5、CaCl2均可以

(4).收集装置:

向上排气法或排饱和食盐水法。

(5).尾气的处理:

用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收

能否用澄清石灰水吸收多余的氯气

不可以。因为石灰水的浓度太小,吸收效果不好。

固+液

气体

氯气的实验室制法及注意事项

归纳总结

(1).反应的原理:

MnO2+4HCl(浓)==MnCl2+Cl2↑+2H2O

(6).验满方法:

②湿润的淀粉KI试纸靠近盛Cl2的瓶口

③湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口

①根据氯气的颜色直接判断

→→试纸变蓝

→→试纸先变红后褪色

Cl2+2KI=2KCl+I2

,I2遇淀粉变蓝色

淀粉碘化钾试纸

氯气的实验室制法及注意事项

归纳总结

(7).实验装置图

可改用恒压分液漏斗

可换盛P2O5、CaCl2的干燥管

橡胶管

氯气的实验室制法及注意事项

归纳总结

2KMnO4+16HCl(浓)=2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O

KClO3+6HCl(浓)==KCl+3H2O+3Cl2↑

讨论:实验室制氯气的其他方法:

→KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、Ca(ClO)2、NaClO等强氧化剂均能将浓盐酸氧化制得氯气

Ca(ClO)2+4HCl(浓)=CaCl2+2Cl2↑+2H2O

MnO2+4HCl(浓)==MnCl2+Cl2↑+2H2O

实验的原理:MnO2氧化浓盐酸制备氯气

K2Cr2O7+14HCl(浓)=2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O

②Ca(ClO)2+4HCl(浓)=CaCl2+2Cl2↑+2H2O

②的离子方程式:

ClO—+Cl—+2H+==Cl2↑+H2O

注意:HClO、ClO—都有很强的氧化性

强氧化性离子:

MnO4—、NO3—(H+)、Cr2O72—、Fe3+

S2-、SO32—、I-、Fe2+、Br-

强还原性离子:

知识回顾:

溶液中

、ClO—

①Ca(ClO)2+2HCl=CaCl2+2HClO

(稀)

(复分解反应)

精准辨析

拓展:工业上制备氯气

⑴.电解饱和食盐水(氯碱工业)

2NaCl+2H2O===2NaOH+H2↑+Cl2↑

电解

⑵.电解熔融的氯化钠(可制得金属钠)

2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑

电解

1:某学生设计如下实验装置用于制备纯净的氯气。

装置中有六处错误,请指出。

1、烧瓶下面缺石棉网2、铁圈下面缺酒精灯

3、原料使用了稀盐酸4、不应使用长颈漏斗

5、盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒了

6、洗气瓶D的气体入口导管应深插在液面下,而出口导管应靠近瓶塞

2.实验室用下列两种方法制氯气:①用含HCl146g的浓盐酸与足量的MnO2反应;②用87gMnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气()

A.①比②多B.②比①多C.一样多D.无法比较

MnO2+4HCl(浓)==MnCl2+Cl2↑+2H2O

87

146

注意:稀盐酸与MnO2不反应

B

3、除去Cl2中少量的HCl气体,最好选用的试剂是()

A.蒸馏水B.二氧化锰C.饱和食盐水D.氢氧化钠溶液

C

4.实验室利用如图所示装置制取并收集氯气,有关描述正确的是()

A.发生装置应先加热再逐滴加入浓盐酸

B.饱和食盐水可以用饱和碳酸氢钠溶液代替

C.若用稀盐酸代替浓盐酸不能制得氯气,说明浓盐酸的氧化性较强

D.可以通过观察集气瓶中气体的颜色判断氯气是否收集满

D

5、下图是一套制取并验证氯气部分化学性质的实验装置。

回答下列问题:

1)装置A中,仪器a的名称叫_________,该仪器中盛有的试_________。

2)装置B的作用是_________,当Cl2气流通过一段时间后,装置B中溶液的pH值_____7(填“>”“<”或“=”)

分液漏斗

浓盐酸

吸收HCl

<

(3)当有少量Cl2气流通过后,观察到装置C中的溶液变为______色。

(4)当Cl2气流持续通过时,装置D中干燥的有色布条能否褪色?为什么?

能,因为Cl2与带出的水蒸气反应生成HClO,使有色布条褪色

5、下图是一套制取并验证氯气部分化学性质的实验装置。

(5)若要证明Cl2无漂白性,则必须在装置D之前,使Cl2通过装有_________的洗气瓶。

(6)装置E的作用是________________________,

该反应的离子方程式为______________________________

浓硫酸

除去多余的氯气

2OH—+Cl2=ClO—+Cl—+H2O

5、下图是一套制取并验证氯气部分化学性质的实验装置。

二、氯离子(Cl-)的检验

【P46实验(2-9)】

→在3支试管中分别加入2~3mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液,

然后各滴入几滴AgNO3溶液,观察现象。再分别加入少量稀硝酸,观察现象。

实验现象

解释或离子方程式

加入AgNO3溶液后加入稀硝酸后稀盐酸

NaCl溶液

Na2CO3溶液

白色沉淀

白色沉淀

沉淀消失,

有气泡生成

沉淀不消失

沉淀不消失

Cl-+Ag+=AgCl↓

CO32-+2Ag+=Ag2CO3↓

Cl-+Ag+=AgCl↓

Ag2CO3+2H+=2Ag++CO2↑+H2O

白色沉淀

二、氯离子(Cl-)的检验

【P46实验(2-9)】

AgNO3溶液+稀硝酸

产生白色沉淀,不溶解于稀硝酸

1、试剂:

2、现象:

待测液

加AgNO3溶液

白色沉淀

加稀硝酸

白色沉淀

不溶解

二、氯离子(Cl-)的检验

【P46实验(2-9)】

2.氯化氢(HCl)的实验室制法

(1)原理:

(2)装置:

(难挥发性酸制易挥发性酸)

拓展与补充

氯化氢(HCl)和盐酸

1.无色刺激性的氯化氢气体,极易溶于水(1:500),其水溶液俗称盐酸。

会产生倒吸

吸收不完全

可以防倒吸

尾气的处理

1、某年某月某日,位于重庆市江北区的天原化工总厂相继发生氯气泄漏和爆炸事故。有9人在事故中失踪死亡,3人受伤,15万人被紧急疏散。当人们逃离爆炸现场时,可以用浸有一定浓度的某种物质的水溶液的毛巾捂住鼻子,最适宜采用的该物质是()

A.NaOHB.NaClC.KBrD.Na2CO3

D

2、浓盐酸和Ca(ClO)2能发生如下反应:

Ca(ClO)2+4HCl(浓)=CaCl2+2Cl2↑+2H2O

用贮存很久的漂白粉与浓盐酸反应制得的氯气中,可能含有的杂质气体是()

①CO2②HCl③H2O④O2

A.①②③B.②③④C.②③D.①④

A

饱和食盐水

浓硫酸

收集FeCl3

制Cl2

制备FeCl3

3.实验室用浓盐酸和MnO2制Cl2,并以Cl2为原料制备FeCl3(FeCl3易吸水潮解),装置如下图所示。

(1)装置B、C中应盛放的试剂名称分别为________、________;

(2)实验时,先点燃A处的酒精灯,让Cl2充满装置,再点燃D处酒精灯,写出D中反应的化学方程式:。

2Fe+3Cl2==2FeCl3

饱和食盐水

浓硫酸

收集FeCl3

制Cl2

制备FeCl3

3.实验室用浓盐酸和MnO2制Cl2,并以Cl2为原料制备FeCl3(FeCl3易吸水潮解),装置如下图所示。

(3)从A装置导出的气体若不经过B、C装置而直接进入D管,将对实验产生的不良后果是______________________。

HCl和水蒸气随Cl2进入D中能和铁反应生成H2,H2和Cl2混合受热会发生爆炸

饱和食盐水

浓硫酸

收集FeCl3

制Cl2

制备FeCl3

3.实验室用浓盐酸和MnO2制Cl2,并以Cl2为原料制备FeCl3(FeCl3易吸水潮解),装置如下图所示。

(4)F装置所起的作用是__________________________________。

②防止空气中的水蒸气进入D、E中使FeCl3潮解

①吸收多余的Cl2,防止污染环境;

(5)用石灰乳吸收氯气可制得漂粉精,写出工业制漂粉精反应的化学方程式:。

2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O

30%的KOH

8%NaOH

冰水浴

紫色石蕊试液

4.在实验室里可用上图所示装置制取KClO3、NaClO和探究氯水的性质。图中:①为Cl2发生装置;②试管里盛有15mL30%KOH溶液,并置于热水浴中;③试管里盛有15mL8%NaOH溶液,并置于冰水浴中;④试管里加有紫色石蕊试液;⑤为尾气吸收装置。

30%的KOH

8%NaOH

冰水浴

紫色石蕊试液

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