高三化学一轮复习课件
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高三化学一轮复习课件.   氯气的制备. 制作:黑龙江省庆安一中 孙秀民. [ 教学目标 ] 1 、掌握氯气的工业制法和实验室制法。 2 、通过引导学生观察、分析演示实验的现象,培养学生的观察和分析问题的能力。 3 、培养学生热爱科学的思想,对学生进行环境保护教育。 [ 重点、难点 ] 氯气的 实验室制法。. 1 、工业制备 (1) 电解饱和食盐水(氯碱工业):  电解的化学方程式为: 2NaCl+2H 2 O===2NaOH+Cl 2 ↑+H 2 ↑ 电解的离子方程式为: 2Cl - +2H 2 O===2OH - +Cl 2 ↑+H 2 ↑

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制作:黑龙江省庆安一中 孙秀民

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Presentation Transcript


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高三化学一轮复习课件

  氯气的制备

制作:黑龙江省庆安一中 孙秀民


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[教学目标]

1、掌握氯气的工业制法和实验室制法。

2、通过引导学生观察、分析演示实验的现象,培养学生的观察和分析问题的能力。

3、培养学生热爱科学的思想,对学生进行环境保护教育。

[重点、难点] 氯气的实验室制法。


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  • 1、工业制备

    (1)电解饱和食盐水(氯碱工业):

     电解的化学方程式为:

    2NaCl+2H2O===2NaOH+Cl2↑+H2 ↑

    电解的离子方程式为:

    2Cl-+2H2O===2OH-+Cl2↑+H2↑

    (2)电解熔融的氯化钠:

     电解的化学方程式为:2NaCl===2Na+Cl2↑

  • 2、实验室制备

  • (1)反应原理:

通电

通电

通电


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氯气的实验室制法

-1 0 +1

实现Cl Cl Cl的转化,分别需加入氧化剂还是还原剂?

(讨论)

用氧化剂在适当的条件下将负一价氯氧化成为零价氯。

实验室制取氯气常用MnO2和浓盐酸为原料(反应需加热)

MnO2+4HCl = MnCl2+2H2O+Cl2↑

MnO2+4H++2Cl-=Mn2++2H2O+Cl2 ↑


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MnO2+4HCl = MnCl2+2H2O+Cl2↑

讨论

MnO2+4HCl = MnCl2+2H2O+Cl2↑

MnO2+4H++2Cl-=Mn2++2H2O+Cl2 ↑

(1) 指出氧化剂、还原剂及电子转移情况

得到2e-

氧化剂

还原剂

失去2×e-


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发生装置类型

发生装置类型

发生装置 的仪器

发生装置 的仪器

收集方法

收集方法

项目

项目

H2

H2

Cl2

O2

(2) 装置的先择如何呢?

(3) 用什么样的方法收集氯气呢?

选择气体发生装置的原则:反应物的状态和反应条件

固液不加热

排水法(或向下排空集气法

固液加热

向上排空集气法或排饱和食盐水法

固固加热

排水法(或向上排空集气法


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(4) 多余的Cl2如何处理?

通入NaOH溶液中吸收。

(5) Cl2中混有哪些杂质,怎样提纯、干燥?

HCl、H2O

将其先通入饱和食盐水中除HCl气体,

再通入浓硫酸中除去H2O。

(6) 实验步骤如何?


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实验步骤

  • ①连接好装置,检查气密性

②在烧瓶中加入二氧化锰粉末

  • ③往分液漏斗中加入浓盐酸,

  • 再缓缓滴入烧瓶中

  • ④缓缓加热,加快反应,使气体均匀逸出

  • ⑤用向上排空气法收集氯气,

  • 尾气导入吸收剂中


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Cl2的制备


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Cl2的制备、提纯、吸收

Cl2中混有HCl和H2O(g)


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小结

①因浓盐酸有挥发性,制氯气装置应使用分液漏斗(仪器).

②滴加浓盐酸不能过快,加热方式为微热。

③氯气中含有HCl、水气,先通过盛饱和食盐水的洗气瓶,再通过盛有浓硫酸的洗气瓶。

④多余的氯气应使用NaOH溶液吸收,反应的离子方程式为:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O

⑤为确保实验过程中分液漏斗里的液体顺利流下,可采取的方法有:一是把分液漏斗和圆底烧瓶用橡皮管相连通、二是在分液漏斗下端套一个小试管。


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讨论

1、使浓盐酸与足量的MnO2共热制Cl2、实际产生的Cl2总比理论值低,其主要原因是什么?

稀盐酸与MnO2不反应,随着反应的进行,浓盐酸的物质的量浓度逐渐变小。


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2、下图是实验室用来制取干燥、纯净氯气的装置;由于装置和使用药品有错误而未能在D瓶中收集到Cl2;请指出装置中的错误


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①长颈漏斗应改成分液漏斗.

②烧杯下应填石棉网.

③应用酒精灯加热.

④稀盐酸应改为浓盐酸.

⑤多余Cl2应通入NaOH溶液中


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3、实验室还可用KMnO4或KClO3代替MnO2与浓盐酸反应制氯气

2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑

KClO3+6HCl=KCl+3H2O+3Cl2 ↑

上述反应的氧化剂、还原剂、

分别是何物质?电子转移的方向

和数目能标出吗?

思考


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得10e-

2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+ 8H2O

失10e-

氧化剂 KMnO4

还原剂 HCl


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4、想一想:能不能设计一实验证明起漂白

性作用的是HClO而不是Cl2?

提示:实验室制得的Cl2中含有水蒸汽,同学们能不能根据课本HClO的漂白实验得到启发,将Cl2的制取装置与HClO的漂白实验装置组合成一套实验装置?


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课堂练习

B

  • 1.实验室制取下列气体的反应既是分解反 应,又是氧化还原反应的是 ( )

  • A .NO2 B. O2

  • C. Cl2 D. CO2

  • 2. 用二氧化锰和浓盐酸制取氯气,当有0.4 L 10 mol/L HCl被氧化时,生成的氯气在标准状况下的体积为 ( )

  • A. 22.4L B. 44.8L

  • C. 67.2L D. 89.6L

B


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3. 将0.15 mol的MnO2与过量的 12 mol/L的浓盐酸反应,和50 mL 12 mol/L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

B

4. 有人设计了以下六步操作制备氯气,其操作顺序为:

①向分液漏斗中加入浓盐酸,并将导气管插入集气瓶

②检查装置的气密性

③把酒精灯放在铁架台上,根据酒精灯火焰确定铁圈高度,固定铁圈,放上石棉网

④在烧瓶上装好分液漏斗,安装好导气管

⑤向烧瓶中装入二氧化锰固体

⑥将烧瓶固定在铁架台上

④③⑥②⑤①


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  • 5.在氯酸钾的分解反应里,二氧化锰的催化问题,到目前还没有肯定的解释。鉴于制得的氧气中有氯气的气味,生成的氯化钾又略带紫红色,认为反应过程如下(已配平):

  • Ⅰ:2KClO3+2MnO2=2A+B↑+C↑

  • Ⅱ:2A = D+MnO2+ C↑

  • Ⅲ:B+D = 2KCl+□+ C↑

  • (1)反应Ⅰ中氧化产物是(填化学式)

  • (2)反应Ⅲ化学方程式为

  • (3)按上述反应过程,若制取1.5 mol O2,总共有mol电子发生转移。


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  • 【解析】

  • 抓住题中的信息:有Cl2生成,有紫红色物质(为KMnO4),及A受热分解,推得A为KMnO4,C为O2,则B为Cl2;再根据MnO2作催化剂,推断出□中物质为MnO2。

  • 由2KClO3+2MnO2=2KMnO4+Cl2↑+O2↑①

  • 2KMnO4===K2MnO4+MnO2+O2↑②

  • Cl2+K2MnO4=2KCl+MnO2+O2↑③

  • 推测:每步反应均得到0.5 mol O2,其中反应②和③分别转移2 mol e-,而反应①中Cl从+5→0价,转移电子5 mol,共计2+2+5=9


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Cl2+K2MnO4=2KCl+MnO2+O2↑

Ⅰ:2KClO3+2MnO2=2A+B↑+C↑

Ⅱ:2A = D+MnO2+ C↑

Ⅲ:B+D = 2KCl+□+ C↑

(1)反应Ⅰ中氧化产物是(填化学式)

(2)反应Ⅲ化学方程式为

(3)按上述反应过程,若制取1.5 mol O2,总共有mol电子发生转移。

KMnO4、Cl2、O2

9

【解题回顾】

一是根据反应现象推测产物,二是明确催化剂参与反应,最后还原生成催化剂。

不能根据总反应式:2KClO3=2KCl+3O2↑来推出转移电子数为6。


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6. 2000年全国高考题)实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁,该化合物呈棕红色,易潮解,100℃左右时升华,下图是两个学生设计的实验装置,左边的反应装置相同,而右边的产物收集装置则不同,分别如(Ⅰ) (Ⅱ)所示:


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MnO2+4HCl(浓) MnO2+Cl2↑+2H2O

2Fe + 3Cl2 2FeCl3

(1)B中反应的化学方程式为:。

(2)D中的反应开始前,需排除装置中的空气,应采取的方法是

(3)D中反应的化学方程式为:。

(4)装置(Ⅰ)的主要缺点是:。

(5)装置(Ⅱ)的主要缺点是:如果选用此装置来完成实验,则必须采取的改进措施是:

B中的反应进行一段时间后,看到黄色气体充满装置,再开始加热D

导管易被产品堵塞;尾气排入空气中,易造成环境污染。

产品易受潮解。

在瓶E和F之间连接装有干燥剂的装置。(或其它合理答案)。


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【小结】此题综合了氯气的性质、制法,三氯化铁的性质和制取,化学实验操作及实验装置等问题。此题中涉及的制取氯气和三氯化铁的原理比较简单,排除装置中空气的方法属常识性操作,(1)、(2)、(3)问容易作答。只要根据题给信息,对装置(Ⅰ)、(Ⅱ)的不同部分进行对比分析,答案就在(Ⅰ)、(Ⅱ)两图中,(4)、(5)问即可得解。

1.装置(Ⅰ)中三氯化铁由D进入E是通过细玻璃管,而装置(Ⅱ)D直接插入E中,此二法那一种更好呢?根据题给信息,三氯化铁在100℃左右升华,D管生成的三氯化铁已是蒸气,温度降低即凝结成固体颗粒,细玻璃管就会被堵塞,此为装置(Ⅰ)的缺点之一。


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2.装置(Ⅱ)中E下边有一盛有NaOH溶液的洗气瓶。NaOH溶液的作用是什么呢?联想到氯气是有毒气体,实验时的尾气排入空气前必须用NaOH溶液来吸收,而装置(Ⅰ)中没有,此为装置(Ⅰ)的缺点之二。

3.装置(Ⅰ)中E右边连有盛浓H2SO4的洗气瓶,而装置(Ⅱ)中没有。浓H2SO4在此起什么作用呢?根据题目所给信息,三氯化铁易潮解,要制得无水三氯化铁,必须在制取三氯化铁装置前后都要设计干燥装置(这点原题D管前已经设计出此信息)。装置(Ⅱ)未这样设计即为缺点,需在E、F之间连接干燥装置


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石灰

延伸 · 拓展

7. 现用浓盐酸、MnO2共热制Cl2,并用Cl2和Ca(OH)2反应制少量漂白精,现已知反应Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O ΔH<0,若温度稍高即发生副反应6Cl2+6Ca(OH)2=Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O。甲、乙、丙三人分别设计三个装置,如下图所示。


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(1)请从:a不容易控制反应速率,b容易控制反应速率,c有副反应发生,d可防止副反应发生,e污染环境,f可防止污染环境,几个方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点作出评析,并选择符合题目要求的选项填在空格内。

(2)上图中甲由a、b两部分组成,乙由c、d、e三部分组成,丙由f、g组成,从上述甲、乙、丙三套装置中选出合理的部分(按气流从左到右的方向)组装一套较为完善的实验装置(填所选部分的编号)


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(3)实验中若用12 mol/L的浓盐酸100mL与足量的MnO2反应,最终生成Ca(ClO)2的物质的量小于0.15 mol,其可能的主要原因是。(假定各步反应均无反应损耗且无副反应发生)。

【解析】

根据题给药品,制取氯气应用装置c或f,依据题给信息氯气与Ca(OH)2的反应是放热反应,且温度高时易发生副反应,所以制漂白精时应采取降温措施。氯气有毒,需进行尾气处理。


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石灰

(1)

a不容易控制反应速率,b容易控制反应速率,c有副反应发生,d可防止副反应发生,e污染环境,f可防止污染环境.

a e

d

c

b f

c e

b


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石灰

(2)上图中甲由a、b两部分组成,乙由c、d、e三部分组成,丙由f、g组成,从上述甲、乙、丙三套装置中选出合理的部分(按气流从左到右的方向)组装一套较为完善的实验装置(填所选部分的编号)

c或(f)、b、e


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(3)实验中若用12 mol/L的浓盐酸100mL与足量的MnO2反应,最终生成Ca(ClO)2的物质的量小于0.15 mol,其可能的主要原因是

。(假定各步反应均无反应损耗且无副反应发生)。

MnO2只能氧化浓盐酸,随着反应进行,c(Cl-)减小,还原性减弱,反应不能继续进行。

【解题回顾】

本题综合性较强,既要熟悉氯气的制备,又要抓住题给信息应用理论知识采取相应的实验措施。


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随堂检测

C

1、下列气体发生装置相同的是

A 氯气和氢气 B氯气和氧气

C氢气和二氧化碳 D氧气和二氧化碳

2.实验室制氯气时,二氧化锰的作用是

A 催化剂 B 氧化剂

C 还原剂 D 反应物

3.实验室用KMnO4制氧气,为除去粘附在试管壁上的MnO2,可用试剂是

A 汽油 B 水

C 稀盐酸 D 浓盐酸

BD

D


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  • 4、实验室制氯气时有如下操作,操作顺序正确的是

  • ①连接好装置,检查气密性②缓缓加热,加快反应,使气体均匀逸出

  • ③在烧瓶中加入二氧化锰粉末

  • ④往分液漏斗中加入浓盐酸,再缓缓滴入烧瓶中

  • ⑤用向上排空气法收集氯气,尾气导入吸收剂中

  • A ①②③④⑤ B ④③①②⑤

  • C ①③④②⑤ D ①④③②⑤

  • C


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    小  结

      本节课我们主要学习了氯气的制备,重点学习的是氯气实验室制法。氯气的实验室制法一直是高考及各类考试的热点内容之一,希望同学们通过本节的学习,掌握氯气的制备方法。


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    再 见


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