新苏教版高中化学必修1优质学案：3.1.1 氯气的发现与制备

第一单元 氯气及氯的化合物 第1课时 氯气的发现与制备
[核心素养发展目标] 1.了解海水中的丰富资源和氯化钠作为重要工业原料的主要用途。

2.掌握实验室制取氯气的方法，通过分析、推理，设计并完成实验。

3.初步认识工业上电解饱和食盐水制取氯气的反应原理。

一、氯气的发现及实验室制法
1．氯气的发现
(1)海水中蕴含丰富的氯元素，主要以氯化钠、氯化镁等氯化物形式存在，其单质氯气化学性质非常活泼，在自然界中不存在游离态的氯，都以化合态形式存在。

(2)1774年，瑞典化学家舍勒把浓盐酸与软锰矿混合加热，生成一种有强烈刺激性气味的黄绿色气体，1810年，英国化学家戴维将其命名为氯气。

2．氯气的实验室制法 (1)反应原理
实验室常用MnO 2和浓盐酸在加热条件下制备Cl 2，化学方程式为MnO 2＋4HCl(浓)=====△
MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O 。

(2)仪器装置
①气体发生装置类型：固＋液――→△
气。

②发生装置所用仪器A 和B 的名称分别为分液漏斗、圆底烧瓶。

(3)收集方法
用向上排空气法，理由是氯气与空气不反应且密度比空气的大。

(4)尾气处理
烧杯中NaOH溶液的作用是吸收过量的氯气，防止污染环境。

1．查阅资料知氯气可溶于水，但在饱和食盐水中溶解度较小，且Cl2可以与KI溶液反应置换出I2。

(1)利用MnO2与浓盐酸制取的Cl2中混有的杂质是什么？如何获取干燥纯净的氯气？
提示①HCl、水蒸气。

②先将气体通过饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸除去水蒸气。

(2)实验室收集Cl2，可利用向上排空气法，还可以用什么方法？向上排空气法收集氯气如何验满？
提示①排饱和食盐水法。

②湿润的淀粉-KI试纸置于瓶口，若变蓝即证明Cl2已集满。

2．实验室用400 mL 10 mol·L－1的浓盐酸与足量MnO2反应能否制取1 mol氯气，为什么？提示否，随反应进行浓盐酸变成稀盐酸后，反应停止。

1．正误判断
(1)海水中蕴含大量的氯元素，全部以化合态的形式存在()
(2)收集氯气时，可通过观察集气瓶中是否充满黄绿色判断是否收集满()
(3)Cl2尾气可用饱和的澄清石灰水吸收处理()
(4)制备氯气前，需检验整套装置的气密性()
答案(1)√(2)√(3)×(4)√
2．某化学小组用图示装置制取氯气，下列说法不正确的是()
A．该装置图中至少存在三处明显错误
B．为了防止氯气污染空气，必须进行尾气处理
C．在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉碘化钾试纸，可以证明是否有氯气逸出
D．该实验中收集氯气的方法不正确
答案 D
解析MnO2与浓盐酸在加热的条件下反应制备Cl2，图中缺少加热装置，实验时一般不用长颈漏斗，氯气有毒，不能直接排放到空气中，应有尾气处理装置，A、B正确；氯气可与碘化钾发生置换反应生成单质碘，淀粉遇碘单质变蓝色，C正确；氯气的密度比空气大，可以
用向上排空气法收集，装置中的收集方法正确，D 错误。

3．已知KMnO 4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl 2。

若用如图所示的实验装置(夹持及加热装置已省略)来制备纯净、干燥的氯气，并探究它与金属的反应。

每个虚线框表示一个装置单元，其中有错误的是( )
A ．①和②处
B ．②处
C ．②和③处
D ．②③④处
答案 D
解析 ①是制备氯气的装置，②是除去氯气中氯化氢杂质的装置，③是干燥装置，④是氯气与金属反应的装置。

氯气可与NaOH 溶液反应，除去氯气中的氯化氢应用饱和食盐水，②处错误；干燥气体时，应长导管进气，短导管出气，③处错误；未反应的气体不断增加会使容器因内部压强过大而发生爆炸，④处错误。

1．气体制备装置的连接顺序
气体发生装置→气体净化装置→气体收集或性质检验装置 →尾气吸收装置 2．常见气体制备实验的装置
发生装置
①固＋固――→△
气体 ②固(液)＋液――→△
气体 ③固＋液―→气体
净化装置
收集装置
尾气处理装置
二、氯气的工业制法
1．实验探究——模拟工业制备氯气 (1)电解装置和现象
(2)电解产物的验证
实验操作
实验现象
实验结论
试管移近酒精灯以后，发出“噗”的响声(或爆鸣声)
与电源负极相连的铁棒附近产生氢气
湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
与电源正极相连的石墨棒附近产生氯气
溶液颜色变红
左管溶液中有_NaOH 产生
(3)实验结论
根据实验推断电解饱和食盐水的产物是H 2、Cl 2、NaOH 溶液。

(4)电解原理
电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl ＋2H 2O=====通电
2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑。

2．氯碱工业
(1)含义：以电解饱和食盐水为基础制取氯气、烧碱等产品的工业。

(2)氯碱工业产品的用途
①Cl 2：用于制取盐酸、漂白粉、饮用水消毒、有机合成(农药、药物)等。

②H 2：用于生产盐酸、金属冶炼等。

③NaOH ：工业生产中最常用的碱，主要用于有机合成、造纸、印染等。

1．正误判断
(1)电解饱和食盐水时，在与电源正极、负极相连的电极上得到的气体体积比为1∶1( ) (2)电解饱和食盐水的过程中Na ＋
浓度减小( ) (3)与电源正极相连的电极区有NaOH 生成( )
(4)若生成标准状况下11.2 L 氯气，则生成NaOH 的质量为40 g( ) 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√
2．下列有关氯碱工业的说法错误的是( )
A ．氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础制取氯气等产品的工业
B ．根据氯碱工业原理分析，若电解氯化钾溶液，则发生的反应为2KCl ＋2H 2O=====通电
2KOH ＋Cl 2↑＋H 2↑
C ．氯碱工业中产生两种气体，一种是无色的，一种是黄绿色的
D ．地球上的海水可以供人们使用，因此节约用水是没有意义的 答案 D
解析 D 项，由于海水中含有较多的盐类，因此海水不能直接作为生活用水，而地球上淡水资源有限，因此节约用水对人类和其他生物的生存有着非常重要的意义。

3．某实验兴趣小组利用如图所示装置进行电解饱和食盐水并检验其生成物的实验，当图中开关K 闭合片刻后，请回答下列问题：
(1)电解饱和食盐水的化学方程式为________________________________________________ _______________________________________________________________________________。

(2)a 为电源的________(填“正”或“负”)极；D 中收集的气体是______________________。

(3)C 试管盛放_______________溶液检测产物。

溶液中A 电极附近的现象为_______________。

答案 (1)2NaCl ＋2H 2O=====通电
2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑ (2)负 氢气(或H 2)
(3)淀粉碘化钾(其他合理答案均可) 有气泡产生，溶液由无色变为红色
解析电解饱和食盐水产生NaOH、H2和Cl2，H2的密度比空气小，用向下排空气法收集，所以D中收集的气体是H2，而H2在与直流电源的负极相连的电极上产生，所以a为电源的负极，A电极上除了有氢气生成外，溶液中还生成NaOH，所以遇酚酞变红。

b为电源的正极，B电极上产生氯气，可以用淀粉碘化钾溶液检验。