高中化学 专题3 从海水中获得的化学物质 第1单元 第1课时 氯气的发现与制备教学案 苏教版必修第一

第1课时 氯气的发现与制备
发 展 目 标
体 系 构 建
1.能运用发展的、相互联系的、对立统一的观点理解化学变化，培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。

2.初步掌握实验探究元素及其化合物性质的基本方法，掌握氯气的制备方法，培养科学探究与创新意识的化学核心素养。

1．氯气的发现
1774年瑞典化学家舍勒把浓盐酸与软锰矿(主要成分是MnO 2)混合在一起加热，意外地发现了一种具有强烈刺激性气味的黄绿色气体——氯气。

2．氯气的实验室制法
(1)反应原理： MnO 2＋4HCl(浓)=====△
MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O 。

(2)实验装置
①A 装置为气体发生装置，作用是制备气体。

②B 装置为收集装置，作用是收集气体。

③C 装置为尾气处理装置，作用是吸收多余Cl 2。

3．氯气的工业制法
以电解饱和食盐水为基础制取氯气、烧碱等产品的工业称为氯碱工业。

(1)氯气的制备原理：反应的化学方程式为2NaCl ＋2H 2O=====通电
2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑。

(2)实验室电解饱和食盐水 ①实验装置：
②实验操作
a ．接通电源，观察铁棒和石墨棒上发生的现象。

通电一段时间后，将小试管套在a 管上，收集U 形管左端产生的气体。

2 min 后，提起小试管，并迅速用拇指堵住试管口，移近点燃的酒精灯，松开拇指，检验收集到的气体。

b ．取一支小试管，用向上排空气法收集从b 管导出的气体，观察收集到的气体的颜色。

c ．关闭电源，打开U 形管左端的橡皮塞，向溶液中滴加1～2滴酚酞溶液，观察溶液颜色的变化。

②实验分析
实验现象 结论 a 出现爆鸣声 a 管中气体为氢气 b 产生黄绿色的气体 b 管中气体为氯气 c
铁棒端溶液变红、
石墨棒端溶液不变色 U 形管左端溶液显碱性、
U 形管右端溶液不显碱性
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。

1．判断正误(正确的打“√〞，错误的打“×〞。

) (1)自然界中既有游离态的氯又有化合态的氯气单质。

(×) (2)瑞典化学家舍勒发现了氯气。

(√)
(3)工业上制取氯气的化学方程式为MnO 2＋4HCl(浓)=====△
MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O 。

(×) 2．工业上电解饱和食盐水制Cl 2和实验室用软锰矿与浓盐酸反应制Cl 2相同的原理是( )
A ．都是将负价的氯转变为零价的氯
B ．都是将正价的氯转变为零价的氯
C ．都是复分解反应
D ．都是置换反应
A [电解饱和食盐水制Cl 2的原理是2NaCl ＋2H 2O=====通电
2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，实验室用MnO 2
与浓盐酸反应制Cl 2相同的原理是MnO 2＋4HCl(浓)=====△
MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O ，根据化学方程式可知A 项正确。

]
3．某同学利用如下图装置电解饱和食盐水，他在导气管b 处收集到的气体不具有的特征是( )
A ．呈黄绿色
B ．有毒
C ．密度小于空气
D ．刺激性气味
C [电解饱和食盐水时，Cl －
在与电源正极相连的碳棒上转化为Cl 2，该气体的密
度大于空气。

]
氯气的实验室制法
(素养养成——科学探究与创新意识)
工业上利用氯碱工业制备氯气。

氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。

装置如下图。

离子交换膜法电解原理示意图
[问题1] 在实验室内怎样制备氯气呢？
[提示] 实验室用MnO 2和浓盐酸加热反应制备Cl 2，反应的化学方程式为MnO 2＋4HCl(浓)=====△
MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O 。

[问题2] 如何选择合适的气体制备装置呢？
[提示] 根据反应物的状态和反应条件选择合适的制气装置。

1．试剂的选择
通常选用浓盐酸和具有强氧化性的物质(MnO 2、KMnO 4等)来制取。

如 MnO 2＋4HCl(浓) =====△
MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O
2KMnO 4＋16HCl(浓)===2KCl ＋2MnCl 2＋5Cl 2↑＋8H 2O 2．发生装置
选取发生装置的依据是制取气体所用试剂的状态和反应条件(加热与否)。

以此分析可知，实验室制取氯气是加热固体与液体的混合物，所以应选用固液加热制气发生装置。

3．收集方法
选用收集方法的主要依据是气体的密度和水溶性。

因为氯气能溶于水，密度比空气的大，所以收集氯气时，不能用排水法，应该用向上排空气法。

Cl 2在饱和食盐水中的溶解度较小，也可用排饱和食盐水法收集Cl 2。

4．干燥剂的选择
选择气体干燥剂的主要依据是被干燥气体不能与干燥剂反应。

如氯气能与碱反应，所以不能用碱石灰进行干燥，常用浓硫酸、五氧化二磷等进行干燥。

5．吸收装置
氯气有毒，实验室制取氯气时应在密闭系统或通风橱中进行，通常在收集装置的后面连接盛有NaOH 溶液的吸收装置。

6．验满
常用湿润的淀粉­碘化钾试纸或湿润的蓝色石蕊试纸检验Cl 2。

方法是将湿润的淀粉­碘化钾试纸靠近集气瓶瓶口，试纸变蓝，或将湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶瓶口，试纸先变红后褪色，那么可证明Cl 2已收集满。

1．实验室制取氯化氢气体的反应原理为：NaCl(固)＋H 2SO 4(浓)=====△
NaHSO 4＋HCl↑。

那
么实验室制取以下各组气体时，所用气体的发生装置相同的是( )
A ．H 2
B ．CO 2
C ．Cl 2
D ．O 2
C [该实验原理为固＋液――→△
气，应选制氯气。

] 2．某学生设计如图实验装置用于制备纯净的Cl 2。

(1)装置中有五处错误，请指出： ①， ②， ③， ④， ⑤。

(2)在更正后的装置图中，仪器中的饱和食盐水、浓硫酸、氢氧化钠溶液的作用分别是： ①饱和食盐水的作用： ； ②浓硫酸的作用： ； ③氢氧化钠溶液的作用： 。

[解析] 从实验原理上来说，氯气是用浓盐酸与二氧化锰在加热的条件下制取，不能用稀盐酸，因稀盐酸与二氧化锰不反应；制得的氯气中混有HCl 和水蒸气，应依次通过盛有饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶将其除去；因氯气有毒，应用尾气吸收装置，以避免对环境的污染；因氯气比空气重，应用向上排空气法收集。

[答案] (1)①用长颈漏斗错误，应用分液漏斗 ②不能用稀盐酸，应用浓盐酸 ③没有用酒精灯，应用酒精灯加热 ④盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒，应更换位置 ⑤盛饱和食盐水的洗气瓶中的进气导管应插入液面，出气导管不应插入液面
(2)①除去混在氯气中的HCl ②除去混在氯气中的水蒸气 ③吸收多余的Cl 2，防止污染环境
据新浪新闻报道：某某的王先生家里的新房刚刚装修完，他和妻子打扫到卫生间时，他将漂白粉和洁厕灵一起倒进了坐便器。

然而刚放进去，一股刺激性气体便冒了出来，呛得他眼红流泪，嗓子发痛。

没过一会他便感觉到胸闷，而且头晕目眩、呼吸困难，随后妻子赶紧把他送到了医院。

(1)漂白粉、洁厕灵的主要成分是什么？
[提示]漂白粉的主要成分是次氯酸钙，洁厕灵的主要成分是盐酸。

(2)利用氧化还原反应的知识分析漂白粉、洁厕灵混合为什么会导致中毒？写出相应的化学方程式。

[提示]漂白粉遇水生成次氯酸，而次氯酸又会和盐酸反应生成黄绿色的有毒气体——氯气。

化学方程式为：HClO＋HCl===Cl2↑＋H2O。

通过用化学知识分析解决现实生活中的实例，让学生感受化学的价值及与生活的紧密联系，培养学生学习化学的兴趣，以及宏观辨识与微观探析的化学核心素养。

1．某化学兴趣小组利用MnO2和浓盐酸及如图装置制备Cl2。

以下分析中不正确的选项是( )
A．①中可用分液漏斗代替长颈漏斗
B．①中缺少加热装置
C．②中盛放的NaOH溶液可以净化Cl2
D．④中的导管口假设连接倒置漏斗可防止倒吸
C[此题考查Cl2的制备，旨在考查学生的实验分析与设计能力。

氯气中混有氯化氢气体，应该用饱和食盐水除去氯化氢，氯化氢和氯气均能与氢氧化钠溶液反应，故②中不能盛放氢氧化钠溶液。

]
2．如下图装置可以用来发生、洗涤、干燥、收集(不考虑尾气处理)气体。

该装置可用于( )
A．锌和盐酸生成氢气
B．二氧化锰和浓盐酸生成氯气
C．碳酸钙和盐酸生成二氧化碳
D．KClO3和MnO2生成氧气
A[B、C、D三选项要制取的气体的密度都比空气大，不能使用向下排空气法收集。

而且制取Cl2、O2需要加热。

A制取H2，一般在启普发生器中完成，但此装置也可以完成制取反应，H2密度比空气小，可以用向下排空气法收集。

]
3．以下关于氯气制取方法的说法中，不正确的选项是( )
A．电解饱和食盐水制氯气时，与电源正极相连的石墨棒上方充满黄绿色气体
B．工业上用电解饱和食盐水的方法制取氯气的同时得到烧碱
C．实验室制法和电解饱和食盐水制法的化学方程式是不同的
D．实验室制取氯气时，最好大火加热，使温度迅速升高
D[浓盐酸具有挥发性，实验室制取氯气时，应缓缓加热以减少浓盐酸的损失，D错误。

] 4．实验室用以下两种方法制取氯气：
①用含4 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87 g MnO2与足量浓盐酸反应。

假设不考虑HCl的挥发，那么反应后所得氯气的物质的量( )
A．方法①比方法②多
B．方法②比方法①多
C．两种方法一样多
D．无法比较
B[首先，实验室制Cl2时，当浓盐酸浓度逐渐变小后将不再反应产生Cl2；其次，根据反应方程式知，参加反应的HCl与MnO2的物质的量之比为4∶1，所以含4 mol HCl的浓盐酸不可能全部反应，所得Cl2的物质的量小于1 mol，而87 g MnO2完全反应生成1 mol Cl2，所以方法②比①所得的氯气多。

]
5．图表示在没有通风橱时制取纯净的氯气时设计的装置图，图中A、B是可控制的弹簧铁夹。

(1)烧杯中盛放的液体是，其作用是
，水槽中盛放的液体是。

(2)简述操作过程：(从氯气已经产生开始)在收集氯气之前，应；当氯气纯度合乎要求时，应，当氯气收集完毕时，应。

(3)将8.7 g MnO2与含HCl 14.6 g的浓盐酸共热制Cl2，甲同学认为可制得Cl27.1 g，乙同学认为制得Cl2的质量小于7.1 g，你认为(填“甲〞或“乙〞)同学正确，原因是。

[解析] 用饱和食盐水可洗去Cl2中混有的HCl，又使Cl2损失减少，故可用排饱和食盐水法收集Cl2。

处理制Cl2的尾气最好的试剂是强碱溶液。

由于浓盐酸会挥发，稀盐酸不能反应，故用浓盐酸制Cl2时，HCl不能完全反应。

[答案] (1)NaOH溶液吸收多余的Cl2饱和食盐水
(2)打开B夹，关闭A夹打开A夹，关闭B夹关闭A夹，打开B夹
(3)乙①浓盐酸易挥发；②随着反应进行，浓盐酸浓度会降低，稀盐酸将不再反应。