高中化学专题2从海水中获得的化学物质第一单元氯溴碘及其化合物第1课时氯气的生产原理学案苏教版必修1.docx
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高中化学专题2从海水中获得的化学物质第一单元氯溴碘及其化合物第1课时氯气的生产原理学案苏教版必修1
第1课时 氯气的生产原理
知识内容
必考要求
加试要求
1.氯气的工业制法。
2.实验室制取氯气的反应原理及其装置。
3.氯气的净化、收集和检验,尾气的处理。
a
a
b
b
b
b
目标
定位
1.知道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.初步认识工业上电解饱和食盐水制取氯气的反应原理。
3.学会实验室制取氯气的方法。
一 氯气的工业制法
1.实验过程
下图为电解饱和食盐水的装置图:
按上图所示装置进行实验。
(1)接通电源,观察食盐水发生的变化。
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。
2min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。
(2)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。
(3)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,观察溶液的颜色。
2.实验分析
实验现象
结论
(1)
出现爆鸣声
a管中气体为氢气
(2)
产生黄绿色的气体
b管中气体为氯气
(3)
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H2、Cl2、NaOH溶液。
归纳总结
工业制取氯气的反应原理
(1)工业制取氯气的反应原理:
2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑。
(2)氯碱工业:
以电解饱和食盐水为基础制取Cl2等产品的工业。
[提醒] 工业上电解熔融的NaCl或MgCl2获取Na和Mg,同时得到副产物Cl2。
化学方程式为2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。
1.下列关于电解饱和食盐水过程的说法正确的是( )
A.电解饱和食盐水的工厂要首先将食盐进行除杂
B.与电源正极相连的电极区有NaOH生成
C.与电源负极相连的电极上有氯气生成
D.电解饱和食盐水的过程中Na+浓度减小
答案 A
解析 根据电解饱和食盐水的装置可知,与电源正极相连的电极区产生Cl2,而与电源负极相连的电极区产生H2和NaOH,故B、C均不正确;因为Na+没有参与反应,其物质的量不变,但电解过程中消耗了水,溶液体积减小,Na+浓度增大,故D不正确。
2.下列关于电解NaCl水溶液的说法不正确的是( )
A.电解产物为Cl2和Na
B.电解过程中,产生的气体均为无色
C.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,然后滴加酚酞溶液,溶液呈红色
D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,然后滴加酚酞溶液,溶液呈无色
答案 C
解析 电解食盐水可产生NaOH、H2和Cl2,其中Cl2为黄绿色气体;电解一段时间后,溶液中有NaOH生成,滴加酚酞溶液,溶液呈红色,故选C。
二 氯气的实验室制法
实验室制取氯气的装置如下图所示:
(1)反应原理:
___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验装置:
气体制备型化学实验装置的设计,要将化学反应原理、气体净化、收集和尾气处理等结合起来。
①填写装置中试剂名称:
C:
________,D:
________,F:
________。
②其中C的作用是除去Cl2中的________;D的作用是除去Cl2中的________。
③该装置中收集Cl2使用的是____________法。
还可用排________的方法,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
④其中F的作用是________________________________________________________
________________________________________________________________________。
⑤检验Cl2是否收集满可用________________________放在集气瓶口,若试纸________,则证明已集满。
答案
(1)4HCl(浓)+MnO2MnCl2+2H2O+Cl2↑
(2)①饱和食盐水 浓硫酸 氢氧化钠溶液
②HCl H2O ③向上排空气 饱和食盐水 Cl2在饱和食盐水中的溶解度比较小 ④吸收尾气,防止污染空气 ⑤湿润的淀粉KI试纸 变蓝
归纳总结
1.制气装置
制取气体的一般流程:
气体发生装置→气体净化装置(除杂、干燥)→气体收集装置→尾气处理装置。
(1)发生装置:
固体+液体气体。
(2)净化装置:
上图中C、D装置为洗气瓶,组装原则“长进短出”,除杂在前,干燥在后。
2.注意事项
(1)加药品之前必须检查装置的气密性。
(2)加药品的顺序:
先固体后液体。
(3)实验结束时,应先撤装置末端导管,后撤酒精灯,以防倒吸。
(4)为防止盐酸挥发,应缓缓加热。
[提醒]
(1)MnO2和稀盐酸不反应,必须用浓盐酸,随着反应的进行,盐酸浓度下降,当转变为稀盐酸时,不再与MnO2反应。
(2)MnO2和浓盐酸反应必须加热,因为在常温下MnO2与浓盐酸几乎不反应。
3.下列说法正确的是( )
A.氯气的性质活泼,它与氢气混合后立即发生爆炸
B.检验HCl气体中是否混有Cl2的方法是将气体通入硝酸银溶液
C.浓盐酸在与MnO2共热制取Cl2的实验中只起到还原剂的作用
D.实验室制取氯气时,为了防止环境污染,多余的氯气可以用氢氧化钠溶液吸收
答案 D
解析 A项,与氢气在光照条件发生爆炸,错误;B项,HCl对实验产生干扰,错误;C项,MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,盐酸还表现酸性,错误;D项氯气有毒,除去尾气用碱液吸收,正确。
4.下列装置用于二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应制取纯净、干燥的氯气。
(1)在装置A~E中,有①~⑨九个接口,用编号表示仪器的导气管连接顺序依次为____________、____________、____________、____________、__________、__________、____________、____________、____________。
(2)12mol·L-1的盐酸50mL与足量的MnO2在加热条件下反应,可以制得的Cl2的物质的量为__________(填字母)。
A.0.3molB.小于0.15mol
C.在0.15~0.3mol之间D.0.15mol
答案
(1)① ⑧ ⑨ ③ ② ⑥ ⑦ ④ ⑤
(2)B
解析
(1)本实验要求制取纯净、干燥的Cl2,设计实验步骤如下:
制Cl2―→除杂(除HCl,选用饱和食盐水)―→干燥(选用浓H2SO4)―→收集(向上排空气法)―→尾气吸收(选用NaOH溶液)。
(2)n(HCl)=12mol·L-1×0.05L=0.6mol,根据化学方程式MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,如果完全反应将生成0.15molCl2,而实际上随着反应的进行,盐酸的浓度越来越小,而稀盐酸和MnO2不反应,所以得到的Cl2的物质的量必定小于0.15mol。
1.下列装置可应用于实验室制氯气并回收二氯化锰的实验,能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取氯气
B.用装置乙除去氯气中的少量氯化氢
C.用装置丙分离出MnCl2溶液中的固体MnO2
D.用装置丁称得回收的二氯化锰质量为5.36g
答案 C
解析 二氧化锰与浓盐酸反应需要加热,图中仪器没有加热装置,A错误;氯气、氯化氢都能与碳酸氢钠溶液反应,都能被碳酸氢钠溶液吸收,B错误;MnCl2溶液中的MnO2为固体,分离二者用过滤方法,C正确;托盘天平精确度为0.1g,D错误。
2.实验室用二氧化锰和浓盐酸来制取氯气,主要操作步骤为①将圆底烧瓶固定在铁架台上;②把酒精灯放在铁架台上,根据酒精灯确定铁圈的高度、固定铁圈放好石棉网;③用药匙向圆底烧瓶中加入MnO2,再向分液漏斗中加浓盐酸,并将导管放入集气瓶中;④检查装置的气密性;⑤在圆底烧瓶上装好分液漏斗,连接好导气管。
操作步骤排序正确的是( )
A.②③④①⑤B.②①③⑤④
C.②①⑤④③D.②①③④⑤
答案 C
解析 装置的安装顺序为“由下而上,由左向右”,另外需注意的是加入药品前应先检查装置的气密性,根据这两点不难得出选项C正确。
3.下列关于氯气制备原理的说法中不正确的是( )
A.电解饱和食盐水制氯气时,与电源正极相连的碳棒上方充满黄绿色气体
B.工业上制取氯气的原料是饱和食盐水
C.实验室制法和工业制法的反应实质是相同的
D.实验室制取氯气时最好大火加热使温度迅速升高
答案 D
解析 电解饱和食盐水制氯气时,Cl-在与电源正极相连的碳棒上转化为Cl2,A项正确;浓盐酸具有挥发性,实验室制取氯气时应缓缓加热以减少氯化氢的损失,D项错误。
4.下列装置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是常见的气体发生装置,装置Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ是气体收集装置。
回答下列问题:
(1)若用MnO2与浓盐酸反应制取氯气,应选用气体发生装置________,用化学方程式表示制取氯气的反应原理:
________________________________________________________________________。
(2)若选用装置Ⅳ为氯气的收集装置,应该在试管口放置一团棉花,该棉花团应用________溶液浸湿,用化学方程式表示其作用______________________________________________。
(3)若选用装置Ⅴ为氯气收集装置,则氯气应从________口通入。
(4)若选用装置Ⅵ为氯气的收集装置,则水槽中的溶液为________。
答案
(1)Ⅰ MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)氢氧化钠(或碳酸钠等碱性溶液) 2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O
(3)A
(4)饱和食盐水
解析 依据反应原理,选用装置Ⅰ为氯气发生装置,用向上排空气法或排饱和食盐水法收集氯气,用NaOH溶液吸收氯气。
5.下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8.7gMnO2与含HCl14.6g的浓盐酸共热制Cl2,甲同学认为可制得Cl27.1g,乙同学认为制得Cl2的质量小于7.1g,你认为__________(填“甲”或“乙”)同学正确,原因是___
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