《氯气的实验室制法》教学课件

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　　《氯气的实验室制法》

MnO2+4HCl = MnCl2+2H2O+Cl2↑

[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+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

氯气的实验室制法

(讨论)

实现Cl Cl Cl的转化,分别需加入氧化剂还是还原剂?

-1 0 +1

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 ↑

用氧化剂在适当的条件下将负一价氯氧化成为零价氯。

MnO2+4HCl = MnCl2+2H2O+Cl2↑

MnO2+4H++2Cl-=Mn2++2H2O+Cl2 ↑

讨论

（1） 指出氧化剂、还原剂及电子转移情况

氧化剂

还原剂

得到2e-

失去2XXXXXe-

（2） 装置的先择如何呢？

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

（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

（4） 多余的Cl2如何处理？

（5） Cl2中混有哪些杂质，怎样提纯、干燥？

（6） 实验步骤如何？

通入NaOH溶液中吸收。

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。

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

实验步骤

Cl2的制备

Cl2中混有HCl和H2O（g）

Cl2的制备、提纯、吸收

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。

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。

讨论

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

①长颈漏斗应某某成分液漏斗．

②烧杯下应填石棉网．

③应用酒精灯加热．

④稀盐酸应某某为浓盐酸．

⑤多余Cl2应通入NaOH溶液中

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 ↑

思考

上述反应的氧化剂、还原剂、

分别是何某某？电子转移的方向

和数目能标出吗？

得10e-

失10e-

氧化剂 KMnO4

还原剂 HCl

2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2 ↑+ 8H2O

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？

课堂练习

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

B

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

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。

【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

△

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。

6. 2000年全国高某某)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:

(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)。

【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。

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右边连有盛某某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

延伸　XXXXX　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 XXXXXH＜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。

（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）

（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。

（1）

d

a e

b f

c

b

c e

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.

（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

（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。

随堂检测

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

C

BD

D

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

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。

再　见[全文已结束，注意以上仅为全文的文字预览，不包含图片和表格以及排版]

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