专题3 第1单元 第1课时 氯气的发现与制备-【金版新学案】2025-2026学年高中化学必修第一册同步课堂高效讲义教师用书Word（苏教版）

本讲义聚焦氯气的发现与制备核心知识点，系统梳理实验室用MnO₂与浓盐酸反应制备氯气的原理、装置、除杂、收集及尾气处理，衔接工业电解饱和食盐水制法，构建从实验室到工业生产的知识脉络，提供反应方程式、实验装置分析、注意事项等学习支架。 该资料通过“交流研讨”引导学生分析杂质成因与除杂顺序，培养证据推理的科学思维，结合实验装置图与操作细节提升科学探究能力，强调尾气处理与氯碱工业用途渗透环保意识。课中辅助实验教学，课后习题覆盖浓盐酸变稀、除杂顺序等易错点，助力学生查漏补缺。

第一单元　氯气及氯的化合物 第1课时　氯气的发现与制备 [学习目标]　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。 任务一　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。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MnO2和浓盐酸在加热条件下制备Cl2，化学方程式为　MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　。 (2)仪器装置 (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　。 [交流研讨]　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？ 提示：HCl、水蒸气。 (2)除去Cl2中混有的杂质用哪些试剂，先后顺序是什么？ 提示：先用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸除去水蒸气。 (3)向上排空气法收集氯气如何验满？ 提示：将湿润的淀粉-KI试纸置于集气瓶口，若试纸变蓝即证明Cl2已集满。 (4)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。 实验室制备Cl2的注意事项 1.必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应。 2.为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热温度不宜过高，减少HCl的挥发。 3.尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为溶液中Ca(OH)2浓度小，吸收效果差。 4.实验结束时，先使反应停止并排出装置中残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气。 学生用书⬇第48页 1.下列关于实验室用二氧化锰制取氯气的叙述不正确的是(　　) A.二氧化锰与浓盐酸共热 B.缓慢加热反应 C.用向下排空气法收集氯气 D.多余的氯气常用较浓的碱液吸收 答案：C 解析：氯气的密度比空气大，应选择向上排空气法收集，C项错误。 2.已知Cl2＋2KI2KCl＋I2，某化学小组用如图所示装置制取氯气，下列说法不正确的是(　　) A.该装置图中至少存在两处明显错误 B.该实验中收集氯气的方法不正确 C.为了防止氯气污染空气，必须进行尾气处理 D.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 答案：B 解析：应用酒精灯加热、尾气应处理，A、C正确；应用向上排空气法收集Cl2，B错误；在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉碘化钾试纸可以检验Cl2是否逸出，D正确。 3.已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。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。 任务二　氯气的工业制法 1.模拟工业制备氯气 (1)实验过程 按教材中图3-3(如图所示)电解饱和食盐水的装置进行实验。 (2)现象与推理 根据教材中实验完成下列问题： 实验操作 实验现象 试管靠近火焰，有爆鸣声 湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 溶液变红 实验结论 与负极相连的铁棒上有　氢气　生成 与正极相连的石墨棒上有　氯气　生成 U形管左端溶液中有　氢氧化钠　生成 (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　。 (4)电解原理 电解饱和食盐水的化学方程式为　2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　。 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 ①Cl2：用于制取盐酸、漂白粉、饮用水消毒、有机合成(农药、药物)等。 学生用书⬇第49页 ②H2：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。 [交流研讨]　(1)尽管工业上制取氯气和实验室制取氯气的原料不同，但有什么共同点？ 提示：都发生了氧化还原反应，将－1价Cl转化为Cl2。 (2)在氯气的工业制法中，如何检验生成产物氢气和氯气？ 提示：试管中收集的黄绿色气体用湿润的KI-淀粉试纸检验；快速收集一试管生成的无色气体，用拇指堵住试管口，移近酒精灯，松开拇指，可听到爆鸣声(或“噗”的响声)，证明生成氢气。 (3)在氯气的工业制法中，如何检验生成产物氢氧化钠？ 提示：用小试管取电解后的溶液，滴入2滴酚酞溶液，溶液变红。 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可以生产盐酸 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氧气生成 D.电解饱和食盐水的过程中Na＋浓度减小 答案：A 解析：电解饱和食盐水过程中，与正极相连的电极上有Cl2生成，与负极相连的电极上有H2生成，同时与负极相连的电极区附近还有NaOH生成。H2、Cl2两种产物可用于制取盐酸。电解过程中Na＋的物质的量不变，但电解过程中消耗了水，故Na＋的浓度增大。 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＋2H2O2KOH＋Cl2↑＋H2↑ 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＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　(2)负　氢气(或H2)　(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。 1.下列关于氯气制备原理的说法不正确的是(　　) A.电解饱和食盐水制氯气时，与电源正极相连的碳棒上方产生黄绿色气体 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石墨棒上转化为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挥发，D项错误。 2.(2024·江苏南通高一上段考)实验室用下列装置制取干燥氯气并处理尾气，其中能达到实验目的的是(　　) 答案：C 解析：实验室用浓盐酸与MnO2在加热条件下制备氯气，A错误；净化氯气时应先用饱和食盐水除HCl再用浓硫酸除水蒸气，B错误；氯气密度比空气大，用向上排空气法收集，导管长进短出，C正确；氯气在水中溶解度不大，吸收尾气应用NaOH溶液，D错误。 学生用书⬇第50页 3.如图为电解饱和食盐水的实验装置。下列叙述不正确的是(　　) A.装置中，a管能产生氢气 B.b管导出的是氯气 C.以饱和食盐水为基础原料制取氯气、烧碱等产品的工业称为“氯碱工业” D.在石墨棒电极区域有NaOH生成 答案：D 解析：由教材中的相关实验装置可知，a管中导出的气体遇明火有爆鸣声，则该气体为氢气，A正确；b管导出的气体可用NaOH溶液吸收，则b管中导出的气体应为氯气，B正确；由氯碱工业的定义可知，C正确；在两极滴入酚酞，只有铁棒附近溶液变红色，而石墨棒附近不变红，说明NaOH不在石墨棒电极区域生成，D错误。 4.某研究性学习小组设计了用氧化浓盐酸的方法制取氯气的实验，其实验装置如下图： (1)写出圆底烧瓶中发生反应的化学方程式： 　　　　　　　　　　　　　。 (2)如果将过量的二氧化锰与20 mL 12 mol·L－1的盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气明显少于0.06 mol。其主要的原因有①　　　　　　　　　　　　　； ②　　　　　　　　　　　　　。 (3)L的作用是　　　　　　　； B的作用是　　　　　　　。 (4)为了提高浓盐酸的利用率，你对实验的建议是　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑ (2)①反应中随着HCl的消耗，浓盐酸变稀，稀盐酸不能与MnO2反应　②加热时有部分HCl挥发而损失 (3)平衡压强，确保浓盐酸顺利滴加　利用Cl2在饱和食盐水中溶解度很小的性质来贮存Cl2，并除去Cl2中混有的HCl (4)将浓盐酸慢慢滴下或加热时用小火慢慢加热等 解析：实验室制取Cl2时，利用浓盐酸和MnO2加热条件下反应，随着反应进行，浓盐酸变稀，反应停止；另外浓盐酸挥发，也导致其浓度降低，因此为防止浓盐酸挥发，可将浓盐酸慢慢滴下，同时用小火慢慢加热。 课时测评12　氯气的发现与制备 (时间：45分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (1－11题，每小题3分，共33分) 题点1　氯气的发现及实验室制法 1.下列关于氯气研究的科学史话，正确的是(　　) A.瑞典化学家舍勒在实验室制得氯气，并确定氯气是一种单质 B.英国化学家戴维在前人研究基础上，通过大量实验确认，氯气是一种单质 C.舍勒是用食盐来制取氯气的 D.舍勒发现氯气的方法至今仍是工业制氯气的方法之一 答案：B 解析：舍勒制备、发现氯气，戴维确认氯气是一种单质。舍勒发现氯气的方法仍是现在实验室制备氯气的方法，但不是工业制法。 2.实验室利用如图所示装置制备氯气，图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置，其中错误的是(　　) A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④ 答案：C 解析：应选饱和食盐水除去氯化氢，不能用氢氧化钠溶液，因为氢氧化钠溶液可以与氯气反应，故②错误；干燥装置应长导管进气，否则浓硫酸会被压入其右侧装置中，故③错误；澄清石灰水浓度较低，无法完全吸收氯气；应用氢氧化钠溶液吸收氯气，故④错误。 3.实验室用二氧化锰和浓盐酸来制取氯气，主要操作有：①将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高度，固定铁圈放好陶土网；③用药匙向烧瓶中加二氧化锰，再向分液漏斗中加入浓盐酸，并将导气管放入集气瓶中；④检查装置的气密性；⑤在烧瓶上装好分液漏斗，连接好导气管。则最好的实验操作顺序是(　　) A.①②③④⑤ B.②①③④⑤ C.②①④③⑤ D.②①⑤④③ 答案：D 解析：实验需要先组装仪器，然后检查装置的气密性，若气密性良好，则可在组装好的装置中加入相应的药品，进行实验。本题在制取氯气时采用MnO2和浓盐酸在加热的条件下发生反应的方法，所以组装的装置首先要满足“加热烧瓶”这一要求，应该先放置酒精灯，再根据酒精灯的高度确定铁圈的位置，接着进行后续操作，最好的顺序为②①⑤④③。 4.下图是用KClO3与浓盐酸反应制取氯气的简易装置。下列说法正确的是(　　) A.A中固体也可以用高锰酸钾、重铬酸钾、二氧化锰等代替 B.装置A发生反应的方程式为KClO3＋6HCl(浓)3Cl2↑＋KCl＋3H2O C.待没有气泡产生后，向A中加入足量AgNO3，根据沉淀质量求出剩余盐酸的量 D.装置B盛放的是饱和食盐水，目的为除去HCl 答案：B 解析：浓盐酸和高锰酸钾、重铬酸钾均能发生反应生成Cl2，但浓盐酸与二氧化锰在常温下不反应，因此不能使用该装置，A项错误；用KClO3与浓盐酸反应，生成氯化钾、氯气和水，反应方程式为KClO3＋6HCl(浓)3Cl2↑＋KCl＋3H2O，B项正确；反应得到的产物为KCl，向其中加入足量的AgNO3，生成AgCl，如盐酸过量，与AgNO3反应也生成沉淀，因此不能利用沉淀质量求出剩余盐酸的量，C项错误；B装置用于收集氯气，D项错误。 5.下列装置用于实验室制氯气并回收二氧化锰的实验。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.用装置丙干燥氯气 D.用装置丁分离二氧化锰和氯化锰溶液 答案：D 解析：A项，MnO2与浓盐酸混合需要加热反应制取Cl2，图示装置缺少加热装置，因此不能制取得到Cl2；B项，HCl与NaHCO3反应产生CO2气体，使Cl2中混有新的杂质CO2，不能达到除杂净化的目的，且不能从短导管通入待净化气体；C项，由于Cl2能与碱石灰反应，不能用碱石灰干燥；D项，二氧化锰难溶于水，可以用过滤的方法分离二氧化锰和氯化锰溶液。 6.实验室用下列两种方法制取氯气：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。若不考虑HCl的挥发，则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 答案：B 解析：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；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的物质的量少于方法②。 题点2　氯气的工业制法 7.电解饱和食盐水时，与电源负极相连的电极上得到的气态物质是(　　) A.氯气 B.氢气 C.烧碱 D.氯化氢 答案：B 解析：与电源负极相连的电极上得到的气态物质是氢气。 8.下列关于电解饱和氯化钠溶液的说法不正确的是(　　) A.电解产物为Cl2和Na B.电解过程中产生了黄绿色气体 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.用排水法可以收集到较纯净的氢气 答案：A 解析：电解熔融NaCl才能得到Cl2和Na，A不正确；电解饱和NaCl溶液的产物之一是黄绿色的Cl2，B正确；电解饱和NaCl溶液的产物之一是NaOH，能使酚酞溶液变红，C正确；电解饱和NaCl溶液的产物之一是H2，可用排水法收集，D正确。 9.下列装置中验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的是(电极均为石墨棒，Cl2能使淀粉-KI溶液变蓝)(　　) 答案：D 解析：向下排空气法收集的是氢气，故直流电源的左端是负极，右端是正极，A、C错误；淀粉碘化钾溶液变蓝可证明有氯气产生，氢氧化钠溶液不能验证Cl2的产生，B错误、D正确。 10.将0.2 mol MnO2和50 mL 12 mol·L－1的盐酸混合后缓缓加热，向反应完全后的溶液中加入足量AgNO3溶液，则生成的AgCl沉淀的物质的量(不考虑盐酸的挥发)(　　) A.等于0.3 mol B.小于0.3 mol C.在0.3～0.6 mol之间 D.以上结论均不正确 答案：C 解析：本题易错之处在于没有考虑到盐酸浓度降低到一定程度后，MnO2与HCl不再继续反应，因而错选A。由题意可知n(HCl)＝0.6 mol，根据化学方程式MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O可判断出MnO2过量。若0.6 mol HCl完全反应，则有0.3 mol HCl被氧化，反应后的溶液中存在0.3 mol Cl－，加入足量AgNO3溶液生成0.3 mol AgCl。但随着反应的进行，盐酸的浓度减小，而稀盐酸与MnO2不反应，所以实际被氧化的HCl的物质的量必然小于0.3 mol，即反应后溶液中存在的Cl－的物质的量大于0.3 mol，故加入足量AgNO3溶液产生的AgCl的物质的量大于0.3 mol且小于0.6 mol，C项正确。 11.AlCl3是有机合成的催化剂，易潮解，升华温度为178 ℃。已知：实验室制备氯气常用方法：2KMnO4＋16HCl(浓)2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。某小组设计实验制备AlCl3，如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.装置②和装置③的位置可以互换 B.先启动①中反应，当④中充满黄绿色时点燃酒精灯 C.上述实验方案只存在1处错误 D.如果用MnO2替代KMnO4也可以完成上述实验 答案：B 解析：上述实验产生的氯气中含氯化氢、水蒸气，应先除氯化氢，后除水蒸气，装置②和③的位置不能互换，A错误；先通入氯气排尽装置内空气，再进行氯气和铝的反应，B正确；氯化铝易凝华，导出氯化铝的导管太细，易堵塞导管；氯化铝易潮解，装置⑥中NaOH溶液中水易挥发进入装置⑤，使产品变质，共2处错误，C错误；二氧化锰与浓盐酸反应需要加热，而题图实验装置没有酒精灯，D错误。 12.(14分)实验室常用下图装置制备并收集干燥、纯净的Cl2。 (1)滴加浓盐酸所用仪器的名称是　　，装置A中发生反应的化学方程式是　　　　　　　 　　　　　　　。 (2)装置B的作用是　　　　　　　。 (3)装置C中盛放的物质是　　。 (4)装置D用于收集Cl2，请将装置D中的导气管在装置图上补充完整(→表示气流方向)。 (5)装置E中发生反应的化学方程式是　　，若用17.4 g MnO2与足量浓盐酸反应，所得氯气在标准状况下的体积为　　L。 答案：(1)分液漏斗　4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋2H2O＋Cl2↑ (2)除去氯气中的HCl　(3)浓硫酸　(4) (5)2NaOH＋Cl2NaCl＋NaClO＋H2O　4.48 解析：(1)从图中可知，滴加浓盐酸所用的仪器名称为分液漏斗。装置A中浓盐酸和MnO2加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水，化学方程式为4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋2H2O＋Cl2↑。(2)装置B中为饱和食盐水，作用为除去氯气中的HCl。(3)装置C中盛放的物质为浓硫酸，用于干燥氯气。(4)氯气密度大于空气，应该用向上排空气法收集，即氯气从长导管通入，短导管出，如图所示。(5)装置E中NaOH与氯气反应生成NaCl、NaClO和水，化学方程式为2NaOH＋Cl2NaCl＋NaClO＋H2O。17.4 g MnO2物质的量为0.2 mol，根据方程式4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋2H2O＋Cl2↑可知，生成氯气0.2 mol，标准状况下体积为4.48 L。 13.(13分)请用如图所示仪器，设计一个电解饱和食盐水并测定电解时产生的H2的体积和检验Cl2的实验装置(提示：Cl2可与KI反应生成I2，淀粉遇I2变蓝)。 (1)所选仪器连接时，各接口的顺序是(填各接口的字母代号)：A接　　、 　　接　　；B接　　、　　接　　。 (2)证明产物有Cl2的实验现象是　　　　　　　。 (3)实验测得产生的氢气体积(已折算成标准状况)为5.60 mL，电解后溶液的体积恰好为50.0 mL，则溶液中NaOH的物质的量浓度为　　　　　　　。 答案：(1)G　F　H　D　E　C　(2)淀粉-碘化钾溶液变蓝 (3)0.010 0 mol·L－1 解析：用排水法测量产生H2的体积，A接储气瓶的G，F接H，把水排入量筒内，用量筒测量排出的水量，以测定产生H2的体积。B接洗气瓶的D，E接C，生成的Cl2与洗气瓶中的KI反应生成I2，淀粉遇I2变蓝，多余的Cl2用NaOH溶液吸收。(3)已知电解产生H2的物质的量为n(H2)＝＝2.50×10－4 mol，由2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑知，n(NaOH)＝2n(H2)＝5.00×10－4 mol，则c(NaOH)＝＝0.010 0 mol·L－1。 学科网（北京）股份有限公司 $