专题3 第1单元 第1课时 氯气的发现与制备-【金版教程】2025-2026学年高中化学必修第一册创新导学案Word（苏教版）

该高中化学导学案聚焦氯气的发现与制备，涵盖实验室（MnO₂与浓盐酸反应）及工业（电解饱和食盐水）制法，从海水中氯资源切入，结合舍勒发现史导入，通过实验装置分析、注意事项总结搭建学习支架，衔接前后知识脉络。 资料以“启思研讨”“问题探究”引导学生推理分析，实验装置细节与习题分层设计突出科学探究与实践，培养严谨求实的科学态度，助力学生构建物质制备系统思维，提升科学思维与解决实际问题的能力。

化学　必修1　第一册 第一单元　氯气及氯的化合物 第一课时　氯气的发现与制备 1.知道海水中蕴藏着丰富的资源和氯化钠作为重要工业原料的主要用途。2.学会实验室制取氯气的方法，通过分析、推理设计实验并完成实验。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 1.1774年，瑞典化学家舍勒把浓盐酸与软锰矿(主要成分是MnO2)混合加热，发现了一种具有强烈刺激性气味的黄绿色气体。 2.1810年，英国化学家戴维仔细研究了这种气体，并将其命名为氯气。 二、氯气的制备 1.实验室制法 (1)实验装置 (2)化学方程式：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑。 2.工业制法 (1)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，听到尖锐的爆鸣声。 (2)取一支小试管，用向上排空气法收集从b管导出的气体，收集到的气体的颜色为黄绿色。 (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，溶液的颜色变红。 (4)电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。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。 　判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)在自然界中氯元素主要以NaCl、MgCl2、CaCl2等形式大量存在于海水中。(　　) (2)氯气是无色无味的气体。(　　) (3)实验室制备氯气的仪器主要有铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、长颈漏斗。(　　) (4)可改用稀盐酸与MnO2在加热条件下制备氯气。(　　) (5)氯气有毒，可用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气。(　　) (6)电解NaCl水溶液时，与直流电源负极相连的一极能产生Cl2。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)× 启思研讨　教师独具内容 电解水实验是一个测试水的组成的实验。水由氢、氧两种元素组成。水通电生成氢气、氧气，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气。将水换作饱和食盐水，观察现象。 [问题探究] 1.电解饱和食盐水时两电极产生的气体分别是什么？在相同状况下体积比为多少？ 提示：在负极产生H2，在正极产生Cl2，在相同状况下的体积比为1∶1。 2.分析为什么舍勒制备氯气的方法没有广泛应用到工业生产？ 提示：一是原料不易得，需要消耗大量的盐酸；二是经济效益和生产规模都不如电解法。 知识点一　氯气的实验室制备 1.实验装置 2.制备流程 3.用MnO2和浓盐酸制Cl2的五个注意点 (1)必须用浓盐酸与MnO2反应制Cl2，MnO2与稀盐酸不反应。随着反应的进行，浓盐酸变为稀盐酸时，反应停止，故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。 (2)制取的氯气有毒，且在加热时易逸出，所以应选用分液漏斗，而不用长颈漏斗。 (3)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。 (4)实验结束后，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。 (5)尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为澄清石灰水中Ca(OH)2浓度小，吸收不完全。 1.某实验小组制备氯气的装置如图所示，有关实验操作或叙述错误的是(　　) A.该实验无需在烧瓶中添加沸石防止暴沸 B.该装置缺少加热装置 C.a、b两种溶液分别为饱和食盐水和浓硫酸 D.尾气吸收装置中的NaOH溶液可用澄清石灰水代替 答案：D 2.某学生设计如图所示实验装置用于制备纯净的Cl2。 (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，分析饱和食盐水、浓硫酸、NaOH溶液的作用。 ①饱和食盐水：________________________________________________________________； ②浓硫酸：______________________________________________________________________； ③NaOH溶液：__________________________________________________________________。 答案：(1)①不能用长颈漏斗，应用分液漏斗　②不能用稀盐酸，应用浓盐酸　③没有加热装置，应用酒精灯加热　④B和C位置颠倒，应互换位置　⑤C中的进气导管未插入液面下，出气导管不应插入液面下，应“长进短出” (2)①除去混在氯气中的HCl　②除去混在氯气中的水蒸气　③吸收多余的氯气，防止污染环境 知识点二　氯气的工业制法 1.在氯碱工业中，必须通电才能反应生成H2、Cl2和NaOH，所以在书写方程式时一定要注明反应条件。 2.H2在阴极(与电源负极相连的一极)上产生，Cl2在阳极(与电源正极相连的一极)上产生，NaOH在产生H2的一侧产生。相同状况下，阴、阳两极上产生气体的体积比为1∶1。 3.用U形管电解饱和食盐水，将产生的H2与Cl2分离，防止混合而发生爆炸。 4.检验Cl2可以用湿润的淀粉碘化钾试纸，发生的反应为Cl2＋2KI===2KCl＋I2，淀粉遇I2变蓝。 3.下列关于氯气制取方法的说法中，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.实验室制氯气和电解饱和食盐水制氯气反应原理不同 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：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.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产物的实验，当图中开关K闭合片刻后，试填空： (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试管盛放的是　　　　　　　溶液，可以用来检验B电极上产生的气体。A电极附近的溶液中的现象为　　　　　　　、　　　　　　　　　　。 答案：(1)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　(2)负　氢气 (3)淀粉碘化钾(或其他合理答案)　有气泡产生　溶液由无色变为红色 本课总结 随堂提升 1.实验可用二氧化锰粉末与浓盐酸共热制取氯气。现只有浓盐酸，但没有二氧化锰，下列各试剂中，不能替代二氧化锰制取氯气的是(　　) A.KMnO4 B.KClO3 C.CaCl2 D.Ca(ClO)2 答案：C 2.实验室制取Cl2并探究其性质的装置如图所示。下列实验装置不能达到目的的是(　　) A.用装置甲制取Cl2 B.用装置乙获得纯净的Cl2 C.用装置丙验证Cl2可与I－反应生成I2 D.用装置丁吸收Cl2 答案：B 解析：甲装置制取的氯气中含有HCl和H2O(g)，用乙装置直接收集得不到纯净的Cl2，B不能达到目的。 3.工业上用电解法制备烧碱和金属钠，化学反应原理如下： 反应1：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 反应2：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 下列有关说法错误的是(　　) A.制备烧碱的副产物可用于制盐酸 B.电解2 L 0.5 mol·L－1 NaCl溶液最多生成40 g NaOH C.反应1、反应2产生的气体均可以直接排入空气中 D.电解58.5 g NaCl(熔融)最多生成11.2 L(标准状况下)Cl2 答案：C 解析：由反应1知制备烧碱的副产物是氢气和氯气，H2＋Cl22HCl，HCl溶于水即得盐酸，故A正确；电解2 L 0.5 mol·L－1 NaCl溶液，由反应1和钠元素守恒可得n(NaOH)＝n(NaCl)＝2 L×0.5 mol·L－1＝1 mol，m(NaOH)＝1 mol×40 g·mol－1＝40 g，所以最多生成40 g NaOH，故B正确；反应1、反应2产生的气体都含有氯气，氯气有毒，不能直接排入空气中，故C错误；电解58.5 g NaCl(熔融)，由反应2和氯元素守恒得n(Cl2)＝×n(NaCl)＝×＝ mol，标准状况下V(Cl2)＝ mol×22.4 L·mol－1＝11.2 L，故D正确。 4.某同学设计了如图所示的一个电解饱和氯化钠溶液的装置图，a为饱和食盐水，X、Y是两个石墨电极，通过导线与直流电源相连。实验开始时，同时向U形管两边各滴入几滴酚酞试液，请回答下列问题： (1)在X电极附近观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)检验Y电极反应产物的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)电解总反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)放出无色气体，溶液变红 (2)把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极一侧的支管口，试纸变蓝 (3)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 5.某课外活动小组利用如图所示装置制取氯气，提供的试剂：浓盐酸、饱和食盐水、氢氧化钠溶液、高锰酸钾固体、水。 (1)装置M中盛放的试剂是　　　　；H中盛放的试剂是　　　　　　。 (2)收集Cl2时，关闭弹簧夹　　　　和弹簧夹　　　　，打开弹簧夹　　　　。 (3)尾气处理时，关闭弹簧夹a和弹簧夹　　　　，打开弹簧夹　　　　。处理尾气选用的试剂为　　　　　　　　。 (4)用含0.032 mol HCl的浓盐酸与足量高锰酸钾固体反应，产生Cl2的物质的量应　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)0.01 mol。 答案：(1)浓盐酸　饱和食盐水　(2)a　c　b　(3)b　c　氢氧化钠溶液　(4)小于 解析：(1)装置M中应为浓盐酸，G中应为高锰酸钾固体，H中应为饱和食盐水，可用来除去Cl2中混有的HCl气体，装置P是尾气处理装置，烧杯中的试剂是氢氧化钠溶液。 (2)收集Cl2时，先将M中浓盐酸推入G中，然后关闭弹簧夹a和c，打开弹簧夹b，生成的Cl2会将饱和食盐水压入烧杯D中，从而使Cl2收集在H中。 (4)根据化学方程式可知，若含0.032 mol HCl的浓盐酸完全反应会生成0.01 mol Cl2，但由于浓盐酸具有挥发性，且当浓盐酸变为稀盐酸时，反应停止，从而使反应的HCl小于0.032 mol，故生成的氯气的物质的量应小于0.01 mol。 课时作业 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1.电解饱和食盐水不能得到的产物为(　　) A.Cl2 B.Na C.NaOH D.H2 答案：B 2.下列说法正确的是(　　) A.实验室用MnO2与稀盐酸，在加热的条件下反应制取氯气 B.实验室通常是用电解饱和食盐水的方法制取少量的氯气 C.氯气是一种黄绿色的有毒气体 D.实验室中用排水法收集氯气 答案：C 3.下列装置可应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.用装置丙分离出混合溶液中的固体MnO2 D.用装置丁称得回收的二氧化锰质量为5.36 g 答案：C 4.(江苏卷)实验室制取Cl2的实验原理及装置均正确的是(　　) A.制取Cl2 B.除去Cl2中的HCl C.收集Cl2 D.吸收尾气中的Cl2 答案：C 解析：实验室制取氯气使用的是浓盐酸和MnO2反应，A错误；除去Cl2中的HCl的导管应“长进短出”，B错误；氯气的尾气处理应选择氢氧化钠溶液吸收，D错误。 5.下列有关“氯碱工业”的说法中正确的是(　　) 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.电解饱和食盐水时，与电源正、负极相连的电极上得到气体的体积(相同状况)比为1∶2 C.“氯碱工业”中产生两种无色气体 D.“氯碱工业”的主要产品是纯碱 答案：A 6.如图为电解饱和食盐水的实验装置。据此，下列叙述不正确的是(　　) A.装置中，a管导出的气体为氢气 B.b管导出的气体为氯气 C.a、b两管导出的气体均不能直接排入大气中 D.在石墨棒电极区域滴入酚酞试液，溶液会变红 答案：D 解析：在铁棒一端的溶液中有NaOH生成，滴入酚酞试液，溶液变红，D不正确。 7.用惰性电极电解未精制的饱和食盐水，食盐水装在U形管内。结果很快在某一电极附近出现食盐水浑浊的现象。造成浑浊的难溶物主要是(　　) A.碳酸镁 B.硫酸钡 C.氢氧化镁 D.碳酸钡 答案：C 解析：粗食盐中含有Ca2＋、Mg2＋等，与电源负极相连的电极产生OH－，Mg2＋与OH－反应生成Mg(OH)2沉淀。 8.某化学小组用如图所示装置制取氯气，下列说法正确的是(　　) A.该装置图中至少存在三处明显错误 B.该实验中收集氯气的方法不正确 C.如果需要得到干燥、纯净的Cl2，只需在气体发生装置和收集装置之间连接一个装有浓硫酸的洗气瓶即可 D.含有2 mol HCl的浓盐酸与足量MnO2混合，在一定条件下反应，生成11.2 L(标准状况)Cl2 答案：A 解析：A项，该装置的错误：一是没有使用酒精灯加热；二是装置中没有用分液漏斗而采用长颈漏斗；三是没有进行尾气处理；B项，Cl2的密度比空气的密度大，该收集方法正确；C项，要得到干燥、纯净的Cl2，首先应将气体通过饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸除去水蒸气；D项，根据反应：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，浓盐酸变稀后便不再反应，故产生的Cl2的物质的量小于0.5 mol。 9.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.可能为0.6 mol 答案：C 解析：根据化学方程式：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑，可知MnO2过量，假设0.6 mol HCl完全反应，则生成MnCl2为0.15 mol，加入AgNO3生成0.3 mol AgCl，但随着反应的进行，浓盐酸会逐步变为稀盐酸，而MnO2与稀盐酸不反应，故0.6 mol HCl不会完全反应，则0.6 mol＞n(AgCl)＞0.3 mol，故选C。 10.如图是用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C的作用是防倒吸 C.待没有气泡产生后，向A中加入足量AgNO3溶液，根据沉淀质量可求出剩余盐酸的量 D.装置B盛放的是饱和食盐水，目的为除去HCl 答案：B 解析：常温下，浓盐酸和高锰酸钾、重铬酸钾均能发生反应，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错误；反应得到的产物为KCl，向A中加入足量的AgNO3溶液，生成AgCl沉淀，如盐酸过量，与AgNO3反应也生成AgCl沉淀，因此不能利用沉淀质量求出剩余盐酸的量，C错误；装置B用于收集氯气，D错误。 11.实验室制取下列各组气体，所用气体发生装置相同的是(　　) A.金属锌与稀硫酸反应制取H2、大理石与稀盐酸反应制CO2 B.金属锌与稀硫酸反应制取H2、氯酸钾和二氧化锰混合制O2 C.二氧化锰和浓盐酸混合制Cl2、大理石与稀盐酸反应制CO2 D.二氧化锰和浓盐酸混合制Cl2、金属锌与稀硫酸反应制取H2 答案：A 解析：根据反应原理选取相应的装置：二氧化锰和浓盐酸制氯气、氯酸钾与二氧化锰混合制氧气均需要加热，而制取H2和CO2的反应不需要加热。 二、非选择题 12.某校化学兴趣小组的同学用如图所示仪器设计了一个电解饱和食盐水并测定电解产生的H2的体积和检验氯气的实验装置。请回答下列问题。 (1)连接仪器时，各接口的连接顺序是：A接　　　　(填接口字母，下同)、　　　　接　　　　；B接　　　　、　　　　接　　　　。 (2)证明有Cl2产生的实验现象是　　　　　　　　　　　　　。 (3)电解装置中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。 (4)实验测得产生的H2的体积为5.6 mL(标准状况下)，电解后溶液的体积恰好为50 mL，则该溶液中NaOH的物质的量浓度为　　　　。 答案：(1)G　F　H　D　E　C (2)淀粉­KI溶液变蓝 (3)2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ (4)0.01 mol·L－1 解析：(1)A接G、F接H，产生的H2把水排入量筒内，用量筒测量出排出的水的体积，即为产生的H2的体积；B接D、E接C，产生的Cl2与KI反应生成I2和KCl，淀粉遇I2变蓝，多余的Cl2用NaOH溶液吸收。 (4)由题可得，电解产生的H2的物质的量为＝0.00025 mol，由2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑可知，n(NaOH)＝2n(H2)＝0.0005 mol，则c(NaOH)＝0.0005 mol÷0.05 L＝0.01 mol·L－1。 13.工业上，向500 ℃左右的铁屑中通入Cl2制备无水氯化铁，其制备过程中均要确保无水。现模拟该过程用图示装置进行实验： (1)仪器a的名称为　　　　　　，装置A的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　，为保证装置C中为无水环境，装置B中加入的试剂是　　　　。 (2)实验步骤：按上图所示连接装置后，先　　　　　　　　(填实验操作)，再装药品，然后点燃　　　　(填“A”或“C”)中酒精灯，当　　　　　　　　　　　　　(填实验现象)时，再点燃　　　　(填“A”或“C”)中酒精灯。 (3)装置D的作用是　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 　。 答案：(1)分液漏斗　MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　浓硫酸 (2)检查装置气密性　A　C中的硬质玻璃管中充满黄绿色气体　C (3)除去未反应的氯气　防止空气中的水蒸气进入装置C的硬质玻璃管中 14 学科网（北京）股份有限公司 $