专题3 第一单元 第1课时 氯气的发现与制备（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一化学必修第一册学习笔记（苏教版 闽桂蒙陕冀专版）

本高中化学讲义聚焦氯气的发现与制备，系统梳理从氯元素存在、舍勒发现氯气到戴维命名的历史脉络，深入讲解实验室用MnO₂与浓盐酸加热制备氯气的反应原理、装置（发生、净化、收集、尾气处理）及工业电解饱和食盐水制氯气的原理与产物验证，构建从实验室到工业生产的知识支架。 该资料通过“思考”问题引导学生分析浓盐酸浓度对反应的影响、杂质去除等，培养科学思维，结合实验装置设计与产物验证实验提升科学探究与实践能力，配套判断、选择及计算题，课中辅助教师教学，课后帮助学生巩固知识、查漏补缺，体现严谨求实的科学态度。

第一单元　氯气及氯的化合物 第1课时　氯气的发现与制备 [核心素养发展目标]　1.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。2.初步认识工业上电解饱和食盐水制取氯气的反应原理。 一、氯气的发现及实验室制法 1.氯气的发现 (1)氯元素的存在 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，其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，都以化合态的形式存在。 (2)氯气的发现与命名 时间 国家 名字 发现者 1774年 瑞典 舍勒 命名者 1810年 英国 戴维 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。 思考1　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。 (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。 思考2　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)某学习小组设计了如图装置制备氯气。 饱和食盐水的作用是　　　　　　　　　　，浓硫酸的作用是　　　　　　　　　。  提示　除去HCl　除去水蒸气 (3)实验室收集Cl2，可利用向上排空气法，还可以用什么方法？ 提示　排饱和食盐水法。 (4)已知湿润的淀粉⁃KI试纸遇氯气变蓝，湿润的蓝色石蕊试纸遇氯气先变红后褪色。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。将湿润的蓝色石蕊试纸置于集气瓶口，若试纸先变红后褪色，即证明Cl2已集满。 1.判断正误 (1)海水中蕴含大量的氯元素，全部以化合态的形式存在(　　) (2)收集氯气时，可通过观察集气瓶中是否充满黄绿色判断是否收集满(　　) (3)Cl2尾气可用饱和的澄清石灰水吸收处理(　　) (4)制备氯气前，需检查整套装置的气密性(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)√ 2.1774年，瑞典化学家舍勒发现了制备氯气的方法。在此启发下，兴趣小组利用以下装置进行实验，其中能够达到目的的是(　　) 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　MnO2与浓盐酸在加热条件下制氯气，A错误；用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体，导管长进短出，B错误；氯气密度比空气大，用向上排空气法收集，C正确；氯气在水中溶解度不大，可用氢氧化钠溶液进行尾气处理，D错误。 3.某化学实验小组设计如图所示装置制备氯气，图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集及尾气处理装置。 (1)上述装置中，错误的是　　　　　(填字母)。  A.①②④ B.①②③ C.①③④ D.②③④ (2)写出装置①中发生反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)使0.15 mol MnO2与过量的12 mol·L-1浓盐酸反应，使50 mL 12 mol·L-1浓盐酸与足量MnO2反应，两者产生的氯气相比(其他条件相同)　　　　　　　　(填字母)。  A.一样多 B.前者比后者多 C.后者比前者多 D.无法比较 答案　(1)D　(2)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O　(3)B (1)气体制备装置的连接顺序 气体发生装置→气体净化装置→气体收集或性质检验装置→尾气处理装置 (2)常见气体制备实验的装置 发生装置 ①固+固气体　②固(液)+液气体　③固+液气体 净化装置 收集装置 尾气处理装置 二、氯气的工业制法 1.实验探究——模拟工业制备氯气 (1)电解装置和现象 (2)电解产物的验证 实验操作 实验现象 实验结论 试管移近酒精灯以后，发出“噗”的响声(或爆鸣声) 与电源负极相连的铁棒附近产生氢气 湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 与电源正极相连的石墨棒附近产生氯气 溶液颜色变红 U形管左管溶液中有NaOH产生 (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。 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。 思考　工业上电解熔融氯化钠制取氯气和金属钠：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑，电解熔融的活泼金属盐类是制取活泼金属常用的方法。思考工业如何制取金属镁？ 提示　电解熔融氯化镁。 1.判断正误 (1)电解饱和食盐水时，在与电源正极、负极相连的电极上得到的气体体积比为1∶1(　　) (2)电解饱和食盐水的过程中Na+浓度减小(　　) (3)与电源正极相连的电极区有NaOH生成(　　) (4)若生成标准状况下11.2 L氯气，则生成NaOH的质量为40 g(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√ 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，所以遇酚酞变红。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。 课时对点练 [分值：100分] [1~8题，每小题7分] 题组一　氯气的实验室制法 1.下列关于Cl2的制备、净化、收集及尾气处理的装置能达到实验目的的是(　　) A.用装置甲制取氯气 B.用装置乙除氯化氢 C.用装置丙收集氯气 D.用装置丁吸收尾气 答案　D 解析　二氧化锰和浓盐酸需要加热才反应，A错误；NaOH和Cl2、HCl均反应，用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢，B错误；氯气密度比空气大，因此用向上排空气法或排饱和食盐水法收集，C错误；氯气可以与碱发生反应，故可用NaOH溶液吸收尾气，D正确。 2.实验室制取氯气的试管壁沾附有MnO2，除去MnO2可用的试剂是(　　) A.蒸馏水 B.KOH溶液 C.稀盐酸 D.热的浓盐酸 答案　D 解析　MnO2能与热的浓盐酸反应生成可溶于水的MnCl2，能除去试管壁沾附的MnO2，故选D。 3.实验室制取氯气装置如图所示，主要操作步骤为①加热制取氯气、②收集氯气、③检查装置气密性、④处理尾气。正确的实验操作顺序是(　　) A.①②③④ B.③①②④ C.②④③① D.④③①② 答案　B 解析　利用图中装置，先检查装置气密性，再加入药品并加热制取氯气，然后收集氯气，最后处理尾气，则正确的实验操作顺序是③①②④。 4.欲用如图所示装置制备干燥的氯气，下列相关说法正确的是(　　) A.烧瓶内装入的固体是MnO2 B.按气流方向，装置的连接顺序是aedcbgfcbh C.装置乙可干燥氯气，防止装置戊中水蒸气进入集气瓶 D.可用干燥的淀粉碘化钾试纸检验氯气 答案　C 解析　MnO2与浓盐酸反应需要加热，装置甲没有加热装置，故A错误；收集Cl2的方法应为向上排空气法，装置的连接顺序是aedcbfgcbh，故B错误；装置乙是干燥装置，实验目的是制得干燥的氯气，装置乙要用到两次，既要除去生成Cl2中的水蒸气，又要防止戊中的水蒸气进入集气瓶，故C正确；检验氯气需要湿润的淀粉碘化钾试纸，故D错误。 5.(2024·河北迁安高一月考)实验室利用如图所示装置制备干燥、纯净的氯气。下列有关叙述正确的是(　　) A.本实验操作顺序：添加药品→检查装置气密性→加热 B.装置Ⅱ、Ⅲ分别盛装饱和食盐水、浓硫酸，二者位置不可交换 C.若MnO2足量，则反应结束后装置Ⅰ圆底烧瓶中的溶液中离子浓度关系为2c(Mn2+)=c(Cl-) D.装置Ⅴ中的NaOH溶液可以替换为蒸馏水 答案　B 解析　本实验操作顺序：检查装置气密性→添加药品→加热，A错误；随着反应进行，盐酸浓度减小，反应不再进行，故溶液中除了氯化锰还有未反应的盐酸，2c(Mn2+)≠c(Cl-)，C错误；装置Ⅴ中多余的氯气与氢氧化钠溶液反应被吸收，水不能完全吸收尾气，D错误。 6.下列制备气体的原理正确，并能用如图装置(夹持仪器略)进行反应和气体收集的是(　　) A.MnO2与浓盐酸反应制取Cl2 B.H2O2与MnO2制取O2 C.石灰石与稀硫酸反应制取CO2 D.Cu与稀硫酸反应制取H2 答案　B 解析　MnO2与浓盐酸反应制取Cl2需要加热，故A不选；H2O2与MnO2制取O2，反应不需要加热，且氧气不溶于水，可以用排水法收集，故B选；石灰石与稀硫酸反应生成的硫酸钙是微溶物质，会覆盖在石灰石表面，阻碍石灰石和稀硫酸的进一步反应，不适合制取CO2，故C不选；Cu与稀硫酸不反应，不能制取H2，故D不选。 题组二　氯气的工业制法 7.关于电解饱和氯化钠溶液，下列叙述正确的是(　　) A.电解时在与电源正极相连的电极上得到氯气，在与电源负极相连的电极上得到金属钠 B.在与电源正极相连的电极附近有黄绿色的气体产生 C.在与电源负极相连的电极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色 D.电解一段时间后，将电解液全部转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 答案　B 解析　电解时在与电源负极相连的电极得到H2和NaOH，无单质钠产生，A错误；氯气在与电源正极相连的电极产生，B正确；在与电源负极相连的电极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈红色，C错误；溶液中有NaOH，呈碱性，D错误。 8.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损失，D项错误。 [9~11题，每小题7分] 9.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-1NaCl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)=×=0.5 mol，标准状况下V(Cl2)=0.5 mol×22.4 L·mol-1=11.2 L，故D正确。 10.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H2、大理石与稀盐酸反应制CO2 B.金属锌与稀硫酸反应制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H2 答案　A 解析　根据反应原理选择相应的装置：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，而金属锌和稀硫酸制H2和大理石与稀盐酸制CO2的反应不需要加热。 11.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项错误；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项错误；装置B用于收集氯气，D项错误。 12.(14分)(2025·福建龙岩期末)含氯物质在生产、生活中有重要作用。舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2，其摩尔质量为87 g·mol-1)的过程中，将它与浓盐酸混合加热，产生了一种黄绿色气体。 (1)用17.4 g MnO2与足量浓盐酸充分反应，生成Cl2的体积(标准状况下)为　　　　　 L。  (2)①实验室制取并收集干燥、纯净的Cl2。所用仪器如图所示，装置的接口连接顺序： e→　　　　→　　　　→　　　　→　　　　→i→h→g→f(按气流方向，用小写字母表示)。  ②饱和食盐水的作用为　　　　　　　　　　　。  (3)实验室中也可以用高锰酸钾与浓盐酸在常温下反应制取氯气。从下列仪器中选择制取氯气的装置是　　　　　(填字母)，仪器P的名称为　　　　　。  (4)某兴趣小组在实验中发现浓盐酸与MnO2混合加热生成氯气，稀盐酸与MnO2混合加热不生成氯气。对用稀盐酸进行实验没有氯气生成的原因，兴趣小组经讨论后有如下猜想： 猜想一：小明认为是c(H+)低导致。 猜想二：小红认为是　　　　　导致。  小组设计了以下实验方案进行验证： a.稀盐酸滴入MnO2中，然后通入HCl气体加热 b.稀盐酸滴入MnO2中，然后加入NaCl固体加热 c.稀盐酸滴入MnO2中，然后加入浓硫酸加热 d.MnO2与NaCl的浓溶液混合加热 e.浓硫酸与NaCl固体、MnO2固体共热 实验现象：a、c、e有黄绿色气体生成，b、d没有黄绿色气体生成。 由此可知猜想　　　　　成立。  答案　(1)4.48　(2)①d　c　a　b　②除去氯气中混有的HCl气体　(3)A　分液漏斗　(4)c(Cl-)低　一 解析　(1)17.4 g MnO2为0.2 mol，根据MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O知，与足量浓盐酸反应生成0.2 mol氯气，标准状况下体积为4.48 L。 (2)实验室制取干燥、纯净的Cl2，在气体发生装置后应先接饱和NaCl溶液，再接浓硫酸；Cl2密度大于空气，所以采用向上排空气法收集气体，最后接NaOH溶液吸收装置，故连接顺序为e→d→c→a→b→i→h→g→f。 (3)高锰酸钾氧化性更强，更易于与浓盐酸反应生成氯气，采用固液不加热装置即可，即用装置A制取Cl2，图中仪器P为分液漏斗。 (4)根据实验a，稀盐酸转化为浓盐酸，所以有氯气生成；根据实验b，c(H+)低、c(Cl-)高，没有氯气生成；根据实验c，增大了c(H+)，有氯气生成；根据实验d，此时只增大c(Cl-)，没有氯气生成；根据实验e，此反应实际上是MnO2与浓盐酸反应；由实验分析可知，增大c(H+)有氯气生成，只增大c(Cl-)没有氯气生成，所以猜想一成立。 13.(9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A→　　　 →　　　　→　　　　；B→　　　　→　　　　→　　　　(填字母)。  (2)证明产物是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⁃KI溶液变蓝　(3)0.01 mol·L-1 解析　(1)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D，E接C，生成的Cl2与KI反应生成I2，淀粉遇I2变蓝，多余的Cl2用NaOH溶液吸收。(3)已知电解产生的H2的物质的量n(H2)==2.5×10-4 mol，由2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑知，n(NaOH)=2n(H2)=5.0×10-4 mol，则c(NaOH)==0.01 mol·L-1。 学科网（北京）股份有限公司 $