2.2 氯及其化合物 第2课时（教学课件）化学人教版必修第一册

第2课时 氯气的实验室制法 氯离子的检验 氯及其化合物 第2节 第二章 海水中的重要元素—钠和氯 人教版必修第一册 1 氯离子的检验 2 氯气的实验室制法 1 氯气与水、碱的反应 3 学习内容导览 2 1. 掌握氯气实验室制取的核心原理、装置组成及操作流程。 2.建立实验室制备气体装置选择的思维模型。理解气体的净化、收集、尾气处理的设计逻辑，能分析实验异常现象。 3.能运用离子反应原理，分析检验氯离子所需试剂，归纳总结离子检验的一般模型。 重点：掌握氯气实验室制法的反应原理、整套实验装置（发生、除杂、收集、尾气处理）的设计逻辑与操作注意事项，以及氯离子的检验方法和常见干扰离子的排除思路。 难点：理解氯气制备实验中试剂选择、装置连接顺序的原理，以及复杂混合体系中氯离子检验的干扰排除方案设计与相关实验探究分析。 素养锚定·课标定位 情境启思·任务缘起 氯气的实验室制法 01 一、氯气的实验室制法 知识回顾 回顾初中的气体制备装置，观察一般气体的制备装置由什么模块构成？装置是如何选择的？依据什么原理来选择？ ①Zn与H2SO4反应制取H2 ②加热KMnO4制取O2 ③CaCO3与盐酸反应制取CO2 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 任务一 明确实验原理 该反应的氧化剂： ，还原剂：__________，比例：________ 实验室用二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气（教材48页） 【反应原理】 MnO2＋4HCl(浓)====MnCl2＋Cl2↑＋2H2O △ 将上述反应方程式改写成离子方程式： HCl MnO2 1：2 MnO2＋4H＋＋2Cl－==== Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O △ MnO2 + 4HCl（浓） MnCl2 ＋Cl2 ＋ 2H2O 得1×2e- +4 -1 +2 0 失2×1e- MnO2：作氧化剂 HCl：作还原剂、体现酸性 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 思考 1、可以用稀盐酸代替浓盐酸吗？ 稀盐酸还原性弱，不能代替浓盐酸 2、在实际生产中使用过量的二氧化锰与浓盐酸反应，但产生的氯气总值比理论小，为什么？ 有两个原因：一是随着反应的进行，盐酸浓度变小，Cl-的还原性减弱，MnO2不能再氧化HCl，此反应不再进行；二是浓盐酸的挥发。 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 任务二 设计制气实验装置 MnO2 + 4HCl（浓） MnCl2 ＋Cl2 ＋ 2H2O 固体 液体 加热 发生装置 反应物的状态 反应条件 决定 密度比空气大 收集装置 决定 氯气的发生装置 思考：氢氧化钠溶液的作用是什么？ 吸收多余的氯气，防止污染环境：Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O 尾气处理装置 有毒，与氢氧化钠溶液反应 决定 圆底烧瓶 分液漏斗 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 恒压滴液漏斗 控制滴加速率，不漏气 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 思考 利用右侧装置收集的Cl2纯净吗？有什么杂质？若得到干燥纯净Cl2上述装置如何改进？ 已知氯气在饱和食盐水中溶解度比在水中小，氯化氢极易溶于饱和食盐水 装置收集的Cl2不纯，混有HCl和H2O(g)。在上述装置A、B之间依次连接盛有饱和食盐水的洗气瓶除HCl和盛有浓H2SO4的洗气瓶干燥Cl2。 饱和食盐水可吸收HCl且同时降低Cl2在水中的溶解度，可以除去HCl，可以选用浓硫酸作为干燥剂吸收其中的水蒸气。 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 讨论 1.实验过程中需要加热但温度不能过高，原因是什么？ 温度过高，浓盐酸挥发造成原料损失且产物不纯。 2.可以用其他的氧化剂来代替二氧化锰吗？ 可用KMnO4、KClO3等强氧化剂来代替。 （KMnO4、KClO3等氧化性比MnO2更强，所以反应不需要加热，试一试书写反应方程式） 2KMnO4+16HCl(浓)=2MnCl2 +5 Cl2↑ +2KCl+8 H2O KClO3+6HCl(浓)= 3Cl2↑ +KCl+ 3H2O 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 讨论 先除去哪种杂质气体呢？要达到最佳洗涤或干燥效果，从洗气瓶的哪端进入气体？ 饱和食盐水除去Cl2中少量的HCl气体， 洗气瓶 长进短出 浓硫酸干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气) 除杂装置 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 讨论 利用排气法收集氯气时应该从哪端进气？ 收集装置 向上排空气法（氯气的密度比空气的大），气体长进短出 收集氯气能用排水法吗？为什么？ 不能，因为氯气与水反应 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 讨论 1.制取氯气还可以用什么方法来收集氯气？ ①观察法：集气瓶中充满黄绿色气体。 ②湿润的淀粉-KI试纸：若出现淀粉-KI试纸变蓝，则证明已集满。原理为 Cl2＋2KI===2KCl＋I2，置换出的I2遇淀粉变蓝。 ③湿润的蓝色石蕊试纸：若出现先变红后褪色，则证明已集满。 2.如何验证氯气已收集满？ 排饱和食盐水法(氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度很小，可除去HCl气体)。但这样 制得的氯气不是干燥氯气。 淀粉碘化钾试纸 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 讨论 1.多余的氯气能直接排放到空气中吗？ 不能，因为氯气是有毒气体 2.氯气有毒，实验中处理尾气能否用饱和石灰水代替NaOH溶液，为什么？ 不能。饱和的石灰水中Ca(OH)2的含量也很低，不能把多余Cl2完全吸收。 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 归纳 氯气的实验装置 酒精灯、 圆底烧瓶、 分液漏斗、 洗气瓶、集气瓶、烧杯等 铁架台、 杂质:HCl和水蒸气 先除HCl 再除水蒸气 向上排空气法 吸收过量Cl2，防止污染空气。 主要仪器： 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 大家来找茬！ 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 拓展 氯气的工业制法 电解氯化钠溶液： 2NaCl + 2H2O Cl2↑ + H2↑ + 2NaOH 通电 氯碱工业是最基本的化学工业之一；是指工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品。氯碱工业的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 任务二 方法引导：实验室中制取气体的装置的设计 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 1.气体制备思维模型 制备装置： 根据反应物状态及反应条件选择 除杂装置： 根据气体及杂质性质选择 收集或性质探究装置： 根据气体密度、在水中溶解性及是否与水反应选择 尾气吸收装置： 根据气体性质选择，防污染环境，防倒吸 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 2.依据反应物的状态和反应条件，选择气体发生装置 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 3.依据气体及其所含杂质的性质，选择除杂装置 除杂操作：洗气 杂质来源：副反应、挥发性物质、H2O 除杂顺序：一般水在最后 试剂选择：不增不减、主体物质不反应 装置选择：a、洗气瓶：装液体，长进短出 b、球形干燥管：装固体，大进小出 c、U形管：装固体 干燥剂 使用注意事项 浓硫酸 酸性+强氧化性 不可干燥碱性气体、还原性气体 例如：NH3、H2S、HI P2O5 酸性氧化物 不可干燥碱性气体 例如：NH3 CaCl2 中性试剂 不可干燥NH3 碱石灰 CaO+NaOH碱性 不可干燥酸性气体 例如：CO2、SO2 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 4.依据生成物的密度、溶解度，选择气体收集装置 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 排空气法 收集难溶或微溶于水 （或其他液体）的气体 排水法 向上排空气法 （收集密度比空气大的气体） 向下排空气法 （收集密度比空气小的气体） 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 5.依据生成物的性质（毒性、污染性），选择尾气处理装置 【思考】2、什么样的尾气需要处理？ 有毒，易燃易爆（除N2、O2、CO2以外的气体） 【思考】1、尾气怎么产生的？ 未反应完的气体、反应中新产生的气体 【思考】3、处理尾气的核心思想是什么？ 吸收或转化，将有毒转化为无毒 【思考】4、在尾气处理时，我们如何选择合适的方法或药品？ 分析性质 （酸/碱性，氧化/还原性，可燃性） 对症下药 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 分层研学·探理悟新 一、氯气的实验室制法 归纳 气体制备模型思维 分层研学·探理悟新 典例1 实验室制取Cl2的实验原理及装置均正确的是( ) C 一、氯气的实验室制法 A.制取Cl2 B.除去Cl2 中的HCl C.收集Cl2 D.收集尾气中的Cl2 典例剖析·逻辑释疑 典例2 一、氯气的实验室制法 利用下列各组物质制备和收集气体，能采用如图装置的是 　　　　(填序号)。  ①大理石与稀盐酸反应制CO2 ②高锰酸钾与浓盐酸反应制Cl2[2KMnO4+16HCl(浓)=== 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O] ③双氧水在二氧化锰催化下制O2 ④锌与稀硫酸反应制H2 ①②③ 典例剖析·逻辑释疑 典例3 C 一、氯气的实验室制法 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 典例剖析·逻辑释疑 氯离子的检验 02 任务一 氯离子的检验方法 二、氯离子的检验 试液 2～3 mL 实验现象 离子方程式 滴入几滴 硝酸银溶液 加入 少量稀硝酸 ①稀盐酸 ②NaCl溶液 ③Na2CO3溶液 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 Cl-+Ag+===AgCl↓ 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 Cl-+Ag+===AgCl↓ 有白色沉淀生成 沉淀溶解，有气泡产生 C+2Ag+===Ag2CO3↓ Ag2CO3+2H+===2Ag++CO2↑+H2O 【实验2-9】在三支试管中分别加入2~3 mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液，然后各滴入几滴AgNO3溶液，再分别加入少量稀硝酸，观察现象，填写下表： 分层研学·探理悟新 归纳 通过上述实验探究，总结氯离子的检验方法，并说明加入试剂的目的 二、氯离子的检验 取少量被检测溶液于试管中，滴加适量稀硝酸，然后滴入AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则被检测溶液中含有Cl-，若无白色沉淀，则无Cl-。 加入AgNO3溶液的目的是检验Cl-，加稀硝酸酸化的目的是排除C等的干扰，因为Ag2CO3可溶于稀硝酸，而AgCl不溶。 思考：能否用稀盐酸代替稀硝酸? 不可以。稀盐酸中的Cl-与Ag+结合生成AgCl沉淀，影响原溶液中Cl-的检验。 分层研学·探理悟新 二、氯离子的检验 取少量待测液于一洁净的试管中，加入几滴稀硝酸，再加入几滴 AgNO3溶液，若有白色沉淀产生，则证明有Cl- 氯离子检验的答题模板 【思考】能否用AgNO3溶液检验Cl2中混有的HCl？ 分层研学·探理悟新 典例1 二、氯离子的检验 判断正误 (1)某溶液中滴加AgNO3溶液后有白色沉淀生成，则该溶液中一定含有Cl- (2)检验Cl2中是否混有HCl，可通入AgNO3溶液中，若有白色沉淀产生，说明Cl2中混有HCl (3)检验Na2CO3溶液中是否有NaCl杂质，可先加AgNO3溶液，再加过量的稀盐酸，若沉淀不溶解，则有NaCl杂质 × × × 典例剖析·逻辑释疑 典例2 二、氯离子的检验 在未知液中加入AgNO3溶液有白色沉淀生成，加入稀硝酸后，沉淀部分溶解，有无色无味的气体生成，将气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，由此判断该溶液中含有 A.Cl-、S B.Cl-、NC.Cl-、C D.Cl-、OH- C 典例剖析·逻辑释疑 银白色固体 氯气的实验室制法 氯离子的检验 物理性质 化学性质 应用 硬度小、熔点低 与氧气反应： 常温：4Na+O2=2Na2O 加热：2Na+O2=Na2O2 与水反应：现象：浮、熔、游、响、红 原理：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 照明/冶炼/导热 密度比水小，比煤油大 与酸、盐溶液反应： 先酸后水；先水后盐 体系梳整·认知升华 实验室制备氯气 气体净化装置 气体收集装置 气体发生装置 先除杂，再干燥 气体制备的装置选择 稀HNO3、AgNO3溶液 尾气处理装置 依据气体的密度与水溶性选择 Cl-的检验 MnO2+4HCl (浓) Cl2↑+MnCl2+2H2O 将气体转化为无害物质 依据反应物状态、反应条件选择 体系梳整·认知升华 A.制备氯气 B.净化、干燥氯气 C.收集氯气 D.验证氯气的氧化性 1．（2024·广东卷）1810年，化学家戴维首次确认“氯气”是一种新元素组成的单质。兴趣小组利用以下装置进行实验。其中，难以达到预期目的的是( ) A 当堂诊学·成效校验 2．在MnO2 + 4HCl（浓）= MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O反应中，被氧化的HCl与参加反应的HCl质量关系 ( ) A、1∶1 　 B、1∶2　　　 C、2∶1 D、1∶4 B 当堂诊学·成效校验 A 3．下列有关氯及其化合物的说法正确的是（ ） A．Cl2和变价金属反应生成较高价态的金属氯化物 B．将氯气通入澄清石灰水中，即可制得漂白粉 C．向新制的氯水中放入有色布条会褪色说明Cl2有漂白性 D．Cl2→NaCl必须加入还原剂才能实现 当堂诊学·成效校验 4．已知两瓶气体，分别是 HCl 和 Cl2，可以区别它们的方法或试剂是 ①观察颜色　②打开瓶盖看有无白雾　③硝酸银溶液　④湿润的红色石蕊试纸　⑤湿润的蓝色石蕊试纸 A.①③④ B.①②④ C.①②④⑤ D.①②⑤ C 当堂诊学·成效校验 (1)连接上述仪器的正确顺序(填各接 口处的字母)：___接___；___接___； ___接___；___接___。 （2)装置中，饱和食盐水的作用是____________；NaOH溶液的作用是_____________。 (3)化学实验中常用湿润的淀粉­KI试纸检验是否有Cl2产生。如果有Cl2产生，可观察到_________，反应的化学方程式为___________________。 (4)写出下列化学反应的离子方程式： ①气体发生装置中：________________________。 ②NaOH溶液中：__________________________。 5、二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。 E C D A B H G F 除Cl2中的HCl 吸收过量的氯气 试纸变蓝 2KI＋Cl2=2KCl＋I2 浓盐酸 MnO2＋4H++Cl- Mn2+＋Cl2↑+ 2H2O 2OH-+Cl2=ClO-+Cl-+H2O 当堂诊学·成效校验 感谢观看 更多练习见分层作业 人教版必修第一册 第一章 物质及其变化 45 EV录屏5.1.4软件录制 Lavf58.33.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn $