2027届高三化学一轮复习课件：专题13 氯气的实验室制法及应用

第四章　非金属及其化合物 第13讲　氯及其重要化合物 ——氯气的实验室制法及应用 新人教版 高中化学 2027届 一轮复习 考点3 氯气的制法 【思考】根据氯气性质判断氯元素在自然界的存在形态？ 【解】氯气及氯的含氧酸盐都有强氧化性，氯元素在自然界中主要以氯化物（Cl-）形式存在。 【思考】如何由氯化物（含Cl-）为原料制取氯气（Cl2）? 1、实验室制Cl2的原理 氯化物（含Cl-）————————→ 氯气（Cl2） + 强氧化剂 浓盐酸 强氧化剂：KMnO4、K2Cr2O7、MnO2、Ca(ClO)2、KClO3 通常：浓盐酸 + MnO2 → Cl2， 为什么？ reason1：氯气的发现——舍勒将硫酸（“三酸”中最早发现的酸，它的历史可追溯到中世纪，它来自硫酸亚铁(绿矾)的高温热解，故在彼时称为“绿矾油”。）、食盐与软锰矿（主要成分是二氧化锰）混合加热，得到了一种黄绿色气体。 除了二氧化锰，高锰酸钾、重铬酸钾、氯酸钾、甚至漂白粉、84消毒液可以氧化HCl；它们的氧化性更强，与HCl反应时，不仅不需要加热，而且用稀盐酸就可以反应 考点3 氯气的制法 通常：浓盐酸 + MnO2 → Cl2， 为什么？ reason1：原理与“高中化学实验室制备氯气”的方程式非常相似，只是其中的HCl是氯化钠与硫酸“现配现制”而已。实验室也可以用氯化钠与硫酸共热制氯化氢气体： reason2：强氧化剂可能会惹出篓子——副反应，产物不纯，发生爆炸 1）高锰酸钾、重铬酸钾会将氯元素氧化为ClO2甚至是Cl2O7。所有的氯氧化合物都容易爆炸。所以高锰酸钾一旦过量就会这样： 考点3 氯气的制法 通常：浓盐酸 + MnO2 → Cl2， 为什么？ reason2：强氧化剂可能会惹出篓子——副反应，产物不纯，发生爆炸 2）氯酸钾和盐酸的反应时，也会优先生成与+5价相近的ClO2(临近化合价原则)： 从溶液中冒出来的二氧化氯是也一种黄绿色气体，但颜色比氯气深得多。所以氯酸钾法制出来的氯气颜色会更深。萌新们看到这个颜色还会窃喜，以为自己制的氯气更浓更纯，殊不知加热更猛一些也会爆炸 3）次氯酸钠虽然无法生成ClO2，但也不是好惹的主儿。浓盐酸与次氯酸钠混合的瞬间会产生大量次氯酸HClO。次氯酸除了能将HCl氧化之外，还会自发脱水生成Cl2O： Cl2O颜色与氯气、二氧化氯差不多，也是容易爆炸的氯氧化合物，所以也有可能爆炸 二氧化锰虽然是氧化剂中的“小弟弟”，但毕竟能老老实实地干好自己的事儿，也算是兢兢业业了；【小结】气体制备方法的选择：可行性、可控性、安全性；浓盐酸与氯酸钾：副产物多；浓盐酸与高锰酸钾、重铬酸钾：速率快、难控制；电解法：工业制法 考点3 氯气的制法 【制取原理】 化学方程式：MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O 离子方程式：MnO2＋4H+ ＋2Cl- Mn2+＋Cl2↑＋2H2O 【实验装置】 2、实验室制氯气 氧化剂：还原剂=1：2 考点3 氯气的制法 【制备过程】 发生装置 尾气处理装置 收集装置 净化装置 ①装置特点： ②所用仪器的名称为A: B: 。 ③加热温度：不宜过高，以减少HCl挥发 固体 + 液体 气体 分液漏斗 圆底烧瓶 选择发生装置的依据：反应物的状态和反应条件 思考：如果用KMnO4与浓盐酸反应制氯气，与该装置会有何不同？ 不需要酒精灯加热 2、实验室制氯气 酒精灯、铁架台（带铁夹、铁圈）、带导管的双孔塞；浓盐酸表现出还原性与酸性 考点3 氯气的制法 【制备过程】 2、实验室制氯气 发生装置 尾气处理装置 收集装置 净化装置 注意：滴加浓盐酸时要拔开分液漏斗塞子(或使分液漏斗上颈部小孔与分液漏斗塞子上的小孔对齐),目的是 。 便于分液漏斗中的液体流出。 实验装置改进 ☺图中橡皮管的作用_________________________。 平衡气压，使浓盐酸顺利滴下 考点3 氯气的制法 【制备过程】 2、实验室制氯气 ①装置 C 的作用是 。 Cl2 + H2O HCl + HClO，c(Cl-)增大，平衡向逆向移动 思考：为什么选择饱和食盐水? (提示:平衡移动原理) 发生装置 尾气处理装置 收集装置 净化装置 除去Cl2中的HCl气体 ②装置 D 的作用是 。 ③装置C和D中导管的特点： 。 干燥Cl2(除去Cl2中的水蒸气) 长进短出 考点3 氯气的制法 【制备过程】 2、实验室制氯气 思考：C和D可不可以互换位置？ 不能，互换位置后从C出来的气体又会带有水 净化顺序：先除杂后干燥，干燥后气体不能经过水溶液洗气。 除杂原则：①不损失主体气体；②不引入新的杂质气体；③在密闭装置内进行；④先除易除的杂质气体。(不增不减易分离) 发生装置 尾气处理装置 收集装置 净化装置 考点3 氯气的制法 【制备过程】 2、实验室制氯气 发生装置 尾气处理装置 收集装置 净化装置 实验装置改进 改进作用： ① 通过观察产生气泡的快慢, 可控制生成Cl2的速率; ② 长颈漏斗可用于平衡气压, 并用于检查整套装置是否发生堵塞。 a.装置中长颈漏斗的作用除用于检查装置气密性外，还可以检查整套装置是否发生堵塞。若发生堵塞现象为：长颈漏斗中液面上升。b.该装置的作用之一是观察气体的生成速率。 考点3 氯气的制法 【制备过程】 2、实验室制氯气 发生装置 尾气处理装置 收集装置 净化装置 干燥净化装置类型 液态干燥剂 固态干燥剂 固态干燥剂 固体，加热装置 常见 干燥剂 浓硫酸(酸性、强氧化性) 无水CaCl2(中性) [不能干燥NH3] 碱石灰(碱性) 除杂试剂Cu、CuO、Mg等 考点3 氯气的制法 【制备过程】 2、实验室制氯气 收集方法： ，还可以用 法(氯气在饱和食盐水中的溶解度很小) 思考：如果用下图装置，气流顺序应该如何？ 向上排空气法 排饱和食盐水 Cl2的密度比空气大， Cl2在下层，空气在上层，排出空气需要从长口出（短进长出） 发生装置 尾气处理装置 收集装置 净化装置 选择收集装置的依据：生成物气体的密度和溶解性 考点3 氯气的制法 【制备过程】 2、实验室制氯气 收集方法 适用条件 收集装置图 可收集气体 排水法 难溶于水或微溶于水且不与水反应的气体 O2、H2、N2、 NO、CO等 向上排空气法 密度大于空气且不与空气中的成分反应 Cl2、H2S、HCl、 SO2、NO2、CO2等 向下排空气法 密度小于空气且不与空气中的成分反应 H2、NH3等 发生装置 尾气处理装置 收集装置 净化装置 考点3 氯气的制法 【制备过程】 2、实验室制氯气 验满方法： (1)观察集气瓶中气体颜色的变化，若集气瓶上部充满黄绿色气体，则证明已集满。 (2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶口，观察到试纸立即先变红后褪色，则证明已集满。 (3)将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近集气瓶口，观察到试纸变蓝，则证明已集满。 （Cl2+2KI==2KCl+I2，淀粉遇I2变蓝） 发生装置 尾气处理装置 收集装置 净化装置 考点3 氯气的制法 【制备过程】 2、实验室制氯气 发生装置 尾气处理装置 收集装置 净化装置 NaOH溶液的作用是 。 吸收过量Cl2，防止污染环境 思考：能不能用澄清石灰水吸收？ 不能，澄清石灰水中含Ca(OH)2的量少，吸收不完全 尾气处理：对有毒、有害的气体必须用适当的方法予以吸收或点燃变为无毒、无害的气体，再排放到空气中。 选择尾气处理装置的依据：生成物气体的性质 实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2后，再拆卸装置，避免污染空气。 氯气有毒，能与强碱溶液反应 考点3 氯气的制法 3、实验室制氯气的其他方法 思考：若实验室没有二氧化锰，可以用什么药品代替它？ KClO3 KMnO4 K2Cr2O7 Ca(ClO)2 PbO2（不需要加热） HCl Cl2 强氧化剂 ① 16HCl(浓)＋2KMnO4 = 2KCl＋2MnCl2＋8H2O＋5Cl2↑ ② 14HCl(浓)＋K2Cr2O7 = 2KCl＋2CrCl3＋7H2O＋3Cl2↑ ③ 6HCl(浓)＋KClO3 = KCl＋3H2O＋3Cl2↑ ④ 4HCl(浓)＋Ca(ClO)2 = CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O 【思考】在实验室制取氯气的反应中，浓盐酸表现了什么性质？各反应的共同点是什么？ 浓盐酸均表现酸性和还原性，参加反应的盐酸都只有部分被氧化为Cl2。 常温 考点3 氯气的制法 4、工业生产氯气：电解饱和食盐水，应该电极反应式和总反应分别是怎样的？ 思考：下图为工业制氯气，制备原理为？选择哪一种离子交换膜？ 2NaCl+2H2O==Cl2↑+H2↑+2NaOH 电解 氢化物 氯化氢和盐酸的性质及用途 1、氯化氢（HCl） (1) 氯化氢（HCl）的物理性质： (2) 氯化氢（HCl）的化学性质： HCl是无色有强烈刺激性气味的气体，比空气重，极易溶于水（1:500）。 HCl很稳定，干燥纯净的HCl气体性质不活泼。可与烯烃、炔烃发生加成反应。 2、盐酸 [HCl(aq) ] 常用浓盐酸：36.5%，密度1.19g/cm3，无色、易挥发、有强烈刺激性气味的液体。 盐酸的化学性质：一元强酸（具有酸的通性）、弱氧化性、弱还原性。 盐酸浓度越大，还原性越强。 随堂检测 1.利用活性石墨电极电解饱和食盐水,进行如图所示实验。闭合K1,一段时间后,下列说法正确的是(　　) A.U形管两侧均有气泡冒出, 分别是Cl2和O2 B.a处布条褪色,说明Cl2具有漂白性 C.b处出现蓝色,说明还原性:Cl->I- D.电解一段时间后,向U形管中溶液滴加2滴酚酞溶液,溶液先变红后褪色 D 2、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.制备 B.净化、干燥 C.收集 D.验证 的氧化性 √ 考点4 其他含氯化合物的制备 (3)从A装置导出的气体若不经过B、C装置而直接进入D管，将对实验产生的不良后果是______________________。 饱和食盐水 浓硫酸 收集FeCl3 制Cl2 制备FeCl3 1. 实验室用浓盐酸和MnO2制Cl2，并以Cl2为原料制备FeCl3(FeCl3易吸水潮解)，装置如下图所示。 (1)装置B、C中应盛放的试剂名称分别为________、________； (2)实验时，先点燃___处的酒精灯，让Cl2充满装置，再点燃___处酒精灯. A D HCl和水蒸气随Cl2进入D中能和铁反应生成H2，H2和Cl2混合受热会发生爆炸 1. 易水解无水氯化物的制备 易水解无水氯化物；ClO2、NaClO2等含氯氧化剂 考点4 其他含氯化合物的制备 收集FeCl3 制Cl2 制备FeCl3 1. 实验室用浓盐酸和MnO2制Cl2，并以Cl2为原料制备FeCl3(FeCl3易吸水潮解)，装置如下图所示。 (4)F装置所起的作用是__________________________________。 ②防止空气中的水蒸气进入D、E中使FeCl3潮解 ①吸收多余的Cl2，防止污染环境; (5)用石灰乳吸收氯气可制得漂粉精，写出工业制漂粉精反应的化学方程式： 。 2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O 考点4 其他含氯化合物的制备 ①氯气中含的水蒸气和氯化氢可通过盛有苛性钠的干燥管除去； ②装置Ⅰ中充满黄绿色气体后，再加热盛有铝粉的硬质玻璃管； ③装置Ⅱ是收集装置，用于收集氯化铝； ④装置Ⅲ可盛放碱石灰也可盛放无水氯化钙， 二者的作用相同； ⑤a处使用较粗的导气管实验时更安全 A.①② B.②③⑤ C.①④ D.③④⑤ 2. 某实验小组利用下图装置制取少量氯化铝，已知氯化铝熔、沸点都很低(178 ℃升华)，且易水解。下列说法中完全正确的一组是 B × √ √ √ × 1. 易水解无水氯化物的制备 考点4 其他含氯化合物的制备 2. 有关ClO2、NaClO2等含氯氧化剂的制备 3.便携式消毒除菌卡主要活性成分为亚氯酸钠(NaClO2)，通过与空气作用释放低浓度二氧化氯(ClO2)杀菌消毒从而起到防护效果。一种制备NaClO2粗产品的工艺流程如下： 注: 纯ClO2易分解爆炸，一般用空气稀释到10%以下。下列说法错误的是 A. 母液中含有的溶质有NaHSO4 B. 氧化性：H2O2>ClO2>ClO3- C. 发生器中鼓入空气的主要目的是稀释ClO2以防爆炸 D. 吸收塔中温度不宜过高，否则会导致H2O2分解 制备NaClO2粗产品 和Na2SO4 发生器：NaClO3+SO2 →ClO2+Na2SO4 B 考点4 其他含氯化合物的制备 回答下列问题: (1)盛放MnO2粉末的仪器名称是　　　　　, a中的试剂为　　　　　　　。  (2)b中采用的加热方式是__________，c中化学反应的离子方程式是______，采用冰水浴冷却的目的是_______________。 避免生成NaClO3 圆底烧瓶 饱和食盐水 4. 氯可形成多种含氧酸盐, 广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用如图所示装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO，探究其氧化还原性质。 水浴加热 2. 有关ClO2、NaClO2等含氯氧化剂的制备 饱和食盐水 制备KClO3 制备NaClO 尾气处理 Cl2＋2OH- = ClO-＋Cl-＋H2O　 考点4 其他含氯化合物的制备 4.氯可形成多种含氧酸盐, 广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用如图所示装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO，探究其氧化还原性质。 (3) d的作用是______________，可选用试剂______(填标号)。 A. Na2S B. NaCl C. Ca(OH)2 D. H2SO4 吸收尾气(Cl2) AC (4) 反应结束后，取出b中试管，经冷却结晶，______，______________，干燥，得到KClO3晶体。 过滤 少量(冷)水洗涤 饱和食盐水 制备KClO3 制备NaClO 尾气处理 考点4 其他含氯化合物的制备 4.氯可形成多种含氧酸盐, 广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用如图所示装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO，探究其氧化还原性质。 饱和食盐水 制备KClO3 制备NaClO 尾气处理 (5)取少量KClO3和NaClO溶液分别置于1号和2号试管中，滴加中性KI溶液。1号试管溶液颜色不变。2号试管溶液变为棕色，加入CCl4振荡，静置后CCl4层显____色。可知该条件下KClO3的氧化能力______NaClO(填“大于”或“小于”)。 紫 小于 随堂检测 1、如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持装置已略)。下列说法错误的是(　　) A、装置A烧瓶内的试剂可以是MnO2 B、装置B具有除杂和贮存气体的作用 C、实验结束后,振荡D会观察到液体分层且上层呈紫红色 D、利用该装置能证明氯、溴、碘的非金属性依次减弱 A 随堂检测 2、三氯化碘(ICl3)在药物合成中用途非常广泛,其熔点:33 ℃,沸点:73 ℃,遇水易反应。实验室可用下图装置(部分夹持装置已略去)制取ICl3,制备的反应原理:I2+3Cl2===2ICl3。下列说法不正确的是 (　　) A.利用装置甲制备氯气可选用的药品为高锰酸钾和浓盐酸 B.装置乙中长颈漏斗液面上升说明丙装置可能发生堵塞 C.装置丙中氯化钙的作用是干燥Cl2 D.装置丁中生成ICl3,碘元素的化合价为-3价 D $