2.2 氯气的实验室制法 课件-2026-2027学年高一上学期化学人教版必修第一册

氯气的实验室制法 必修一 · 海水中的重要元素——钠和氯 怎样在实验室里安全地造出一瓶氯气？ Cl₂ 高中化学 · 实验探究公开 01 本节课我们要解决什么 本课路线：01 原理 → 02 装置 → 03 收集 → 04 安全 → 05 考点 1 会写反应原理 并完成氧化还原与定量分析 2 会选药品与仪器 会连接并组装整套实验装置 3 说清每一步的理由 除杂、干燥、收集、尾气吸收 4 避开高频陷阱 识别并纠正典型易错说法 制 → 除 → 干 → 收 → 吸：每一段都由物质的性质决定 氯气的实验室制法 · 学习目标 02 氯气从哪里来？ 1 自来水消毒、含氯漂白剂——氯气在哪里？ 生活中的含氯消毒剂，有效成分大多来自氯气 2 工业上怎样大量制取氯气？ 2NaCl + 2H₂O 通电 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑ 3 实验室只要一瓶，又该怎么做？ 用氧化剂氧化浓盐酸——这就是本课的主题 目的不同，装置与条件就不同 氯气的实验室制法 · 情境导入 03 反应原理：MnO₂ 氧化浓盐酸 MnO₂ + 4HCl(浓) Δ MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O 固 ＋ 液，加热 → 固液加热型发生装置 固 ＋ 液 二氧化锰＋浓盐酸 加热 温度不宜过高 浓盐酸 稀盐酸不反应 这是实验室制取氯气最常规的方法 氯气的实验室制法 · 反应原理 04 谁被氧化？多少 HCl 真的变了氯气？ MnO₂ 氧化剂 +4 → +2 化合价降低，被还原 HCl 还原剂 −1 → 0 化合价升高，被氧化 参加反应的 HCl 只有一半被氧化 n(被氧化 HCl) : n(Cl₂) = 2 : 1 另 2 mol HCl 起酸的作用，生成 MnCl₂ 氯气的实验室制法 · 氧化还原分析 05 药品与仪器清单 药品 仪器 MnO₂（黑色粉末） 浓盐酸（约 12 mol·L⁻¹） 饱和食盐水（除 HCl） 浓硫酸（除水蒸气） NaOH 溶液（吸收尾气） 湿润淀粉-KI 试纸 湿润蓝色石蕊试纸 分液漏斗 圆底烧瓶 酒精灯 铁架台（铁圈、铁夹） 石棉网 洗气瓶 ×2 集气瓶 导管与橡皮塞 玻璃片与烧杯 固 ＋ 液 —Δ→ 气体：固液加热型发生装置 氯气的实验室制法 · 药品与仪器 06 发生装置：固 ＋ 液，加热 Cl₂ + HCl ＋ H₂O(g) 1 2 3 4 1 · 分液漏斗 逐滴加入浓盐酸，控制反应速率 2 · 圆底烧瓶 MnO₂ 与浓盐酸的反应容器 3 · 石棉网 ＋ 酒精灯 垫石棉网加热，受热均匀防炸裂 长颈漏斗无法控速，且易漏气 氯气的实验室制法 · 发生装置 07 一套装置的五段逻辑 气体从左到右走完五段：制 → 除 → 干 → 收 → 吸 ①发生 ②除杂 ③干燥 ④收集 ⑤吸收 发生装置 饱和食盐水 浓硫酸 向上排空气 NaOH 溶液 口诀 二氧化锰盐酸逢，隔网热瓶氯气生；盐水硫酸除杂质，吸收通入火碱中 氯气的实验室制法 · 装置总览 08 操作流程：六步不能乱 1 组装仪器 从下到上、从左到右，先主后辅 2 检查装置气密性 装入药品之前必须查漏 3 装入药品 先加 MnO₂ 固体，后由分液漏斗加浓盐酸 4 加热 先预热再集中加热，温度不宜过高 5 收集并验满 湿润淀粉-KI 试纸放瓶口，变蓝即满 6 结束与拆卸 先撤导管，再熄灭酒精灯 顺序红线：先查漏后装药；实验结束时先撤导管、后熄灯，防止倒吸与氯气逸散 氯气的实验室制法 · 操作步骤 09 第一步先问：漏不漏？ ① 导管口冒气泡 ② 导管内形成水柱 操作 导管末端插入水中，微热发生装置 （或用手捂住烧瓶，用体温加热） 现象 导管口有气泡冒出；停止加热后 水倒吸进入导管，形成一段稳定水柱 结论 装置气密性良好，可以装入药品 不形成水柱则说明漏气，必须重查 氯气的实验室制法 · 气密性检查 10 除杂：为什么用饱和食盐水？ Cl₂ + HCl Cl₂ + H₂O 长管进 短管出 长管进，短管出 理由一 · 除得掉 HCl HCl 极易溶于水（约 1:500） 进入洗气瓶即被充分吸收 理由二 · 留得住 Cl₂ Cl₂ + H₂O ⇌ H⁺ + Cl⁻ + HClO 饱和食盐水中 Cl⁻ 浓度大，平衡左移 不能用 NaOH 溶液除杂 NaOH 会把 Cl₂ 一并吸收，等于白制 除杂试剂只除杂质，不减目标气体 氯气的实验室制法 · 除杂 11 干燥用浓硫酸，顺序不能颠倒 正确顺序 饱和食盐水 浓硫酸 先除 HCl，再除水蒸气 最后得到干燥、纯净的 Cl₂ 错误顺序 浓硫酸 饱和食盐水 先干燥，再进水溶液洗气 气体重新带上水蒸气，前一步白做 先除杂、后干燥 —— 这是净化装置的固定顺序 补充：不能用碱石灰干燥 Cl₂，碱会与氯气反应而消耗产品 氯气的实验室制法 · 干燥与顺序 12 怎样把氯气「请」进集气瓶？ 方法一 · 向上排空气法 空气被排出 导管伸到瓶底，氯气自下而上 依据：M(Cl₂)=71 ＞ 29（空气） 瓶口盖玻璃片，减少空气对流 方法二 · 排饱和食盐水法 气体在上，水被排出 依据：Cl₂ 在饱和食盐水中溶解度小 收集更纯，氯气损失更少 不用排水法：Cl₂ 能溶于水并与水反应；密度比空气大，所以用向上排空气法 氯气的实验室制法 · 收集方法 13 满了没有？三招判定 试纸要湿润，放在瓶口——看的是逸出的那一点氯气 湿润淀粉-KI 试纸 变蓝 Cl₂ + 2I⁻ = 2Cl⁻ + I₂ 生成的 I₂ 遇淀粉显蓝色 湿润蓝色石蕊试纸 先红后褪 生成的酸使试纸先变红 HClO 的漂白性使之褪色 观察法 黄绿色充满 瓶内自上而下充满黄绿色 颜色不再变深即已集满 注意：试纸必须湿润，放在集气瓶口，不要伸入瓶内 氯气的实验室制法 · 验满方法 14 有毒气体，绝不能直接排空 Cl₂ + 2NaOH = NaCl + NaClO + H₂O 离子方程式：Cl₂ + 2OH⁻ = Cl⁻ + ClO⁻ + H₂O 倒置漏斗防倒吸 漏斗口贴近液面，只留少量空隙 用 NaOH 溶液吸收 强碱浓度大，吸收快而且完全 生成 NaCl 与 NaClO，产物可处理 不能用澄清石灰水 Ca(OH)₂ 溶解度小，溶液中浓度太低 吸收不完全，氯气仍会逸出污染空气 实验室一律用 NaOH 溶液吸收尾气 氯气的实验室制法 · 尾气处理 15 安全红线：五条必须记住 1 · 在通风橱或通风良好的环境中进行 2 · 闻气体必须用扇闻法，绝不凑近直接闻 3 · 浓盐酸与 NaOH 有腐蚀性，戴护目镜与手套 4 · 尾气必须用 NaOH 溶液吸收，绝不直接排放 5 · 废液统一回收处理，不倒入下水道 应急：发生泄漏立即停止加热，用碱性溶液处理，人员向上风向撤离 氯气的实验室制法 · 安全规范 16 考点一：方程式书写与定量陷阱 设问 含 4 mol HCl 的浓盐酸 与足量 MnO₂ 反应，能制得 1 mol Cl₂ 吗？ 1 条件必须写全 漏写「浓」或加热符号即扣分 MnO₂ + 4HCl(浓) —Δ→ MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O 2 产量小于理论值 随反应进行盐酸变稀，反应即停止 实际制得 Cl₂ 小于 1 mol 3 只有一半被氧化 4 mol HCl 中仅 2 mol 被氧化 另 2 mol 起酸的作用生成 MnCl₂ 4 不改写为离子方程式 MnO₂ 难溶，浓盐酸不宜拆写 这是历年高频失分点 答案 不能。盐酸变稀后不再反应，实际产量小于 1 mol 氯气的实验室制法 · 典型考点（一） 17 拓展：不加热也能制 Cl₂ 吗？ 核心思路：Cl⁻ ＋ 氧化剂 ＋ 酸性环境 → Cl₂ 实验室快速法（不加热） 2KMnO₄ + 16HCl(浓) = 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂↑ + 8H₂O KMnO₄、KClO₃、Ca(ClO)₂ 均可代替 MnO₂，常温即可反应 氧化剂越强，越不需要加热 装置可省去酒精灯，但仍需尾气吸收 工业制法（氯碱工业） 2NaCl + 2H₂O —通电→ 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑ 电解饱和食盐水，量大、连续、成本低 也可电解熔融 NaCl 制取氯气 工业追求产量与成本 实验室追求少量、可控、便于观察 氯气的实验室制法 · 拓展与工业制法 18 易错点大扫雷 × 常见错误说法 √ 正确认识 × 4 mol HCl 全部被氧化 √ 只有一半被氧化 × 稀盐酸也能与 MnO₂ 反应 √ 必须用浓盐酸 × 足量 MnO₂ 可制得 1 mol Cl₂ √ 实际产量小于 1 mol × 先干燥、后除杂 √ 先除 HCl、后干燥 × 洗气瓶短管进、长管出 √ 长管进、短管出 × 澄清石灰水可吸收尾气 √ 必须用 NaOH 溶液 × 该反应可写成离子方程式 √ 不改写为离子方程式 × 用排水法收集 Cl₂ √ 向上排空气或排饱和食盐水 每一步的理由都来自物质性质，不靠死记硬背 氯气的实验室制法 · 易错点 19 课堂小结与互动挑战 制 除 干 收 吸 MnO₂＋浓盐酸 饱和食盐水 浓硫酸 向上排空气 NaOH 溶液 1 挑战：图中装置有 3 处错误，请指出并改正 2 挑战：除杂与干燥的顺序能否颠倒？为什么？ 3 挑战：4 mol HCl 与足量 MnO₂ 反应，能生成 1 mol Cl₂ 吗？ 课后作业：画一套完整装置图，标注每一步所用试剂与作用 氯气的实验室制法 · 小结与互动 20 $