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第二章 海水中的重要元素
——钠和氯
第二节 氯及其化合物
氯气的实验室制法和氯离子的检验
核心素养发展目标：
1、掌握氯气制取的原理、装置、净化、收集、尾气处理；
2、掌握实验室制备气体的仪器选择。
Cl2的实验室制法
18世纪70年代，瑞典化学家舍勒将软锰矿（主要成分是MnO2）与浓盐酸混合加热，产生了一种黄绿色、有刺激性气味的气体，受当时流行学说的影响，舍勒未能确认这种气体。直到1810年，英国化学家戴维才确认这种气体是一种新元素组成的单质——氯气。
问：请根据以上信息，书写软锰矿（MnO2）与浓盐酸共热制氯气的化学方程式：
MnO2 + 4HCl(浓) = MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
瑞典化学家·舍勒
（1742-1786）
Cl2的实验室制法
MnO2 + 4HCl(浓) = MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
一、实验药品：
二氧化锰
（MnO2）
浓盐酸（HCl）
二、实验原理：
【练习】分析上面这个氧化还原反应，完成下列问题并书写该反应的离子方程式。氧化剂： ；还原剂： ； 浓盐酸表现哪些性质： ；氧化剂和还原剂个数比是 ；146克HCl分子参加反应时转移的电子数是 ；
（用阿伏伽德罗常数表示）
离子方程式： 。
Cl2的实验室制法
MnO2 + 4HCl(浓) = MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
二、实验原理：
MnO2
HCl
还原性、酸性
1 : 2
MnO2 + 4H+ + 2Cl- = Mn2+ + Cl2↑ + 2H2O
2NA
1、可以用稀盐酸代替浓盐酸制取氯气吗？
3、实验中需缓慢加热且加热温度不宜过高，为什么？
答：因为浓盐酸易挥发，为避免Cl2中混有大量的HCl气体杂质以及降低HCl的利用率，实验中需缓慢加热且加热温度不宜过高。
答：不能，该反应必须使用浓盐酸，因为稀盐酸的还原性弱，不能被MnO2氧化。
2、实验过程中4份浓盐酸与足量的MnO2反应，能生成1份氯气吗？
答：不能，浓盐酸会随反应逐渐变稀，稀盐酸与MnO2不反应。
【思考与讨论】
“不浓不热不反应”
气体 实验原理（化学方程式） 反应物状态 反应条件 发生装置
O2 2H2O2 = 2H2O + O2↑ 固+液 不加热
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑ 固+固 加热
CO2 CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑ + H2O 固+液 不加热
1、回顾O2、CO2等气体的实验室制取方法，讨论氯气应该选择怎样的发生装置？
三、实验装置
——发生装置
MnO2
分液漏斗
长颈漏斗
1、回顾O2、CO2等气体的实验室制取方法，讨论氯气应该选择怎样的发生装置？
三、实验装置
气体 实验原理（化学方程式） 反应物状态 反应条件
Cl2 MnO2 + 4HCl(浓) = MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
固+液
加热
√
发生装置：
固(液)-液加热型
——发生装置
1、回顾O2、CO2等气体的实验室制取方法，讨论氯气应该选择怎样的发生装置？
三、实验装置
气体 实验原理（化学方程式） 反应物状态 反应条件
Cl2 MnO2 + 4HCl(浓) = MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O 固+液 加热
发生装置：
分液漏斗
圆底烧瓶
浓盐酸
MnO2
——发生装置
【思考拓展】
问：制备氯气的发生装置能不能用长颈漏斗代替分液漏斗？
答：不能，因为氯气有毒，该反应需要控制反应速率，用长颈漏斗不能控制反应速率，且长颈漏斗使用时必须液封。
加热KMnO4制取O2
大理石与稀盐酸制取CO2
三、实验装置
2、根据装置图归纳O2、CO2的收集方法？依据是什么？讨论制备氯气的收集装置？
排水法
向上排空气法
或
过氧化氢与二氧化锰制取O2
向上排空气法
选择依据：根据气体的密度、水溶性以及是否与水或空气中的成分发生反应来确定气体的收集方法。
——收集方法
三、实验装置
选择依据：根据气体的密度、水溶性以及是否与水或空气中的成分发生反应来确定气体的收集方法。
查阅资料：
氯气能溶于水，但难溶于饱和食盐水。
氯气密度比空气大，能溶于水（1 : 2）
向上排空气法
排饱和食盐水法
——收集方法
【思考拓展】
问：以下两种收集方法可以用来收集哪些气体？为什么？
答：可以用来收集H2、NH3、CH4等气体，用该方法收集的气体，气体密度比空气小且不能与空气中的成分发生反应。
向下排空气法
从氯气的发现到氯被确认为一种新的元素，时间长达三十多年，其间经历了数位科学家的不懈探索。你从这一史实中得到什么启示
1、观察如图所示的装置，你能说出其中NaOH溶液的作用吗？并书写相应的化学反应方程式？
答：吸收多余的氯气，防止其污染环境。
三、实验装置
实验室中制取氯气的装置示意图
Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O
从氯气的发现到氯被确认为一种新的元素，时间长达三十多年，其间经历了数位科学家的不懈探索。你从这一史实中得到什么启示
2、烧杯中能否用澄清石灰水代替NaOH溶液？
三、实验装置
实验室中制取氯气的装置示意图
答：不能，因为澄清石灰水中Ca(OH)2浓度很小，不能有效的吸收多余的氯气。
从氯气的发现到氯被确认为一种新的元素，时间长达三十多年，其间经历了数位科学家的不懈探索。你从这一史实中得到什么启示
3、除可以通过观察到黄绿色气体充满集气瓶验满外，还有什么验满方法？
三、实验装置
实验室中制取氯气的装置示意图
答：①将湿润的淀粉KI试纸靠近盛氯气的瓶口，若观察到湿润的淀粉KI试纸变蓝，则已收集满。
Cl2 + 2KI = 2KCl + I2
从氯气的发现到氯被确认为一种新的元素，时间长达三十多年，其间经历了数位科学家的不懈探索。你从这一史实中得到什么启示
3、除可以通过观察到黄绿色气体充满集气瓶验满外，还有什么验满方法？
三、实验装置
实验室中制取氯气的装置示意图
答：②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，若观察到湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色，则已收集满。
Cl2 + H2O = HCl + HClO,
HClO具有强氧化性，可做漂白剂
从氯气的发现到氯被确认为一种新的元素，时间长达三十多年，其间经历了数位科学家的不懈探索。你从这一史实中得到什么启示
4、实验开始时应先加热还是先滴加浓盐酸？
三、实验装置
实验室中制取氯气的装置示意图
答：实验开始时，应先滴加浓盐酸再加热，因为浓盐酸易挥发，反之会降低氯气的生成率。
从氯气的发现到氯被确认为一种新的元素，时间长达三十多年，其间经历了数位科学家的不懈探索。你从这一史实中得到什么启示
5、该实验装置有何缺陷？用该装置制取的氯气是否纯净，若不纯净氯气中会混有什么杂质？
三、实验装置
实验室中制取氯气的装置示意图
答：Cl2中杂质气体有HCl、H2O
如何除杂？
3、应如何选择除去氯气中杂质的实验药品、实验装置？除杂装置有没有先后顺序？
Cl2（HCl、H2O）
饱和食盐水
浓硫酸
三、实验装置
——除杂装置
资料卡片：
已知Cl2能溶于水，常温常压下溶解度约为1 : 2。实验测得，Cl2在饱和食盐水中的溶解度很小。HCl极易溶于水，常温常压下在水中的溶解度约为1 : 500。
根据所含杂质的性质选择试剂和方法
①除去氯气中的HCl气体
②降低氯气的溶解度
干燥氯气（或除去氯气中的水蒸气）
【例】下图是实验室制取、收集纯净干燥氯气的实验装置，请问整套实验装置的连接顺序为：E→_____________________→F
练一练
C→D→A→B→H→G
【思考拓展】
用途：除杂、干燥、监控气体流速
常见的干燥剂有：浓硫酸、P2O5、碱石灰【NaOH·CaO】、NaOH、生石灰、无水CaCl2等。
除杂顺序：先除杂，后干燥
洗气瓶
球形干燥管
U形干燥管
氯气的实验室制法：
MnO2 + 4HCl(浓) = MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
实验装置改进
实验结束后应先撤导管后撤酒精灯
【思考拓展】
问：回忆初中所学知识，还有哪些尾气处理方法？
①吸收法，如：用NaOH溶液吸收Cl2、SO2等气体。
②燃烧法：适用于CO等易燃性气体。
③收集法：利用气球直接将尾气收集起来。
根据尾气的性质选择试剂和方法
【思考拓展】
防倒吸装置图
吸收速率快，溶解度大的气体，如NH3。
装置顺序：
【注意事项】
发生装置——根据反应物的状态和反应条件；
除杂装置——根据气体及所含杂质的性质；
收集装置——根据气体的密度、水溶性以及是否与水或空气中的成分发生反应；
尾气处理装置——根据气体的性质。
小结
气体制备实验基本模型
除杂装置
收集装置
发生装置
尾气处理装置
氯气的实验室制法
练一练
1、在制氯气时有如下操作，正确的操作顺序是（ ）
①连接好装置，检查气密性 ②缓缓加热，使气体均匀逸出 ③在圆底烧瓶中加入二氧化锰粉末 ④从盛有浓盐酸的分液漏斗中将浓盐酸缓慢滴入烧瓶中 ⑤将多余的Cl2用NaOH溶液吸收 ⑥用向上排空气法收集氯气
A. ①②③④⑤⑥ B. ③④②①⑥⑤
C. ①④③②⑥⑤ D. ①③④②⑥⑤
D
收集装置
尾气处理装置
发生装置
小结
气体制备实验基本模型
除杂装置
【思考与交流】下面是实验室制取氯气的实验装置图，请找出以下装置的错误之处？
【小试牛刀】1774年，舍勒将软锰矿与浓盐酸混合加热，产生了一种黄绿色气体。1810年，戴维确认这是一种新元素组成的单质，并命名为chlorine（氯气）。实验室制取Cl2时，下列装置能达到实验目的的是（ ）
D
【庖丁解牛】已知高锰酸钾与浓盐酸在常温下反应能产生氯气。用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气及验证它与金属的反应。每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是 （填字母）。
B
实验室中还可以用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、NaClO等强氧化剂代替MnO2和浓盐酸来制取Cl2。
K2Cr2O7 + 14HCl(浓) = 2KCl + 2CrCl3 + 3Cl2↑ + 7H2O
2KMnO4 + 16HCl(浓) = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O
氯气的实验室制法
课堂扩展
在舍勒的基础上，法国化学家贝托莱将软锰矿、浓硫酸、NaCl固体混合加热制得了Cl2。
MnO2 + 2H2SO4(浓) + 2NaCl = MnSO4 + Na2SO4 + Cl2↑ + 2H2O
△
课堂扩展
法国化学家·贝托莱
（1748-1822）
1、电解饱和食盐水
2、电解熔融食盐
工业上制备氯气主要考虑原料、成本、产量等问题，可用电解氯化钠饱和溶液法制备氯气。
Cl2的工业制法
2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2↑ + Cl2↑
通电
2NaCl（熔融） = 2Na + Cl2↑
通电
课堂小结
课堂小结
氯及其化合物的“价—类”二维图
1、判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）Cl2中的HCl可通过盛有碱石灰的干燥管除去。（ ）
（2）溶液中加AgNO3溶液，有白色沉淀，说明溶液中一定含Cl-或CO32-。（ ）
（3）制氯气时，用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体。（ ）
（4）NaClO中含有氯元素，向NaClO溶液中加入用稀硝酸酸化的AgNO3溶液，可产生白色沉淀。（ ）
练一练
×
×
×
×
2、向某未知溶液中加入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，澄清石灰水变浑浊。由此判断该溶液中含有（ ）
A. Cl-、SO 42- B.Cl-、NO3-
C. Cl-、CO32- D. Cl-、OH-
练一练
C
3、某研究性学习小组为了制取、收集纯净干燥的氯气并探究氯气的性质，他们设计了如图所示的实验装置。请回答下列问题：整套实验装置的连接顺序是f接（ ），（ ）接（ ），（ ）接（ ）。（填各接口处的字母代号）
a　
练一练
b　
d　
e　
c　
4、（2021·黑龙江大庆市·大庆实验中学高一月考）某同学用以下装置制备并检验Cl2的性质。下列说法不正确的是（ ）
A. Ⅰ图：若MnO2过量，则浓盐酸可全部消耗完
B. Ⅱ图：证明新制氯水具有酸性和漂白性
C. Ⅲ图：产生了棕黄色的烟
D. Ⅳ图：验证Cl2无漂白性
练一练
A

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