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氯气的实验室制法
第二章 海水中的重要元素——钠和氯
1.掌握实验室中制备氯气的基本原理
2.掌握氯气的实验室制法和注意事项并能正确选择实验室制取氯气的装置
3.掌握实验室制取氯气过程中尾气处理方法
4.建立实验室制取气体的装置和流程的模型，形成实验室制取气体的基本思路
氯气的重要用途
氯气是一种重要的化工原料，大量用于制造盐酸、有机溶剂、农药、染料和药品等。
氯气的发现：1774年，舍勒
软锰矿与浓盐酸混合并加热时，产生了一种黄绿色、有刺激性气味的气体，至今还是实验室中制取氯气的主要方法之一。
注意：①反应物要用浓盐酸； ②此反应必须加热。
MnO2 + 4HCl(浓) MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
△
MnO2 + 4H+ + 2Cl- Mn2+ + Cl2↑ + 2H2O
△
请你分析这个反应中，两种药品的作用。
如果实验室缺少MnO2或者浓盐酸，可以用什么药品替代？
+4
+2
-1
0
实验室中还可以用KMnO4、K2Cr2O7等强氧化剂和浓盐酸来制取Cl2。
K2Cr2O7 + 14HCl(浓) 2KCl + 2CrCl3 + 3Cl2↑ + 7H2O
2KMnO4 + 16HCl(浓) 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O
+6
+7
资料卡片
+3
+2
资料卡片
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
△
-1
贝托莱（1748-1822）
资料卡片
“盐酸与KClO3反应生成的气体中，不但有Cl2，还有Cl2O、ClO2等氯的气态氧化物……总之，用盐酸与KClO3反应制取Cl2，得到的产物不纯。”
KClO3 ＋ 6HCl KCl ＋ 3Cl2↑ ＋ 3H2O
+5
-1
小结：方案选择——科学性、可行性、安全性
0
氧化剂 还原剂
浓盐酸既体现还原性，又体现酸性
请写出浓盐酸与二氧化锰反应产生氯气的化学方程式并指出氧化剂与还原剂。
反应原理
问：可以用稀盐酸来代替浓盐酸制取氯气吗？
不可以，因为稀盐酸的还原性比浓盐酸弱，稀盐酸不能被MnO2氧化得到Cl2。
问：使用浓盐酸与足量的MnO2共热制Cl2，实际产生的Cl2总比理论值低，其主要原因是什么？
稀盐酸与MnO2不反应，随着反应的进行，浓盐酸的浓度逐渐变小。
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
反应原理
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
问：实验中需缓慢加热且加热温度不宜过高，为什么？
问：可以用其他氧化剂来代替MnO2吗？
浓盐酸易挥发，故必须缓慢加热且控制温度，避免Cl2中混有大量的HCl杂质，同时以免降低了HCl的利用率。
可以， KMnO4、 KClO3 、Ca(ClO) 2等也可作该反应的氧化剂。
总结：实验室制取氯气的反应特点
(1)反应必须加热
(2)反应物必须为浓盐酸
气体 制取原理（方程式） 反应物状态 反应 条件 装置图
O2
CO2
2KClO3 2KCl + 3O2↑
2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑
2H2O2 2H2O + O2↑
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑+H2O
固体+固体
固体+液体
固体+液体
加热
不加热
不加热
根据实验室制取氯气的原理，应该选择怎样的装置呢？
反应原理
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
信息
1.MnO2是黑色难溶于水的固体。
2.浓HCl易挥发
3.氯气有毒，且在加热时容易逸出。
固 + 液 气
发生装置
√ 　　
反应原理
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
如何收集氯气呢？
信息
1.Cl2 有毒，且密度比空气大
2.Cl2能溶于水，难溶于饱和食盐水
①排水法
②向上排空气法
③向下排空气法
√ 　　
饱和食盐水
收集装置
不能用排水法收集
排饱和食盐水法
反应原理
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
思考：用向上排空气法收集的Cl2如何验满？
（1）集体瓶中充满黄绿色气体。
（2）将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近瓶口，观察到试纸立即变蓝或：湿润的蓝色石蕊试纸放在瓶口，观察到试纸先变红后褪色
实验室制氯气是否需要进行尾气吸收？
如果需要，那该用什么吸收氯气呢？
反应原理
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
信息
1.Cl2有毒
3.Cl2能与NaOH溶液反应，生成能溶于水的物质
2.Cl2不能燃烧
√ 　　
会污染空气
反应原理
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
用NaOH等强碱进行吸收
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
氢氧化钠溶液
信息
1.Cl2有毒。
3.Cl2能与NaOH溶液反应，生成能溶于水的物质
2.Cl2不能燃烧
尾气处理装置
这样收集到的氯气纯净吗？有哪些杂质？如何除去？有没有先后顺序？
发生装置
尾气处理装置
收集装置
反应原理
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
信息
1.Cl2能溶于水，难溶于饱和食盐水；
2.HCl易溶于饱和食盐水
装置Ⅰ(洗气瓶)：盛液体除杂试剂，气流方向是长管进，短管出。
装置Ⅱ(干燥管)：盛固体除杂试剂，气流方向是粗口进，细口出。
√ 　　
易挥发
(HCl、水蒸气）
反应原理
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
易挥发
(HCl、水蒸气）
饱和食盐水
浓硫酸或干燥的CaCl2
后
除杂装置
仪器组装顺序：
自下而上、从左到右
注意导气管的进出方式（长进短出）
为什么？
尾气处理时，能用澄清石灰水吸收氯气吗？
尾气处理时，不能用澄清石灰水吸收氯气，因为澄清石灰水中Ca(OH)2的含量少，吸收不完全。
②实验结束时，先待反应停止后，鼓入空气排出残留的Cl2，再拆缷装置，避免污染环境。
①浓盐酸容易挥发，所以应缓慢滴加，反应时加热温度不宜过高；
发生装置
除杂装置
(如需要)
收集装置
尾气处理装置
(如需要)
反应物状态、反应条件
气体及所含杂质的性质
气体的密度、气体在水中溶解性、是否与水反应等
气体的性质
选择和组装实验室制取气体的装置时，应该考虑装置的选取依据和连接顺序。
实验目的
实验室制取纯净干燥的氯气
反应原理
核心元素→类别、化合价变化→试剂选择
MnO2 + 4HCl(浓) MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O
装置设计
发生→除杂(如需要)→收集→尾气处理(如需要)
操作事项
药品加入的顺序，化学反应条件的控制等
△
拓展：氯气的工业制法
富集、分离提纯、转化
氯碱工业：
原料：海水
产品：氯气
2NaCl + 2H2O Cl2↑ + H2↑ + 2NaOH
电解
电解熔融氯化钠：
2NaCl(熔融) 2Na + Cl2↑
电解
氯气的实验室制法
反应原理：MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
发生装置：固 + 液 气
△
除杂装置：饱和食盐水除HCl，浓硫酸除水蒸气
收集装置：向上排空气法、排饱和食盐水法
尾气处理：Cl2 +2NaOH NaCl+NaClO+H2O
验满方法：湿润的淀粉KI试纸靠近集气瓶口/导管口（变蓝）
1.用下列装置制备并检验Cl2的性质，下列有关说法正确的是（ ）
A．Ⅰ图中：如果MnO2过量，浓盐酸就可全部反应
B．Ⅱ图中：若气球干瘪，证明Cl2可与NaOH反应
C．Ⅲ图中：生成棕黄色的烟，若在集气瓶中加入少量水，所得溶液呈蓝色
D．Ⅳ图中：干燥的有色布条不褪色，湿润的有色布条能褪色，说明Cl2有漂白性
C
2.如图中a、b、c、d、e、f为含Cl元素的物质。下列说法不正确的是（ ）
A．a溶液的酸性比d强
B．b、c均能用于自来水消毒
C．f露置于空气中会转化成d
D．a的浓溶液与e反应生成3个b分子，
转移的电子为6个
D

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