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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
课时2 氯气的实验室制法
学习目标
通过小组分工合作完成氯气的实验室制备，掌握实验室气体的制备装置选择原则及方案设计，体会实验对认识和研究物质性质的重要作用及对环境保护的重要意义，增强社会责任感
01
神秘的氯气
瑞典化学家舍勒
18世纪70年代，舍勒将软锰矿与浓盐酸混合加热，产生了一种黄绿色、有刺激性气味的气体，他发现这种气体的水溶液对纸张、蔬菜等具有永久性的漂白作用以及能与金属化合物发生化学反应
但在燃素说的大环境下，他认为这种气体是一种化合物，是由氧和另外一种未知的基所组成的，所以舍勒称它为“氧化盐酸”
神秘的氯气
英国化学家戴维
英国化学家戴维却持有不同的观点，他想尽了一切办法也不能从氧化盐酸中把氧夺取出来，均告失败。他怀疑氧化盐酸中根本就没有氧存在
1810年，戴维以无可辩驳的事实证明了所谓的氧化盐酸不是一种化合物，而是一种化学元素的单质，他将这种元素命名为“Chlorine”，它的希腊文原意是“绿色”，中文译名为氯
第一次世界大战中，氯气被德国人用于战场，当毒气弹爆炸后，氯气随风飘散，英法联军顷刻死亡上万。氯气被人吸入后，可迅速附着于呼吸道黏膜，之后可以导致人体支气管痉挛、支气管炎、支气管周围水肿、充血和坏死。呼吸道黏膜受刺激，可造成局部平滑肌痉挛，再加上黏膜充血、水肿及灼伤，可引起严重的通气障碍。人吸入浓度为每立方米2.5毫克的氯气时，就会死亡。
01
氯气的实验室制法
氯气的实验室制法
利用强氧化剂氧化浓盐酸中的Cl－生成Cl2，该反应中MnO2为________，浓盐酸为_______并且该实验还体现了浓盐酸的_____。
化学方程式：________________________________________
氧化剂
还原剂
酸性
实验原理
原理：
MnO2＋4HCl(浓)=====MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
△
离子反应方程式：____________________________________________
MnO2＋4H+ ＋ 2Cl- ===== Mn2+＋Cl2↑＋2H2O
△
氯气的实验室制法
实验装置
主要仪器有铁架台、酒精灯、圆底烧瓶、分液漏斗、集气瓶、烧杯等
氯气的实验室制法
烧杯中盛放的液体是______________
该液体的作用是______________________________
向___排空气法(氯气密度大于空气)
上
黄绿
NaOH溶液
收集方法
验满方法
观察到集气瓶中充满_____色气体，则证明已集满。
尾气处理
吸收过量的氯气，防止污染环境
氯气的实验室制法
氯气的实验室制法
请同学们回顾试验，思考并回答以下问题：
问题1
实验中，用4份浓盐酸与足量的MnO2反应，能生成1份Cl2吗？
不能，因为随着反应的进行，盐酸的浓度变小，MnO2与稀盐酸不反应，故生成的Cl2小于1
问题2
根据所学的Cl2的性质，除了观察颜色外，你还有其他的验满方法吗？
将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。
将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。
氯气的实验室制法
问题3
利用上述装置收集的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？
干燥Cl2
除去Cl2中的HCl气体
上述装置收集的Cl2不纯，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
氯气的实验室制法
根据实验室MnO2 氧化浓盐酸制氯气及氧化还原反应的原理，思考是否可以用其它物质代替MnO2或浓盐酸？
●①实验室制氯气时，氧化剂MnO2还可以用其它能氧化浓盐酸中的氯离子的氧化剂（相同条件下，氧化性强于MnO2）代替。
●②常见的氧化剂有：KMnO4、KClO3、NaClO、Ca(ClO)2等。
2KMnO4＋16HCl(浓)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O
KClO3+6HCl（浓）=KCl+3Cl2↑+3H2O
NaClO＋2HCl（浓）= NaCl＋H2O＋ Cl2↑
反应条件不需要加热！
●③浓盐酸也可以用NaCl和浓硫酸代替。反应的总化学方程式：
MnO2＋2NaCl+H2SO4（浓）===== MnSO4+Cl2↑＋2H2O
问题4
△
氯气的实验室制法
注意事项
实验室制取氯气的反应原理是选用强氧化剂(如MnO2、KMnO4等)将盐酸中的部分氯离子氧化而得到氯气
制取的氯气有毒，且在加热时容易逸出，所以应选用分液漏斗，而不用长颈漏斗
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
实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的氯气，再拆卸装置，避免污染空气
氯气的实验室制法
【典例1】实验室用MnO2和浓盐酸在加热条件下反应制取Cl2。下列说法正确的是(　　)
A．MnO2是反应的氧化剂，盐酸是还原剂
B．盛浓盐酸的分液漏斗可用长颈漏斗代替
C．用饱和碳酸氢钠溶液可除去Cl2中混有的HCl
D．Cl2能使湿润的有色布条褪色，说明Cl2具有漂白性
A
【解析】MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O，MnO2是反应的氧化剂，盐酸是还原剂，A正确；若用长颈漏斗代替，氯气易从长颈漏斗逸出，且无法控制浓盐酸的用量，盛浓盐酸的分液漏斗不能用长颈漏斗代替，B错误；氯气与碳酸氢钠溶液反应，应选饱和食盐水除去，C错误；氯气与水反应生成HClO具有漂白性，能使湿润的有色布条褪色，氯气不具有漂白性，D错误。
氯气的实验室制法
【典例2】下列关于含氯消毒剂的解释不正确的是（ ）
A．“84”消毒液不能与洁厕灵混合使用：2H++Cl-+ClO-=Cl2↑+H2O
B．工业上将氯气通入石灰乳制取漂白粉：
2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
C．氯水应避光保存的原因是：2HClO H2O＋Cl2↑
D．氯气意外发生泄漏，可用浸有一定浓度NaHCO3溶液的毛巾捂住鼻子，向高处转移
C
【解析】A．84消毒液含NaClO，洁厕灵含HCl，两者混用发生反应NaClO+ 2HCl=Cl2↑+NaCl+H2O，A正确；B．工业上用Cl2与石灰乳反应制漂白粉，B正确；C．次氯酸见光易分解，2HClO 2HCl＋O2↑，C错误；D．NaHCO3溶液具有弱碱性，能与氯气反应，处在该环境中，可用浸有一定浓度NaHCO3溶液的毛巾捂住鼻子，向高处转移，D正确；故选C。
氯气的实验室制法
【典例3】实验室用浓盐酸和MnO2制Cl2，并以干燥的Cl2为原料进行实验，装置如下图所示。
饱和食盐水
浓硫酸
氯化氢和水蒸气随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)装置B、C中应盛放的试剂名称分别为___________、________；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__________________________________________________________________________。
(2)实验时，先点燃A处的酒精灯，让Cl2充满装置，再点燃D处酒精灯，
写出D中反应的化学方程式：______________________。
△
2Fe＋3Cl2=====2FeCl3
氯气的实验室制法
(3)F装置所起的作用是______________________________________________________。
吸收多余的Cl2，防止污染环境，防止空气中的水蒸气进入D中
【典例3】实验室用浓盐酸和MnO2制Cl2，并以干燥的Cl2为原料进行实验，装置如下图所示。
(4)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
02
实验室制气体的制备思路
实验室制气体的制备思路
设计气体制备装置的基本思路
明确气体制备的原理，写出相应的化学方程式
根据药品状态、反应条件，选择合适的反应装置
分析气体是否含有杂质，根据气体和杂质性质的差异选择除杂、净化方法
根据气体性质，选择收集装置，分析是否需要尾气处理装置
第一步
第二步
第三步
第四步
实验室制气体的制备思路
气体制备装置的连接顺序
气体发生装置
气体净化装置
气体干燥装置
气体收集或性质检验装置
尾气吸收装置
实验室制气体的制备思路
各种装置的选择
选择依据
反应原理、反应物的状态、反应条件等
装置的基本类型
固体＋固体 气体
固体＋液体 气体
固体＋液体 气体
实验室制气体的制备思路
净化原则
实验室制备气体的净化装置的选择
装置Ⅰ(洗气瓶)：盛液体除杂试剂，气流方向是长管进，短管出。
不减少被净化气体的量；不引入新杂质；操作简便，易于分离。
净化装置
装置Ⅱ(干燥管)：盛固体除杂试剂，气流方向是粗口进，细口出。
实验室制气体的制备思路
实验室制备气体的收集装置的选择
选择依据
根据气体的密度、水溶性及是否与水或空气中的O2发生反应来确定气体的收集方法
方法选择
排水法：适用于难溶于水且不与水反应的气体，如O2、H2等
向上排空气法：气体不与空气反应，且密度比空气大，如O2、CO2、Cl2等
向下排空气法：气体不与空气反应，且密度比空气小，如H2等
实验室制气体的制备思路
实验室制备气体的尾气处理装置的选择
选择依据：
根据气体的物理性质、化学性质，将气体转化成无毒物质或吸收
方法选择：
①点燃法：如CO、H2、CH4等易燃性气体可用此法，必须先验纯，再点燃
②吸收法：如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用碱液吸收
实验室制气体的制备思路
请根据实验室制气体的基本要求，结合氯气实验室制法原理，讨论交流如何设计实验室制备氯气的装置？
①制取原理：固体（MnO2)+液体（浓盐酸），条件（加热）制取气体，故不属于上述任何一种实验室制取模型。
②发生装置：实验室中按照固体+液体加热的方式制取气体时，一般会选取分液漏斗、圆底烧瓶和酒精灯组装气体发生装置。装置如图：
分液漏斗：加浓盐酸。防止浓盐酸挥发；控制反应速率
圆底烧瓶：加二氧化锰。加热时垫石棉网或陶土网。
恒压漏斗：液体可以顺利流下。
实验室制气体的制备思路
③收集装置：因为氯气能溶于水，密度比空气的大，所以收集氯气时，不能用
排水法，应该用向上排空气法。Cl2在饱和食盐水中
的溶解度较小,也可用排饱和食盐水法收集Cl2。如图： 或
④除杂试剂的选择：氯气中混有HCl和水蒸气等杂质，除去氯气中的HCl可以
用饱和食盐水(如下图中Ⅰ所示)；除去氯气中的水蒸气可用浓硫酸(如下图中Ⅱ所二磷或无水CaCl2(如下图中Ⅲ所示)。
实验室制气体的制备思路
⑤吸收装置：氯气有毒，实验室制取氯气时应在密闭系统或通风橱中进行，通常
在收集装置的后面连接盛有NaOH溶液的吸收装置。注意不能用澄
清石灰水吸收Cl2，因为溶液中Ca(OH)2浓度小，吸收不完全。如图：
⑥实验室制取纯净氯气装置如图所示：
发生装置
除杂装置
收集装置
尾气装置
A：分液漏斗—盐酸；
B：圆底烧瓶—MnO2；
C：广口瓶—除去HCl气体；
D：广口瓶—干燥氯气；
E：广口瓶—收集Cl2；
F：烧杯—尾气吸收装置。
实验室制气体的制备思路
饱和氯化钠中Cl-浓度比较高，因此Cl2和水的反应较弱，可以最大程度减少氯气损失。而HCl极易溶解于水, 所以可以去除HCl杂质。用水也可以但损失的氯气要多一些，因此没有饱和NaCl效果好。
为什么可用饱和氯化钠溶液除去氯气中的氯化氢？直接用水可以吗？
实验室制气体的制备思路
×
错误？
实验室制气体的制备思路
氯气中毒的症状
吸入氯气后对上呼吸粘膜的强烈刺激，可引起呼吸道烧伤、急性肺水肿等，严重者可危及生命。
氯气中毒后的应急措施
立即将患者转移到空气新鲜处
用清水反复冲洗皮肤、眼睛
中毒严重的应迅速送医院救治
实验室制气体的制备思路
【典例1】下列关于实验室制取氯气的说法正确的是(　　)
A．盛浓盐酸的分液漏斗可用长颈漏斗代替
B．为了便于学生观察氯气的制备实验，可在讲台上直接做氯气的制备实验
C．可用饱和食盐水吸收尾气
D．可在集气瓶口放一张湿润的淀粉碘化钾试纸，观察氯气是否收集满
【解析】盛浓盐酸的分液漏斗若用长颈漏斗代替无法控制盐酸的用量，A错误；在讲台上直接做氯气的制备实验，没有在通风橱中进行，容易造成中毒事件，B错误；饱和食盐水不能与氯气反应，不能用于吸收尾气，C错误；可在集气瓶口放一张湿润的淀粉碘化钾试纸，若试纸变蓝，则氯气集满，D正确。
D
实验室制气体的制备思路
【典例2】实验室用下列装置制取干燥氯气并处理尾气，其中不能达
到实验目的的是（ ）
A B C D
发生装置 除杂装置 收集装置 尾气处理装置
A
03
课堂总结
课堂总结
氯气的实验室制法
氯气的实验室制法
实验室制气体的制备思路
设计气体制备装置的基本思路
气体制备装置的连接顺序
各种装置的选择
实验原理
实验装置
收集方法
验满方法
尾气处理
注意事项
选择依据
装置的基本类型
实验室制备气体的净化装置的选择
实验室制备气体的收集装置的选择
实验室制备气体的尾气处理装置的选择
04
课堂检测
课堂检测
1．实验室制氯气时有如下操作，操作顺序正确的是（　　）
①连接好装置，检查气密性；②缓缓加热；③在烧瓶中加入少量的
MnO2，向分液漏斗中加入浓盐酸；④通过分液漏斗慢慢向烧瓶中注入浓盐酸；⑤将多余氯气用浓NaOH溶液吸收；⑥当有连续气泡出现时，开始用向上排空气法收集氯气
A．①②③④⑤⑥ B．③④②①⑥⑤
C．①④③②⑥⑤ D．①③④②⑥⑤
【解析】制取氯气的实验操作顺序为：连接装置，检查装置的气密性，防止装置连接处漏气，向圆底烧瓶中加入固体药品二氧化锰粉末，从分液漏斗中缓缓加入浓盐酸，加热，待气体均匀放出时收集气体，氯气有毒，最后连有尾气吸收装置吸收氯气，防止污染空气，所以正确操作顺序为①③④②⑥⑤，故D正确。
D
课堂检测
2.实验室制取氯气时，下列实验能达到相应目的的是（　　）
A．图甲生成Cl2
B．图乙净化Cl2
C．图丙收集Cl2
D．图丁吸收Cl2尾气
D
课堂检测
【解析】该装置中没有加热条件，则二氧化锰与浓盐酸不反应，不能制备氯气，故A错误；碱石灰能吸收氯化氢气体，但也能与氯气反应，不能用碱石灰净化氯气，故B错误；氯气密度大于空气，应该选择向上排空气法收集，故C错误；氯气是污染性气体，应用氢氧化钠溶液吸收处理，故D正确。
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