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第3课时　氯气的实验室制法和氯离子的检验
学习目标
1.理解氯气的实验室制备原理和方法,并通过氯气的实验室制备方法,掌握气体制备的仪器选择和组装的一般原则。形成实验室制备气体的设计思维模型,培养证据推理与模型认知的核心素养。
2.通过对氯气制备过程和氯离子检验过程的分析,培养学生分析问题的能力、实验操作能力和用科学的研究方法解决问题的能力,培养科学探究与创新意识的核心素养。
3.通过对氯气的净化、尾气处理的学习,增强环保意识。
4.体会科学探究的艰辛历程,培养严谨求实的科学态度。
重点难点
氯气的实验室制法、氯离子的检验方法、气体的实验室制备模型、实验装置的创新设计。
课堂探究
主题
学习探究过程
提升素养
自主学习
　　1.氯元素的重要化合物有哪些?从氧化性和还原性角度对以上物质进行分类,并标出氯元素的化合价。
2.已知在某些特定环境下存在如下氧化性关系:①ClO->Cl2,②MnO4->MnO2>Cl2>Fe3+。下列反应不能发生的是(　　)
A.ClO-+Cl-+2H+Cl2↑+H2O
B.2MnO4-+10Cl-+16H+2Mn2++5Cl2↑+8H2O
C.2Fe3++2Cl-2Fe2++Cl2↑
D.MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
　　【氧化还原规律】
氧化性:氧化剂　　　氧化产物;?
还原性:还原剂　　　还原产物。?
知识回顾
　　列举实验室制备O2、CO2的制备原理(化学方程式),并画出制备装置设计图。
　　【初建模型】实验室制备气体应该设置哪些装置??
?
　。?
一、氯气的
实验室制法
　　【资料卡片】在实验室里最常见、最经济的含氯化合物是盐酸和盐酸盐(如NaCl),制备氯气可以考虑从Cl-→Cl2的转化。
【明确目的,预测性质】
从氧化还原角度思考,要实现Cl-→Cl2的转化,需要加什么剂?
【分组设计实验】如何制备氯气?
提供药品:浓盐酸、稀盐酸、NaCl固体、NaCl溶液、二氧化锰等试剂(每组可设计一到两个实验,并填表。)
编号
还原剂
氧化剂
现象
1
2
3
4
　　【问题1-1】实验中除了要考虑Cl-的浓度,还要考虑哪些因素?
【得出结论】
【问题1-2】本实验最终采用的原理是什么?用化学方程式表示。
　　
(1)[思考]除了以上制备氯气的方法,你还可以设计哪些制备氯气的方法??
　。?
(2)如何改进实验室制备氯气的装置?
装置改进措施:
①气体发生装置的改进:
　。?
②收集装置的改进:?
　。?
续　表
主题
学习探究过程
提升素养
一、氯气的
实验室制法
　　【问题1-3】请根据反应原理,设计出实验室制备氯气的装置。
【问题1-4】反应产生的杂质有哪些?如何除去?多余的氯气是否需要进行处理?如何处理?
　　③尾气吸收装置的改进:
?
　。?
二、氯离子
的检验
　　【提出假设】自来水中是否含有Cl-?
【明确方法】实验室如何检验Cl-?
请同学们根据课本【实验2-9】完成实验并填表。
物质
实验现象
解释或离子方程式
加AgNO3溶液后
加入稀硝酸后
稀盐酸
NaCl溶液
Na2CO3溶液
白色沉淀　　,有　　产生?
　　【方法总结】
(1)鉴定Cl-所用试剂为　　　　　　　　。?
(2)反应原理为　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)鉴定方法:先在被检验液中加　　　　　　酸化,再滴入　　　溶液,若产生　　　　,则可判断该溶液中含有　　　　　　　。?
【实验验证】
分别验证自来水和蒸馏水中是否含有Cl-。
物质
实验现象
加入稀硝酸后
加入AgNO3溶液后
自来水
蒸馏水
　　【得出结论】
一般用Cl2对自来水进行消毒,自来水中的Cl-如何生成的?
　　
科学探究物质性质的基本程序有哪些??
　。?
评价反馈
　　【练习1】下列方法不适合在实验室制备氯气的是(　　)
A.MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
B.2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
C.K2Cr2O7+14HCl(浓)2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O
D.2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑
【练习2】实验室制取氯气时,下列操作顺序正确的是(　　)
①连接装置,检查气密性　②缓缓加热　③加入MnO2粉末　④从装有浓盐酸的分液漏斗中加入浓盐酸　⑤将多余氯气用NaOH溶液吸收　⑥用向上排空气法收集氯气
A.①②③④⑤⑥　B.①③④②⑥⑤　C.①④③②⑥⑤　D.③④②①⑥⑤
　　
提升“科学探究与模型认知”的核心素养
续　表
主题
学习探究过程
提升素养
评价反馈
　　【练习3】检验某未知溶液中是否含有氯离子,正确的操作是(　　)
A.向未知溶液中加入硝酸银溶液,有白色沉淀产生
B.向未知溶液中加入硝酸银溶液,有白色沉淀产生,加入盐酸后,沉淀不消失
C.向未知溶液中加入稀硝酸酸化后,再加入硝酸银溶液,有白色沉淀产生
D.向未知溶液中加入稀盐酸酸化后,再加入硝酸银溶液,有白色沉淀产生
小结
　　学习了本节课,对今后解决实验室制备气体的问题可以得到如下启发:
(1)根据反应原理设计实验装置;
(2)考虑除杂问题;
(3)根据气体性质确定收集方法;
(4)根据气体性质确定是否进行尾气吸收。
核心素养专练
1.如图,从A处通入纯净的Cl2,打开B阀时,看不到C处的红色布条有明显现象;当关闭B阀后,C处的红布条逐渐褪色,则D瓶中装的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.浓硫酸 B.NaOH溶液
C.Na2SO3溶液 D.饱和NaCl溶液
2.下列常用干燥剂,不能干燥氯气的是(　　)
A.浓硫酸 B.五氧化二磷
C.碱石灰 D.氯化钙
3.已知Fe2+在溶液中显浅绿色,Fe3+在溶液中显棕黄色。在过量FeSO4溶液中滴入几滴NaClO溶液,并加入适量硫酸,溶液立即变为棕黄色。为检验上述反应中的还原产物,下列实验步骤中合理的组合是(　　)
①过滤,取滤液　②加入硝酸酸化的AgNO3溶液,出现白色沉淀　③取一支试管,加入上述反应后的少许溶液　④再加入过量Ba(NO3)2溶液,出现白色沉淀　⑤再加入过量BaCl2溶液,出现白色沉淀
A.③⑤①② B.③②
C.②③④⑤ D.③④①②
4.实验室制取氯气的装置如图所示:
(1)用化学方程式表示制取氯气的反应原理:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(2)装置C的作用是　　　　　　,装置D的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)检验E瓶集满氯气的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(4)烧杯F中盛放的液体是　　　　　　,其作用是　　　　　　　　　　　　　　　　。?
课后作业
1.了解课本P47“化学与职业”中对“水质检验员”的介绍,并上网查阅相关资料。
2.课下讨论:还有哪些方法能用于实验室制备氯气?
3.请在课后通过上网或者查阅资料找找氯元素都有哪些化合价,有哪些含氯物质,并试着对它们进行分类。
参考答案
课堂探究
　　[自主学习]
1.氯元素的重要化合物有氯化钠(NaCl)、氯化氢(HCl)、次氯酸(HClO)、次氯酸钠(NaClO)、氯酸钠(NaClO3)、高氯酸钠(NaClO4)等。
只有氧化性:高氯酸钠(NaCl　　+7O4)
只有还原性:氯化钠(NaCl　 　-1)、氯化氢(HCl　　-1)
既有氧化性又有还原性:次氯酸(HCl　+1O)、次氯酸钠(NaCl　 　+1O)、氯酸钠(NaCl　 　+5O3)
2.C
[提升素养]强于　强于
[知识回顾]
制备氧气的化学方程式:2H2O22H2O+O2↑
制备二氧化碳的化学方程式:CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O
装置如图:
[提升素养]气体发生装置→除杂装置(如需要)→收集装置→尾气处理装置(如需要)
一、氯气的实验室制法
[明确目的,预测性质]氧化剂
[分组设计实验]
编号
还原剂
氧化剂
现象
1
NaCl溶液
MnO2
不加热,无明显现象,加热后,也无明显现象
2
稀盐酸
MnO2
不加热,无明显现象,加热后,也无明显现象
3
NaCl固体
MnO2
不加热,无明显现象,加热后,也无明显现象
4
浓盐酸
MnO2
不加热,反应较慢,加热后,有黄绿色气体生成
　　[问题1-1]选择试剂的时候不仅要考虑Cl-的浓度,还要考虑H+的浓度。H+的浓度越大,Cl-的还原性越强,所以实验室制取Cl2采用浓盐酸与二氧化锰反应。为了加快反应,还采用了加热的条件。
[问题1-2]MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
[问题1-3]
[问题1-4]产生的杂质有HCl、H2O。除去HCl可用饱和食盐水,除去H2O可用浓硫酸。多余的氯气会污染空气且有毒,需要进行尾气处理,采用氢氧化钠溶液进行吸收。
[提升素养]
(1)还可以用KClO3(或K2Cr2O7或KMnO4)和浓盐酸反应制氯气,或电解饱和食盐水制氯气
(2)①改用恒压分液漏斗
②排饱和食盐水法
③多孔吸收装置(多孔球泡)
二、氯离子的检验
[明确方法]
物质
实验现象
解释或离子方程式
加AgNO3
溶液后
加入稀
硝酸后
稀盐酸
产生白
色沉淀
白色沉
淀不消失
Ag++Cl-AgCl↓
NaCl
溶液
产生白
色沉淀
白色沉
淀不消失
Ag++Cl-AgCl↓
Na2CO3
溶液
产生
白色沉淀
白色沉淀消失,
有气泡产生
2Ag++CO32-Ag2CO3↓,
Ag2CO3+2H+2Ag++CO2↑+H2O
　　[方法总结]
(1)稀硝酸和AgNO3溶液
(2)Ag++Cl-AgCl↓
(3)鉴定方法:稀硝酸　AgNO3　白色沉淀　Cl-
[实验验证]
物质
实验现象
加入稀硝酸后
加入AgNO3溶液后
自来水
无现象
产生白色沉淀
蒸馏水
无现象
不产生白色沉淀
　　[得出结论]
自来水一般用氯气进行消毒,氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,盐酸电离产生氯离子。
[提升素养]预测性质、设计方案、实验验证、得出结论
[评价反馈]
[练习1]D　[练习2]B　[练习3]C
核心素养专练
1.D　2.C　3.B
4.(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)除去Cl2中的少量HCl气体　干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气)
(3)将湿润的红色布条放到导管口,若布条褪色,则证明已收集满(或将湿润的淀粉KI试纸放到导管口,若试纸变蓝,则证明已收集满)
(4)NaOH溶液　吸收过量的氯气,防止污染环境

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