氯气实验室制法正式.ppt

高三化学一轮复习课件高三化学一轮复习课件v1、工业制备氯气、工业制备氯气(1)电解饱和食盐水（氯碱工业）：电解饱和食盐水（氯碱工业）：电解的化学方程式为：电解的化学方程式为：2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2 电解的离子方程式为：电解的离子方程式为：2Cl-+2H2O=2OH-+Cl2+H2(2)电解熔融的氯化钠：电解熔融的氯化钠：电解的化学方程式为：电解的化学方程式为：2NaCl(融化）融化）=2Na+Cl2通电通电通电通电通电通电2、氯气的实验室制法原理、氯气的实验室制法原理(讨论讨论)实现实现Cl Cl Cl（或（或 Cl）的转的转化化,分别需加入氧化剂还是还原剂分别需加入氧化剂还是还原剂?-1 0 +1实验室制取氯气常用实验室制取氯气常用MnO2和和浓盐酸浓盐酸为原料为原料(反应需反应需加热加热)MnO2+4HCl(浓）浓）=MnCl2+2H2O+Cl2MnO2+4H+2Cl-=Mn2+2H2O+Cl2 用用氧化剂氧化剂在适当的条件下将在适当的条件下将负一价负一价氯氧化成为氯氧化成为零价零价氯。氯。+5实现实现Cl Cl Cl（或（或 Cl）的转的转化化,分别需加入氧化剂还是还原剂分别需加入氧化剂还是还原剂?+5MnO2+4HCl=MnCl2+2H2O+Cl2MnO2+4H+2Cl-=Mn2+2H2O+Cl2（1）指出氧化剂、还原剂及电子转移情况指出氧化剂、还原剂及电子转移情况MnO2+4HCl=MnCl2+2H2O+Cl2氧化剂氧化剂还原剂还原剂得到得到2e-失去失去2e-实验室还可用实验室还可用KMnO4或或KClO3代替代替MnO2与与浓盐酸浓盐酸反应制氯气反应制氯气2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2 KClO3+6HCl=KCl+3H2O+3Cl2 思考思考 上述反应的氧化剂、还原剂、上述反应的氧化剂、还原剂、分别是何物质？电子转移的方向分别是何物质？电子转移的方向和数目能标出吗？和数目能标出吗？项目发生装置类型发生装置的仪器收集方法Cl2H2H2项目发生装置类型发生装置的仪器收集方法O2固液不加热固液不加热排水法（或向下排水法（或向下排空集气法排空集气法固液加热固液加热向上排空集气法或向上排空集气法或排饱和食盐水法排饱和食盐水法固固加热固固加热排水法（或向上排水法（或向上排空集气法排空集气法（2）如何选择实验室制备如何选择实验室制备Cl2装置呢？装置呢？（3）用什么样的方法收集氯气呢？用什么样的方法收集氯气呢？（4）多余的多余的Cl2如何处理？如何处理？（5）Cl2中混有哪些杂质，怎样提纯、干燥？中混有哪些杂质，怎样提纯、干燥？通入通入NaOH溶液溶液中吸收。中吸收。HCl、H2O将其先通入将其先通入饱和食盐水饱和食盐水中除中除HCl气体，气体，再通入再通入浓硫酸浓硫酸中除去中除去H2O。Cl2的制备的制备讨论：讨论：制取氯气的过程中可能产生哪些杂质气体，制取氯气的过程中可能产生哪些杂质气体，如何除去，如何除去，A瓶中是什么试剂，用于除去哪种杂质瓶中是什么试剂，用于除去哪种杂质？那？那B瓶呢？瓶呢？A B C D发生装置发生装置 -除杂装置除杂装置干燥装置干燥装置-收集装置收集装置-吸收装置吸收装置连接好装置，检查气密性连接好装置，检查气密性在烧瓶中加入二氧化锰粉末在烧瓶中加入二氧化锰粉末往分液漏斗中加入浓盐酸，往分液漏斗中加入浓盐酸，再缓缓滴入烧瓶中再缓缓滴入烧瓶中缓缓加热，加快反应，使气体均匀逸出缓缓加热，加快反应，使气体均匀逸出用向上排空气法收集氯气，用向上排空气法收集氯气，尾气导入吸收剂中尾气导入吸收剂中实验操作步骤实验操作步骤Cl2的制备、净化、收集和尾气吸收的制备、净化、收集和尾气吸收Cl2中混有中混有HCl和和H2O（g）Cl2有毒会污染空气有毒会污染空气1、使用、使用浓浓盐酸与足量的盐酸与足量的MnO2共热制共热制Cl2、实际产生的实际产生的Cl2总比理论值低，其主要原因总比理论值低，其主要原因是什么？是什么？随着反应的进行，浓盐酸的随着反应的进行，浓盐酸的物质的量浓物质的量浓度逐渐变小度逐渐变小，稀盐酸与稀盐酸与MnO2不再反应不再反应。2、下下图图是是实实验验室室用用来来制制取取干干燥燥、纯纯净净氯氯气气的的装装置置；由由于于装装置置和和使使用用药药品品有有错错误误而而未未能能在在D瓶中收集到瓶中收集到Cl2；请指出装置中的错误；请指出装置中的错误长颈漏斗应改成分液漏斗长颈漏斗应改成分液漏斗烧烧 瓶下面应垫石棉网瓶下面应垫石棉网应用酒精灯加热应用酒精灯加热稀盐酸应改为浓盐酸稀盐酸应改为浓盐酸多余多余Cl2应通入应通入NaOH溶液中溶液中因浓盐酸有挥发性，制氯气装置应使用因浓盐酸有挥发性，制氯气装置应使用分液分液漏斗漏斗（仪器）（仪器）.滴加浓盐酸不能滴加浓盐酸不能过快过快，加热方式为，加热方式为微热微热。氯气中含有氯气中含有HCl、水气，先通过盛、水气，先通过盛饱和食盐饱和食盐水水的洗气瓶，再通过盛有的洗气瓶，再通过盛有浓硫酸浓硫酸的洗气瓶。的洗气瓶。多余的氯气应使用多余的氯气应使用NaOH溶液吸收，反应的溶液吸收，反应的离子方程式为：离子方程式为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O为确保实验过程中分液漏斗里的液体顺利流为确保实验过程中分液漏斗里的液体顺利流下，可采取的方法有：下，可采取的方法有：一是把分液漏斗和圆底一是把分液漏斗和圆底烧瓶用橡皮管相连通、二是在分液漏斗下端套烧瓶用橡皮管相连通、二是在分液漏斗下端套一个小试管。一个小试管。小结小结本节课我们主要复习了氯气的本节课我们主要复习了氯气的制备，重点复习的是氯气实验室制制备，重点复习的是氯气实验室制法。氯气的实验室制法一直是高考法。氯气的实验室制法一直是高考的热点内容之一，希望同学们通过的热点内容之一，希望同学们通过本节的复习，能够熟练掌握氯气的本节的复习，能够熟练掌握氯气的制备方法和解决与氯气制备相关的制备方法和解决与氯气制备相关的问题。问题。课堂练习课堂练习v1.实验室制取下列气体的反应既是分解实验室制取下列气体的反应既是分解反反 应应,又是氧化还原反应的是又是氧化还原反应的是 ()v A.NO2 B.O2 v C.Cl2 D.CO2v2.用二氧化锰和浓盐酸制取氯气用二氧化锰和浓盐酸制取氯气,当有当有0.4 L 10 mol/L HCl被氧化时被氧化时,生成的氯气在生成的氯气在标准状况下的体积为标准状况下的体积为()v A.22.4L B.44.8L v C.67.2L D.89.6LBB 氯气的制取及性质实验如如图图所所示示，是是一一个个制制取取氯氯气气并并以以氯氯气气为为原原料料进进行行特特定定反反应应的的装装置置，其其中中各各试试剂剂瓶瓶装装的的试试剂剂为为B(氢氢硫硫酸酸)、C(溴溴化化亚亚铁铁溶溶液液)、D(碘碘化化钾钾淀淀粉粉溶溶液液)、E(混混有有二二氧氧化化硫硫的的氯化钡溶液氯化钡溶液)、F(水水)、H(紫色石蕊试液紫色石蕊试液)。(1)A是氯气发生装置，其化学反应方程式是_。(2)中 b瓶 内 宜 加 入 的 液 体 最 好 是_。关闭中的活塞，在选取试剂正确且适量的前提下，制取氯气时a中的液面不明显上升，估计可能的原因是_。检查原因的简单方法是_；怎 样 检 验 这 一 部 分 装 置 的 气 密 性：_。【答案】(1)MnO24HCl(浓)MnCl22H2OCl2或2NaCl2H2SO4(浓)MnO2 MnSO4Na2SO42H2OCl2或6HCl(浓)KClO3 KCl3H2O3Cl2 (2)饱和食盐水装置漏气用湿润的碘化钾淀粉试纸靠近各接口处，漏气则试纸变蓝关闭分液漏斗旋塞和处活塞，从a中向容器内加饱和食盐水，当a的下端浸入液面下且a中的液面高于b瓶内液面，并长时间不下降，则说明气密性好b下列装置中的现象是B_；C_；D_；E_；F_。(5)G装置的硬质玻璃管内盛有炭粉，发生氧化还原反应，其产物为二氧化碳和氯化氢，写出G中的反应的化学方程式_；装置F的作用是_。(6)在H处，紫色石蕊试液的颜色由紫色变为红色，再变为无色，其原因是_。(7)若将H处的烧杯中的溶液改为澄清的石灰水，反应过程中的现象为_(选填标号)。A有白色沉淀 B无现象C先生成白色沉淀而后消失 (8)G处反应完毕后关闭分液漏斗旋塞，移去酒精灯，但由于余热的作用，A处仍有氯气产生，此时应该怎样操作？_；装 置 中 的 现 象 是_；装置的作用是_。(9)若将F中的水换成氢氧化钠溶液，溶液中不但有NaClO还有NaClO3，其物质的量比为21，则氧化剂和还原剂的物质的量比为_。【解释】(9)NaClO与NaClO3的物质的量比为21，化合价升高总数为12157，化合价降低总数7氧化剂的物质的量1，则氧化剂的物质的量为7，还原剂的物质的量213，则两者比值为73。3.将将0.15 mol的的MnO2与过量的与过量的 12 mol/L的浓盐酸反应的浓盐酸反应,和和50 mL 12 mol/L的浓盐酸与足量的的浓盐酸与足量的MnO2反应两者产生的反应两者产生的Cl2相比相比(其他反应条件相同其他反应条件相同)()A.一样多一样多 B.前者较后者多前者较后者多 C.后者较前者多后者较前者多 D.无法比较无法比较B4.有人设计了以下六步操作制备氯气，其操作顺序为：有人设计了以下六步操作制备氯气，其操作顺序为：向分液漏斗中加入浓盐酸向分液漏斗中加入浓盐酸,并将导气管插入集气瓶并将导气管插入集气瓶检查装置的气密性检查装置的气密性把酒精灯放在铁架台上把酒精灯放在铁架台上,根据酒精灯火焰确定铁圈高度根据酒精灯火焰确定铁圈高度,固定铁圈固定铁圈,放上石棉网放上石棉网在烧瓶上装好分液漏斗在烧瓶上装好分液漏斗,安装好导气管安装好导气管向烧瓶中装入二氧化锰固体向烧瓶中装入二氧化锰固体将烧瓶固定在铁架台上将烧瓶固定在铁架台上 延伸延伸拓展拓展 7.现用浓盐酸、现用浓盐酸、MnO2共热制共热制Cl2，并用，并用Cl2和和Ca(OH)2反应制少量漂白精，现已知反应反应制少量漂白精，现已知反应Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O H0，若温度稍高即发生副反应若温度稍高即发生副反应6Cl2+6Ca(OH)2=Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O。甲、。甲、乙、丙三人分别设计三个装置，如下图所示。乙、丙三人分别设计三个装置，如下图所示。石灰（1）请从：）请从：a不容易控制反应速率，不容易控制反应速率，b容易控制反应容易控制反应速率，速率，c有副反应发生，有副反应发生，d可防止副反应发生，可防止副反应发生，e污染污染环境，环境，f可防止污染环境，几个方面对上述甲、乙、丙可防止污染环境，几个方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点作出评析，并选择符合题目要求的三套装置的优缺点作出评析，并选择符合题目要求的选项填在空格内。选项填在空格内。（2 2）上上图图中中甲甲由由a a、b b两两部部分分组组成成，乙乙由由c c、d d、e e三三部部分分组组成成，丙丙由由f f、g g组组成成，从从上上述述甲甲、乙乙、丙丙三三套套装装置置中中选选出出合合理理的的部部分分（按按气气流流从从左左到到右右的的方方向向）组组装装一一套套较较为为完完善善的的实实验验装装置置 （填填所所选选部分的编号）部分的编号）优优 点点缺缺 点点甲装置甲装置乙装置乙装置丙装置丙装置（3 3）实验中若用）实验中若用12 mol/L12 mol/L的浓盐酸的浓盐酸100mL100mL与足量的与足量的MnOMnO2 2反应，最终生成反应，最终生成Ca(ClO)Ca(ClO)2 2的的物质的量小于物质的量小于0.15 mol0.15 mol，其可能的主要原，其可能的主要原因是因是 。（假定各步反应均。（假定各步反应均无反应损耗且无副反应发生）。无反应损耗且无副反应发生）。【解析】【解析】根据题给药品，制取氯气应用装置根据题给药品，制取氯气应用装置c或或f，依，依据题给信息氯气与据题给信息氯气与Ca(OH)2的反应是放热反应的反应是放热反应，且温度高时易发生副反应，所以制漂白精，且温度高时易发生副反应，所以制漂白精时应采取降温措施。氯气有毒，需进行尾气时应采取降温措施。氯气有毒，需进行尾气处理。处理。石灰（1）优优 点点缺缺 点点甲装置甲装置乙装置乙装置丙装置丙装置da eb fcbc ea不容易控制反应速率，不容易控制反应速率，b容易控制反应速率，容易控制反应速率，c有副有副反应发生，反应发生，d可防止副反应发生，可防止副反应发生，e污染环境，污染环境，f可防可防止污染环境止污染环境.石灰（2 2）上上图图中中甲甲由由a a、b b两两部部分分组组成成，乙乙由由c c、d d、e e三三部部分分组组成成，丙丙由由f f、g g组组成成，从从上上述述甲甲、乙乙、丙丙三三套套装装置置中中选选出出合合理理的的部部分分（按按气气流流从从左左到到右右 的的 方方 向向）组组 装装 一一 套套 较较 为为 完完 善善 的的 实实 验验 装装 置置 （填所选部分的编号）（填所选部分的编号）c或（或（f）、）、b、e（3）实验中若用）实验中若用12 mol/L的浓盐酸的浓盐酸100mL与足量的与足量的MnO2反应，最终生成反应，最终生成Ca(ClO)2的的物质的量小于物质的量小于0.15 mol，其可能的主要原，其可能的主要原因是因是 。（假定各步反应均无反应损耗且无副反应（假定各步反应均无反应损耗且无副反应发生）。发生）。MnO2只能氧化浓盐酸，随着反应进行，只能氧化浓盐酸，随着反应进行，c(Cl-)减小，还原性减弱，减小，还原性减弱，反应不能继续进行。反应不能继续进行。【解题回顾】【解题回顾】本题综合性较强，既要熟悉氯气的制备，又要抓本题综合性较强，既要熟悉氯气的制备，又要抓住题给信息应用理论知识采取相应的实验措施。住题给信息应用理论知识采取相应的实验措施。v【解析】【解析】v 抓住题中的信息：有抓住题中的信息：有Cl2生成，有紫红色物质（为生成，有紫红色物质（为KMnO4），及），及A受热分解，推得受热分解，推得A为为KMnO4，C为为O2，则，则B为为Cl2；再根据；再根据MnO2作催化剂，推断出作催化剂，推断出中中物质为物质为MnO2。v 由由2KClO3+2MnO2=2KMnO4+Cl2+O2v v 2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2v Cl2+K2MnO4=2KCl+MnO2+O2v 推测：每步反应均得到推测：每步反应均得到0.5 mol O2，其中反应，其中反应和和分别转移分别转移2 mol e-，而反应，而反应中中Cl从从+50价，转移电子价，转移电子5 mol，共计，共计2+2+5=9 v5.在氯酸钾的分解反应里，二氧化锰的催化问题，在氯酸钾的分解反应里，二氧化锰的催化问题，到目前还没有肯定的解释。鉴于制得的氧气中有到目前还没有肯定的解释。鉴于制得的氧气中有氯气的气味，生成的氯化钾又略带紫红色，认为氯气的气味，生成的氯化钾又略带紫红色，认为反应过程如下（已配平）：反应过程如下（已配平）：v：2KClO3+2MnO2=2A+B+Cv：2A=D+MnO2+Cv：B+D=2KCl+Cv（1）反应）反应中氧化产物是中氧化产物是 （填化学式）（填化学式）v（2）反应）反应化学方程式为化学方程式为 v（3）按上述反应过程，若制取）按上述反应过程，若制取1.5 mol O2，总，总共有共有 mol电子发生转移。电子发生转移。：2KClO3+2MnO2=2A+B+C：2A=D+MnO2+C：B+D=2KCl+C（1）反应）反应中氧化产物是中氧化产物是 （填（填化学式）化学式）（2）反应）反应化学方程式为化学方程式为 （3）按上述反应过程，若制取）按上述反应过程，若制取1.5 mol O2，总共有，总共有 mol电子发生转移。电子发生转移。KMnO4、O2Cl2+K2MnO42KCl+MnO2+O2 9【解题回顾】【解题回顾】一是根据反应现象推测产物，二是明确催化剂参与一是根据反应现象推测产物，二是明确催化剂参与反应，最后还原生成催化剂。反应，最后还原生成催化剂。不能根据总反应式：不能根据总反应式：2KClO32KCl+3O2来推出转来推出转移电子数为移电子数为6。再见根据反应物根据反应物的状态和反的状态和反应条件选择应条件选择根据气体的根据气体的水溶性和对水溶性和对空气的相对空气的相对密度选择密度选择尾气有毒或尾气有毒或污染空气，污染空气，不能直接排不能直接排入空气中入空气中向上排空气法向上排空气法向下排空气法向下排空气法排水排水(液）法液）法点燃点燃用试剂吸收用试剂吸收根据气体的根据气体的性质和制取性质和制取要求选择要求选择除杂、除杂、干燥干燥发生装置发生装置净化装置净化装置收集装置收集装置尾气处理尾气处理 装置装置固体液体固体液体固体固固体固体体固体固体(液体液体)液体液体收集比空气重收集比空气重的气体的气体例如：氧气、例如：氧气、氯气氯气收集难溶或微溶收集难溶或微溶于水的气体于水的气体例如：氧气、氢气例如：氧气、氢气 一氧化碳一氧化碳收集比空气轻的收集比空气轻的气体气体例如：氢气、氨气例如：氢气、氨气气体收集装置气体收集装置