2019版高中化学 第2章第3节 化学反应的利用 第1课时 利用化学反应制备物质学案 鲁科版必修2.doc
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1、1第第 1 1 课时课时 利用化学反应制备物质利用化学反应制备物质一、氯气的实验室制法1工业制法化学方程式:2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。=通电离子方程式:2Cl2H2O2OHH2Cl2。=通电反应中氧化剂是 H2O,还原剂是 Cl。2实验室制法(1)反应原理化学方程式:MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O。=离子方程式:MnO22Cl4HMn2Cl22H2O。=反应中氧化剂是 MnO2,还原剂是 Cl。(2)实验装置制气装置类型:固体液体气体。仪器名称:a 分液漏斗。气体净化:装置 B 的作用是吸收 HCl 气体,装置 C 中的试剂是浓硫酸,其作用是干燥氯气。尾气吸收:2
2、装置 E 中盛放的试剂是 NaOH 溶液,其作用是吸收多余的氯气,防止污染空气,反应的化学方程式是 2NaOHCl2=NaClNaClOH2O。(3)实验步骤1.实验室制备氯气反应原理(强氧化剂浓盐酸)(1)实验室是利用氧化还原反应制备 Cl2。MnO2为氧化剂,HCl 部分表现酸性,部分表现还原性,为还原剂。随着反应的进行,盐酸浓度逐渐变小,当变为稀盐酸时,反应停止。反应中有大量 HCl 挥发也是造成 HCl 不能完全参与反应的重要原因。(2)实验室制备 Cl2的其他方法若实验室无 MnO2,可以用强氧化剂 KMnO4、KClO3、K2Cr2O7代替 MnO2制 Cl2。16HCl(浓)2K
3、MnO4=2KCl2MnCl25Cl28H2O6HCl(浓)KClO3=KCl3Cl23H2O2氯气净化(先除 HCl,后除水蒸气)3实验室制取氯气注意事项必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应。为了减少制得的 Cl2中 HCl 的含量,加热温度不宜过高,减少 HCl 的挥发。实验结束后,先使反应停止并排出残留的 Cl2,再拆卸装置,避免污染空气。尾气吸收时,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。例 1 (2017南宁高一检测)关于实验室用 MnO2和浓盐酸反应制取 Cl2的反应,下列说法中错误的是( )A还原剂是 HCl,氧化剂是 MnO2B每生成 1 m
4、ol Cl2,转移电子的物质的量为 2 molC每消耗 1 mol MnO2,起还原剂作用的 HCl 消耗 2 mol3D足量 MnO2与含 0.4 mol HCl 的浓盐酸共热可得到 0.1 mol Cl2考点 氯气的实验室制法题点 实验室制取氯气的反应原理答案 D解析 实验室用 MnO2和浓盐酸反应制取 Cl2:MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O,MnO2为氧化剂、HCl 为还原剂,Cl 由1 价0 价,=故每生成 1 mol Cl2转移 2 mol 电子。每消耗 1 mol MnO2,参加反应的 HCl 为 4 mol,其中起还原作用的 HCl 为 2 mol。由于随着反应的
5、进行,盐酸浓度变小,变为稀盐酸时,反应停止,故 0.4 mol HCl 不能完全反应,放出 Cl2小于 0.1 mol。思维启迪浓盐酸和 MnO2制取氯气反应原理的理解(1)必须加热,常温下 MnO2与浓盐酸不反应;(2)必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应;(3)随着反应的进行,盐酸浓度变小,当变为稀盐酸时,反应就会停止;(4)浓盐酸在此反应中表现出酸性和还原性,表现还原性和表现酸性的 HCl 的物质的量之比为 11;(5)此反应中氧化剂 MnO2和还原剂 HCl 的物质的量之比为 12,而不是 14。例 2 (2017蚌埠高一检测)实验室制取氯气时有如下操作,其中正确的顺序是( )连接装置
6、并检查气密性 缓缓加热 在圆底烧瓶中加入 MnO2粉末 从装有浓盐酸的分液漏斗中加入浓盐酸 将多余氯气用 NaOH 溶液吸收 用向上排空气法收集氯气A BC D答案 D解析 实验室制取氯气进行实验操作时,先连接装置并检查装置的气密性,再加药品,且先加固体再加液体,为减少 HCl 的挥发要缓慢加热,利用氯气的密度比空气密度大的性质用向上排空气法收集氯气,氯气有毒,最后用碱液吸收多余氯气以防止污染空气。规律方法实验室制取 Cl2的实验操作(1)先连接装置,后检查气密性;(2)先检查气密性,后加药品;(3)先加固体,后加液体;(4)先排出空气,后收集氯气;(5)实验结束后,先停止反应并排出残留的 C
7、l2,再拆卸装置,避免污染空气。例 3 实验室用下列仪器和药品制取干燥纯净的氯气。(1)按气流从左到右,装置正确的连接为4a_,_,_,_ (填各接口字母)。(2)装置 E 的作用是_,装置 D 的作用是_。(3)装置 A 和 D 中反应的化学方程式:A_;D_。(4)某校化学兴趣小组称取 8.7 g 二氧化锰与足量 10 molL1的浓盐酸反应,理论上可制得氯气的体积(标准状况)V1_L。若该小组量取了 10 molL1的浓盐酸 40 mL,与足量的二氧化锰反应,理论上产生氯气的体积为V2(标准状况),则V1_(填“”“ 随着反应的进行,盐酸浓度减小,稀盐酸不与 MnO2反应,反应不再进行解
8、析 (1)仪器的连接应按照制备、净化、收集、尾气吸收的顺序。(2)E 的作用是除氯化氢杂质,装置 D 只有一段导气管,是尾气吸收装置,内装氢氧化钠溶液。(4)8.7 g 二氧化锰物质的量为 0.1 mol,MnO2与盐酸完全反应可产生 0.1 mol 氯气,体积为 2.24 L;10 molL1的浓盐酸 40 mL,其中氯化氢的物质的量为 0.4 mol,若 0.4 mol 氯化氢与足量MnO2完全反应也可产生 0.1 mol 氯气,但浓盐酸在反应过程中会逐渐变稀,其中的 0.4 mol氯化氢不能完全反应,产生的氯气少于 0.1 mol,所以V1V2。思维启迪实验室制取气体的一套完整的装置应当
9、由四部分组成:气体发生装置气体净化装置气体收集装置尾气吸收装置二、常见气体的实验室制法实验室制取 O2、H2、CO2、NH3、Cl2、SO2六种气体,从图中选取它们的发生装置,从图中选取它们的收集装置。实验室制备气体药品制气装置收集装置KMnO4或 KClO3、MnO2a O2H2O2、MnO2cH2Zn 粒、稀硫酸bc5CO2CaCO3、稀盐酸bcCl2MnO2、浓盐酸dCa(OH)2、NH4ClaNH3浓氨水、氢氧化钠(氧化钙、碱石灰)cSO2Na2SO3、浓 H2SO4c(1)气体的发生装置选择:根据反应物状态(固体或液体)及反应条件(是否加热)。常见气体发生装置有固固加热、固液加热、固
10、液不加热三种。(2)收集气体装置选择:根据气体的性质(溶解性及与空气的相对密度和化学性质)。(3)净化装置选择:所选除杂试剂能与杂质反应,但不与主要成分气体反应。(4)尾气处理装置选择: 点燃法:如 CO、H2、CH4等易燃性气体可用此法。吸收法:如 Cl2、HCl、SO2、NO、H2S 等可用氢氧化钠溶液吸收;NH3可用水或稀硫酸吸收。转化法:采用一定的方法,使有毒气体转化成无毒气体即可排放。如 CO 能转化为 CO2排放。例 4 (1)如图所示是气体制取装置,下列能用此装置制取气体并能“随开随用、随关随停”的是_(填字母,下同)。A大理石和稀硫酸制取二氧化碳B锌粒和稀硫酸制氢气C浓盐酸和二
11、氧化锰制取氯气D二氧化锰和双氧水制氧气(2)为了净化和收集由盐酸和大理石制得的 CO2气体,从下图中选择合适的装置并连接。合理的是_。Aaadde BbbddgCccddg Dddccf答案 (1)B (2)C解析 (1) 该装置适用于块状固体与液体不加热反应制取气体。大理石和稀硫酸反应生成硫酸钙微溶物,附着在大理石的表面阻止反应的继续进行,A 项错误;浓盐酸与二氧化锰反应需要加热,且 MnO2为粉末状固体,C 项错误;二氧化锰为粉末状固体,不易与 H2O2分离,6D 项错误;只有 B 中锌粒与稀硫酸的反应符合。(2)由盐酸和大理石制得的 CO2气体中会含有杂质 H2O(g)和 HCl,分别用
12、浓硫酸和饱和碳酸氢钠溶液除去,应先让气体通过饱和 NaHCO3溶液除去 HCl,再通过浓硫酸干燥。CO2的相对分子质量为 44,比空气的大,收集 CO2时应用向上排空气法。C 项正确。例 5 实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如下图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是( )选项a 中的物质b 中的物质c 中收集的气体d 中的物质A浓氨水CaONH3H2OB浓硫酸Na2SO3SO2NaOH 溶液C稀硝酸CuNO2H2OD浓盐酸MnO2Cl2NaOH 溶液答案 B解析 该装置为固液反应不加热制取气体,用向上排空气法收集气体,采用防倒吸的方法进行
13、尾气处理。A 项,氨气不能使用向上排空气法,错误;B 项,正确;C 项,铜与稀硝酸反应生成 NO,在 c 中无法收集到纯净的 NO2且不能用水吸收尾气,错误;D 项,制取氯气需要加热,错误。气体实验装置的设计(1)装置顺序:制气装置净化装置反应或收集装置尾气吸收装置。(2)安装顺序:由下向上,由左向右。(3)操作顺序:装配仪器检验气密性加入药品。1下列关于实验室制取 Cl2的说法正确的是( )A实验室中可用 MnO2与 1 molL1盐酸反应制 Cl2B每生成 1 mol Cl2,转移 2 mol 电子C每消耗 1 mol MnO2,起还原作用的 HCl 消耗 4 molD用烧瓶、铁架台、分液
14、漏斗、导管可用于 MnO2和浓盐酸反应制备 Cl2答案 B解析 A 项,实验室用 MnO2和浓盐酸反应制取 Cl2,1 molL1盐酸为稀盐酸,错误;B 项,反应前后氯由1 价变为 0 价,每生成 1 mol Cl2,转移电子 2 mol,正确;C 项,反应MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O,每消耗 1 mol MnO2,参加反应的 HCl=7为 4 mol,其中起还原作用的 HCl 为 2 mol,错误;D 项,缺少酒精灯,错误。2下列物质可用来干燥 Cl2的是( )碱石灰 浓硫酸 无水 CaCl2 P2O5A BC D答案 C解析 碱石灰主要成分是氧化钙和氢氧化钠,属于碱性干燥
15、剂,不能用碱石灰干燥氯气等与碱反应的气体,可以干燥中性气体和氨气;浓 H2SO4不能用于干燥氨气及 H2S、HBr、HI 等还原性气体,可用于干燥氯气等酸性气体和中性气体;P2O5不能干燥氨气,可以用来干燥酸性气体和中性气体;无水 CaCl2可以用来干燥除氨气之外的常见气体。3下列关于实验室制取气体所用试剂的组合不合理的是( )A制 Cl2:MnO2、浓盐酸B制 H2:稀硫酸、ZnC制 O2:MnO2、H2O2D制 CO2:稀硫酸、CaCO3答案 D解析 碳酸钙与稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水,覆盖在碳酸钙的表面使反应难以继续进行,因此,实验室应该选用稀盐酸与碳酸钙反应制取二氧化碳。4在氯气的
16、制备实验中,有位同学设计了如图所示的制备装置,其中分液漏斗与烧瓶瓶塞之间连接一段橡胶管和玻璃管。下列对其作用的叙述中正确的是( )A防止氯气造成大气污染B使反应的氯气循环使用C使烧瓶内的压强与大气压保持一致D使分液漏斗中的液体更容易流入烧瓶答案 D5下列制备和收集气体的实验装置合理的是( )答案 D解析 A 项,用氯化铵和氢氧化钙制 NH3,盛放固体反应物的大试管的管口应该略向下倾斜,防止试管炸裂;B 项,用 MnO2和浓盐酸制 Cl2需要加热且集气瓶中导管应长进短出;C 项,应该用向下排空气法或排水法收集 H2。6在实验室中用 MnO2和浓盐酸反应制备纯净干燥的氯气。 8(1)写出反应的化学
17、方程式:_。(2)下图所示是一个学生设计的实验装置图。这个装置图有哪些错误?请分别指出:_;_;_;_;_。(有几处填几处)(3)在改正的装置中,洗气瓶中的饱和食盐水的作用:_;洗气瓶中浓 H2SO4的作用:_;烧杯中的 NaOH 溶液的作用:_。答案 (1)MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O=(2)烧瓶下面缺石棉网 铁圈下面缺酒精灯 盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒了 两个洗气瓶中的气体流向应该是长导管进,短导管出(3)吸收挥发出的氯化氢气体 吸收水蒸气 吸收多余的氯气解析 此类题解应从以下角度分析:反应制气、除杂、干燥、收集、尾气吸收等基本过程;各过程所需试剂、反
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