2020高中化学专题2第一单元氯、溴、碘及其化合物第1课时氯气的生产原理学案苏教版必修1.pdf

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1、 精品 第 1 课时 氯气的生产原理 学习目标定位 1.知道海水中的丰富资源和氯化钠作为重要工业原料的主要用途。2.初步认识工业上电解饱和食盐水制取氯气的反应原理。3.学会实验室制取氯气的方法。一、氯气的工业制法 1实验过程 按下图所示电解饱和食盐水的装置进行实验。(1)接通电源，观察食盐水发生的变化。通电一段时间后，将小试管套在 a 管上，收集 U 形管左端产生的气体。2 min 后，提起小试管，并迅速用拇指堵住试管口，移近点燃的酒精灯，松开拇指，检验收集到的气体。(2)取一支小试管，用向上排空气法收集从 b 管导出的气体，观察收集到的气体的颜色。(3)关闭电源，打开 U 形管左端的橡皮塞，

2、向溶液中滴加 12 滴酚酞溶液，观察溶液的颜色。精品 2实验分析 实验现象 结论(1)出现爆鸣声 a 管中气体为氢气(2)产生黄绿色的气体 b 管中气体为氯气(3)铁棒端溶液变红 石墨棒端溶液不变色 U 形管左端溶液显碱性 U 形管右端溶液不显碱性 3.实验结论 根据实验推断电解饱和食盐水的产物是 H2、Cl2、NaOH 溶液。工业制取氯气的反应原理(1)工业制取氯气的反应原理：2NaCl2H2O=通电2NaOH Cl2H2。(2)氯碱工业：以电解饱和食盐水为基础制取氯气等产品的工业。(3)工业上电解熔融的氯化钠制取金属钠：2NaCl(熔融)=通电2NaCl2。例 1 某实验兴趣小组利用如下图

3、所示装置进行电解饱和食盐水并检验其生成物的实验，当图中开关 K 闭合片刻后，请回答下列问题：(1)电解饱和食盐水的化学方程式为 _ _。(2)a 为电源的_(填“正”或“负”)极；D 中收集的气体是_。(3)C试 管 盛 放 _ 溶 液。溶 液 中A电 极 附 近 的 现 象 为_ _。答案(1)2NaCl2H2O=通电2NaOHH2Cl2(2)负 氢气(或 H2)(3)淀粉碘化钾(或淀粉碘化钠等其他合理答案均可)有气泡产生，溶液由无色变为红色 解析 电解饱和食盐水产生 NaOH、H2和 Cl2，H2的密度比空气小，只能用向下排空气法收集，所以 D 中收集的气 精品 体是 H2，而 H2在与直

4、流电源的负极相连的电极上产生，所以 a 为电源的负极，A 极上除了有氢气产生外，溶液中还产生 NaOH，所以遇酚酞溶液变红。b 为电源的正极，B 极上产生氯气，可以用淀粉碘化钾溶液检验。易错提醒 在氯碱工业中，必须通电才能得到 H2、Cl2和 NaOH，所以在书写方程式时一定要注明反应条件。H2在阴极(与电源负极相连的一极)上产生，Cl2在阳极(与电源正极相连的一极)上产生。二、氯气的实验室制法 1反应原理 实验室常用强氧化剂(如 MnO2、KMnO4等)氧化浓盐酸等来制取氯气：MnO24HCl(浓)=MnCl2Cl22H2O 2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O

5、 2仪器装置 (1)气体发生装置类型：固液 气(2)发生装置所用仪器的名称为分液漏斗、圆底烧瓶。(3)装置 C 的作用是除去 Cl2中少量的 HCl 气体。(4)装置 D 的作用是干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气)。3收集方法(1)向上排空气法(氯气密度大于空气)。(2)排饱和食盐水法(氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度很小，用此法可除去实验中挥发产生的氯化氢气体)。4验满方法(1)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。(2)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。5尾气处理(1)仪器装置图中烧杯 F 中盛放的液体

6、是 NaOH 溶液。(2)该液体的作用是吸收过量的氯气，防止污染环境。精品 例 2 某化学兴趣小组利用 MnO2和浓盐酸及如图装置制备氯气。下列分析中不正确的是()A中可用分液漏斗代替长颈漏斗 B中缺少加热装置 C中盛放的 NaOH 溶液可以净化氯气 D中盛放的 NaOH 溶液可以吸收尾气 答案 C 解析 A 中可用分液漏斗代替长颈漏斗，避免盐酸挥发，气体逸出，同时便于控制反应速率，A 正确；二氧化锰和浓盐酸需要加热才能反应生成氯气，需要添加加热装置，B 正确；中盛放的 NaOH 溶液吸收氯气，不能净化Cl2，可以用饱和食盐水净化氯气，C 错误；氢氧化钠溶液与氯气反应，可以吸收氯气，防止污染空

7、气，D 正确。【考点】氯气的实验室制法【题点】制取氯气实验的仪器装置 例 3 如图所示装置可用于二氧化锰与浓盐酸在加热条件下制取氯气，并利用产物进行后续实验，请填写下列空白：(1)写出二氧化锰与浓盐酸反应的化学方程式：_ _。(2)在该反应中，HCl 充当的是_(填“氧化剂”或“还原剂”)。(3)洗气瓶 B 中盛有饱和食盐水，洗气瓶 C 中盛有品红溶液，在洗气瓶 D 中放有石灰乳，则 C 瓶中观察到的现象是_；D瓶中发生反应的化学方程式是_。(4)若反应产生了标况下 11.2 L 的氯气，则参与氧化还原反应的 HCl 的物质的量是_mol。答案(1)4HCl(浓)MnO2=MnCl2Cl22H

8、2O(2)还原剂(3)品红溶液褪色 2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O(4)1【考点】氯气的实验室制法 精品【题点】氯气制备的综合实验 思维启迪(1)稀盐酸与 MnO2不反应，制取氯气时必须选用浓盐酸；加热温度不宜过高，以减少氯化氢的挥发。(2)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。(3)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含量少，吸收不完全。(4)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。1下列关于电解饱和食盐水过程的说法正确的是()A电解饱和食盐水的工厂要首先将食盐

9、进行除杂 B与电源正极相连的电极区有 NaOH 生成 C与电源负极相连的电极上有氯气生成 D电解饱和食盐水的过程中 Na浓度减小 答案 A 解析 根据电解饱和食盐水的装置可知，与电源正极相连的电极区产生 Cl2，而与电源负极相连的电极区产生H2和 NaOH，故 B、C 均不正确；因为 Na没有参与反应，其物质的量不变，但电解过程中消耗了水，溶液体积减小，Na浓度增大，故 D 不正确。2(2018永嘉县期末)实验室收集 Cl2，最好选用()A向上排空气法 B向下排空气法 C排水法 D排饱和食盐水法 答案 D 3欲除去 Cl2中的少量 HCl 气体，可选用()ANaOH 溶液 B饱和食盐水 C浓硫

10、酸 D石灰水 答案 B 解析 利用了 HCl 极易溶于水，而 Cl2在饱和食盐水中溶解度很小的原理。4下列关于氯气制备原理的说法中不正确的是()A电解饱和食盐水制氯气时，与电源正极相连的碳棒上方充满黄绿色气体 B工业上制取氯气的原料是饱和食盐水 C实验室制法和工业制法的反应实质是相同的 精品 D实验室制取氯气时最好大火加热使温度迅速升高 答案 D 解析 电解饱和食盐水制氯气时，Cl在与电源正极相连的碳棒上转化为 Cl2，A 项正确；浓盐酸具有挥发性，实验室制取氯气时应缓缓加热以减少氯化氢的损失，D 项错误。5下图表示在没有通风橱时制取纯净的氯气设计的装置图，图中 A、B 是可控制的弹簧铁夹。(

11、1)烧杯中盛放的液体是_，其作用是_，水槽中盛放的液体是_。(2)简述操作过程：(从氯气已经产生开始)在收集氯气之前，应_；当氯气纯度合乎要求时，应_；当氯气收集完毕时，应_。(3)将 8.7 g MnO2与含 HCl 14.6 g 的浓盐酸共热制 Cl2，甲同学认为可制得 Cl2 7.1 g，乙同学认为制得 Cl2的质 量 小 于7.1 g，你 认 为 _(填“甲”或“乙”)同 学 正 确，原 因 是_。答案(1)NaOH 溶液 吸收多余的 Cl2 饱和食盐水(2)打开 B 夹，关闭 A 夹 打开 A 夹，关闭 B 夹 关闭 A 夹，打开 B 夹(3)乙 浓盐酸易挥发；随着反应进行，浓盐酸浓

12、度会降低，稀盐酸与 MnO2不反应 解析 用饱和食盐水可洗去 Cl2中混有的 HCl，又使 Cl2损失较少，故可用排饱和食盐水法收集 Cl2。处理制 Cl2的尾气最好的试剂是强碱溶液。由于浓盐酸会挥发，稀盐酸不能与 MnO2反应，故用浓盐酸制 Cl2时 HCl 不能完全反应。对点训练 题组一 氯气的工业制法 1许多国家十分重视海水资源的综合利用，不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是()A氯、溴 B钠、镁 C烧碱、氢气 D食盐、淡水 答案 D 解析 海水中，氯元素、溴元素、钠元素、镁元素均以化合物的形式存在，要想获得其单质，必须要经过化学变化，A、B 错误；C 项中 NaOH、H2均可通过电

13、解饱和食盐水获得，以上均为化学变化；只有 D 项中食盐可通过蒸发，淡水可通过蒸馏获得，属于物理变化。2下列关于电解氯化钠水溶液的说法不正确的是()精品 A电解产物为氯气和钠 B电解过程中能产生黄绿色气体 C电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，然后滴加石蕊溶液，溶液呈蓝色 D用排水法可以收集到较纯净的氢气 答案 A 解析 电解 NaCl 水溶液的反应式：2NaCl2H2O=通电2NaOH H2Cl2，反应过程中阳极产生了黄绿色的气体(Cl2)，阴极生成了难溶于水的无色气体(H2)，可用排水法收集；阴极生成 NaOH 使溶液呈碱性，能使石蕊变蓝。A 项错误，电解熔融的 NaCl 才得到 Cl

14、2和 Na：2NaCl(熔融)=通电2NaCl2(钠的工业制法)。3某同学利用如图所示装置电解饱和食盐水，他在导气管 b 处收集到的气体不具有的特征是()A呈黄绿色 B有毒 C密度小于空气 D刺激性气味 答案 C 解析 电解饱和食盐水时，Cl在与电源正极相连的碳棒上转化为Cl2，该气体的密度大于空气。4下列装置中验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是(电极均为石墨，Cl2能使淀粉KI 溶液变蓝)()答案 D 解析 向下排空气法收集的是氢气，故电源的左端是负极，右端是正极，A、C 错误；淀粉碘化钾溶液变蓝可证明有氯气产生，氢氧化钠溶液不能验证 Cl2的产生，B 项错误，D 项正确。5 用惰性电

15、极电解未精制的饱和食盐水，食盐水装在 U 形管内。结果很快在某一电极附近出现食盐水浑浊现象。造成浑浊的难溶物主要是()精品 A碳酸镁 B硫酸钡 C氢氧化镁 D碳酸钡 答案 C 解析 食盐中含有 Ca2、Mg2等离子，Mg2与电解质在阴极产生的 OH作用产生 Mg(OH)2沉淀。题组二 氯气的实验室制法 6下列关于实验室制氯气的说法中错误的是()A该反应是一个氧化还原反应，其中二氧化锰是氧化剂 B每生成 1 mol 氯气，就要转移 2 mol 电子 C该反应的离子方程式为 MnO24H4Cl=MnCl22H2OCl2 D该方法是瑞典化学家舍勒最先发现的 答案 C 解析 由 MnO24HCl(浓)

16、=MnCl22H2OCl2可知，二氧化锰是氧化剂，盐酸部分作还原剂，部分起酸的作用；每生成 1 mol 氯气，转移 2 mol 电子，4 mol 浓盐酸中有 2 mol 被氧化成氯气；氯化锰是可溶于水的强电解质，在离子方程式中应写成离子符号。【考点】氯气的实验室制法【题点】氯气实验室制法的反应原理 7(2018“七彩阳光”期中联考)将 0.2 mol MnO2和 50 mL 12 molL1的盐酸混合后缓缓加热，向反应完全后的溶液中加入足量 AgNO3溶液，则生成的 AgCl 沉淀的物质的量(不考虑盐酸的挥发)()A等于 0.3 mol B小于 0.3 mol C在 0.30.6 mol 之间

17、 D以上结论均不正确 答案 C 解析 本题易错之处在于没有考虑到盐酸浓度降低到一定程度后，MnO2与 HCl 不再继续反应，因而错选 A。由题意可知n(HCl)0.6 mol，根据化学方程式 MnO24HCl(浓)=MnCl2Cl22H2O 可判断出 MnO2过量。若0.6 mol HCl 完全反应，则有 0.3 mol HCl 被氧化，反应后的溶液中存在 0.3 mol Cl，加入足量 AgNO3溶液生成 0.3 mol AgCl。但随着反应的进行，盐酸的浓度减小，而稀盐酸与 MnO2不反应，所以实际被氧化的 HCl 的物质的量必然小于 0.3 mol，即反应后溶液中存在的 Cl的物质的量大

18、于 0.3 mol，故加入足量 AgNO3溶液产生的AgCl 的物质的量大于 0.3 mol，小于 0.6 mol，C 项正确。【考点】氯气的实验室制法【题点】氯气实验室制法的反应原理 8在实验室利用浓盐酸和二氧化锰制氯气，制备装置中应使用分液漏斗而不能使用长颈漏斗，下列有关理由叙述错误的是()A防止氯气扩散到空气中造成污染 B便于控制加入盐酸的量 C长颈漏斗便于添加液体 D尽量避免氯化氢挥发到空气中 精品 答案 C 解析 用分液漏斗既可防止氯化氢气体和氯气挥发污染环境，同时又可控制滴加盐酸的量和快慢，从而控制反应速率，提高盐酸的利用率。【考点】氯气的实验室制法【题点】制取氯气的实验操作 9为

19、了在实验室制得干燥而纯净的氯气，正确的净化顺序是()A第一步通过浓硫酸，第二步通过无水氯化钙 B第一步通过浓硫酸，第二步通过饱和食盐水 C第一步通过饱和食盐水，第二步通过浓硫酸 D第一步通过碱石灰，第二步通过浓硫酸 答案 C 解析 实验室制取的氯气中通常含有 HCl 和 H2O(g)，结合氯气性质可知先通过饱和食盐水除 HCl，再通过浓硫酸除水蒸气。10在实验室中用浓盐酸与 MnO2共热制取 Cl2并进行相关实验。下列收集 Cl2的正确装置是()答案 C 解析 集气瓶中使用单孔橡胶塞塞紧，只能进气，不能排气，则瓶内压强增大到一定程度，可能将橡胶塞压出，A 项错误；因为 Cl2比空气的密度大，C

20、l2应短管进，B 项错误；C 项，该装置既能收集 Cl2，又能进行尾气处理且防倒吸，正确；由于 Cl2和 NaOH 溶液反应，所以不能收集到 Cl2，D 项错误。11(2017天台一中期末)某化学小组用如图所示的装置制取氯气，下列说法不正确的是()A该装置图中至少存在两处明显错误 B在乙后连一盛有饱和食盐水的烧杯可进行尾气处理 C烧瓶中的 MnO2可换成 KMnO4 D在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉KI 试纸可以证明是否有氯气逸出 答案 B 解析 缺少酒精灯加热、缺少尾气处理装置，则图中至少存在两处明显错误，故 A 正确；食盐水不能吸收氯气，应选 NaOH 溶液进行尾气处理，B 错误；Mn

21、O2可换成 KMnO4，高锰酸钾的氧化性强，与浓盐酸反应不需要加热可制备氯气，C 正确；氯气可氧化 KI 生成碘，试纸变蓝，以此可以证明是否有氯气逸出，故 D 正确。精品【考点】氯气的实验室制法【题点】制取氯气实验的仪器装置 综合强化 12某课外活动小组利用如图所示装置制取氯气，提供的试剂：浓盐酸、饱和食盐水、氢氧化钠溶液、高锰酸钾固体、水。反应的化学方程式为 2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O。(1)装置 M 中盛放的试剂是_；H 中盛放的试剂是_。(2)收集 Cl2时，关闭弹簧夹_和弹簧夹_，打开弹簧夹_。(3)尾气处理时，关闭弹簧夹 a 和弹簧夹_，打开弹

22、簧夹_。处理尾气选用的试剂为_。(4)用含 0.032 mol HCl 的浓盐酸跟足量高锰酸钾固体反应，产生 Cl2的物质的量应_(填“大于”“等于”或“小于”)0.01 mol。答案(1)浓盐酸 饱和食盐水(2)a c b(3)b c 氢氧化钠溶液(4)小于 解析 装置 M 中应为浓盐酸，G 中应为高锰酸钾固体，H 中应为饱和食盐水，用来除去 Cl2中混有的 HCl 气体，装置 P 是尾气处理装置，烧杯中的试剂是氢氧化钠溶液。(2)收集 Cl2时，先关闭弹簧夹 a 和 c，打开弹簧夹 b，生成的 Cl2会将饱和食盐水压入烧杯 D 中，从而使 Cl2收集在 H 中。(3)尾气处理时关闭弹簧夹

23、a 和弹簧夹 b，打开弹簧夹 c，多余的 Cl2就会被 P 中的氢氧化钠溶液吸收。(4)根据化学方程式可知，若含 0.032 mol HCl 的浓盐酸完全反应会生成 0.01 mol Cl2，但由于浓盐酸具有挥发性，有一部分 HCl 会挥发出来，从而使反应的 HCl小于 0.032 mol，故生成的氯气的物质的量应小于 0.01 mol。13某研究性学习小组设计了用氧化浓盐酸的方法制取氯气的实验，其实验装置如下图：(1)写出圆底烧瓶中发生反应的化学方程式：_。(2)如果将过量的二氧化锰与 20 mL 12 molL1的盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气明显少于 0.06 mol。其主要的原因有

24、 _；_。(3)L 的作用是_；精品 B 的作用是_。(4)为了提高浓盐酸的利用率，你对实验的建议是_。答案(1)MnO24HCl(浓)=MnCl22H2OCl2(2)反应中随着 HCl 消耗，盐酸变稀，稀盐酸不能与 MnO2反应 加热时有部分 HCl 挥发而损失(3)恒压条件下确保浓盐酸顺利滴下 利用 Cl2在饱和食盐水中溶解度很小的性质来贮存 Cl2(4)将浓盐酸慢慢滴下；加热时用小火慢慢加热等 解析 实验室制取 Cl2时，使用浓盐酸和 MnO2加热反应，随着反应进行，浓盐酸变稀，反应停止；另外浓盐酸挥发，也导致其浓度降低，因此为防止浓盐酸挥发，可将浓盐酸慢慢滴下，同时用小火慢慢加热。14

25、氯碱工厂电解饱和食盐水制取 NaOH 的工艺流程示意图如下：依据上图，回答下列问题：(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上产生的气体的颜色为_，与电源负极相连的电极附近，溶液的碱性变化是_。(2)工业食盐含 CaCl2、MgCl2等杂质，精制过程发生反应的化学方程式为_、_。(3)如果粗盐中 SO24含量较多，必须添加钡试剂除去 SO24，该钡试剂可以是_(填字母，下同)。ABa(OH)2 BBa(NO3)2 CBaCl2(4)为有效除去 Ca2、Mg2、SO24，加入试剂的合理顺序为_。A先加 NaOH，后加 Na2CO3，再加钡试剂 B先加 NaOH，后加钡试剂，再加 Na2CO3 C先加钡试剂，后加 NaOH，再加 Na2CO3 答案(1)黄绿色 碱性增强(2)CaCl2Na2CO3=CaCO32NaCl MgCl22NaOH=Mg(OH)22NaCl(3)AC(4)BC 解析 根据流程图可知按溶解、除杂、电解等步骤进行。(3)如选用 Ba(NO3)2则引入了 NO3杂质，在后续操作中很难除去。