2019-2020学年高中化学 专题2 从海水中获得的化学物质 第1单元 第1课时 氯气的生产原理课

专题二从海水中获得的化学物质第一单元氯、溴、碘及其化合物第1课时氯气的生产原理1．了解电解法制取氯气的基本原理和方法。2．了解实验室制备少量氯气的基本原理和方法(重点)。3．通过学习，认识到海水是人类的宝贵自然资源，培养与大自然友好相处的情感。01课前自主梳理02课堂合作探究03演练效果检测课时作业知识点一氯气的工业制法——电解饱和食盐水1．原料的来源：海水中氯化物的含量非常高，主要是________，其次是________、________、氯化钾等。2．原理：电解饱和食盐水的化学方程式：_____________________________________。3．氯碱工业的概念：___________________________________的工业称为氯碱工业。氯化钠氯化镁氯化钙以电解饱和食盐水为基础制氯气等产品2NaCl＋2H2O=====通电2NaOH＋Cl2↑＋H2↑[自我诊断]1．在U型管里装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极，把湿润的碘化钾－淀粉试纸放在阳极附近。接通直流电后，可以观察到U型管的两个电极上都有________，阳极放出的气体有________气味，并且能使湿润的碘化钾－淀粉试纸________，说明放出的是________；阴极放出的气体是________，同时发现阴极附近溶液__________，这说明溶液里有________性物质生成。电解饱和食盐水的化学方程式为___________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)气泡产生刺激性变蓝Cl2H2变红碱2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑知识点二氯气的发现及实验室制法1．发现史(1)1774年瑞典化学家______发现。(2)1810年英国化学家______确认。2．实验室制法(1)原料：软锰矿(主要成分______)和浓盐酸。(2)反应原理：__________________________________________。舍勒戴维MnO2MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O[自我诊断]2．实验室制备氯气的方程式为____________________________________，收集到的氯气混有________和________，分别通过________和________除去，多余的氯气用________来吸收。答案：(1)MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O氯化氢水蒸气饱和食盐水浓硫酸氢氧化钠溶液要点一氯气的工业生产原理[典例1]某实验兴趣小组利用如图所示装置进行电解饱和食盐水并检验其生成产物的实验，当图中开关K闭合片刻后，试填空：(1)电解饱和食盐水的化学方程式为____________________________________________。(2)a为电源的________极(填“正”或“负”)；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________，________。[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中收集的气体是H2，而H2是在与直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，所以酚酞试液变红。b为电源的正极，B极上产生氯气，可以用湿润的淀粉－碘化钾试液检验。[答案](1)2NaCl＋2H2O=====通电2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(2)负氢气(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1．原理：反应方程式是2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；溶液中存在四种离子：Na＋、Cl－、H＋、OH－，通电后，氯离子在阳极失电子生成氯气，氢离子在阴极得电子生成氢气，溶液中剩下氢氧化钠。2．装置3．实验现象及结论实验现象结论铁棒和碳棒上通电后有气泡产生通电后有新的气体物质生成铁棒周围的溶液变红色有碱性物质(NaOH)生成将铁棒上方收集到的气体靠近火焰，有爆鸣声有氢气生成用手轻轻扇动在石墨棒上方收集到的黄绿色气体，闻到有刺激性气味且该气体能使湿润的淀粉－碘化钾试纸变蓝有黄绿色刺激性气味的气体(Cl2)生成1．如图为课本中电解饱和食盐水的实验装置。据此，下列叙述不正确的是()A．装置中，a管能产生氢气B．b管导出的是氯气C．以食盐水为基础原料制取氯气等产品的工业称为“氯碱工业”D．在石墨棒电极区域有NaOH产生解析：由课本中的相关实验可知，a管中导出的气体遇明火有爆鸣声，则该气体为氢气，A正确；根据题中实验装置可知，b管导出的气体可用NaOH溶液吸收，则b管中导出的气体应为氯气，B正确；由氯碱工业的定义可知，C正确；根据课本中的演示实验，在两极滴入酚酞，只有铁棒附近溶液变红色，而石墨极附近不变红，说明NaOH不在石墨棒电极区域，D不正确。答案：D要点二氯气的实验室制法[典例2]某学生设计如图实验装置用于制备纯净的Cl2。(1)装置中有五处错误，请指出并更正：①_____________________________________________________________________，②_____________________________________________________________________，③_____________________________________________________________________，④_____________________________________________________________________，⑤_____________________________________________________________________。(2)在更正后的装置图中，洗气瓶(净化气体)中的饱和食盐水、浓硫酸、氢氧化钠溶液的作用分别是：①饱和食盐水的作用：__________________________________________________；②浓硫酸的作用：______________________________________________________；③氢氧化钠的作用：____________________________________________________。[解析]从实验原理上来说，氯气是用浓盐酸与二氧化锰在加热条件下制取的，不能用稀盐酸，因稀盐酸与二氧化锰不反应；制得的氯气中混有HCl和水蒸气，应依次通过盛有饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶将其除去；因氯气有毒，应用尾气吸收装置，以避免对环境的污染；因氯气的密度比空气大，应用向上排空气法收集。[答案](1)①用长颈漏斗错误，应用分液漏斗②不能用稀盐酸，应用浓盐酸③没有用酒精灯，应用酒精灯加热并加石棉网④盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒，应更换位置⑤盛饱和食盐水洗气瓶中的导气管应长进短出(2)①除去混在氯气中的HCl②除去混在氯气中的水蒸气③吸收多余的氯气，防止污染环境1．实验原理：MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋2H2O＋Cl2↑。2．实验装置图3．制取装置：固体与液体加热制气型，一般用圆底烧瓶和分液漏斗。4．净化装置：浓盐酸易挥发出氯化氢气体，而且加热时会产生水蒸气，所以应在收集装置和发生装置之间连接一个净化装置。饱和食盐水用来除去氯化氢气体，浓硫酸用来除去水蒸气，除杂顺序为先除其他杂质气体，最后除去水蒸气。气流方向为长导管进气，短导管出气。5．收集装置：由于氯气密度大于空气，一般用向上排空气法收集，或排饱和食盐水收集。当集气瓶内的气体全部为均匀的黄绿色时，即认为容器内的氯气已经收集满。6．吸收装置：尾气处理装置的设计，要针对尾气的性质选择恰当的仪器和吸收剂。氯气有毒，必须吸收，防止污染环境，原理为2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O。不能用澄清石灰水来吸收氯气，因其所含Ca(OH)2太少。(注意：在设计收集气体或处理尾气的实验装置和方法时，有时还必须做到防止液体倒吸现象的发生。)7．氯气的检验：氯气可用湿润的KI­淀粉试纸检验，其原理为Cl2＋2KI===2KCl＋I2，生成的碘与淀粉在湿润条件下生成蓝色物质。2．某化学小组用如图所示装置制取氯气，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．该实验中收集氯气的方法不正确C．为了防止氯气污染空气，必须进行尾气处理D．在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉－碘化钾试纸可以证明是否有氯气逸出解析：应用酒精灯加热、尾气应处理，A正确；向上排空气法收集Cl2是正确的，B项错误；在集气瓶口处放一片湿润的淀粉－碘化钾试纸可以证明是否有氯气逸出，若有则变蓝，反之则不变色。答案：B二氯化二硫的实验室制备[典例]二氯化二硫(S2Cl2)在工业上用于橡胶的硫化。为了在实验室合成S2Cl2，某化学研究性学习小组查阅了有关资料，得到如下信息：①将干燥的氯气在110～140℃与硫反应，即可得S2Cl2粗品。②有关物质的部分性质如下表：物质熔点/℃沸点/℃化学性质S112.8444.6略S2Cl2－77137遇H2O生成HCl、SO2、S；300℃以上完全分解；S2Cl2＋Cl2=====△2SCl2设计实验装置图如下：请回答下列问题：(1)如何检查装置的气密性。____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)装置中导管a的作用是________________________________________________。(3)C、D中的试剂分别是________、________。(4)F导气管管径要大一些是为了防止______________________________________。(5)S2Cl2粗品中可能混有的杂质是(填写两种化学式)________、________。(6)如果没有H装置产率会大大降低，原因是__________________________________________(用化学方程式表示)。(7)Ⅰ中NaOH的作用是_________________________________________________。[解析](1)检查该套装置的气密性，方法是在烧杯中加入适量的水，将导气管末端插入液面以下，用酒精灯稍稍加热烧瓶(或用双手捂住烧瓶)，导气管末端产生气泡，移走酒精灯(或双手)后，导气管中有一段水柱。(2)装置中导管a的作用是使分液漏斗与烧瓶内气压相等，便于滴加溶液。(3)C中所盛放的试剂为饱和食盐水(或水)，目的是除去氯化氢气体；D试剂瓶的目的是干燥，试剂为浓硫酸。(4)F导气管管径要大一些是为了防止硫蒸气冷凝成固体硫堵塞导管。(5)根据反应物和副产物，可知S2Cl2粗品中可能混有的杂质是SCl2、Cl2、S。(6)如果没有H装置产率会大大降低，原因是得到的S2Cl2已部分与水反应，化学方程式为2S2Cl2＋2H2O===3S↓＋SO2↑＋4HCl。(7)尾气有毒，为了防止污染环境，可通过NaOH溶液除去。[答案](1)在烧杯中加入适量的水，将导气管末端插入液面以下，用酒精灯稍稍加热烧瓶(或用双